LỜI CẢM ƠN Sau một thời gian nghiêm cứu tham khảo đồ án “ Tính Toán thiết kế máy sấy nhiệt “ em xin chân thành cảm ơn Ban Giám Hiệu Nhà Trường Đại Học Nam Cần Thơ , Ban Chủ Nghiệm Khoa kỹ thuật công n[.]
LỜI CẢM ƠN Sau thời gian nghiêm cứu tham khảo đồ án “ Tính Tốn thiết kế máy sấy nhiệt “ em xin chân thành cảm ơn Ban Giám Hiệu Nhà Trường Đại Học Nam Cần Thơ , Ban Chủ Nghiệm Khoa kỹ thuật công nghệ quý thầy Bộ Mơn Cơng Nghệ Thực Phẩm tận tình dạy dỗ truyền đạt kiến thức tạo điều kiện để em hoàn thành đồ án Đặc biệt em xin chân thành cảm ơn đến thầy NGUYỄN HOÀNG SINH Đã tận tình hướng dẫn , giúp đỡ em suốt trình thực đề tài Cảm ơn bạn bè giúp đỡ em suốt thời gian qua Mặc dù hoàn thành đồ án xong kiến thức kinh nghiệm cịn hạn chế nên khơng tránh khỏi thiếu sót Rất mong nhận ý kiến góp ý c LỜI MỞ ĐẦU Kỹ thuật sấy đóng vai trị vơ quan trọng cơng nghiệp đời sống Trong quy trình công nghệ sản xuất nhiều sản phẩm đểu có cơng đoạn sấy khơ để bảo quản dài ngày Công nghệ ngày phát triển công nghiệp công nghiệp chế biến haỉ sản, rau công nghiệp chế biến gỗ, công nghiệp sản xuất vật liệu xây dưng thực phẩm khác… Thực tế cho thấy q trình nhiệt nói chung q trình sấy nói riêng q trình cơng nghệ phức tạp Chẳng hạn trình sấy trình tách ẩm khỏi vật liệu nhờ nhiệt sau sử dụng tác nhân để thải ẩm môi trường với điều kiện suất cao, chi phí vận hành, vốn đầu tư bé sản phẩm phải có chất lượng tốt, không nức nẻ cong vênh, đầy đủ hương vị… Để thực trình sấy người ta sử dụng hệ thống gồm nhiều thiết bị : thiết bị sấy (buồng sấy, hầm sấy,…), thiết bị đốt nóng tác nhân sấy (calorifer) thiết bị lạnh để làm khô tác nhân, quạt, bơm số thiết bị khác Chúng ta gọi hệ thống thiết bị thực trình sấy cụ thể hệ thống sấy c CHƯƠNG : GIỚI THỆU CHUNG 1.1 Tổng quan nguyên liệu Cây lúa có chiều cao từ 1m - 1,8m, với mỏng, hẹp khoảng 2-2,5 cm dài 50 – 100 cm Tuỳ thời kì sinh trưởng, phát triển mà lúa có màu khác Khi lúa chín ngả sang màu vàng Các hoa nhỏ tự thụ phấn mọc thành cụm hoa phân nhánh cong hay rủ xuống, dài 35–50 cm. Thời gian sinh trưởng lúa: Tính từ lúc hạt lúa nẩy mầm đến lúc thu hoạch (dao động khoảng 90-180 ngày giống lúa trồng) Thời gian sinh trưởng ruộng lúa cấy = Thời gian ruộng mạ + Thời gian ruộng cấy Thời gian sinh trưởng ruộng lúa gieo thẳng = Thời gian lúc thu hoạch - lúc gieo hạt Nếu tính theo thời kỳ sinh trưởng lúa có thời kỳ sinh trưởng chính: Thời kỳ sinh trưởng sinh dưỡng: tính từ lúc hạt thóc nảy mầm đến bắt đầu vào giai đoạn phân hoá hoa lúa (trên thực tế người ta tính từ gieo mạ, cấy lúa, lúa đẻ nhánh tới số