Đồ án quá trình và thiết bị sấy khoai lang để sản xuất bột khoai lang năng suất 500kg nguyên liệu h

HỌC VIỆN NÔNG NGHIỆP VIỆT NAM KHOA CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM - BÁO CÁO ĐỒ ÁN: QUÁ TRÌNH VÀ THIẾT BỊ SẤY KHOAI LANG ĐỂ SẢN XUẤT BỘT KHOAI LANG NĂNG SUẤT 500KG NGUYÊN LIỆU/ H Học phần: Đồ án kĩ thuật thực phẩm GVHD: TS Trần Thị Thu Hằng Nhóm SV thực hiện: Tổ 12D- nhóm 12 Học kì II, năm học 2021-2022 Hà Nội, 2022 GVHD: TS Trần Thị Thu Hằng DANH SÁCH THÀNH VIÊN TỔ 12D STT Họ tên MSV Lớp Điểm đánh giá Đỗ Thị Thu Nguyễn Thị Thủy Hoàng Thu Trà Hoàng Thị Kiều 652266 652367 654498 K65CNTPE 10 K65CNTPE 10 K65CNTPD K65CNTPE 653674 K65CNTPD 653858 K65CNTPD 10 656000 Trang Nguyễn Thị Thanh Tuyền Lưu Xuân Vinh GVHD: TS Trần Thị Thu Hằng LỜI NÓI ĐẦU Việt Nam quốc gia có sản lượng khoai lang lớn giới, phát triển vài năm năm gần đây, nhiên khoai lang chủ yếu dùng để ăn tươi số để xuất nên thường bị ứ đọng vào vụ Với sản lượng lớn, thu hoạch đồng loạt vào vụ nên vấn đề đặt cần xử lí tình trạng ứ đọng trên, đồng thời đảm bảo giá trị kinh tế, chất lượng dinh dưỡng, cung cấp thường xuyên cho người tiêu dùng giải tình trạng giá bấp bênh cho người trồng khoai Hiện nay, điều kiện công nghệ hạn chế nên để giữ sản phẩm tươi thời gian dài khó khăn Chính vậy, khoai lang cần chế biến Một lời giải pháp đáp cho toán đáp ứng nhu cầu người tiêu dùng việc nghiên cứu phát triển sản phẩm từ nơng sản, khơng thể khơng nhắc đến sản phẩm bột khoai lang giá trị sử dụng mà đem lại vơ to lớn Sản phẩm bột khoai lang ứng dụng nhiều lĩnh vực cơng nghệ thực phẩm, tốt cho hệ tiêu hóa người già người có chế độ ăn kiêng giảm cân Trong đồ án kĩ thuật thực phẩm này, với đề tài;”Quá trình thiết bị sấy khoai lang để sản xuất bột khoai lang suất 500kg nguyên liệu/h.” Bài báo cáo bao gồm chương với nội dung sau:  Chương 1: Tổng quan tài liệu  Chương 2: Quy trình cơng nghệ sản xuất: bột khoai lang  Chương 3: Tính cân vật chất  Chương 4: Tính cân nhiệt lượng Đây lần chúng em bước vào tính tốn hệ thống thiết bị, với khoảng thời gian chuẩn bị ngắn chắn khơng tránh khỏi sai sót Chúng em GVHD: TS Trần Thị Thu Hằng mong nhận góp ý bạn để đồ án hồn thiện Nhóm 12D xin chân thành cảm ơn! GVHD: TS Trần Thị Thu Hằng MỤC LỤC CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1.1: Tìm hiểu nguyên liệu khoai lang 1.1.1: Khái niệm khoai lang 1.1.2: Cấu trúc thành phần hóa học củ khoai lang 1.2: Tìm hiểu sản phẩm bột khoai lang .8 1.2.1: Khái niệm bột khoai lang .8 1.2.2: Đặc điểm bột khoai lang 1.2.3: Thành phần hóa học, giá trị dinh dưỡng 1.2.4: Ứng dụng bột khoai lang 10 1.3: Tìm hiểu trình sấy 10 1.3.1: Khái niệm trình sấy 10 1.3.2: Mục đích ngun tắc q trình sấy 10 1.3.3: Các phương pháp sấy 11 CHƯƠNG 2: QUY TRÌNH CƠNG NGHỆ SẢN XUẤT BỘT KHOAI LANG 12 2.1: Sơ đồ quy trình cơng nghệ sản xuất bột khoai lang 12 2.2: Thuyết minh quy trình cơng nghệ sản xuất bột khoai