đồ án quá trình và thiết bị đề tài tính toán thiết kế hệ thống sấy lúa tại an giang theo phương pháp sấy hầm năng suất 16 tấnmẻ

Thời gianphát triển bông ở giống ngắn ngày ngắn hơn ở giống dài ngày.+ Đặc tính sinh thái:Việt Nam có điều kiện tự nhiên đặc biệt thuận lợi cho việc trồng cây lúa gạo.Đặc điểm sinh thái

BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG THƯƠNG TP.HCM

KHOA CÔNG NGHỆ HÓA HỌC

- -ĐỒ ÁN QUÁ TRÌNH VÀ THIẾT BỊ

ĐỀ TÀI: Tính toán thiết kế hệ thống sấy lúa tại An Giang theo phương pháp sấy

BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG THƯƠNG TP.HCM

KHOA CÔNG NGHỆ HÓA HỌC

- -ĐỒ ÁN QUÁ TRÌNH VÀ THIẾT BỊ

ĐỀ TÀI: Tính toán thiết kế hệ thống sấy lúa tại An Giang theo phương pháp sấy

TRƯỜNG ĐHCT TP.HCM CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

-o0o -ĐỒ ÁN MÔN HỌC: ĐỒ ÁN QUÁ TRÌNH VÀ THIẾT BỊ

Họ và tên sinh viên: Trần Gia Bảo MSSV: 2004210306

Lớp:12DHHH02

Ngành: Công Nghệ Kỹ Thuật Hóa Học

I Đầu đề đầu án (Tên đồ án): Tính toán thiết kế hệ thống sấy lúa tại An

Giang theo phương pháp sấy hầm, năng suất 16 tấn/mẻ

II Nội dung các phần thuyết minh :

Chương 1: Tổng quan

1.1 Tổng quan về sản phẩm

1.2 Quy trình sản xuất

Chương 2: Tính cân bằng vật chất - cân bằng năng lượng

2.1 Thông số đầu vào

TpHCM, ngày…….tháng …….năm 2024 TRƯỞNG BỘ MÔN CÁN BỘ HƯỚNG DẪN

(Ký và ghi rõ họ tên) (Ký và ghi rõ họ

tên)

MỤC LỤC LỜI NÓI ĐẦU

1.2.3.Sơ lược về quá trình sấy

Chương 2 CÂN BẰNG VẬT CHẤT, CÂN BẰNG NĂNG LƯỢNG 2.1.Thông số đầu vào.

2.1.1.Vật liệu sấy

2.1.2.Tác nhân sấy.

2.2.Phương án thiết kế.

2.2.1.Các phương pháp sấy

Chương 1 TỔNG QUÁT

1.1.Tổng quan về cây lúa

1.1.1.Nguồn gốc xuất xứ

a.Nguồn gốc cây lúa

Theo Grist D.H cây lúa xuất phát từ Đông Nam Á, từ đó lan dần lên phíaBắc Gutchtchin, Ghose, Erughin và nhiều tác giả khác thì cho rằng Đông Dương làcái nôi của lúa trồng De Candolle, Rojevich lại quan niệm rằng Ấn Độ mới là nơixuất phát chính của lúa trồng Đinh Dĩnh (Trung Quốc) dựa vào lịch sử phát triểnlúa hoang ở trong nước cho rằng lúa trồng có xuất xứ ở Trung Quốc Một số nhànghiên cứu Việt Nam lại cho rằng nguồn gốc cây lúa là ở Miền Nam nước ta vàCampuchia[1]

Chowdhury và Ghosh thì cho rằng những hạt thóc hóa thạch cổ nhất của thếgiới đã được tìm thấy ở Hasthinapur (Bang Uttar Pradesh - Ấn Độ) vào khoảngnăm 1000 – 750 trước Công Nguyên, tức cách nay hơn 2500 năm

Sampath và Rao (1951) cho rằng sự hiện diện của nhiều loại lúa hoang ở Ấn

Độ và Đông Nam Á chứng tỏ rằng Ấn Độ, Miến Điện hay Đông Dương là nơi xuất

xứ của lúa trồng S Sato (Nhật Bản) cũng cho rằng lúa có nguồn gốc ở Ấn Độ, ViệtNam và Miến Điện[1]

