G IỚI THIỆU CHUNG VỀ MỰC
Đặc điểm của mực
Mực là đại diện của ngành than mềm có lối sống bơi lội tự do ở biển.
Cơ thể mực bao gồm hai phần chính: thân và đầu Đầu mực có miệng và xung quanh miệng là 10 tua, trên các tua này có các giác bám phát triển Hai bên đầu mực còn có đôi mắt lớn, giúp chúng quan sát môi trường xung quanh.
Lớp áo của mực ống tạo ra một khoang áo rộng với thành cơ phát triển, thông qua phễu khoang áo Đây là cơ quan di chuyển chính của mực, khi khoang áo phồng ra, nước được hút vào và khi co bóp lại, nước sẽ được đẩy ra qua phễu bụng, giúp cơ thể chúng di chuyển ngược lại theo kiểu phản lực.
Vùng phân bố
Mực có ở hầu hết các vùng biển nước ta, nhưng mực ngon và nhiều của yếu tập trung ở Cô Tô( Quảng Ninh), Khánh Hòa, Phan Thiết, Cà Mau…
Sản lượng khai thác hàng năm
Khai thác mực ở Việt Nam diễn ra quanh năm với hai vụ chính: vụ Bắc và vụ Nam, mỗi vụ có hình thức khai thác khác nhau Sản lượng mực tươi khai thác đạt khoảng 100 nghìn tấn mỗi năm, theo số liệu từ một Dự án của Bộ Công Thương Dù gặp khó khăn do Covid-19 và bão lũ ở miền Trung trong năm qua, sản lượng vẫn duy trì ổn định.
Sản phẩm từ mực và tiềm năng của chúng
Thị trường hiện nay có nhiều sản phẩm từ mực như mực khô, mực tươi, mực rim me, mực một nắng và chả mực, rất được ưa chuộng và có tiềm năng lớn trong ngành xuất khẩu của Việt Nam.
P HÂN LOẠI
Mực lá
Tên khoa học: Sepionteuthis lessoniana Đặc điểm:
- Có vây dày hình bầu dục khỏe mở rộng xung quanh, gần như toàn bộ lớp áo Vây mở rộng khoảng 83-97% chiều dài và 67-70% chiều rộng áo;
- Lớp áo của mực lá thường dài 4-33cm ở con đực và 3,8-25,6cm ở con cái Khối lượng con đực từ 403,5g-1415g và con cái trưởng thanh là 165g-1,046g
Trọng lượng tối da của mực lá có thể vào khoảng 1,8kg.
- Chế độ ăn uống chủ yếu là cá nhỏ và động vật giáp xác;
- Chúng được tìm thấy của yếu ở gần bờ biển, gần các tảng đá và các rạn san hô.
Hình 1.2 Mực lá ở công viên Tokyo, Tokyo, Nhật Bản
Mực xà
- Đuôi mực xà có màu đen sậm, dày, xòe to như đuôi cá Hình 1.3 Mực xà
- Mực xà sau khi phơi có vị hơi đắng, không ngon, khó nhai nên ít được sử dụng;
- Thường được khai chủ yếu ở Hoàng Sa, Trường Sa…
Mực nang
Hình 1.4 Mực nang Đặc điểm:
Mực nang sở hữu một lớp vỏ lớn, với con ngươi hình chữ W đặc trưng Chúng có 8 vòi và 2 xúc tu, mỗi xúc tu đều có các miệng hút có răng cưa giúp giữ chặt con mồi.
- Mực nang có kích thước từ 15cm-25cm, có loài lớn nhất có áo đạt chiều dài 50cm và nặng hơn 10,5kg ( loài Sepia apama).
- Chúng ăn động vật thân mềm nhỏ, cua, tôm, cá, giun …
- Tuổi thọ của chúng khoảng 1-2 năm
- Nhiều ở các vùng biển Cô Tô ( Quảng Ninh), Khánh Hòa….
Mực ống
Hình 1.5 Mực ống Đặc điểm:
- Mực có phần thân và phần đầu rõ ràng
Mực ống có hình dạng thân cân xứng hai phía, sở hữu 8 tay và một cặp xúc tu Khi gặp nguy hiểm, chúng phun ra hợp chất mực màu đen trong cơ thể, tạo ra một màn khói dày đặc giúp chúng lẩn trốn khỏi kẻ thù.
- Có nhiều ở vùng biển Quảng Ninh, Đà Nẵng, …
Người ta phân loại mực dựa vào chiều dài tính từ đuôi đến đầu con mực, có hai loại:
T HÀNH PHẦN DINH DƯỠNG
Mực ống là loại thủy sản ít mỡ với độ ẩm lên đến 70% Khi mực chết, độ ẩm cao này tạo điều kiện thuận lợi cho sự phát triển của vi khuẩn, dẫn đến tình trạng thối và hỏng mực.
Hàm lượng nước cao trong mực tươi gây khó khăn trong việc bảo quản, vì vậy sấy mực để tạo ra sản phẩm mực khô không chỉ giúp nâng cao lợi nhuận mà còn tận dụng tối đa nguồn hải sản.
Theo thống kê, mực khô chứa nhiều chất dinh dưỡng có lợi cho sức khỏe, bao gồm cả bà bầu Hàm lượng dinh dưỡng trong mực khô rất phong phú, cung cấp các vitamin và khoáng chất cần thiết cho cơ thể.
Bảng 1.1 Thành phần dinh dưỡng của mực
Thành phần dinh Đơn Hàm dưỡng vị lượng
C ÁC PHƯƠNG PHÁP BẢO QUẢN HIỆN NAY
Bảo quản mực tươi khi không có tủ lạnh
Nếu không có tủ lạnh hoặc chỉ cần bảo quản mực trong thời gian ngắn, bạn có thể sử dụng thùng xốp và cho đá phủ kín mực, giúp bảo quản trong 8-10 giờ Để tăng cường hiệu quả, hãy tạo lỗ nhỏ dưới đáy thùng để nước đá chảy ra, giúp mực tươi lâu hơn.
Bảo quản bằng tủ lạnh/ tủ đông
Phương pháp bảo quản mực tươi lâu hơn là cấp đông Đầu tiên, rửa sạch mực, loại bỏ ruột và da Sau đó, cho mực vào túi zip hoặc hộp đựng và bảo quản trong tủ lạnh ở nhiệt độ dưới 5°C.
