Thiết kế hệ thống sấy tiêu thùng quay năng suất 150kg h

Một số hệ thống thiết bị sấyđang được sử dụng phổ biến hiện nay như: sấy hầm, sấy buồng, sấy băng tải, sấythùng quay … tuỳ theo nguyên liệu cũng như mục đích ban đầu.Trong công nghiệp th

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI  VIỆN CÔNG NGHỆ SINH HỌC & CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM ĐỒ ÁN I QUÁ TRÌNH VÀ THIẾT BỊ ĐỀ TÀI THIẾT KẾ HỆ THỐNG SẤY TIÊU THÙNG QUAY NĂNG SUẤT 150KG/H Sinh viên thực hiện: Trương Thị Tuyền Giảng viên hướng dẫn: Ths Phan Minh Thụy MSSV: 20180587 Mục lục LỜI MỞ ĐẦU CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ VẬT LIỆU SẤY .6 1.1 Tổng quan nguyên liệu tiêu 1.1.1 Đặc điểm hồ tiêu 1.1.2 Cấu tạo thành phần hóa học .6 1.1.3 Công dụng 1.1.4 Bảo quản 1.2 Tình hình phân bố CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN VỀ PHƯƠNG PHÁP SẤY 2.1 Mục đích u cầu q trình sấy 2.2 Các biến đổi vật liệu trình sấy 2.3 Phân loại phương pháp sấy 2.4 Sơ đồ nguyên lý trình sấy đối lưu 2.5 Tác nhân sấy 2.5.1 Khơng khí ẩm: 10 2.5.2 Khói lị: 10 2.5.3 Hơi nhiệt: 10 2.6 Thiết bị sấy .10 2.6.1 Buồng sấy 10 2.6.2 Hầm sấy 11 2.6.3 Tháp sấy .13 2.6.4 Thiết bị sấy thùng quay 13 2.6.5 Thiết bị sấy tầng sôi 15 2.6.6 Thiết bị sấy phun 16 2.6.7 Thiết bị sấy khí động 16 2.7 Phương pháp thực 17 2.8 Quy trình cơng nghệ 19 CHƯƠNG 3: TÍNH TỐN THIẾT BỊ CHÍNH .20 3.1 Các thông số tác nhân sấy công thức thường sử dụng 20 3.2 Tính thơng số tác nhân sấy .21 3.2.1 Thông số trạng thái khơng khí ngồi trời (A) 21 3.2.2 Thông số trạng thái không khí sau qua caloriphe (B) 22 3.2.3 Thơng số trạng thái khơng khí khỏi thiết bị sấy(C) 22 3.3 Tính cân vật chất 23 3.4 Cân lượng thiết bị sấy lý thuyết .24 3.5 Cân lượng thiết bị sấy thực .25 3.6 Tính tốn thiết bị 29 3.6.1 Đường kính thùng sấy 29 3.6.2 Chiều dài thùng sấy 30 3.6.3 Thể tích thùng sấy .30 3.6.4 Cường độ bay ẩm 30 3.6.5 Thời gian sấy 30 3.6.6 Thời gian lưu vật liệu 31 3.6.7 Số vòng quay thùng 32 3.6.8 Tính bề dày cách nhiệt thùng .32 3.7 Chọn kích thước chi thiết bị thùng quay 37 CHƯƠNG 4: TÍNH TỐN THIẾT BỊ PHỤ 38 4.1 Chọn cánh đảo thùng quay 38 4.2 Tính chọn calorifer 39 4.3 Tính Xyclon 41 4.4 Tính tốn khí động chọn quạt gió 43 LỜI KẾT 46 TÀI LIỆU THAM KHẢO 47 DANH SÁCH HÌNH VẼ Hình 1: Các dạng cánh đảo 18 Hình 2: Đồ thị I – d trình sấy lý thuyết 25 Hình 3: Đồ thị I - d biểu diễn cho trình sấy thực .29 Hình 4: Sơ đổ truyền nhiệt qua vách thùng 34 Hình 5: Dạng cánh đảo trộn 38 Hình 6: Diện tích phần chứa vật liệu thùng 39 Hình 7: Xyclon đơn 43 DANH SÁCH BẢNG Bảng 3.3: Hệ số M30 