Tuy có nhiều ý kiến chưa thống nhất, nhưng căn cứ vào các tài liệu lịch sử,

di tích khảo cổ, đặc điểm sinh thái học của cây lúa trồng và sự hiện diện rộng rãicủa các loài lúa hoang dại trong khu vực, nhiều người đồng ý rằng nguồn gốc câylúa là ở vùng đầm lầy Đông Nam Á, rồi từ đó lan dần đi các nơi Thêm vào đó, sựkiện thực tế là cây lúa và nghề trồng lúa đã có từ rất lâu ở vùng này, lịch sử và đời

sống của các dân tộc Đông Nam Á lại gắn liền với lúa gạo đã minh chứng nguồngốc của lúa trồng.

b.Đặc tính thực vật

+ Đặc điểm thực vật:

Các giống lúa Việt Nam có những đặc điểm như chiều cao, thời gian sinhtrưởng (dàI hay ngắn), chịu thâm canh, chụi chua mặn, chống chụi sâu bệnh khácnhau Song cây lúa Việt Nam đều có những đặc tính chung về hình thái, giải phẫu

và đều có chung các bộ phận rễ, thân, lá bông và hạt

Rễ lúa: Bộ rễ lúa thuộc loại rễ chùm Những rễ non có màu trắng sữa, rễtrưởng thành có màu vàng nâu và nâu đậm, rễ đã già có màu đen

Thân lúa: Thân gồm nhiều mắt và lóng Trước thời kỳ lúa trỗ, thân lúa đượcbao bọc bởi bẹ lá Tổng số mắt trên thân chính bằng số lá trên thân cộng thêm 2.Chỉ vài lóng ở ngọn dài ra, số còn lại ngắn và dày đặc Lóng trên cũng dài nhất.Một lóng dài hơn 5 mm được xem là lóng dài Số lóng dài từ 3-8 lóng Theo giảiphẫu ngang lóng, lóng có một khoảng trống lớn gọi là xoang lỏi

Nhánh lúa: Cây lúa có thể đẻ nhánh khi có 4-5 lá thật Ở ruộng lúa cấy, saukhi bén rễ hồi xanh cây lúa bắt đầu đẻ nhánh Lúa kết thúc đẻ nhánh vào thời kỳlàm đốt, làm đồng

Lá lúa: Lá được hình thành từ các mầm lá ở mắt thân Tốc độ ra lá thay đổitheo thời gian sinh trưởng và điều kiện ngoại cảnh Lá làm nhiệm vụ quang hợp,chăm sóc hợp lí, dảm bảo cho bộ lá khoẻ, tuổi thọ lá (nhất là lá đòng), lúa sẽ chắchạt, năng suất cao

Bông và hạt lúa: Thời gian hình thành bông kể từ khi cây lúa bắt đầu phânhoá đòng cho đến khi lúa trỗ Thời kỳ này nếu được chăm bón tốt , cây lúa đủ dinh

dưỡng bông lúa sẽ phát triển đấy đủ giữ nguyên được đặc tính của giống Thời gianphát triển bông ở giống ngắn ngày ngắn hơn ở giống dài ngày.

+ Đặc tính sinh thái:

Việt Nam có điều kiện tự nhiên đặc biệt thuận lợi cho việc trồng cây lúa gạo.Đặc điểm sinh thái phù hợp với lúa gạo bao gồm khí hậu nhiệt đới ẩm gió mùa vàcận nhiệt Đất phù sa màu mỡ, nguồn nước phong phú và sự phân bố mưa quanhnăm là các yếu tố quan trọng giúp cây lúa phát triển mạnh mẽ và đạt được năngsuất cao

Tuy nhiên, biến đổi khí hậu đã tạo ra thách thức cho ngành nông nghiệp vàtrồng trọt lúa gạo Hiện tượng biển dâng và ngập lụt đang ảnh hưởng đến các vùngtrồng lúa chính của Việt Nam, như đồng bằng sông Hồng, duyên hải miền Trung vàđồng bằng sông Cửu Long Sự tăng cao của nhiệt độ và hiện tượng kéo dài của mùanắng nóng có thể dẫn đến thiếu độ ẩm và nước cần thiết cho cây lúa gạo