Hoặc sử dụng tủ đông chuyên dụng để bảo quản được lâu hơn( khoảng
5 tháng) với nhiệt độ đảm bảo dưới -18 o C.
Bảo quản bằng việc làm khô
Với sự tiến bộ của khoa học kỹ thuật, việc ứng dụng phương pháp sấy hiện đại vào quy trình chế biến mực không chỉ giúp giảm thiểu thời gian sấy mà còn khắc phục những nhược điểm của các phương pháp truyền thống, từ đó nâng cao giá trị dinh dưỡng của sản phẩm.
Mực sau khi đánh bắt được vận chuyển đến khu sơ chế, nơi chúng được rửa sạch, làm khô cơ học và khử trùng Sau đó, mực được xếp vào các khay lưới để tiến hành sấy khô.
- Mực phải tươi ngon, thịt cứng trọng lượng trên 200g/con;
- Mực còn nguyên vẹn, không bị tổn thương, mang bệnh;
- Mực màu nâu đậm, tránh nhợt nhạt.
- Mực sau khi được tiếp nhận, cần phải nhanh chóng đưa vào bể rửa;
- Dùng dao mổ phần lưng để lấy mai mực ra, cũng cần lấy bộ phận túi mực;
- Rửa sạch mạch mực và các phần bẩn khác trong mực.
Trong quá trình sấy, sản phẩm mực cần đảm bảo các yêu cầu về đặc tính, hương vị thơm ngon, thẩm mỹ cao và giá trị dinh dưỡng ổn định.
- Có màu hồng nhạt, phấn trắng đều trên thân;
- Đầu gắn liền và chắc vào thân mực, râu còn nhiều và có màu trắng hồng, thẳng;
- Mùi không tanh hay dính ướt tay.
• Quy trình chế biến mực khô
- Sấy mực ở nhiệt độ 50-70 o C trong khoảng 10h-12h;
- Phân loại( để đảm bảo sự đồng đều của sản phẩm);
Ứ NG DỤNG VÀ NHU CẦU SỬ DỤNG MỰC KHÔ
Sản xuất mực khô không chỉ bảo quản hiệu quả nguồn hải sản dồi dào mà còn đóng góp tích cực vào sự phát triển của ngành công nghiệp chế biến hải sản tại Việt Nam.
Mực khô không chỉ mang lại giá trị dinh dưỡng cao mà còn được yêu thích bởi mọi lứa tuổi, trở thành món ăn vặt phổ biến và quà tặng khi du lịch biển Theo Bộ Công Thương, trong 8 tháng đầu năm 2020, xuất khẩu mực khô đạt 1.800 tỷ đồng, cho thấy tiềm năng của sản phẩm này ngay cả trong bối cảnh kinh tế toàn cầu chậm lại do đại dịch Covid-19 Các thị trường xuất khẩu chính của mực khô bao gồm Hàn Quốc, các nước Châu Âu, Trung Quốc và Nhật Bản.
2 CHƯƠNG II- TỔNG QUAN VỀ SẤY
K HÁI NIỆM
- Sấy là quá trình dùng nhiệt năng để làm bay hơi nước ra khỏi vật liệu
Là một trong những phương pháp tách ẩm ra khỏi vật liệu phổ biến hiện nay.
Quá trình sấy là một quá trình chuyển khối phức tạp, bao gồm sự tham gia của pha rắn và diễn ra đồng thời với quá trình khuếch tán bên trong và bên ngoài vật liệu Tốc độ của toàn bộ quá trình sấy được xác định bởi giai đoạn chậm nhất trong chu trình.
P HÂN LOẠI
• Quá trình sấy tự nhiên / phơi
- Quá trình này tiến hành bay hơi tự nhiên bằng năng lượng tự nhiên như mặt trời, năng lượng gió….
- Dùng phương pháp này đỡ tốn nhiệt năng, nhưng không chủ động điều chỉnh được vận tốc của quá trình theo yêu cầu kỹ thuật, năng suất thấp…
• Quá trình sấy nhân tạo Quá trình tiến hành bay hơi nước dùng nguồn năng lượng do con người tạo ra.
Tùy theo phương pháp truyền nhiệt, trong kỹ thuật sấy chia ra:
- Sấy đối lưu là phương pháp sấy cho tiếp xúc trực tiếp vật liệu sấy với không khí nóng, khói lò…(gọi là tác nhân sấy)
Sấy tiếp xúc là phương pháp sấy mà trong đó tác nhân sấy không tiếp xúc trực tiếp với vật liệu cần sấy Thay vào đó, nhiệt được truyền gián tiếp từ tác nhân sấy đến vật liệu thông qua một vách ngăn.
- Sấy bằng tia hồng ngoại: là phương pháp sấy dùng năng lượng của tia hồng ngoại do nguồn nhiệt phát ra truyền cho vật liệu sấy.
Sấy bằng dòng điện cao tần là phương pháp sử dụng năng lượng điện trường tần số cao để làm nóng đồng đều toàn bộ chiều dày của vật liệu sấy Phương pháp này mang lại hiệu quả cao trong việc bảo quản chất lượng sản phẩm và tiết kiệm thời gian sấy.
Sấy thăng hoa là một phương pháp sấy hiệu quả, diễn ra trong môi trường chân không cao và nhiệt độ thấp Quá trình này cho phép ẩm tự do trong vật liệu đóng băng và bay hơi trực tiếp từ trạng thái rắn thành hơi mà không qua trạng thái lỏng.
Sấy chân không là phương pháp lý tưởng để xử lý các vật liệu nhạy cảm với nhiệt độ cao hoặc dễ bị oxy hóa Phương pháp này cũng phù hợp cho những vật liệu dễ bị bụi, cần thu hồi dung môi quý, và đặc biệt là các vật liệu có nguy cơ nổ.
Sấy lạnh là phương pháp sấy được thực hiện trong điều kiện nhiệt độ và độ ẩm của tác nhân sấy thấp hơn nhiều so với môi trường xung quanh Nhiệt độ thấp giúp bảo toàn các đặc tính cảm quan của sản phẩm, trong khi độ ẩm thấp tạo ra sự chênh lệch ẩm, giúp ẩm trong vật liệu dễ dàng thoát ra ngoài.