nhánh tối đa) Thời kỳ sinh trưởng sinh thực: tính từ lúc bắt đầu phân hoá hoa lúa đến lúa trỗ bơng thụ tinh (bao gồm từ: làm địng - phân hố địng, đến trỗ bơng - bơng lúa khỏi địng, nở hoa, tung phấn, thụ tinh Thời kỳ chín: sau thụ tinh, bơng lúa bước vào kỳ chín, kết thúc thời kỳ bơng lúa chín hồn tồn, sau tiến hành thu hoạch hạt thóc 1.1.1 Khái niệm Lúa là lồi thực vật thuộc nhóm lồi cỏ dưỡng Lúa sống năm, cao từ 1-1,8 m, đơi cao hơn, với mỏng, hẹp (khoảng 2-2,5 cm) dài 50–100 cm Rễ chùm, dài từ 2–3 m/cây thời kỳ trổ bơng Tuỳ thời kì sinh trưởng, phát triển mà lúa có màu khác 1.1.2 Phân loại Theo phân loại thực vật, lúa thuộc họ Gramineae – Hòa thảo, tộc Oryzeae, chi Oryza Trong đó, chi Oryza có khoảng 20 lồi Tuy nhiên, có lồi lúa trồng, cịn lại lúa hoang niên đa niên Oryza sativa L lồi lúa trồng thích nghi rộng rãi chiếm phần lớn diện tích lúa Thế Giới 1.1.3 Thành phần dinh dưỡng Thành phần dinh dưỡng lúa sản phẩm từ lúa (cám gạo, gạo, tấm, gạo lức) là chất bột đường (60-75%), hàm lượng protein thô thấp (7-12%) thiếu hụt số axít amin thiết yếu so với nhu cầu vật nuôi (lysine, methionine, threonine tryptophan) 1.1.4 Tác dụng nguyên liệu c Cây lúa có nhiều cơng dụng, từ thân đến lá, thóc, gạo sử dụng Cây lúa cung cấp lương thực cho người Lúa cho thóc, gạo dùng làm cơm bữa ăn hàng ngày Từ gạo người ta làm đươc loại bánh bánh chưng, bánh giày, bánh nếp, 1.2 Tổng quan trinh sấy Sấy là trình tách nước (ẩm) khỏi vật liệu nhiệt bao gồm: xạ, dẫn nhiệt, đối lưu nhiệt, lượng điện trường cao tần Mục đích q trình sấy làm giảm khối lượng vật liệu, tăng độ bền tăng thời gian bảo quản 1.2.1 khái niệm Sấy (hay sấy khơ) q trình làm bốc nước khỏi vật liệu phương pháp nhiệt Nhiệt cung cấp cho vật liệu ẩm cách dẫn nhiệt, đối lưu, xạ lượng điện trường có tần số cao Mục đích q trình sấy làm giảm khối lượng vật liệu, tăng độ liên kết bề mặt bảo quản tốt Trong trình sấy, nước bay nhiệt độ khuếch tán chênh lệch độ ẩm bề mặt vật liệu Đồng thời bên vật liệu có chênh lệch áp suất riêng phần nước bề mặt vật liệu môi trường xung quanh 1.2.2 Mục đích sấy Mục đích trình sấy là làm giảm khối lượng vật liệu, tăng độ liên kết bề mặt bảo quản tốt Trong trình sấy, nước bay nhiệt độ khuếch tán chênh lệch độ ẩm bề mặt vật liệu 1.2.3 Đặc điểm trình sấy Sấy là quá trình tách nước (ẩm) khỏi vật liệu nhiệt bao gồm: xạ, dẫn nhiệt, đối lưu nhiệt, lượng điện trường cao tần Mục đích q trình sấy làm giảm khối lượng vật liệu, tăng độ bền tăng thời gian bảo quản Quá trình sấy diễn gồm trình trao đổi nhiệt trình trao đổi chất 1.2.4 Bản chất sấy