lang 14 2.2.1: Lựa chọn, phân loại nguyên liệu 14 2.2.2: Rửa .15 2.2.3: Gọt vỏ 16 2.2.4: Thái lát .17 2.2.5: Chần, hấp nguyên liệu 18 2.2.6: Sấy đối lưu 19 2.2.7: Nghiền vụn 21 2.2.8: Sàng, rây .21 2.2.9: Đóng gói 22 2.3: Các phương pháp ổn định màu sắc nguyên liệu trình sơ chế .23 GVHD: TS Trần Thị Thu Hằng CHƯƠNG 3:TÍNH CÂN BẰNG VẬT CHẤT 24 3.1: Cơ sở tính tốn 24 3.2: Tính cân sản phẩm 25 3.2.1: Sấy .25 3.2.2: Chần 26 3.2.3: Thái lát .27 3.2.4: Gọt vỏ 27 3.2.5: Rửa .28 3.2.6: Lựa chọn, phân loại 28 3.2.7: Nghiền 29 3.2.8: Sàng, rây .29 3.2.9: Bao gói 30 CHƯƠNG 4: TÍNH CÂN BẰNG NHIỆT LƯỢNG 31 A TÍNH THƠNG SỐ SẤY LÍ THUYẾT 31 Thơng số khơng khí ngồi trời (trước vào calorife) 31 2.Thông số khơng khí sau thiết bị sấy (khơng khí thải ngồi) .32 3.Thơng số khơng khí sau buồng hịa trộn 34 4.Thông số khơng khí sau Calorife .35 5.Lưu lượng khơng khí khơ lý thuyết lưu chuyển TBS 35 6.Lưu lượng khơng khí khơ lý thuyết trời 36 Nhiệt lượng lưu chuyển thiết bị sấy .36 B TÍNH TỐN VÀ CHỌN THIẾT BỊ .37 1.Kích thước khay sấy 37 2.Kích thước xe gịong 38 3.Kích thước hầm sấy 39 C TÍNH TỔN HAO NHIỆT 40 1.Tổn thất vật liệu sấy mang .41 2.Nhiệt lượng tổn thất theo thiết bị sấy: 41 3.Nhiệt lượng tổn thất môi trường xung quanh: 42 GVHD: TS Trần Thị Thu Hằng TÀI LIỆU THAM KHẢO 45 CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1.1: Tìm hiểu nguyên liệu khoai lang 1.1.1: Khái niệm khoai lang Khoai lang có tên khoa học Ipomoea batatas lồi nơng nghiệp với rễ củ lớn, chứa nhiều tinh bột, có vị ngọt, gọi củ khoai lang nguồn cung cấp rau ăn củ quan trọng, sử dụng vai trò rau lẫn lương thực Các non thân non sử dụng loại rau Khoai lang có quan hệ họ hàng xa với khoai tây (Solanum tuberosum) có nguồn gốc Nam Mỹ (Theo: Wikipedia Tiếng Việt) Khoai lang chia làm nhiều loại:  Khoai lang trắng: loại to, vỏ trắng, ruột trắng vàng sẫm, nhiều bột  Khoai lang nghệ, khoai lang bí: củ dài, vỏ đỏ, ruột vàng hay vàng tươi  Khoai lang ngọc nữ (khoai lang tím): vỏ tím, ruột tím Hình 1.1 Khoai lang tím Hình 1.2 Khoai lang vàng 1.1.2: Cấu trúc thành phần hóa học củ khoai lang a Cấu trúc -Gồm phần: vỏ bao, vỏ cùi thịt củ  Vỏ bao: thường chiếm 1% trọng lượng củ có thành dày chứa sắc tố Cấu tạo chủ yếu từ cenllulose hemicelluloses GVHD: TS Trần Thị Thu Hằng  Vỏ cùi: chiếm từ 5-12% trọng lượng củ, gồm tế bào thành mỏng, chứa tinh bột, nguyên sinh chất dịch thể Trong dịch thể thường chứa tannin, sắc tố, enzyme Hàm lượng tinh bột tế bào so với thịt củ  Thịt củ: chứa nhiều tinh bột nhất, hợp chất nito số nguyên tố vi lượng b Thành phần hoá học khoai lang Trong 100g khoai lang có chứa: Bảng 1.1 Bảng thành phần dinh dưỡng 100g khoai lang (Theo: Sức khỏe đời sống ,2018)[2] Lượng Calo 86 Nước 77% Protein 1,6g Carb 20,1g Đường 4,2g Chất xơ 3g Chất béo 0,1g Chất béo bão hịa 0,02g Chất béo khơng bão hịa đơn 0g Khơng có khả sinh cholesterol 0,01g Omega-3 0g Omega-6 0,01g Chất béo chuyển