M ỤC ĐÍCH
Quá trình tách ẩm nói chung cũng như quá trình sấy nói riêng đều nhằm mục đích:
- Giảm năng lượng tiêu tốn trong quá trình vận chuyển;
- Giúp bảo quản tốt vật liệu, thời gian bảo quản lâu hơn;
- Đảm bảo được các thông số kỹ thuật cho các quá trình gia công vật liệu tiếp theo sau;
- Ngoài ra còn có thể tăng cảm quan cho sản phẩm cũng như mùi vị của vật liệu sấy.
C ÁC YẾU TỐ CẦN QUAN TÂM TRONG QUÁ TRÌNH SẤY
- Các thông số cơ bản của không khí ẩm;
- Độ ẩm và sự thay đổi nhiệt độ của vật liệu sấy;
- Vận tốc sấy, thời gian sấy;
- Phương thức sấy: liên tục, gián đoạn;
- Phương thức truyền nhiệt: đối lưu, tiếp xúc;
- Tác nhân sấy: không khí ( nóng/ lạnh),khói lò, hơi…;
- Áp suất làm việc: áp suất khí quyển, áp suất chân không;
- Hướng chuyển động của tác nhân sấy so với vật liệu sấy trong sấy đối lưu: cùng chiều, ngược chiều, chéo dòng…
C ÁC THIẾT BỊ SẤY
Thiết bị buồng sấy
Bộ phận quan trọng nhất của hệ thống sấy buồng là buồng sấy, thuộc loại hệ thống sấy gián đoạn So với hệ thống sấy hầm, năng suất của hệ thống sấy buồng thường thấp hơn.
Hệ thống sấy buồng là lựa chọn lý tưởng cho việc sấy nhiều loại vật liệu với năng suất không lớn và không yêu cầu sản xuất liên tục Có hai loại hệ thống sấy buồng: đối lưu tự nhiên và đối lưu cưỡng bức Hệ thống này có khả năng sấy nhiều sản phẩm như nông sản (nấm, gia vị, lương thực, trà, café), thịt cá, bánh mứt, và đặc biệt phù hợp cho các sản phẩm dạng tấm hoặc dễ gãy vụn như khô bò, khô mực, khô cá, chuối, và than hoạt tính.
Sản phẩm được trải đều trên khay và xếp lên xe goong để đưa vào buồng sấy Trong quá trình sấy, sản phẩm cần được đảo mặt để đảm bảo độ khô đồng đều Sau khi hoàn tất, sản phẩm sấy sẽ được thu gom và đóng gói Toàn bộ quy trình này phụ thuộc vào nhân công, và do quá trình sấy gián đoạn, lượng nhiệt tiêu tốn để làm nóng thành và giá đỡ trong buồng sấy giữa các lần sấy là khá lớn.
Tủ sấy có bổ sung nhiệt
Cấu tạo cơ bản của hệ thống sấy bao gồm bộ phận sưởi nóng không khí, quạt, phòng sấy, xe goong và tấm chắn Quá trình sấy thường diễn ra qua hai giai đoạn: sấy từ dưới lên và sấy từ trên xuống.
- Nhiệt độ sấy không quá cao;
- Tận dụng nhiệt nhưng thế sấy cao;
- Tiết kiệm năng lượng quạt.
- Thiết bị phức tạp hơn loại tủ sấy đơn giản;
- Chất lượng sản phẩm không đồng đều;
- Mất nhiệt nhiều khi nạp liệu và lấy sản phẩm;
- Năng suất thấp, tiêu tốn nhiều nhân công;
- Không thể sấy liên tục.
• Phạm vi sử dụngThường dùng sấy hoa quả, hành lá….
Hầm sấy
Hầm sấy hoạt động ở áp suất khí quyển, sử dụng khói lò hoặc không khí nóng làm tác nhân sấy Vật liệu được xếp trên các giá của xe goong và được đưa vào hầm, nơi chúng di chuyển dọc theo chiều dài của hầm Thời gian lưu của xe trong hầm tương ứng với thời gian sấy của vật liệu.
Hầm sấy có cấu tạo đơn giản, bao gồm một hoặc nhiều hầm đặt song song với nhau Chiều dài tối đa của hầm thường là 60m, nhằm giảm trở lực thủy lực và hiện tượng phân tầng không khí Vận tốc của tác nhân sấy trong hầm thường đạt từ 2-3m/s.
- Tốc độ sấy nhanh và chất lượng sản phẩm đồng đều hơn so với sấy tủ;
- Năng suất cao, ít tốn nhân công so với sấy tủ;
- Nhiệt độ sấy không quá cao nhưng thế sấy cao (sấy có bổ sung nhiệt).
- Thiết bị phức tạp hơn loại sấy tủ;
- Sự đồng đều về chất lượng sản phẩm chưa cao;
- Không phù hợp để sấy theo mẻ.
• Phạm vi sử dụngThường dùng để sấy các loại rau, quả, sấy chè….
Sấy băng tải
Thiết bị sấy băng tải là một hệ thống sấy hình hộp chữ nhật, bên trong có một hoặc nhiều băng tải vô tận hoạt động liên tục Vật liệu được đưa vào qua cửa nạp, di chuyển qua băng tải để được sấy khô, sau đó sẽ được thu gom vào ngăn chứa sản phẩm.
Không khí nóng di chuyển ngược chiều với băng tải hoặc từ dưới lên, xuyên qua vật liệu sấy Tốc độ của tác nhân sấy khoảng 3m/s, trong khi băng tải di chuyển với tốc độ từ 0,3 đến 0,6m/ph.
Hình 2.4 Thiết bị sấy băng tải
- Tốc độ sấy nhanh và chất lượng sản phẩm đồng đều hơn so với sấy tủ và sấy hầm;
- Năng suất cao hơn so với sấy tủ nhưng thấp hơn sấy hầm;
- Thiết bị cồng kềnh, đắt tiền;
- Không dùng cho sản phẩm giòn, dễ vỡ;
- Chỉ phù hợp để sấy liên tục.