LỜI MỞ ĐẦU Ngày nay, với phát triển vượt bậc ngành công nghiệp, nhiều sản phẩm thực phẩm đời với nhiều kiểu dáng đặc sắc Đặc biệt, mặt hàng khô dần chiếm lĩnh thị trường thực phẩm lợi ích, tiện dụng nhiều chức vượt bậc so với thực phẩm tươi Trong đó, sản phẩm sấy chiếm đa phần Cơng đoạn sấy khô thực phẩm giúp nâng cao chất lượng thời gian bảo quản sản phẩm tạo mùi vị khác biệt Sấy trình tách nước khỏi vật liệu ẩm phương pháp nhiệt nhiệt độ áp suất xác định Người ta phân biệt sấy làm hai loại, sấy tự nhiên sấy nhân tạo, sấy nhân tạo có nhiều ưu điểm bật không phụ thuộc vào điều kiện thời tiết, điều chỉnh lượng nhiệt cung cấp dễ dàng chọn lựa phương pháp sấy phù hợp Một số hệ thống thiết bị sấy sử dụng phổ biến như: sấy hầm, sấy buồng, sấy băng tải, sấy thùng quay … tuỳ theo nguyên liệu mục đích ban đầu Trong cơng nghiệp thực phẩm, sấy thùng quay phương pháp phổ biến để sấy hầu hết loại thực phẩm rau củ quả, hải sản Trong phạm vi đồ án này, em xin trình bày đề tài “Hệ thống sấy sấy thùng quay để sấy hạt tiêu suất 150 kg/h, sử dụng calorifer nước bão hòa.” Đây lần em làm đồ án kiến thức, tài liệu tham khảo hạn chế nên q trình làm cịn nhiều sai sót, em mong nhận góp ý thầy để em hồn thiện đồ án mơn học Em xin chân thành cảm ơn Ths Phan Minh Thụy tận tình giúp đỡ để em hồn thành đồ án CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ VẬT LIỆU SẤY 1.1 Tổng quan nguyên liệu tiêu 1.1.1 Đặc điểm hồ tiêu Hồ tiêu gọi cổ nguyệt, hắc cổ nguyệt, bạch cổ Hồ tiêu loại dây leo, thân dài, nhẵn không mang lông, bám vào khác rễ Thân mọc cuốn, mang mọc cách Lá trầu không, dài thuôn Một năm tiêu thu hoạch lần, muốn có hồ tiêu đen, người ta hái vào lúc xuất số đỏ hay vàng chùm, nghĩa lúc xanh, cịn non q chưa có sọ giịn, phơi dễ vỡ vụn, khác phơi vỏ săn lại, ngả màu đen Muốn có hồ tiêu trắng (hay hồ tiêu sọ), người ta hái lúc chúng thật chín, sau bỏ vỏ Loại có màu trắng ngà hay xám, nhăn nheo thơm (vì lớp vỏ chứa tinh dầu mất) cay (vì chín) Tiêu có mùi thơm cay nồng, có tác dụng kích thích tiêu hóa, chữa số bệnh Ngồi ra, hạt tiêu giàu chất chống oxy hóa, chẳng hạn beta carotene, giúp tăng cường hệ miễn dịch ngăn ngừa hủy hoại tế bào, gây bệnh ung thư tim mạch 1.1.2 Cấu tạo thành phần hóa học - Hàm lượng Calo Trong 100g hạt tiêu đen có 255 calo (Calo từ chất béo 27 calo) - Vitamin hạt tiêu Hồ tiêu giàu vitamin C, chí cịn nhiều cà chua Ngồi cịn chứa nhiều Vitamin tốt cho thể vitamin K, A, C, niacin, folate, choline betaine - Thành phần dinh dưỡng Theo phân tích Quỹ Thế giới thực phẩm lành mạnh (Mỹ), hạt tiêu giàu vi khoáng chất lượng chất