+Thời gian sinh trưởng:

Thời gian sinh trưởng của cây lúa được tính từ khi hạt lúa nảy mầm đến khichín hoàn toàn, thay đổi tuỳ theo giống và điều kiện ngoại cảnh

Đối với lúa cấy: Bao gồm thời gian ở ruộng mạ và thời gian ở ruộng lúa cấy.Đối với lúa gieo thẳng: Được tính từ thời gian gieo hạt đến lúc thu hoạch

Ở miền Bắc các giống lúa ngắn ngày có thời gian sinh trưởng 90 - 120 ngày,giống lúa trung ngày là 140 - 160 ngày Các giống lúa chiêm cũ, do thời vụ gieocấy có điều kiện nhiệt độ thấp nên thời gian sinh trưởng kéo dài 180 - 200 ngày

Ở đồng bằng sông Cửu Long các giống lúa địa phương có thời gian sinhtrưởng 200 -240 ngày ở vụ mùa , cá biệt những giống lúa nổi có thời gian sinhtrưởng đến 270 ngày…

c.Cấu tạo hạt lúa

Vỏ trấu: là phần vỏ cứng của hạt lúa được bao bọc phía ngoài hạt thóc và là

cơ quan bảo vệ các bộ phận bên trong của hạt thóc (chiếm trọng lượng khoảng 21% so trọng lượng hạt thóc Một số giống lúa phía đỉnh vỏ trấu có râu

20-Cám (Bran): phần bên ngoài của hạt lúa, nằm dưới lớp vỏ trấu, thường đượcloại ra khi sản xuất gạo trắng

Phôi nhũ (Gern): nằm dưới bụng hạt, đây là bộ phận sau này sẽ phát triểnthành mầm phôi và rễ phôi Bộ phận này có trọng lượng rất nhỏ, không đáng kể sovới khối lượng toàn hạt

Nội nhũ (Endosperm): được tạo bởi chủ yếu là tinh bột, đường, prôtêin vàcác chất béo – đó chính là kho thức ăn dự trữ để nuôi phôi và hàm lượng tinh bộtchiếm đến 80% hạt gạo, còn khoảng 20% là các chất khác Nằm phía trong vỏ trấu

và bao bọc phía ngoài nội nhũ là vỏ quả (biểu bì), vỏ lụa và tầng Alơran

Hình 1.1

Bảng giá trị dinh dưỡng hạt lúa tính theo %

Tinh bột: Trong gạo tinh bột tồn tại dưới dạng carbohydrate (carb) và trongcon người dưới dạng glucogen Tinh bột cung cấp phần lớn năng lượng cho conngười trong đó gạo trắng chứa carb rất cao, độ 82 gram trong mỗi 100 gram Do đó,90% năng lượng gạo cung cấp do carb[2]

Protein: Gạo là loại thức ăn dễ tiêu hóa và cung cấp loại protein tốt cho conngười Chất protein cung cấp các phân tử amino acid để thành lập mô bì, tạo raenzym, kích thích tố và chất kháng sinh [2]

Vitamin: Khi nhắc đến gạo giàu dinh dưỡng thì không thể thiếu vitamin.Cũng giống như các loại ngũ cốc khác, lúa gạo không chứa các loại vitamin A, Chay D, nhưng có vitamin B-1, vitamin B-2, niacin, vitamin E, ít chất sắt và kẽm vànhiều chất khoáng Mg, P, K, Ca, đây là nguồn vitamin dồi dào cung cấp cho cơthể[2]

Khoáng chất: Gạo cung cấp những chất khoáng cần thiết cho cơ thể với ítchất sắt (thành phần của hồng huyết cầu và enzym) và kẽm (giúp chống oxyd hóatrong máu, thành phần của enzym trong tăng trưởng, phân chia tế bào), P (giúpxương, răng, biến hóa trong cơ thể), K (cho tổng hợp protein, hoạt động enzym),

Ca (giúp xương, răng và điều hòa cơ thể), muối (giữ cân bằng chất lõng trong cơthể, hoạt động bình thường của hệ thần kinh và bắp thịt)

