hãy trình bày các nguyên lý sấy và thiết bị sấy nông sản thực phẩm mà bạn biết. nêu yêu cầu kỹ thuật của các loại calolifer dùng trong thiết bị sấy.

ĐẠI HỌC HUẾ TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM HUẾ KHOA CƠ KHÍ - CÔNG NGHỆ ------CÁC THIẾT BỊ CƠ BẢN TRONG CHẾ BIẾN NÔNG SẢN THỰC PHẨM TÊN CHUYÊN ĐỀ: Hãy trình bày các nguyên lý sấy và thiết bị

ĐẠI HỌC HUẾ TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM HUẾ KHOA CƠ KHÍ - CÔNG NGHỆ

- -CÁC THIẾT BỊ CƠ BẢN TRONG CHẾ BIẾN

NÔNG SẢN THỰC PHẨM

TÊN CHUYÊN ĐỀ:

Hãy trình bày các nguyên lý sấy và thiết bị sấy nông sản thực phẩm mà bạn biết Nêu yêu cầu kỹ thuật của các loại Calolifer dùng trong thiết bị

sấy.

Giáo viên hướng dẫn: TS Đinh Vương Hùng Sinh viên thực hiện: Đặng Xuân Tráng

Lớp: CT 39A

Huế 1,2008 1.ĐẶT VẤN ĐỀ

Nông sản là các loại thực phẩm không thể thiếu đối với đồi sống của mỗi người dân và là nghành xuất khẩu mang lại lợi nhuận lớn của mỗi quốc gia Nó là nguyên liệu cho các ngành chế biến

Trong bối cảnh hội nhập kinh tế thế giới, để có thể cạnh tranh cùng với các thị trường nước ngoài thì vấn đề chất lượng phải được đặt lên hàng đầu Để có được sản phẩm có chất luợng thì cần phải áp dụng cơ khí hoá vào trong thu hoạch

Hiện này một vấn đề rất khó khăn của bà con nông dân đó là bảo quản nông sản sau khi thu hoạch Trên thế giới thì có nhiều công nghệ hiện đại, nhưng khi áp dụng vào nước ta thì không phù hợp

Để giải quyết điều thực tế đó thì các nguyên lý sấy và thiết bị sấy nông sản nước

ta đã nối tiếp nhau ra đời ngày càng hiện đại và cho năng suất cao, phù hợp với từng loại cây trồng Từ đó bà con không chỉ trồng để phụ vụ cho mình mà thậm chí còn bán nữa, thiết bị sấy cũng có rất nhiều loại và đòi hỏi về kỹ thuật rất cao

2 ĐỐI TƯỢNG VÀ MỤC ĐÍCH NGHIÊN CỨU 2.1 Đối tượng nghiên cứu

Các loại nông sản hiện có ở Nước ta và các nguyên lý hoạt động, cấu tạo, yêu cầu

kỹ thuật của các thiết bị sấy

2.2 Mục đích nghiên cứu

- Nhằm góp phần sử dụng các thiết bị sấy phù hợp với các loại cây trồng của Việt Nam

- Tìm ra các nguyên lý và thiết bị sấy hợp lý với điều kiện người dân Việt Nam

- Hiểu được nguyên lý hoạt động và nguyên tắc cấu tạo để chọn thiết bị sấy đơn giản, rẻ tiền nhưng cho năng suất, chất lượng cao nhằm giảm giá thành sản phẩm

và những thiệt hại do vấn đề bảo quản sau thu hoạch

- Xác định yêu cầu kỹ thuật của các loại colelifer dùng trong thiết bị sấy

- Nghiên cứu cơ sở lý thuyết xác định các thông số cơ bản của các bộ phận làm việc chính của thiết bị sấy

3 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 3.1 Phương pháp nghiên cứu lý thuyết

Tìm kiếm thông tin trên mạng và sách bài giảng “Công nghệ và thiết bị bảo quản

nông sản thực phẩm”

3.2 Phương pháp mô hình hoá

Từ những số liệu sẵn có trong tài liệu mô hình hoá thành sản phẩm của người

4 NỘI DUNG VÀ KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU 4.1 Tình hình trồng cây lương thực, thực phẩm trên thế giới và ở Việt Nam

Trồng trọt là một trong hai lĩnh vực kinh tế quan trọng trong nên nông nghiệp ( trồng trọt và chăn nuôi)