Quá trình sấy chất là quá trình tách ẩm khỏi vật liệu cần sấy để thải ngồi mơi trường Ẩm có mặt vật liệu nhận lượng theo phương thức tách khỏi vật liệu cần sấy dịch chuyển từ lòng vật thể bề mặt, từ bề mặt vật vào môi trường xung quanh 1.2.5 Các phương pháp sấy c Sấy tự nhiên: Tiến hành bay lượng tự nhiên mặt trời, lượng gió…cịn gọi phơi sấy tự nhiên Phương pháp đỡ tốn nhiệt năng, khơng chủ động điều chỉnh vận tốc q trình theo yêu cầu kỹ thuật, suất thấp,… - Sấy nhân tạo: Thường tiến hành loại thiết bị sấy để cung cấp nhiệt cho vật liệu ẩm Sấy nhân tạo có nhiều dạng, tùy theo phương pháp truyền nhiệt, kỹ thuật sấy phân loại sau: + Sấy đối lưu (nhiệt nóng): là phương pháp sấy cho tiếp xúc trực tiếp vật liệu sấy với tác nhân sấy khơng khí nóng, khói lị,… + Sấy tiếp xúc: là phương pháp sấy không cho tác nhân sấy tiếp xúc trực tiếp vật liệu sấy, mà tác nhân sấy truyền nhiệt cho vật liệu sấy gián tiếp qua vách ngăn + Sấy tia hồng ngoại: là phương pháp sấy dùng lượng tia hồng ngoại nguồn nhiệt phát truyền cho vật liệu sấy + Sấy dòng điện cao tần: là phương pháp sấy dùng lượng điện trường có tần số cao để đốt nóng tồn chiều dày lớp vật liệu + Sấy lạnh: là phương pháp sấy điều kiện nhiệt độ ẩm tác nhân sấy thấp nhiều so với môi trường Nhiệt độ thấp để đảm bảo đặc tính cảm quan sản phẩm, cịn ẩm thấp để tạo chênh lệch ẩm, ẩm vật liệu ngồi dễ dàng Ở ta có sấy lạnh nhiệt độ từ 0oC trở lên sấy lạnh đơng sâu hay cịn gọi sấy thăng hoa. + Sấy thăng hoa: là phương pháp sấy điều kiện mơi trường có độ chân khơng cao, nhiệt độ thấp, nên ẩm tự vật liệu đóng băng bay từ trạng thái rắn thành không qua trạng thái lỏng (nên gọi thăng hoa) + Sấy chân không: là phương pháp sấy vật liệu không chịu nhiệt độ cao hay dễ bị oxy hoá, vật liệu dễ bị bụi hay vật liệu dung mơi q cần thu hồi vật liệu dễ nổ Trong trình sấy nguyên liệu có xảy biến đổi vật lý, hóa lý, hóa học, sinh hóa biến đổi cảm quan liên quan đến chất lượng sản phẩm Do tùy vào tính chất nguồn nguyên liệu để lựa chọn phương pháp sấy thích hợp 1.2.6 Phân loại thiết bị sấy Nếu phân loại theo chất vật liệu sấy Trong q trình sản xuất gia cơng, việc sử dụng thiết bị sấy để loại bỏ độ ẩm khỏi vật liệu bước quan trọng để đảm bảo chất lượng tính ổn định sản phẩm Để phân loại thiết bị sấy cách xác, phân theo chất vật liệu sấy phương thức cấp nhiệt cho trình sấy Nếu phân loại theo chất vật liệu sấy, vật liệu sấy rắn, dung dịch, hỗn dịch nhũ tương Các vật liệu sấy rắn vật liệu có dạng rắn, c hạt nhựa, bột, hạt giống, nho, gỗ, bông, đá vôi, xi măng sản phẩm tương tự Các vật