• Phạm vi sử dụngThường dùng trong công nghệ thực phẩm để sấy các loại rau, quả, sấy ngũ cốc, sấy bánh kẹo…
Sấy thùng quay
Máy sấy thùng quay là thiết bị công nghiệp bao gồm một thùng hình trụ nghiêng, cho phép vật liệu được nạp liên tục và chuyển động dọc theo trục Trong quá trình sấy, vật liệu được đảo trộn để đảm bảo hiệu quả tối ưu Vận tốc của khói lò hoặc không khí nóng trong máy sấy thường dao động từ 2-3m/s, trong khi thùng quay hoạt động với tốc độ từ 5-8 vòng mỗi phút.
Máy sấy thùng quay được quy chuẩn hóa theo đường kính thùng là1200,1400,1600…2800mm.
Hình 2.5 Mô tả máy sấy thùng quay
- Tốc độ sấy nhanh và chất lượng sản phẩm sấy rất đồng đều;
- Không dùng cho các sản phẩm giòn, dễ vỡ, có thời gian sấy dài.
• Phạm vi sử dụngThường dùng để sấy caphe….
Sấy phun
Thiết bị sấy hoạt động dựa trên nguyên tắc phun vật liệu lỏng thành dạng bụi Quá trình sấy diễn ra nhanh chóng, giúp sản phẩm không bị đốt nóng quá mức và thu được ở dạng bột mịn mà không cần qua bước nghiền.
Thường sử dụng ly tâm, cơ khí hoặc dùng khí nén để phun chất lỏng thành bụi.
Hình 2.6 Thiết bị sấy phun
- Năng suất rất cao, tốc độ sấy rất nhanh và chất lượng sản phẩm sấy đồng đều;
- Sản phẩm sấy ở dạng bột mịn mà không cần nghiền;
- Phù hợp với các vật liệu sấy không chịu nhiệt.
- Thiết bị cồng kềnh, đắt tiền;
- Chỉ dùng cho các vật liệu sấy dạng lỏng;
- Chi phí năng lượng/kg sản phẩm cao;
• Phạm vi sử dụngThường dùng cho vật liệu lỏng như sữa, trứng, sữa đậu nành…
C HỌN PHƯƠNG ÁN VÀ THIẾT BỊ SẤY MỰC TƯƠI
Chọn phương án sấy
Dựa vào đặc điểm của vật liệu sấy là mực tươi, ta chọn phương pháp sấy đối lưu với hệ thống sấy buồng.
• Định nghĩa sấy đối lưu
Sấy đối lưu là phương pháp sử dụng không khí nóng hoặc khói lò để sấy, với nhiệt độ, độ ẩm và tốc độ phù hợp Quá trình này cho phép không khí chảy bao quanh vật sấy, giúp hơi ẩm trong vật liệu bay hơi Sau một thời gian sấy, sản phẩm thu được sẽ đạt độ ẩm theo yêu cầu.
- Đối với mực, ta chọn sấy theo mẻ.
• Sơ đồ nguyên lý sấy đối lưu
Hình 2.7 Sơ đồ hệ thống sấy đối lưu
Quạt hút không khí ngoài trời và đẩy qua calorifer để thực hiện quá trình sấy Không khí ẩm trong buồng làm ẩm sẽ bay hơi và được cuốn theo để thải ra ngoài.
+ Phương pháp sấy này, sản phẩm sấy theo mẻ, calorifer đốt nóng dung calorifer khí hơi.
• Chọn chế độ làm việc của hệ thống sấy đối lưu Đối với công nghệ sấy mực, ta sử dụng hệ thống sấy gián đoạn.
Máy sấy có nhiều ưu điểm nổi bật như thiết kế đơn giản và dễ chế tạo, giúp người dùng dễ dàng vận hành Quá trình nạp nguyên liệu và lấy sản phẩm diễn ra theo từng mẻ, đảm bảo vật sấy được phân bố đều và giữ vị trí tĩnh trong buồng sấy Hơn nữa, thiết bị này còn có khả năng sấy nhiều loại vật liệu khác nhau.
Năng suất thấp, tốn nhiều năng lượng, mức độ cơ giới hóa và tự động hóa thấp, quá trình sấy không đồng đều.
Chọn tác nhân sấy
- Quá trình sấy thường gồm 2 quá trình: quá trình đốt nóng vật ẩm và thải ẩm ra ngoài môi trường.
Đối với thiết bị sấy đối lưu, tác nhân sấy được chọn là khí nóng, trong khi nguồn năng lượng để gia nhiệt cho tác nhân sấy là nước Thiết bị đốt nóng sử dụng trong quá trình này là calorifer khí hơi.
- Ưu điểm: Sạch sẽ, dễ điều chỉnh chế độ sấy, tiết kiệm điện và kinh tế.
- Nhược điểm: cần có lò hơi riêng, cần biện pháp xử lý khói lò vì môi trường…
- Nhiệm vụ của tác nhân sấy:
+ Gia nhiệt cho vật sấy+ Tải ẩm: mang ẩm từ bề mặt vật liệu ra môi trường+ Bảo vệ vật liệu sấy khỏi bị bỏng do quá nhiệt.
Chọn thiết bị sấy
Dựa vào đặc điểm của mực và các thông số của chế độ sấy, thiết bị sấy buồng được lựa chọn vì tiết kiệm chi phí và nhiên liệu, đồng thời có tính năng lắp đặt và vận hành dễ dàng, đơn giản.
Thiết bị buồng sấy có vật liệu sấy trên khay, phương pháp tổ chức trao đổi nhiệt chỉ có thể đối lưu cưỡng bức nhờ quạt.
Chúng tôi lựa chọn sấy buồng vì thiết bị hoạt động theo chu kỳ, cho phép đưa vật liệu vào theo mẻ Điều này giúp kiểm soát độ ẩm và mật độ của sản phẩm trong suốt quá trình sấy, đồng thời đảm bảo chế độ nhiệt được tối ưu hóa.
Thời gian sấy
- Thời gian sấy là đại lượng đặc trưng tổng hợp quá trình sấy, có ý nghĩa trong quá trình thiết kế và vận hành thiết bị sấy.
- Thời gian sấy phụ thuộc vào các đặc trưng: vật liệu sấy, chủng loại, hình dáng, kích thước, độ ẩm ban đầu, độ ẩm sản phẩm, thiết bị sấy…
- Đối với mực, thời gian sấy theo kinh nghiệm là khoảng 12h.