hóa  Cacbohydrat GVHD: TS Trần Thị Thu Hằng Một củ khoai lang cỡ vừa (luộc khơng có vỏ) chứa khoảng 27-gram carbohydrat có thành phần tinh bột, chiếm tới 53% hàm lượng carbohydrat Một số loại đường đơn glucose, fructose, sucrose maltose, chiếm 32% hàm lượng carb  Tinh bột: Củ khoai lang có chứa nhiều tinh bột, chiếm khoảng 60-70% chất khô Hàm lượng tinh bột khoai lang phụ thuộc vào nhiều yếu tố như: điều kiện canh tác, lai giống tinh bột thường chứa 17-24% trọng lượng củ tinh bột khoai lang chiếm 13-23% amyloza 77-78% amylopectin  Đường: Đường khoai lang chủ yếu glucose, fructose, saccharose maltose Chúng biến động từ 5-10% trọng lượng khoai lang  Chất xơ: Trong 100g khoai lang chất xơ chiếm khoảng 1.3g Xơ ăn bao gồm hợp chất: pectin, cellulose, hemicelluloses Trong qua trình bảo quản, pectin giảm dần  Vitamin: Các vitamin có mặt khoai như: C, A, PP, B1, B2, acid pentotenic Các vitamin tập trung nhiều vịng ngồi ruột củ 1.2: Tìm hiểu sản phẩm bột khoai lang 1.2.1: Khái niệm bột khoai lang Bột khoai lang bột nguyên chất từ củ khoai lang sấy khô nghiền thành bột mịn GVHD: TS Trần Thị Thu Hằng Hình 1.4 Bột khoai lang tím 1.2.2: Đặc điểm bột khoai lang Bột khoai lang sử dụng để truyền đạt đặc tính mong muốn, giá trị dinh dưỡng, chất chống oxh màu sắc tự nhiên cho thực phẩm chế biến sử dụng làm chất làm đặc chất tạo gel 1.2.3: Thành phần hóa học, giá trị dinh dưỡng Bảng 1.1 Thành phần dinh dưỡng bột khoai lang tím ST T Thành phần dinh dưỡng Hàm lượng 100g Độ ẩm (%) 7,06 ± 0,01 Protein (%) 2,4 ± 0,02 Lipit (%) 0,6 ± 0,01 Gluxit (%) 85,5 ± 0,07 Chất xơ (%) 3,9 ± 0,02 Anthocyanin (mg%) 81,58 ± 0,04 (Theo: Nguyễn Thị Thu Hường, 2014)[4] Bột khoai lang giàu protein, chất béo, bột, vitamin chất khống có lợi cho thể Ca, Fe, P2O5, tương đương bột gạo, lúa mì GVHD: TS Trần Thị Thu Hằng φ0 pb 0,85.0,03 = 0,621 p−φ p =0,621 0,98−0,85.0,03 = 0,017 (kgẩm/kgkkk) b0 (CT 2.15-T15, Trần Văn Phú,2008) [8] +Enthanpy khơng khí tính theo cơng thức I0 = 1,004t0 +d0.(2500+1,842t0) I0 = 1,004 25 + 0,017.(2500 + 1,842 25) = 68,38 (kJ/kgkkk) (CT 2.18-T15, Trần Văn Phú,2008) [8] Như vậy, khơng khí ngồi trời (0) có: t0 =25℃ , φ 0=85%,d0=0,017 kgẩm/kgkkk , I0= 68,38 kJ/kgkkk 2.Thông số khơng khí sau thiết bị sấy (khơng khí thải ngồi) -Chọn chế độ sấy t1: nhiệt độ khơng khí thổi vào buồng sấy :60 oC t2: nhiệt độ khơng khí khỏi buồng sấy:52 oC -Lượng khơng khí lưu chuyển thiết bị sấy (TBS): L = LH + L0 (CT5.27-T64, Trần Văn Phú,2008) [8] +Cân ẩm cho toàn hệ thống sấy: W L0= d −d (kg/h) (CT5.26-T64, Trần Văn Phú,2008) [8] +Cân ẩm riêng cho thiết bị sấy có W L= d −d (kg/h) M (CT5.29-T64, Trần Văn Phú,2008) [8] +Hệ số hoàn lưu LH L−L0 n=L = L o L = L −1 (CT5.25-T64, Trần Văn Phú,2008) [8] W d 2−d M d 2−d d M −d →n = -1= -1= W d 2−d M d 2−d M d 2−d → dM= d +n d 1+ n (CT5.31-T64, Trần Văn Phú,2008) [8] 32 GVHD: TS Trần Thị Thu Hằng +Cân lượng cho buồng hịa trộn có: I0.L0 + I2 LH = (L0 + LH) IM → IM= I o L0 + I L H = Lo+ LH I 0+ I LH L0 LH 1+ L0 I 0+ I n = 1+n (CT5.32-T65, Trần Văn Phú,2008) [8] Như vậy, điểm hòa trộn M có: dM= d +n d 1+ n , IM= I 0+ I n 1+n Quá trình sấy lý thuyết xảy thiết bị sấy lg q trình đẳng entaphy nên có: I1=I2 ↔Cpk.t1 + d1 (r + Cph.t1) = Cpk.t2 +d2.