liệu sấy dung dịch bao gồm chất lỏng sấy khô, dung dịch muối, dung dịch xúc tác, nước mắm sản phẩm tương tự Các vật liệu sấy hỗn dịch pha trộn chất rắn chất lỏng, ví dụ bột mỳ nước, trái tươi ép lên nhiều sản phẩm thực phẩm khác Cuối cùng, vật liệu sấy nhũ tương vật liệu với dạng nhũ tương, ví dụ sữa, kem, chất tẩy rửa, chất bảo quản sản phẩm tương tự Các thiết bị sấy sử dụng để sấy vật liệu khác khác Nếu sử dụng để sấy vật liệu rắn, thiết bị sấy thông thường bao gồm tủ sấy, máy sấy trục, máy sấy ly tâm, máy sấy phun, máy sấy khô máy sấy quay Nếu sử dụng để sấy vật liệu dạng dung dịch, thiết bị sấy phổ biến bao gồm máy sấy bột, máy sấy chân không, máy sấy bùn máy sấy tụ Trong trường hợp sấy hỗn hợp nhũ tương, thiết bị sấy thông thường sử dụng bao gồm máy sấy liên tục, máy sấy cầu, máy sấy ly tâm, máy sấy phun máy sấy với lọc Nếu phân loại theo phương pháp cấp nhiệt Phân loại thiết bị sấy theo phương pháp cấp nhiệt cách thường sử dụng để phân loại thiết bị sấy Theo phương pháp này, thiết bị sấy chia thành ba loại chính: sấy đối lưu, sấy truyền dẫn sấy xạ Sấy đối lưu trình sấy cách đưa chất liệu vào dịng khí nóng chứa độ ẩm cao, sau khí khỏi hệ thống chất liệu sấy khô Các thiết bị sấy đối lưu thông thường bao gồm loại máy sấy phun, máy sấy ly tâm, máy sấy trục xoắn, máy sấy lò xo máy sấy với quạt thổi Sấy truyền dẫn trình sấy cách đưa nhiệt vào bên chất liệu sấy để hấp thụ nước chất liệu bay Các thiết bị sấy truyền dẫn thường sử dụng cho vật liệu có cấu trúc phức tạp không dễ sấy bột giấy, bột gỗ, than, cám lúa mì, hạt nhựa chất lỏng dày Các thiết bị sấy truyền dẫn thơng thường bao gồm lị sấy, máy sấy túi máy sấy trục vít Sấy xạ trình sấy cách sử dụng tia xạ hồng ngoại để truyền nhiệt cho chất liệu Sấy xạ sử dụng để sấy nhanh vật liệu nhạy cảm với nhiệt sơn, thuốc nhuộm, bột mỹ phẩm dược phẩm Các thiết bị sấy xạ thơng thường bao gồm lị sấy xạ bóng đèn hồng ngoại Trên thị trường nay, có nhiều loại thiết bị sấy phân loại theo phương pháp cấp nhiệt, loại có ưu điểm hạn chế riêng Tùy thuộc vào vật liệu cần sấy, quy trình sản xuất nhu cầu sử dụng, người dùng chọn thiết bị sấy phù hợp để đạt hiệu sấy tốt c 1.2.7 Các biến đổi trình sấy Biến đổi vật lý: thể tích, khối lượng riêng tăng, giảm khối lượng nước bay Biến đổi hóa lý: khuếch tán ẩm Trong giai đoạn đầu, ẩm khuếch tán từ lớp nguyên liệu vào bên nguyên liệu giãn nở nhiệt Đây dời ẩm gây lên chêch lệch nhiệt độ thành phần khác nguyên liệu sấy Biến đổi hóa học: tốc độ phản ứng hóa học tăng lên Do nhiệt độ nguyên liệu tăng phản ứng oxy hóa khử Tốc độ phản