3 CHƯƠNG III: TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ HỆ
THỐNG SẤY TỦ SẤY MỰC Đề tài: Thiết kế thiết bị sấy buồng để sấy mực với năng suất nguyên liệu 500kg/mẻ
- Vật liệu sấy: mực ống tươi
- Nắng suất đầu vào: G 1 = 500kg/mẻ.
- Độ ẩm của nguyên liệu mực: ω 1 = 70%
- Độ ẩm sản phẩm ra: ω 2 = 15%
- Chế độ sấy không hồi lưu, một giai đoạn.
- Tác nhân sấy: không khí nóng.
- Không khí bên ngoài: t o = 25 o C, φ = 85%, P kq = 745mmHg= 0,9933bar.
- Nhiệt độ của tác nhân sấy, trước và sau khi qua thiết bị sấy: t 1 =
T ÍNH TOÁN CÁC THÔNG SỐ CƠ BẢN CỦA VẬT LIỆU
- Lượng sản phẩm sau khi sấy là:
- Lượng ẩm tách ra khỏi vật liệu sấy trong quá trình sấy 12h:
- Lượng ẩm bốc hơi trung bình trong một giờ đối với một mẻ:
( công thức dựa trên công thức 6.1-tr72-[TL1])
T ÍNH TOÁN QUÁ TRÌNH SẤY LÝ THUYẾT
Trạng thái không khí bên ngoài ( điểm A)
Không khí bên ngoài có nhiệt độ và độ ẩm tương ứng là: t o % o C, φ= 85%, ta có:
- Áp suất hơi bão hòa ở 25 o C (CT 2.11-tr14-[TL1]) 4026,24
- Lượng chứa ẩn do ( là lượng nước chứa trong 1k g không khí khô): d 0 = 0,621 p bh φ o
- Entanpy của không khí ẩm là entanpy ứng với 1kg không khí khô:
I o = C pk t o + d o ( r + C ph t o ) (CT 2.17-tr15-[TL1])
C pk là nhiệt dung riêng của không khí khô: C pk = 1,004 kJ/kgK. r là nhiệt ẩm hóa hơi của hơi nước: r = 2500kJ/kg.
C ph là nhiệt dung riêng của hơi nước: C ph = 1,842 kgK.
69,15(kJ/kgkk) - Khố i l ng riêng c a khống khí: ượ ủ ρ = p kq − φ o P bh 10 5 = 0,9933 − 0,85 0,0316 10 5 ko
Trạng thái không khí vào buồng sấy
Ta xác định trạng thái không khí sau khi ra khỏi caloriphe hay chính là trạng thái không khí vào buồng sấy.
- Áp suất hơi nước bão hòa ở 65 o C:
- Độ ẩm tương đối: φ 1 = d1 Pkq
Trong đó: P kq là áp suất không khí ẩm P kq = 745mmHg= 0,9933 bar.
- Khối lượng riêng của không khí: ρ = p kq − φ 1 P bh1 10 5 = 0,9933 − 0,109 0,247 10 5 = 0,996( kg ) k1
Trạng thái không khí ra khỏi buồng sấy
- Entanpy của không khí không đổi: I 1 =I 2 0,58kJ/kgkk
- Chọn nhiệt độ của tác nhân sấy ra khỏi buồng sấy là 45 o C.
- Áp suất hơi bão hòa tại 45 o C là:
- Độ ẩm tương đối 2 là: φ 2 = d2Pkq
- Khối lượng riêng của không k hí: ρ = p kq − φ 2 P bh2 10 5 = 0,9933 − 0,411 0,095 10 5 k2
Lưu lượng không khí thực tế
- Lượng không khí khô cần thiết để bốc hơi 1kg ẩm tương ứng là ( CT 6 15 -tr75 [TL1]): l o = 1 = 1 = 125( kg ) d2 − d1 0,0253 − 0,0173 kgkk
- Lượng không khí bốc hơi trong một giờ:
- Lưu lượng các tác nhân sấy là:
Bảng 3.1 Trạng thái của không khí từng giai đoạn
Trạng thái không khí Trạng thái không khí Không khí sau khi bên ngoài đi vào buồng sấy đi ra khỏi buồng sấy
I o = 69,15(kg/kgkk) I 1 = 110,58(kg/kgkk) I 2 = 110,58(kg/kgkk)
Tiêu hao nhiệt lý thuyết
X ÁC ĐỊNH KÍCH THƯỚC CỦA THIẾT BỊ SẤY ( KHAY SẤY , XE GOONG , BUỒNG SẤY )
Kích thước khay sấy
Mực sau khi sơ chế có kích thước trung bình với chiều dài thân khoảng 200mm, bề ngang 80mm và bề dày 15mm Khối lượng mỗi con mực tươi trung bình rơi vào khoảng 0.3 ± 0,01 kg.
- Năng suất nguyên liệu là 500kg/mẻ, số lượng con mực đem sấy khoảng là: 1620 con mực tươi với kích thước trên.
- Khay làm bằng inox, thiết kế dạng lưới để nâng cao hiệu suất truyền nhiệt.
Xếp ngang 9 con mực, với khoảng cách giữa mỗi con và cách mép khay đều là 5mm, vậy có chiều dài khay là:
Xếp dọc 3 con mực với khoảng cách mép khay là 5mm và khoảng cách giữ các con mực là 20mm, có chiều rộng khay:
Chiều dài khay: L k = 770mmChiều rộng khay: B k = 650mmChiều cao khay: H k = 10mm.
Chọn kích thước xe goong
- Khung xe làm bằng thép có kích thước 20x20mm.
Chiều cao bánh xe là 120mm, được đặt ở bốn góc của xe goong Bánh xe có bán kính rPmm và chiều rộng lốp là 50mm, đảm bảo khả năng chịu nhiệt tốt Xe có trọng tải tối đa lên đến 300kg, với cấu trúc bao gồm 2 bánh động và 2 bánh tĩnh.
- Mỗi khay xếp được 27 con mực tươi để sấy, vậy với 1620 con mực cần 1620/27= 60 khay.