xơ tốt cho hệ tiêu hóa, lại khơng có cholesterol Cứ muỗng cà phê hạt tiêu (khoảng 4,28g) cung cấp khoảng 10,88 calorie, 0,24mg mangan, 6,88mcg vitamin K, 1,24mg sắt, 1,12g chất xơ, 0,88mg vitamin C, 18,64mg… - Thành phần hóa học hạt tiêu: Hồ tiêu giàu vitamin C, chí cịn nhiều cà chua Một nửa cốc hồ tiêu xanh, vàng hay đỏ cung cấp tới 230% nhu cầu canxi ngày/1 người Trong tiêu có 1,2-2% tinh dầu, 5-9% piperin 2,2-6% chanvixin Piperin chanvixin hai loại ankaloit có vị cay hắc làm cho tiêu có vị cay Trong tiêu cịn có 8% chất béo, 36% tinh bột 4% tro 1.1.3 Công dụng - Hạt tiêu gia vị khó thiếu bữa ăn ngày Hạt tiêu đen vị cay, tính nóng thường dùng làm gia gia vị nấu ăn biết tiêu nguyên liệu làm đẹp tuyệt vời từ thiên nhiên Làm đẹp da, tẩy tế bào chết, trị mụn tắt mà hạt tiêu mang lại cho da bạn cịn cơng thức đọc qua hướng dẫn bên - Ngoài chất piperine giúp tạo mùi vị đặc trưng, hạt tiêu đen cịn có chứa can-xi, sắt, kẽm, kali, man-gan, crơm, vitamin A, C dưỡng chất thiết yếu khác - Hạt tiêu đen có tác dụng kích thích vị giác, giúp bao tử tiết nhiều a-xít hydrochloric để tiêu hóa thức ăn tốt Hệ tiêu hóa hoạt động trơn tru giúp làm giảm tình trạng khó tiêu, đầy hơi, táo bón hay đau bụng Phần lớn rắc rối xảy hệ tiêu hóa có nguyên nhân từ thiếu hụt loại a-xít Khả kháng khuẩn tiêu hỗ trợ cho việc giải rắc rối đường ruột vi khuẩn đường ruột gây - Nghiên cứu cho thấy hạt tiêu đen có khả cải thiện cảm giác thèm ăn nhờ việc kích thích khứu giác Đây xem gia vị lý tưởng cho phải chịu đựng chứng biếng ăn Cách chữa chứng biếng ăn ghi nhận y học cổ truyền người Ấn Độ: Trộn 1/2 muỗng cà phê tiêu đen với 12g đường cát vàng hòa với nước uống ngày tình trạng chán ăn cải thiện hợp lý 1.1.4 Bảo quản Vấn đề bảo quản tiêu loại hạt, rau củ khác tương đối khó thực phẩm tươi, dễ bị thối rữa, hư hỏng, nấm mốc, vi khuẩn dễ phát triển (do nước chiếm gần 60%) Trong công nghiệp chế biến thực phẩm nay, người ta đòi hỏi cao việc bảo quản Có nhiều cách để bảo quản thực phẩm, tiêu ta dùng phương pháp sấy Với phương pháp bảo quản hạt tiêu lâu hơn, dễ dàng trình vận chuyển, ứng dụng nhiều trình chế biến sản phẩm ăn liền 1.2 Tình hình phân bố Do hồ tiêu loại dài ngày khó trồng mẫn cảm với điều kiện khí hậu, thời tiết dễ nhiễm nhiều loại sâu bệnh hại, nên thường trồng chủ yếu vùng đất đỏ bazan, có độ phì cao Một số diện tích tiêu canh tác đất xám Hiện nay, hồ tiêu trồng chủ yếu tỉnh Tây Nguyên Đông Nam Bộ, tập trung nhiều sáu tỉnh Gia Lai, Đắk Lắk, Đắk Nơng, Bình Phuớc, Đồng Nai Bà Rịa-Vũng Tàu Trong đó, chủ yếu đất đỏ với diện tích trung bình 7000ha Các