ứng hóa học chậm môi trường nước bị giảm dần Hàm ẩm giảm dần trình sấy Biến đổi sinh họá: giai đoạn đầu trình sấy Nhiệt độ tăng dần chậm tạo hoạt động mạnh mẽ hệ enzyme oxy hóa khử Gây ảnh hưởng xấu đến nguyên liệu Giai đoạn sấy, hoạt độ enzyme giảm lượng nước giảm Giai đoạn cuối, enzyme oxy hóa khử tiếp tục hoạt động yếu thời gian bảo quản Đến giai đoạn phục hồi khả hoạt động Biến đổi sinh học: cấu tạo tế bào thường xảy tượng tế bào sống biến thành tế bào chết Do nhiệt độ làm biến tính khơng thuận nghịch chất ngun sinh nước Biến đổi cảm quan: màu sắc tố bị giảm tác dụng nhiệt độ Có màu thẩm, màu nâu đỏ phản ứng caramel hóa, phản ứng melanodin oxy hóa phenol Do ẩm giảm nên nồng độ chất gia vị tăng lên vị vị mặn Một số chất thơm bay theo ẩm nhiệt độ bị phân hủy gây tổn thất chất thơm 1.2.8 ứng dụng sấy Máy sấy lạnh bơm nhiệt – khái niệm, phân loại, cấu tạo nguyên lý hoạt động Máy sấy lạnh bơm nhiệt thiết bị sấy đại sử dụng hệ thống bơm nhiệt kết hợp với hệ thống hút ẩm nhằm để tách ẩm, làm khơ khơng khí sấy hồn tồn trước đưa vào buồng sấy làm nóng khí sấy Điểm đặc biệt loại máy sấy hệ thống sấy bơm nhiệt cần phạm vi nhiệt độ thấp từ 10 – 50oC làm việc c Hầu hết máy sấy lạnh bơm nhiệt có cấu tạo gồm phận chính: dàn nóng, dàn lạnh, máy nén, van tiết lưu hệ thống điều khiển Chức đặc trưng thiết bị là ngun lý tách ẩm làm khơ khơng khí trước đưa trở lại lò sấy dàn lạnh Trong đó, dàn nóng làm nóng khơng khí trước đưa vào buồng sấy Bằng cách tránh bão hòa nước sấy nhiệt độ thấp - Gồm loại máy sấy bơm nhiệt đơn máy sấy bơm nhiệt kép Dòng máy sấy đơn sử dụng phổ biến hộ gia đình, cửa hàng hay sở sản xuất chế biến nhỏ lẻ Dòng máy sấy bơm nhiệt kép ứng dụng nhiều doanh nghiệp, nhà máy, phân xưởng,… phục vụ nhu cầu sấy khô công suất cao, số lượng lớn Ứng dụng phương pháp sấy lạnh bơm nhiệt ngành công nghiệp Nhờ nguyên lý sấy khô vật cần sấy nhiệt độ thấp nên sản phẩm say sấy giữ màu sắc, hương vị đẹp tự nhiên thành phần dinh dưỡng, chất lượng sấy tốt Hơn nữa, máy hoạt động với công suất cao, thời gian sấy ngắn Với ưu điểm bật đó, phương pháp sấy lạnh bơm nhiệt ứng dụng ngành công nghiệp sản xuất chế biến sản phẩm có giá trị cao, đòi hỏi cao màu sắc, hương vị hàm lượng dinh dưỡng thành phẩm sau sấy.Cụ thể ứng dụng nành sau: c - Công nghiệp chế biến thực phẩm: rau củ quả, thịt heo, thịt bị,… - Cơng nghiệp chế biến nơng sản: loại rau, hành, bắp cải, su hào, ngô, khoai, sắn,… - Công nghiệp chế biến thủy sản: tôm, cá, mực,… - Ngành chế biến dược liệu: loại thảo mọc, nấm, tinh bột nghệ, đông trùng hạ thảo,… c c c c