Mỗi xe goong xếp 20 khay, vậy số xe goong cần là 60/20=
3( xe) Khoảng cách mỗi khay đặt trên xe goong là 60mm.
Chiều cao của bánh xe là 120mm, khoảng cách từ khay trên cùng đến thanh khung là 30mm, kích thước thanh làm khung là 20mm, và khoảng cách từ khay sấy cuối đến khay hứng nước cũng là 20mm.
- Khung xe được hàn bởi 4 thanh thép dài 770mm, 4 thanh thép dài 650mm và 4 thanh thép dài 1230mm( chiều cao khung xe, không tính bánh).
Chiều dài xe: L x = 770+ 2 20= 810mm Chiều rộng xe: B x = 650mm
Chọn kích thước buồng sấy
∆ : chiều độ rộng kênh dẫn khí.
∆ : khoảng cách giữa 2 guồng xe.
∆ : khoảng cách từ xe đến tường máy/ cửa/ trần buồng.
- Kích thước phủ bì của buồng: Chiều dài:
1 là chiều dày lớp thép bên ngoài buồng sấy.
2 là chiều dày lớp thép bên trong tường buồng sấy. là lớp bông thủy tinh cách nhiệt.
Vậy ta có thông số thiết bị:
- Buồng ( đã tính phủ bì) ( L:B:H)(mm) = ( 2563: 973: 1483) (mm)
- Số lượng khay: 60 khay sấy và 3 khay hứng nước.
- Khối lượng vật liệu trên 1 xe là: 500/3 ≈ 166,8kg
Q UÁ TRÌNH SẤY THỰC
Xác định các tổn thất do vật liệu
Để xác định tổn thất vật liệu trong quá trình sấy, cần nắm rõ nhiệt độ của vật liệu khi ra khỏi buồng sấy, thường thấp hơn nhiệt độ của tác nhân sấy khoảng 5 độ.
10 o C, ta chọn độ lệch là 5 o C.
- Vậy nhiệt độ vật liệu sấy khi ra khỏi buồng sấy là 60 o C Q m = G m C m (t m2 − t m1 ) (kJ/h) [TL 2- tr74]
- G m : lượng vật liệu đi ra khỏi thiết bị (G m = G 2 = 176,47kg)
- C m : nhiệt dung riêng của vật liệu khi ra khỏi thiết bị
- t m2 , t m1 : nhiệt độ ra, vào của vật liệu sấy.
- Nhiệt dung riêng của vật liệu sau khi sấy là [TL4]:
C m = 3,113+ 0,006 = 3,113 + 0,006 0,15 = 3,11 (kJ/kgK) Với là độ ẩm tương đối của vật liệu ( ở đây = 15% )
- Nhiệt độ của vật liệu sấy vào: t m1 = 25 o C
- Nhiệt độ của vật liệu sấy ra: t m2 = 60 o C.
Tổn thất do thiết bị vận chuyển
- Nhiệt độ của khay sấy và xe goong khi đi vào buồng sấy trước khi sấy lấy bằng nhiệt độ môi trường: t k1 =t x1 =t 0 = 25 0 C.
- Xe goong làm bằng thép CT3:
= 7850 / 3 , Gt= 1,9kg/m, Ct= 0,5kJ/kg K.
Mỗi xe goong được thiết kế với 20 khay, do đó cần thêm 40 thanh chữ L kích thước 30x10x3(mm) để giữ khay ổn định Các thanh đỡ này được hàn vào chiều rộng của xe goong nhằm tiết kiệm chi phí vật liệu so với việc hàn vào chiều dài, với chiều dài của thanh đỡ là 650mm.
Bánh xe goong có đường kính 100mm và bề mặt tiếp xúc rộng 50mm, nặng khoảng 3,5kg, được chế tạo từ hợp kim chất lượng cao Mỗi khung xe được trang bị 4 bánh xe đặt ở 4 góc, đảm bảo độ ổn định và khả năng vận hành linh hoạt.
- Khay làm bằng inox: = 7930 / 3 , Ci= 0,5kJ/kg K.
Mỗi khay sấy có khối lượng trung bình là 3kg và khối lượng mỗi khay hứng nước là 4kg.
Tổng khối lượng các khay sấy là:60 3+4 3= 192(kg)
- Tổng khối lượng mỗi xe goong ( chưa có khay sấy):
(3+1).0,3.65.40%000(g)%(kg) m bx =4.4(kg) Mxg= mkhx+ mgiá+ mbx = 32+25+16s(kg)
Tổng khối lượng các xe goong ( không có khay sấy) là:
- Vì xe làm bằng thép nên nhiệt độ xe ra khỏi thiết bị sấy lấy bằng nhiệt độ tác nhân sấy trong buồng: t x2 =t 2 = 65 o C.
- Tổn thất nhiệt do xe goong ( chưa có khay sấy ) là:
Qxg= Gx Ct ( tx2 – tx1) = 219 0,5 (6 5-25)C80( kJ) q xg = Q x = 3360 = 13,54( kJ )
- Tổn thất do khay sấy mang đi:
Qk= Gk Ci (tx2 – tx1 ) 2 0,5 ( 65-25)840(kJ) q k = Q k = 3840 = 11,87( kJ )
Ngoài ra, còn tổn thất do thanh chia gió, tổn thất khoảng = 3( ẩ )
- Tổn thất nhiệt do vận chuyển: q vc = q k +q xg + = 13,54 + 11,87+3= 28,41(kJ/kg ẩm)
Tổn thất do tỏa nhiệt ra ngoài môi trường q mt
- Nhiệt độ bên ngoài buồng sấy: t f2 =t o = 25 o C
- Nhiệt độ trung bình bên trong buồng sấy: t f1 = ( 65+ 45)/2= 55 o C.
- Ta có hệ số dẫn nhiệt của thép là 1 = 46,5 W/m K, của bông thủy tinh 2 = 0,058 W/m K.
- Nhiệt độ tổn thất qua tường được tính theo công thức:
- F là diện tích xung quanh buồng sấy (m 2 ) Thông số buồng sấy (L,B,H)(mm)=
- ∆ là độ chênh lệch bên trong và bên ngoài buồng sấy.