(r + Cph.t2) (CT2.17-T15, Trần Văn Phú,2008) [8] Do d1=dM, thay vào ta có: Cpk.t1 + →d2= (r + Cph.t1) = Cpk.t2 + d2 (r + Cph.t2) ( n+1 ) C pk ( t 1−t 2) + d (r +C ph t 1) ( r +C ph t )−n C ph ( t 1−t ) Thay vào với: t1=60℃ , t2=52℃ , d0=0.017 kgẩm/kgkkk, r= 2500 kJ/kg; Cpk = 1,004 kJ/kg.K; Cph= 1,842 kJ/kg.K; n=1 + Độ chứa khơng khí khỏi thiết bị sấy: d2= ( 1+1 ) 1,004 ( 60−52 )+ 0.017 (2500+1,842.60) = 0,023 kgẩm/kgkkk ( 2500+1,842.52 )−1.1,842 (60−52) +Enthanpy không khí khỏi thiết bị sấy: I2 = 1,004t2 +d2.(2500+1,842.t2) = 1,004.52+0,023.(2500+1,842.52) = 111,91 (kJ/kgkkk) +Áp suất bão hòa nước nhiệt độ t2 = 52oC: 33 GVHD: TS Trần Thị Thu Hằng [ ] [ ] 4026,42 4026,42 pbh2 = exp 12− 235,5+t = exp 12− 235,5+52 = 0,13 bar +Độ ẩm tương đối không khí khỏi thiết bị sấy: φ 2= d2 p 0,023.0,98 =¿26,92% = p bh2 (0,621+d ) 0,13 ( 0,621+0,023 ) Với giá trị độ ẩm khơng khí sau khỏi buồng sấy không phù hợp mặt kinh tế kĩ thuật (80% ≤ φ 2=26,92% φ 2≤ 90%), ¿Chọn t2=35℃ , tương tự ta tính d2=0,0378 kgẩm/kgkkk,pbh2= 0,056 bar , φ 2=100,41% không phù hợp mặt kinh tế kĩ thuật (80% ≤ φ 2≤ 90%) * Chọn t2=39℃, tương tự ta tính d2=0,04kgẩm/kgkkk,pbh2=0.07 bar ,I2=142,03 kJ/kgkkk, φ 2=84,72% , phù hợp mặt kinh tế kĩ thuật (80% ≤φ2≤ 90%), chọn Như vậy, khơng khí khỏi thiết bị sấy (2) có t 2=39℃ , φ 2=84,72% , d2=0,04kgẩm/kgkkk, I2= 142,03 kJ/kgkkk 3.Thông số khơng khí sau buồng hịa trộn + Độ chứa khơng khí sau buồng hịa trộn dM= d +n d 0,017+1.0,04 = = 0,029 kgẩm/kgkkk 1+1 1+ n + Enthapy khơng khí sau buồng hòa trộn: IM= I +n I 68,38+1.142,03 = = 105,57kJ/kgkkk 1+1 1+n + Nhiệt độ khơng khí sau buồng hịa trộn: Có Cpk.tM + d1 (r + Cph.tM) = IM → tM = (CT2.17-T15, Trần Văn Phú, 2008) [8] I M −d M r 105,57−0,029.2500 = = 31,27℃ C pk +d M C ph 1,004+0,029.1,842 + Áp suất bão hòa nước nhiệt độ t=31,27℃ 34 GVHD: TS Trần Thị Thu Hằng [ ] [ ] 4026,42 4026,42 pbhM =exp 12− 235,5+t = exp 12− 235,5+31,27 = 0,05 bar +Độ ẩm tương đối khơng khí sau buồng hịa trộn φ M= dM p 0,029.0,98 = =87,45% p bhM (0,621+dM ) 0,05 ( 0,621+0,029 ) Như vậy, khơng khí sau buồng hịa trộn (M) có:tM=31,27℃ , φ M=87,45% dM=0,029 kgẩm/kgkkk,IM=105,57 kJ/kgkkk 4.Thơng số khơng khí sau Calorife Khơng khí sau Calorife (khơng khí vào TBS) trạng thái với t1=60oC + Độ chứa không khí sau Calorife d1 = dM= 0,029 kgẩm/kgkkk +Enthanpy khơng khí sau Calorife: I1= 1,004t1+d1.(2500+1,842.t1) = 135,95 kJ/kgkkk +Áp suất bão hòa nước nhiệt độ t1 = 60oC là: [ ] [ ] 4026,42 4026,42 pbh1=exp 12− 235,5+t = exp 12− 235,5+60 = 0,2 bar + Độ ẩm tương đối khơng khí sau Calorife φ 1= d1 p 0,03.0,98 = =22,58% p bh1 .