1.1.3.Sản lượng hằng năm:

Năm 2023, tính đến giữa tháng 7, cả nước gieo cấy được gần 6,2 triệu héc-talúa Các địa phương đã thu hoạch gần 3,7 triệu héc-ta, sản lượng đạt hơn 24,1 triệutấn, tăng 0,4% so với cùng kỳ năm 2022 Dự kiến sản lượng lúa cả nước năm 2023đạt 43,2-43,4 triệu tấn, bảo đảm nhu cầu trong nước và xuất khẩu[3]

Kỷ lục về xuất khẩu gạo trong năm 2023 khi khối lượng và giá trị đều đạtđỉnh, 8,2 triệu tấn và 4,78 tỷ USD, tăng tương ứng 15,4% và 36,6% so với năm

2022 Thị trường số 1 của Việt Nam tiếp tục là Philippines, hiện chiếm khoảng35% thị phần gạo Việt Nam xuất khẩu Trong năm 2023, lượng gạo xuất khẩu sangquốc gia này đạt 2,86 triệu tấn, tương ứng 1,54 tỷ USD Xếp sau là Indonesia,Trung Quốc và các quốc gia châu Phi

1.1.4.Thị trường tiêu thụ:

Gạo xuất khẩu của Việt Nam tăng bình quân 130.000 tấn/năm; giá gạo xuấtkhẩu tăng khoảng 17 USD/tấn/năm Năm 2020 lượng gạo xuất khẩu đạt 6,25 triệutấn, giá bình quân 499,3 USD/tấn, giá trị xuất khẩu gạo đạt 3,12 tỷ USD, tăng 2,52triệu tấn về lượng và 2,8 tỷ USD về giá trị so với năm 2001

Thị trường xuất khẩu gạo lớn nhất của Việt Nam là ASEAN[4], chiếm tới61% trong tổng lượng gạo xuất khẩu của cả nước Trong tháng 1/2024, Philippines

vẫn đứng đầu về tiêu thụ gạo của Việt Nam, chiếm 53,6% trong tổng lượng vàchiếm 39% trong tổng kim ngạch gạo xuất khẩu của cả nước.

b.Nguyên lý sơ đồ khối.

Lúa: lúa được thu hoạch trên đồng bằng xe gặt-đập liên hợp, với các loạimáy gặt-đập liên hợp hiện đại ngày nay, sau khi cắt và gặt lấy lúa, lúa sẽ được trữtrong một phễu của máy, rồi chuyển qua xe trung chuyển để di chuyển đến nơi tậpkết, lúa sẽ được cân rồi đưa xuống ghe hoặc bỏ vào từng bao rồi đưa lên xe tải đếnnhà máy sấy lúa

Băng tải: lúa sau khi thu hoạch thì được vận chuyển bằng ghe hoặc xe tải đếnthẳng nhà máy, việc vận chuyển lúa từ ghe vào nhà máy được thực hiện bằng hệthống vít tải cuốn lên băng tải, sau đó lúa được đổ vào hầm sấy, còn đối với bao lúa

từ xe tải sẽ dùng băng tải cuốn những bao lúa này vào trong hầm sấy

Trải đều: lúa trong các bao tải được đổ ra mặt sàn lưới có lỗ thường làm bằngtôn, người công nhân sẽ dùng cào cào phẳng bề mặt lúa, sao cho độ dày lớp lúakhông vượt quá 45cm

Sấy: sau khi đã cào phẳng lớp lúa đến bề dày đạt chuẩn, người công nhânđậy nắp hầm, tiến hành cài đặt các thông số, nhiệt độ sấy thích hợp là 70ᵒC trongthời gian từ 9-10 giờ để độ ẩm sau cùng của hạt lúa sau khi sấy là 13-14%, để làmlúa thương phẩm

Đóng bao: sau khi kết thúc quá trình sấy và độ ẩm hạt đạt đủ yêu cầu, ngườicông nhân xúc lúa vào các bao tải, cột lại và đưa vào kho bảo quản bằng xe nâng