- K là hệ số truyền nhiệt (W/m 2 K)
Với 1 , 2 là hệ số tỏa nhiệt từ TNS đến vách trong của buồng sấy và hệ số tỏa nhiệt từ vách ngoài tới không khí bên ngoài (W/m 2 K). Để xác định 2 thông số này, ta sử dụng phương pháp lặp.
Giả thiết: Nhiệt độ vách trong của tường là tw1= 53,32 o C, ta có phương trình cân bằng nhiệt: q = α (t − t ) = α (t − t ) = ⅀ δ ( t − t ) ( kJ ) λ kg ẩm
Dựa theo thực nghiệm, chọn v= 2 m/s < 5m/s, ta có: W α1 = 6,15 + 4,17v = 6,15 + 4,17 2 = 14,49 (m2K)
Mật độ dòng nhiệt truyền qua giữa tác nhân sấy và mặt trong là: W q1 = α1(tf1 − tw1) = 14,49 ( 55 − 53,32) = 24,34(m2K)
Nhiệt độ vách ngoài đượ c tính theo công thức: t w2 = t w1 − q 1 ⅀ δ
Hệ số tỏa nhiệt từ vách ngoài máy tới không khí bên ngoài: W α2 = 1,715(tw2 − tf2) 0,333 = 1,715 ( 32,38 − 25) 0,333 = 3,34(m2K)
Mật độ dòng điện do đối lưu tự nhiên từ mặt ngoài máy với môi trường bên ngoài:
Vậy hệ số truyền nhiệt giữa TNS trong buồng và tường là:
- Tổn thất nhiệt qua tường là: Q t = K F ∆t = 0,82 10,5 30%8,3(W)9,88(kJ/h)
- Tổn thất nhiệt qua trần máy:
• Bề mặt trần trao đổi nhiệt hướng lên trên nên hệ số trao đổi nhiệt đối lưu là: α tr = 1,3 α 2 = 1,3 3,34 = 4,34( W )
• Trần buồng sấy có cấu tạo và thông số như tường máy nên hệ số truyền nhiệt là:
• Tổn thất nhiệt qua trần buồng máy là:
- Tổn thất nhiệt qua nền:
Kết cấu nền như tường bao, nên sẽ tính tổn thất như tường bao:
- Tổng tổn thất nhiệt truyền ra môi trường qua kết cấu bao che là: qmt = Qmt = Qt+Qtr+Qn = 929,88+231,63+220,85
- Tổng lượng tổn thất nhiệt thực tế là: q tổng = q m +q vc +q mt = 59,37+ 28,41 + 51,289,1(kJ/kg).
3 4 2 Xác định các thông số của quá trình sấy thực tế.
Hình 3.2 Quá trình sấy thực tế
• C ph : Nhiệt dung riêng của hơi nước ( C ph = 1,9 kJ/kgK)
• C pk : Nhiệt dung riêng của không khí khô ( C pk =1,004 kJ kgK)
∆ = C α t 0 -q tổng = 4,18 × 25 – 139,1= -34,6(kJ/kg ẩm ) i 1 =r + C ph t 1 = 2500 + 1,9 65 = 2623,5 kJ/kg i2 = r+ Cph t2 = 2500 + 1,9 45 = 2585,5 kJ/kg Thay số: d 2 =
- Khối lượng riêng của không khí: pk2= Pkq−φ2.Pbh2 105= 0,9933−0,4077×0,095 105 = 1,046 ( kg/m3) 287(273+45)
- Lượng không khí khô cần thiết để bốc hơi 1 kg ẩm vật liệu sấy là:
- Lượng không khí khô bốc đi trong 1 h là:
Thể tích không khí ẩm chưa 1kg không khí khô trước và sau quá trình sấy là: v B = 1,01 m 3 /kgkk ( ở ( t 1 e℃, 1 = 10,09 % ) và v C =0,95 m 3 /kgkk ( ở t 2 = 45 ℃ , 2 = 40,77 % ).
- Lưu lượng tác nhân sấy trước khi vào buồng:
- Lưu lượng tác nhân sấy sau khi ra khỏi buồng:
- Lưu lượng thể tích trung bình của tác nhân đi vào buồng:
- Khối lượng riêng của tác nhân sấy trong quá trình thực tế: p tb = L = 3412,6 = 1,02 (kg/m 3 )
Bảng 3.2 Trạng thái không khí lý thuyết và thực tế
Trạng Quá trình sấy lí thuyết Quá trình sấy thực không thái t φ d I ρ k t φ d I ρ k
Không khí bên khí 25 85 0,0173 69,15 1,13 25 85 0,0173 69,15 1,13 ngoài buồng Không sấy vào khí 65 10,9 0,0173 110,58 0,996 65 85 0,0173 110,58 0.996 buồng Không sấy khí ra khỏi 45 41,1 0,0253 110,58 1,045 45 40,77 0,0252 110,26 1,046 buồng sấy
T ÍNH TOÁN CÂN BẰNG NHIỆT
Nhiệt đưa vào hệ thống
- Nhiệt lượng đưa vào buồng sấy: q= l 0 (I 1 -I 0 ) 6,58(110,58-69,15) = 5244,21(kJ/kg ẩm ) Q= q W 0 = 5244,21 323,53 96659,26 (kJ/h)
- Nhiệt do không khí đưa vào:
Nhiệt lượng ra khỏi hệ thống
- Nhiệt lượng có ích: q 1 =i 2 -C t 0 = 2585,5 – 4,18 25= 2481( kJ/kg ẩm )
- Nhiệt tổn thất do vật liệu mang đi: Q m 208,76 (kJ/h)
- Nhiệt tổn thất do thiết bị vận chuyển: Q vc 62,8 (kJ/h)
- Tổn thất vào môi trường: Q mt 67,86(kJ/h) Tổng nhiệt lượng bị đưa ra ngoài là:
Thành phần nhiệt Giá trị (kJ/h) %
Tổn thất do thoát khí 3674661,31 81,14%
Tổn thất do vật liệu 19208,76 0,42%
Tổn thất do vận chuyển 9562,8 0,21%
Tổn thất do tỏa nhiệt 1267,86 0,03%
Vậy hiệu suất của thiết bị sấy là: H= Q Q 1 = 1696659,26 802677,93 100% G,31%
4 CHƯƠNG IV: TÍNH TOÁN CÁC THIẾT BỊ PHỤ
C HỌN C ALORIFER
- Nhiệt lượng calorifer cần cung cấp cho tác nhân sấy Q là:
- Công suất nhiệt của calorifer:
Trong đó: Q là nhiệt lượng vào buồng sấy Hình 4.1 Calorifer là hiệu suất nhiệt của calorifer, (0,95-0,97), ta chọn
- Tiêu hao hơi nước ở calorifer: do nhiệt độ tác nhân sấy không quá cao nên ta chọn lò hơi có áp suất bão hòa ở 5bar.