( 0,621+ d 1) 0,2 ( 0,621+ 0,03 ) Như vây, khơng khí vào thiết bị sấy (1) có: t1=60oC, φ 1=22,58%, d1=0,029 kgh/kgkkk, I1=135,95 kJ/kgkkk 5.Lưu lượng không khí khơ lý thuyết lưu chuyển TBS 1 + llt = d −d = 0,04−0,029 = 90,91 kgkkk/kgẩm (CT 5.18-T61, Trần Văn Phú,2008) [8] +Lưu lượng khơng khí khơ lý thuyết lưu chuyển thiết bị sấy: Llt = W llt =(500.67%-185,11.11%) 90,91 = 314,64.90,91 =28603,92 kgkkk/h 35 GVHD: TS Trần Thị Thu Hằng (CT5.8-T58, Trần Văn Phú,2008) [8] +Với nhiệt độ trung bình dịng khí lưu chuyển thiết bị sấy: ttb = 60+40 = 50 oC → ρtb= 1,093kgkkk/m3kkk (Tra phụ lục 6-T258,Trần Văn Phú,2008) [8] → Lưu lượng thể tích khơng khí lưu chuyển TBS L¿ 28603,92 Vlt= ρ = 1,093 tb =26170,10 m3/h 6.Lưu lượng khơng khí khơ lý thuyết ngồi trời +Có L= L0 + LH, n= LH , Lo →Lo.(1+n)=L → l0.(1+n)=l →l0lt = ¿ 90,91 l = =45,46 kgkkk/kgẩm 1+ n 1+1 +Lưu lượng khơng khí khơ ngồi trời lý thuyết cấp vào cần thiết: L0lt = W l0lt = 314,64 45,46 = 14303,53 kgkkk/h +Với nhiệt độ khơng khí ngồi trời to=25oC → ρ = 1,184 kgkkk/m3kkk (Tra phụ lục 6-T258, Trần Văn Phú) → Lưu lượng thể tích khơng khí cấp vào cần thiết V0 lt L0 ¿ 14303,53 = ρ = 1,184 = 7765,22 m3/h Nhiệt lượng lưu chuyển thiết bị sấy Nhiệt lượng tác nhân sấy Nhiệt lượng VLS Nhiệt lượng Quá trình sấy (Nhiệt lưu thơng TBS) 36 khơng khí ẩm GVHD: TS Trần Thị Thu Hằng Tổn thất nhiệt (Thiết bị, mơi trường) Hình 4.2 Sơ đồ cân nhiệt lượng Phương trình cân nhiệt lượng: ∑q vào = ∑ q qtns + qvls = qkk ẩm + q sps + q tổn thất = q lưu thơng/h × thời gian sấy = q tách ẩm + qtổn thất Nhiệt lượng tách ẩm - Nhiệt lượng để tách 1kg ẩm khỏi VLS | I 1−I M 135,95−10 , 57 | | , 023−0,0 29 |= 5,063 (J) Q= d −d = M (Nguồn: Công thức 3.94,Trần Như Khánh 2021) [5] - Nhiệt lượng tách ẩm cần sử dụng cho 500 kg nguyên liệu q tách ẩm = Q × m H2O = 5,063 × 314,89 = 1.594.393,03 (J) = 1.594,4 (kJ) Tổng nhiệt lượng cần đưa vào trình sấy ∑q vào = q tách ẩm + qtổn thất =1.594,4 + 24.007,03 = 25,601, 43 (kJ) TÍNH TỐN VÀ CHỌN THIẾT BỊ Cơ sở chọn thiết bị: Nhóm 12D chúng em xin chọn phương pháp sấy đối lưu hệ thống thiết bị hầm sấy li sau đây: Trong hệ thống sấy hầm, thiết bị hầm sấy hầm sấy dài, vật liệu sấy vào đầu đầu hầm Trong hệ thống sấy hầm thường xe goong với khay chứa vật liệu sấy băng tải Do hoạt động liên tục bán liên tục nên suất lớn nhiều so với hệ thống sấy buồng Công nghệ sấy đối lưu cho chất lượng sản phẩm nông sản, thành phẩm sấy đạt yêu cầu, không dễ bị biến chất hư hại, để dùng dần cung cấp cho nhà máy chế biến, đóng gói bán thị trường Hầm sấy có dung tích lớn đặc trưng kích thước chiều dài, đồng thời cơng việc nhập liệu tháo liệu nhanh chóng dễ dàng B     37 GVHD: TS Trần Thị Thu Hằng 1.Kích thước khay sấy -Chọn khay sấy làm nhơm có kích thước ( Rk x Dk x Hk) = 600 x 800 x 50 mm Khay có chừa mép để thuận tiện cho việc di chuyển khay, mép ( bên mép chiều dài khay) khay 20mm - Trên khay có đục lỗ phía đáy để nâng cao hiệu suất sấy, lỗ có đường kính 5mm Khoảng cách lỗ 15mm Khoảng cách tâm lỗ với thành khay 5mm - Độ dày khay: T=3mm Ta có: - Diện tích khay: (0,8-0,02.2).0,6= 0,456m2 - Gọi x số lỗ hàng: Chiều dài khay: 0,8= 0,02.2 + 0,005.2 + 0,005.x + 0,015 (x-1)  x = 38 lỗ Chiều rộng khay: 0,6= 0,005.2 + 0,005x + 0,015(x-1)  x = 30 lỗ  Số lỗ khay: x.x = 38.30 = 1140 lỗ Ta có: mkhay= (T Dkhay Rkhay Tỉ trọng nhôm) – (R2 Π.T.số lỗ Tỉ trọng nhôm) 0,005 = (0,003 0,8 0,6.2700) – ( )2 Π.0,003.1140.2700 = 3,707kg - Mỗi miếng khoai có đường kính trug bình d= 30mm, độ dày 7mm Với kích thước chất vật liệu sấy ( khoai lang thái lát tươi) lên bề mặt khay sau: đổ khoai vào khay đến độ dày lớp vật liệu l=40mm Giả sử độ rỗng vật liệu sấy khay sấy 20%, KLR khoai lang = 578kg/m3  Khối lượng khoai lang khay là: mkhoai/khay = Dkhay Rkhay l (1- độ rỗng VLS) KLRkhoai = 0,8 0,6 0,04 0,8 578 = 8,87808 (kg khoai/khay) Với suất G=500 (kg/h) nên số khay cần chế tạo là: thời gian sấy G 12.500 nkhay¿ 1h m khoai /1 khay = 1.8.87808 =676(khay ) 2.Kích thước xe gịong - Chọn xe goong có kích thước (Rx x Dx x Hx)= ( 700 x 900 x 1600)mm - Vật liệu: o Chọn khung thép CT3 có Dt= 7850Kg/m3, Ct=0,5KJ/KgK 38 GVHD: TS Trần Thị Thu Hằng o Các nối ( rỗng bên ) với tiết diện 25x25mm dày 1,5mm o Các khay xếp tầng đặt cạnh 100mm để đảm bảo lưu thơng tác nhân sấy ( khơng nóng) dễ dàng, dươi chân xe bố trí bánh xe để trượt ray bên hầm sấy - Chiều cao sàn xe 100mm - Số khay xe: chiều cao xe−chiều cao sàn xe 1600−100 nkhay/xe = khoảng cách giứa khay −1= 100 −1=14 khay - Khối lượng vật liệu sấy/1 xe: mVLS= mkhoai/k nkhay/xe= 8,87808 14= 124,29312kg - Số xe goong cần thiết: nxe= G thời gian sấy 500.12 = =48,27 ≈ 49 ( xe ) m VLS/ xe 124,29312 (Theo: CT9.6tr191, Trần Văn Phú, 2002) [9] - Khung xe hàn bởi: o 28 thép góc L dài 700mm o thép góc L dài 1650mm o thép dài 900mm 3.Kích thước hầm sấy - Hầm sấy xây dựng theo kích thước đảm bảo thuận lợi cho việc di chuyển xe goong  Chiều dài hầm sấy Lh: bố trí hầm 10-15 xe, trường hợp bố trí hầm 13 xe Do số hầm cần thiết: Z= tổng số xe =3,769 ≈ hầm 13 (CT9.7Tr191, Trần Văn Phú, 2002) [9]  Vậy chiều dài hầm sấy: tổng số xe 49 Lh = tổng số hầm Lxe+ Lbs= 900+2.1200=13425(mm) =13,425m 39 GVHD: TS Trần Thị Thu Hằng (CT9.8Tr191, Trần Văn Phú, 2002) [9] Trong Lbs khoảng chiều dài bổ sung thêm để bố trí kênh dẫn thải TNS Trong HTS hầm thơng dụng, TNS thường đưa vào hầm từ đỉnh hầm TNS thải lấy từ đỉnh hầm đầu Trong trường hợp thường Lbs= (1000:1500) mm trường hợp lấy 1200mm  Chiều rộng hầm Để đảm bảo xe goong chuyển động dễ dàng không kẹt với tường hầm sấy đảm bảo TNS qua VLS để khe hở tường hầm sấy vơi thành xe ( kể khay) khoảng 50mm Do chiều rộng hầm sấy: Bh= Bx + 2.50= 700 + 2.50= 800 mm (CT9.9Tr191, Trần Văn Phú,2002) [9]  Chiều cao hầm Chiều cao hầm định theo chiều cao xe khe hở đỉnh xe tràn hầm sấy Hh = Hx + 50= 1600 + 50 = 1650 mm (CT9.10Tr191, Trần Văn Phú, 2002) [9] Trên kích thước bên hầm sấy Sau định thể xây hầm ta xác định kích thước phủ bì hầm bằng:  Chiều rộng phủ bì: B= Bh + 2.S1 (CT9.11Tr191, Trần Văn Phú, 2002) [9]  Chiều cao phủ bì: H= Hh+ S2+S3 (CT9.12Tr191, Trần Văn Phú, 2002) [9] 40 GVHD: TS Trần Thị Thu Hằng Trong đó: S1 chiều dày tường Nếu xấy tường hai mươi tính vơi vữa lấy S1 = 250mm S chiều dày lớp trần bê tông cốt thép nhẹ, thường lấy S = 50:100mm trường hợp lấy S2 = 70mm S lớp cách nhiệt, thường S = 50:150 mm trường hợp lấy S3 = 100mm Thay vào công thức ta có: B= 800 + 2.250= 1300mm= 1,3m H= 1650 + 70 + 100= 1820mm= 1,82m C TÍNH TỔN HAO NHIỆT Khi hầm sấy bắt đầu vận hành làm việc tổn thất nhiệt HTS bao gồm tổn thất sau: - Tổn thất vật liệu sấy mang qv - Tổn thất thiết bị truyền tải Thiết bị truyền tải bao gồm: khay sấy, xe gng - Tổn thất mơi trường qua kết cấu bao che Ta xét tổn thất sau: 1.Tổn thất vật liệu sấy mang Nhiệt độ vật liệu sấy vào nhiệt độ môi trường tv1= 25oC Khi vận hành hệ thống sấy với vật liệu sấy nơng sản thực phẩm sản phẩm đầu khỏi thiết bị sấy có nhiệt độ thấp nhiệt độ tác nhân sấy vào từ 5-10oC Do ta có vật liệu sấy với nhiệt độ là: tv2 = (tv – 5)oC = 60 – = 55oC Nhiệt dung riêng khoai lang khô: Cvk= 1,41 (kJ/kg.k) (Trần Văn Phú,2008) [8] Sản phẩm đầu khoai lang khô có ω2 = 11% Vậy nhiệt dung riêng khoai lang khỏi hầm sấy: CV(ω2) = Cvk + ( Ca – Cvk ) ω2 (CT 3.16-T29, Trần Văn Phú, 2008) [8] 41 GVHD: TS Trần Thị Thu Hằng = 1,41 + ( 4,18 – 1,41 ) 0,11 = 1,7147 (kJ/kg.k) Khi đó, tổn thất vật liệu sấy mang là: Qv G2 C v(ω 2) (t v2−t v ) = ( CT 7.15-T100, Trần Văn Phú,2008) [8] W W qv = = 185,11.1,7147.( 55−25) =30,26 (kJ/kgẩm) 314,64 2.Nhiệt lượng tổn thất theo thiết bị sấy: qtbs = qxe + qk với: qxe nhiệt tổn thất xe goòng mang qk nhiệt độ tổn thất khay nhôm mang  Tổn thất xe goòng mang - Khối lượng xe gng: Gx=v(thép) × d(thép) = [28 × (0,7×0,025×0,0015×2) + × (1,65×0,025×0,0015×2) + 4×(0,9×0,025×0,0015×4] × 7850 = 19,66(kg) - Tổn thất: qxe= n ×Gx ×Cx (t x 2−t x 1) 12×19,66 × 0,5 ×( 60−25) = = 1,09 (kJ/kg ẩm) 314,64 × 12 Wt  Tổn thất khay mang - Khối lượng khay: 3,707 kg - Tổn thất: - qk= 12× nGk ×Ck (t x 2−t x 1) 14 × 49× 3,707 ×0,86 ×(60−25) = = 20,27 (kJ/kg ẩm) 314,64 ×12 Wt Tổng nhiệt lượng tổn thất theo thiết bị: qtbs = qxe + qk = 1,09 +20,27= 21,36 kJ/kg ẩm 3.Nhiệt lượng tổn thất môi trường xung quanh: qmt=qtb+qtr+qc + Giả thiết tốc độ TNS hầm sấy Để có sở giả thiết ta tính tốc độ TNS theo q trình sấy lí thuyết v 0: 42 GVHD: TS Trần Thị Thu Hằng V O= V0 7765,22 = = 2,25 (m/s) Bh H h−12 B k H k (0,8.1,65−12.0,6 0,05) 3600 Do lưu lượng thể tích TNS q trình thực V lớn V Do ta giả thiết tốc độ TNS trình thực v= m/s Ta kiểm tra lại giả thiết sau tìm V + Hệ số trao đổi nhiệt TNS tường bên k tb: Theo kinh nghiệm, hệ số TĐN đối lưu TNS tường hầm sấy α 1và mặt tường hầm với môi trường α 2, tương ứng theo công thức: α 1=6,15+ 4,17v = 6,15+ 4,17.3= 18,66 (W/m 2K) α 2= 1, 715 ( t w - t f ¿ 1/3 2 Từ phương pháp lặp theo công thức: q tb=α 1(t f −t w 1) = ( λ /δ 1)(t w −t w ) =α 2(t w −t f ) 1 2 Trong đó: t f =0,5( t 1+ t2) = 0,5(60+40) =500 C t f 2=t 0=250 , giả sử t w 2= 380 cho ta α 1=18,66 W/m2K α = 4,03 W/m2K Do đó: 1 k tb= δ = 0,250 = 1,6 (W/m2K) + + + + α1 λ α 18,66 0,77 4,03  Tổn thất qua hai bên tường: - 02 tường có kích thước : F tb= 2.