tỉnh khác thuộc vùng có diện tích trồng tiêu hơn, khơng mang tính chất sản xuất hàng hóa lớn, tập trung cung cấp nguyên liệu cho xuất CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN VỀ PHƯƠNG PHÁP SẤY 2.1 Mục đích yêu cầu trình sấy Sấy trình tách ẩm khỏi vật liệu nhằm tránh hư hỏng trình bảo quản, tăng độ bền cho sản phẩm Tách nước khỏi vật liệu rắn hay dung dịch trình kĩ thuật phổ biến quan trọng nhiều ngành công nghiệp, đặc biệt ngành hóa chất cơng nghiệp thực phẩm Mục đích q trình sấy là: - Giảm trọng lượng Giảm chi phí vận chuyển, đồng thời làm tăng giá trị cảm quan cho sản phẩm như: độ dẻo, giịn, dai, màu sắc, hương vị độ bóng sáng sản phẩm, không nứt nẻ, cong vênh Ngăn cản vi sinh vật nấm mốc, nấm men, vi khuẩn phát triển, tăng thời gian bảo quản sản phẩm thực phẩm Loại bỏ phần nước tự sản phẩm, làm giảm hoạt độ nước, chậm bớt trình sinh học giúp bảo quản thực phẩm lâu - Là công đoạn sơ chế cho bước chế biến 2.2 Các biến đổi vật liệu trình sấy Tất sản phẩm thực phẩm chịu biến đổi trình sấy bảo quản sau Yêu cầu đặt trình sấy bảo vệ tới mức tốt chất lượng hạn chế hư hại trình sấy bảo quản đồng thời nâng cao hiệu kinh tế Xét theo chất thay đổi chia ra: - 2.3 Thay đổi lý học: sứt mẻ, gãy vỡ… Thay đổi hóa lý: trạng thái tính chất keo phân tử bị thay đổi Thay đổi hóa sinh: oxy hóa chất béo, phản ứng enzyme… Thay đổi vi sinh vật Phân loại phương pháp sấy Quá trình sấy bao gồm phương thức: - - Sấy tự nhiên: phương pháp sử dụng trực tiếp lượng tự nhiên lượng mặt trời, lượng gió… để làm bay nước Phương pháp đơn giản, không tốn lượng, rẻ tiền nhiên không điều chỉnh tốc độ sấy theo yêu cầu kỹ thuật nên suất thấp, phụ thuộc vào thời tiết, cần diện tích bề mặt lớn, điều kiện vệ sinh kém… Do phương pháp áp dụng cho sản xuất quy mô nhỏ lẻ, hộ gia đình Sấy nhân tạo: phương pháp sấy sử dụng nguồn lượng người tạo ra, thường tiến hành thiết bị sấy, cung cấp nhiệt cho vật liệu ẩm Sấy nhân tạo có nhiều dạng, tùy theo phương pháp truyền nhiệt mà kỹ thuật sấy chia làm dạng: - Sấy đối lưu: phương pháp sấy cho tiếp xúc trực tiếp vật liệu sấy với khơng khí nóng, khói lị… (gọi tác nhân sấy) Sấy tiếp xúc: phương pháp sấy không cho tác nhân sấy tiếp xúc với nhiệt độ sấy mà tác nhân sấy truyền nhiệt cho vật liệu sấy gián tiếp qua vách ngăn Sấy tia hồng ngoại: phương thức sấy dùng lượng tia hồng ngoại nguồn điện phát truyền cho vật liệu sấy Sấy dòng điện cao tần: phương pháp sấy dùng lượng điện trường có tần số cao để đốt nóng tồn chiều dày lớp vật liệu Sấy thăng hoa: phương pháp sấy môi trường có độ chân khơng cao, nhiệt độ thấp nên