Tiêu hao hơi nước ở calorifer:
• i h là entanpy của hơi vào calorife Đây là hơi bão hòa khô ở 5 bar Vậy i h = i’’ = 2749 kJ/kg
• i’ là entanpy của nước bão hòa, i’ = 640 kJ/kg40,9
- Bề mặt truyền nhiệt của caloriphe được xác định theo công thức:
F- bề mặt truyền nhiệt phía có cánh ( 2 ) k- hệ số truyền nhiệt (W/m 2 K)
∆ - độ chênh lệch nhiệt độ trung bình( o C)
Giả sử lưu tốc không khí là 4 kg/m²s, giá trị k được xác định là 20.8 W/m².K Trở lực do không khí gây ra là 3 mmHg (theo bảng 4-181-[TL2]) Độ chênh lệch nhiệt độ trung bình được tính toán theo công thức.
• t s - nhiệt độ bão hòa của hơi nước ở áp suất 5 bar, t s = 152 0 C
• t k1 - nhiệt độ khí vào calorifer, t k1 = t 0 = 25 0 C
• t k2 - nhiệt độ không khí ra khỏi calorifer, t k2 = t 11 = 65 0 C
• ∆ - hệ số xác định theo đồ thị, ∆ =1
Bề mặt truyền nhiệt calorife:
Để đạt hiệu quả trong việc gia nhiệt và đảm bảo sự truyền nhiệt khi sử dụng thiết bị lâu dài, ta sử dụng 3 calorifer Theo tính toán, F = Q cal n cal = 40,9×10^3×0,96 = 17,85 m² k.∆ttb 20,8×10^5,74 Dựa vào phụ lục 1 bảng 4 trang 182 [TL2], ta chọn calorifer K∅1, kiểu II với các thông số phù hợp.
Diện tích Diện Diện Kích thước ( mm ) Đường
(m 2 ) tiết tiết ống diện diện môi
Dài A Dài B Dày khi đi môi chất qua chất C vào
Ta có lưu tốc không khí = = 3412,6 = 3,76 / 2
(Sai số khoảng 6% nên có thể sử dụng loại calorifer cho thiết bị)
T ÍNH TOÁN TRỞ LỰC
Trở lực từ quạt đến calorifer
Đường kính ống: d 1 = 0,2 m Trong đó:
• v 1 = 0,885 m 3 /kgkk thể tích không khí trước khi vào Calorife ( t 0 = 25 ℃, 0 % )
Không khí đi trong ống theo chế độ chảy xoáy.
Giá trị hệ số ma sát được tính theo công thức (CT 11.64-tr380-[TL3]). λ = 0,1 (1,46 ε + 100 ) 0,25 = 0,1 (1,46 10 −4 + 100 ) 0,25 = 0,0179
Vậy trở lực ma sát trên ống từ miệng quạt đến calorifer là:
Trở lực từ đoạn ống thẳng calofife đến cút cong
Chọn chiều dài: l 2 = 400m Chọn đường kính: d 2 = 200mm Vận tốc đường ống là: w 2 = V2
• v 2 = 1m 3 /kgkk thể tích không khí sau khi đi qua calorife ( t 1 = 65 ℃ )
Không khí đi trong ống theo chế độ chảy xoáy.
Giá trị hệ số ma sát được tính theo công thức: [TL3] λ = 0,1 (1,46 ε + 100 ) 0,25 = 0,1 (1,46 10 −4 + 100 ) 0,25 = 0,018
Vậy trở lực của ống từ calorife đến cút cong là:
Trở lực tại cút cong
Trở lực đoạn ống từ cút cong vào buồng sấy
Trở lực calorifer
Trở lực trong buồng sấy
Chọn độ nhám của khay: -6 m
Vận tốc đường ống là: ω B =2 3 /s
• Trở lực cục bộ của khay vào:
Với=0,18 trở lực cục bộ khay vào
• Trở lực ma sát qua khay: ∆p = λ L k ρ ω B 2 ms dk
→ Không khí đi trong ống theo chế độ chảy rối
Giá trị hệ số ma sát được tính theo công thức: λ =
Vậy trở lực qua xe là:
Trở lực cục bộ của xe ra: ω2 22 2
Với =0,25 trở lực cục bộ khay ra
Vậy: ∆p 7 =∆p v +∆p ms +∆p r = 0, 35 + 2,9 + 0 5 = 3 75 (N/m 2 ) Áp suất động của khí thoát ω2ra p đ = ρ C × 2
Chọn tốc độ thải khí: = 5 m/s
Tổng trở lực của hệ thống
C HỌN QUẠT
Ta được tổng tổn thất áp suất thực tế: ∆p= 225,05 N/m 2
- Công suất của động cơ chạy quạ t là:
( Do quạt nối với động cơ nên n tđ =1, hệ số dự phòng =1,3)
→ Chọn quạt có công suất N≥ 0,5kW, công suất động cơ ≥ 0,6kW
( trình tự tính toán, công thức chủ yếu dựa theo lời giải Ví dụ 1-tr106 –[TL2])
Hệ thống sấy mực bằng buồng sấy có thiết kế đơn giản và linh hoạt, phù hợp với nhiều mô hình sản xuất, đảm bảo chất lượng sản phẩm cao Hệ thống này đang được ứng dụng phổ biến, khắc phục các hạn chế của phương pháp sấy truyền thống Đặc biệt, nó phù hợp với điều kiện các vùng biển tại Việt Nam Sau khi tính toán kích thước thiết bị và hiệu suất hoạt động, tôi nhận thấy cần cải thiện một số thông số và kích thước Tôi rất mong nhận được ý kiến đóng góp từ thầy để hoàn thiện hệ thống sấy của mình hơn nữa.