( H h Ln ) = 2.(1,65.13,425) = 44,3 - Áp dụng công thức sau: qtb = 3,6 ×k tb × F tb × ( t f 1−t f ) W = 3,6 ×1,6 × 44,3×(50−25) = 20,27 (kJ/kg ẩm) 314,64  Tổn thất qua trần: - Hệ số trao đổi nhiệt trần: 1 δ δ 0,07 0,1 ktr = + + + = = 0,5 (W/m2K) + + + α λ λ3 1.3 α 18,66 1,55 0,058 1,3× 4,03 - Tổn thất: + F tr = 1,3.13,425 = 17,4525 43 GVHD: TS Trần Thị Thu Hằng + Áp dụng vào công thức sau : 3,6 ×k tr × F tr × ( t f 1−t f 2) qtr = W = 3,6 ×0,5 ×17,4525 ×(50−25) = 2,5 (kJ/kg ẩm) 314,64  Tổn thất qua cửa nạp VLS - Cửa nạp VLS làm thép kích thước D × R =1750 × 1000 (mm) ❑4 = 3mm Hệ số dẫn nhiệt thép =0,5 W/ K - Hệ số trao đổi nhiệt cửa : 1 k c= δ = 0,003 = 3,24 (W/ + + + + α λ α 18,66 0,5 4,03 K) - Tổn thất: + F c = ( 1,75×1) = 1,75 m2 + Áp dụng vào cơng thức sau: qc= 3,6 ×k c × F c × ( t 1−t ) W = 3,6 ×3,24 ×1,75 ×(50−25) = 1,62 (kJ/kg ẩm) 314,64  Tổng lượng nhiệt tổn thất ngồi mơi trường: qmt = qtb+qtr+qc = 20,27+2,5+1,62= 24,39 (kJ/kg ẩm) ( Theo : Trần Văn Phú - Kỹ thuật sấy – 2008) [8] Tổng lượng tổn thất nhiệt trình sấy ∆ = (qtbs + qmt + qv) × mH2O = (21,36 + 24,39+ 30,26) × 314,64 = 23915,7864(kJ) 44 GVHD: TS Trần Thị Thu Hằng TÀI LIỆU THAM KHẢO A Tài liệu tiếng Anh [1] FAO 2010 Making sweet potato chips and flour B Tài liệu tiếng Việt [2] Sức khỏe đời sống, 2018 Bảng thành phần dinh dưỡng 100g khoai lang [3] PGS TS Hoàng Văn Chước Thiết kế hệ thống thiết bị sấy [4] Nguyễn Thị Thu Hường, 2014 Nghiên cứu quy trình chế biến tinh bột dinh dưỡng từ củ khoai lang tím giống Nhật Bản [5] Trần Như Khánh, 2021 Giáo trình giảng dạy mơn Kỹ thuật nhiệt [6] Nguyễn Văn Lụa Kỹ thuật sấy vật liệu NXB ĐHQG TP Hồ Chí Minh [7] Lê Văn Việt Mẫn, 2011 Công nghệ chế biến thực phẩm NXB ĐHQG TP Hồ Chí Minh [8] Trần Văn Phú, 2008 Kỹ Thuật Sấy NXB giáo dục [9] Trần Văn Phú, 2002 Tính tốn thiết kế hệ thống sấy NXB giáo dục C Tài liệu Internet [10] Tìm hiểu khoai lang quy trình sản xuất tinh bột khoai lang http://luanvan.co/luan-van/tim-hieu-ve-khoai-lang-va-quy-trinh-san-xuat-tinh-botkhoai-lang-3137/ [11] Tìm hiểu tiêu phân tích chất lượng khoai lang https://123docz.net/document/3843964-tim-hieu-ve-cac-chi-tieu-phan-tich-chatluong-cua-khoai-lang.htm? fbclid=IwAR3FYJHmLMxovd7dItQWwJacLSMkZ6ztUVVEPa0yglCnTe4Am7IP GDtppek [12] Đọc tính tốn thiết bị sấy nấm kiểu hầm sấy https://www.academia.edu/38504253/ Doc_tinh_toan_thiet_bi_say_nam_kieu_say_ham?fbclid=IwAR3Gn8FU1aAsTRPTJqodQcCNebSwH4vHuwjbUGfpl4GzqdusXvc-Mm6i4Y 45 GVHD: TS Trần Thị Thu Hằng 46