Sản phẩm: sản phẩm sau cùng là bao lúa thương phẩm đã được sấy, độ ẩm

ổn định duy trì từ 13-14%

1.2.2 Sơ lược về quá trình sấy:

Sấy (hay sấy khô) là một quá trình làm bốc hơi nước ra khỏi vật liệu bằngphương pháp nhiệt[5] Nhiệt cung cấp cho vật liệu ẩm bằng cách dẫn nhiệt, đối lưu,bức xạ hoặc bằng năng lượng điện trường có tần số cao Mục đích của quá trình sấy

là làm giảm khối lượng của vật liệu, tăng độ liên kết bề mặt và bảo quản được tốthơn

Trong quá trình sấy, nước được bay hơi ở nhiệt độ bất kì do sự khuếch tánbởi sự chênh lệch độ ẩm ở bề mặt vật liệu Đồng thời bên trong vật liệu có sự chênhlệch áp suất hơi riêng phần của nước tại bề mặt vật liệu và môi trường xung quanh

1.2.3: Công nghệ sấy thóc:

Thóc là đối tượng cần xử lí nhiệt nhiều hơn bất cứ loại hạt ngũ cốc nào khác.Sấy sẽ làm giảm độ ẩm của thóc vừa thu hoạch đến mức an toàn (13-14%) để bảoquản và xay xát Yêu cầu của quá trình sấy là nâng cao tốc độ sấy, giảm thiểu thờigian sấy và năng lượng tiêu hao mà vẫn giữ được chất lượng sản phẩm sấy[6]

a.Sấy bằng không khí tự nhiên-phơi nắng

Sấy tự nhiên là quá trình tiến hành làm bay hơi bằng năng lượng tự nhiênnhư mặt trời, năng lượng gió…còn gọi là phơi sấy tự nhiên[6]

Phương pháp này đỡ tốn nhiệt năng, không tốn kém về năng lượng, thúc đẩyquá trình sinh lí chín của hạt, ngoài ra có khả năng diệt trừ nấm, côn trùng, sâumọt…bởi ánh sáng mặt trời Nhưng không chủ động điều chỉnh được vận tốc quátrình theo yêu cầu kỹ thuật, phụ thuốc khá nhiều vào thời tiết, tốn thêm nhân công

lao động, không thể thực hiện tự động hóa Thời gian để đạt đến độ ẩm an toàn thìdài, năng suất không cao

Do cần trải trên bề mặt phẳng như sân, thảm ngoài trời, nên có thể gặpnhiều bất tiện như: dễ lẫn cát, bụi, dễ ẩm mốc nếu gặp mưa Vì vậy khi cần làm khômột lượng lớn sản phẩm thì nên dùng sấy nhân tạo

b.Sấy nhân tạo

Những phương pháp thường gặp gồm có:

+ Sấy đối lưu:

Là phương pháp sấy cho tiếp xúc trực tiếp vật liệu sấy với tác nhân sấy làkhông khí nóng, khói lò,…

Đặc trưng của công nghệ sấy đối lưu chính là sự chuyển động của luồngkhông khí Chúng được dùng làm tác nhân sấy nhưng với điều kiện không khí trongbuồng sấy luôn phải nóng, chuyển động theo vòng tuần hoàn trong buồng sấy[7]

Chúng sẽ tác động tới vật phẩm cần sấy và làm bốc hơi nước, độ ẩm còn dưtrong vật phẩm sấy đó Chính luồng không khí nóng sẽ đưa lượng hơi ẩm này thoát

ra ngoài Từ đó, vật phẩm được sấy khô hoàn toàn Đây cũng là nguyên lý làm việccủa những sản phẩm máy sấy đối lưu, hệ thống sấy nông sản hiện nay

Công nghệ sấy đối lưu có thể ứng dụng để sấy cho nhiều loại vật phẩm sấykhác nhau Bên cạnh đó, dải nhiệt độ sấy nóng rộng hơn nhiều công nghệ sấy khác

và dễ dàng điều chỉnh nhiệt độ sấy khô theo ý muốn Chính vì thế mà công nghệsấy đối lưu ngày càng ứng dụng rộng rãi hơn

+ Sấy bằng tia hồng ngoại: là phương pháp sấy dùng năng lượng của tia hồngngoại do nguồn nhiệt phát ra truyền cho vật liệu sấy.

+ Sấy thăng hoa: là phương pháp sấy trong điều kiện môi trường có độ chânkhông cao, nhiệt độ rất thấp, nên ẩm tự do trong vật liệu đóng băng và bay hơi từtrạng thái rắn thành hơi không qua trạng thái lỏng (nên gọi là thăng hoa)

+ Sấy chân không: là phương pháp sấy được vật liệu không chịu được nhiệt

độ cao hay dễ bị oxy hoá, vật liệu dễ bị bụi hay vật liệu thoát ra dung môi quý cầnthu hồi và vật liệu dễ nổ

+ Sấy bằng dòng điện cao tần: Sấy bằng dòng điện cao tần là phương phápsấy dùng năng lượng điện trường có tần số cao để đốt nóng trên toàn bộ chiều dàycủa lớp vật liệu

+ Sấy tiếp xúc: là phương pháp sấy không cho tác nhân sấy tiếp xúc trực tiếpvật liệu sấy, mà tác nhân sấy truyền nhiệt cho vật liệu sấy gián tiếp qua một váchngăn

+ Sấy lạnh: là phương pháp sấy trong điều kiện nhiệt độ và ẩm của tác nhânsấy thấp hơn nhiều so với môi trường Nhiệt độ thấp để đảm bảo đặc tính cảm quancủa sản phẩm, còn ẩm thấp để tạo ra chênh lệch ẩm, do đó ẩm trong vật liệu sẽthoát ra ngoài dễ dàng

c.Các dạng máy sấy lúa

+ Hệ thống sấy tĩnh vĩ ngang:

Máy sấy tĩnh vĩ ngang có cấu tạo đơn giản, phù hợp với sản xuất phân tán vàgiá thành chấp nhận được

Máy sấy tĩnh vì ngang có cấu tạo bao gồm 4 bộ phận chính: quạt, lò đốt,buồng sấy và nhà che Được chia làm 2 loại là loại không có đảo gió và loại có đảogió.

 Máy sấy tĩnh loại không đảo gió

Quá trình sấy được thực hiện như sau: thóc được đồ trên mặt sàn lưới lỗ vớilớp dày khoảng 0.2-0.5m Không khí nóng tạo nên bởi lò đốt, được quạt sấy hút vàthối vào giỏ hông, sau khi đã hòa trộn với không khí môi trường đạt đến nhiệt độkhí sấy cần thiết Sau đó từ ống gió hông, khí sấy chuyển hướng qua buồng gióchính (buồng sấy) nằm phía dưới sàn lỗ và đi hướng lên xuyên qua lớp hạt mang

ẩm thoát ra ngoài Quá trình sấy tiếp diễn cho đến khi cả lớp hạt dưới và trên đạtđược độ ẩm cần thiết

Nhược điểm của loại không có đảo gió là chiếm nhiều mặt bằng tức năngsuất thấp tính theo diện tích chiếm chỗ Phải đảo trộn thủ công để có sự đồng đều

ẩm độ hạt sau khi sấy, nên không phù hợp với yêu cầu cơ giới hóa công đoạn sấy

 Máy sấy tĩnh vì ngang loại có đảo chiều không khí sấy

Để khắc phục nhược điểm của loại sấy không đảo gió Máy sấy vì ngang loại

có đảo chiều không khí sấy có những ưu điểm mới là kết cấu nhỏ gọn, so với cácmáy sáy tĩnh với cùng năng suất, nó chỉ chiếm ½ diện tích mặt bằng lắp đặt, do sấylớp hạt dầy hơn (50-60cm) không còn tốn công lao động cào đảo, vẫn đảm bảo độđồng đều ẩm độ hạt sau khi sấy Giải quyết được bài toán đồng đều ẩm độ hạt saukhi sấy, vì về nguyên tắc, luồng khí đi lên hoặc đi xuống theo phương thẳng đứngthì đồng đều nhất

Ngoài ra, lớp hạt nằm ngang ít chịu nén, có khả năng tự điều chỉnh cục bộkhối vật liệu sấy do co rút khi vật liệu sấy khô dần, ít tác động xấu đến độ phân bố