ẩm tự vật liệu đóng băng bay trừ trạng thái rắn thành mà không qua trạng thái lỏng 2.4 Sơ đồ nguyên lý trình sấy đối lưu Quá trình sấy q trình chuyển khối có tham gia pha rắn phức tạp bao gồm q trình khuếch tán bên bên ngồi vật liệu rắn đồng thời với trình truyền nhiệt Đây trình nối tiếp nghĩa trình chuyển lượng nước vật liệu từ pha lỏng sang pha sau tách pha khỏi vật liệu ban đầu Động lực trình chênh lệch độ ẩm lòng vật liệu bên bề mặt vật liệu Quá trình khuếch tán chuyển pha xảy áp suất bề mặt vật liệu lớn áp suất riêng phần nước môi trường không khí xung quanh Vận tốc tồn q trình quy định giai đoạn chậm Ngoài tùy theo phương pháp sấy mà nhiệt độ yếu tố thúc đẩy cản trở trình di chuyển ẩm từ vật liệu sấy bền mặt vật liệu sấy Trong trình sấy mơi trường khơng khí ẩm xung quanh có ảnh hưởng lớn trực tiếp đến vận tốc sấy Do cần nghiên cứu tính chất thơng số trình sấy Quạt tt Calorifer Thiết bị sấy Hình 2.1 Sơ đồ nguyên lý hệ thống sấy 2.5 Tác nhân sấy Tác nhân sấy chất dùng để chuyên chở lượng ẩm tách từ vật liệu sấy Trong q trình sấy, mơi trường buồng sấy ln bổ sung ẩm từ vật liệu sấy Nếu độ ẩm không mang độ ẩm tương đối buồng sấy tăng lên đến lúc đạt cân vật liệu sấy môi trường buồng sấy, q trình ẩm vật liệu sấy ngừng lại Vì nhiệm vụ tác nhân sấy: - Gia nhiệt cho vật liệu sấy - Tải ẩm: mang ẩm từ bề mặt vật liệu vào môi trường - Bảo vệ vật liệu sấy khỏi bị hỏng nhiệt Tùy theo phương pháp sấy mà tác nhân sấy thực hay nhiều nhiệm vụ Các loại tác nhân sấy: 2.5.1 Khơng khí ẩm: - Là loại tác nhân sấy thơng dụng nhất, dùng cho hầu hết loại sản phẩm Ưu điểm: + Khơng khí có sẵn tự nhiên + Không độc, không làm sản phẩm sau sấy ô nhiễm thay đổi mùi vị Tuy nhiên, dùng khơng khí ẩm làm tác nhân sấy cần trang bị thêm gia nhiệt khơng khí (caloripher điện, khí –hơi hay khí – khói), nhiệt độ sấy khơng cao Thường nhỏ 5000 oC nhiệt độ cao thiết bị trao đổi nhiệt phải chế tạo thép hợp kim hay gốm sứ với chi phí đắt 2.5.2 Khói lị: Khói lị dùng cho loại sản phẩm dễ bị cháy nổ có khả chịu nhiệt độ cao Dùng làm tác nhân sấy nâng nhiệt độ sấy lên 1000 oC mà không cần thiết bị gia nhiệt, nhiên làm vật liệu sấy bị ô nhiễm bụi chất có hại CO2, SO2 2.5.3 Hơi nhiệt: Tác nhân sấy nhiệt độ cao, hỗn hợp khơng khí nước Tác nhân sấy dùng độ ẩm tương đối cao 2.6 Thiết bị sấy 2.6.1 Buồng sấy Buồng sấy có hình dạng khối lập phương chữ nhật đứng hay nằm, hình trụ đứng nằm Thành buống sấy bọc cách nhiệt cách ẩm, có cửa để nạp lấy sản phẩm Vật sấy rải đểu thành lớp tầng khay đặt gác lên khung giá buồng sấy Bộ phận gia nhiệt cho tác nhân sấy đặt buồng sấy 10