Trên thế giới thì diện tích trồng trọt chiếm tỷ lệ ít so với các nghành khác nhưng lại trồng tập trung, có những trang trại lên tới hàng ngàn ha, với sản lượng nông sản rất lớn, thủ công không thể bảo quản được, nhưng họ có công nghệ sấy sau khi thu hoạch hiện đại nên nông sản có chất lượng rất cao, ít bị thiệt hại Bởi vậy mà nông sản của họ có mặt ở rất nhiều nước

Đối với Việt Nam có 80% dân làm trong nông nghiệp các loại nông sản là nguồn thực phẩm và nước uống chủ yếu cho đời sống con người Nhưng nước ta tuy có diện tích trồng cây nông sản lớn, do trồng không tập trung nên sản lượng không được nhiều, hơn thế nữa công nghệ chế biến chưa phát triển nên nông sản không

để được lâu

4.2 Một số đặc điểm sinh thái của nông sản hiện có ở Việt Nam

- Lúa

Là một cây lương thực sống được cả dưới nước và trên cạn, có giá trị dinh dưỡng cao, giàu tinh bột và đường tuy có nghèo hơn ngô và lúa mì nhưng có hàm lượng hydratcácbon cao nhất và tỷ lệ đường tiêu hoá cao.Hạt nhỏ, vỏ mỏng nên khi sấy cần phải thích hợp nhiệt độ không thì hỏng mần ảnh hưởng đến chất lượng sản phẩm

- Ngô

Đối với hạt ngô khi chúng ta tăng nhiệt độ để sấy đến một giới hạn nào đó thì cường độ hấp thụ giảm xuống và kèm theo phá huỷ các chất trong thành phần tế bào của hạt Sở dĩ như vậy, là vì các chất men trong hạt rất mẫn cảm với nhiệt độ, mỗi loại men có một nhiệt độ thích hợp nhất định khi nhiệt độ tăng lên quá nhiệt

độ tối thích thì chất nguyên sinh bị phá huỷ, cường độ hô hấp yếu đi, các chức năng khác chậm lại, các tế bào chết dần hạt không còn khả năng nảy mầm nữa.Bỡi vậy khi sấy cần phải hạ nhiệt độ cho phù hợp

- Khoai lang

Khoai củ chứa nhiều nước nên cất giữ khó Trọng lượng của củ khoai sẽ giảm dần trong thời gian bảo quản Khoai mới thu hoạch thường có nhiều bột, ít đường Trong thời gian bảo quản, tinh bột sẽ chuyển hoá thành đường saccaro, gluco Đường saccaro thì ổn định hơn, còn đường gluco là nguyên liệu cho sự hấp thụ của

củ và phân giải thành CO2 và H2O Mặt khác các loại đường này kích thích cho mầm ngủ ở trên củ sinh trưởng thành cây mầm, làm củ xốp phẩm chất kém Vì vậy khoai lang cần được bảo quản nơi thoáng mát, không nóng quá cũng không lạnh quá

- Cà phê

Qủa cà phê có cấu tạo như sau: Lớp vỏ quả là lớp tế bào ngoại bì, lớp vỏ rất mỏng có chứa một ít khí hổng (30 – 60 cái/mm2) và chứa sắc tố khi chín sẽ cho màu sắc của quả Tiếp đó là lớp thịt quả gồm lớp tế bào chứa nhiều nước và một số hợp chất hữu cơ khác đặc biệt có hàm lượng đường khá nên có vị ngọt rất rõ Lớp thị quả dày mỏng tuỳ thuộc vào giống, thịt quả cà phê Chè mềm hơn cà phê Vối Bên trong lớp thịt quả và hầu như không có phần tách biệt là một lớp nhớt(nhầy) bám khá chắc vào phần vỏ ngoài của hạt Lớp nhớt này thường phải chà xát rất mạnh hoặc ủ cho lên men mới loại hết được Vì vậy trong công nghệ chế biến phải

xử lý loại nhớt, nếu không loại hết được thì phơi sấy rất lâu khô và khi đã khô thì trên vỏ ngoài của hạt dễ hút ẩm làm ảnh hưởng đến phẩm chất cà phê khi bảo quản

Lớp vỏ ngoài của hạt hay còn được gọi là lớp vỏ trấu là lớp tế bào vách cứng chứa nhiều xenlulô tạo nên chất xơ làm cho vỏ ngoài của hạt cứng chắc có khả năng bảo vệ cho phần chủ yếu là nội nhũ và phôi mầm

- Chè

Cây chè 2 – 3 tuổi thì có thể ra hoa, kết quả lần đầu, hoa chè mọc ra từ mầm sinh thực ở nách lá chè Hoa chè là hoa lưỡng tính ở trong có 5 – 6 cánh màu trắng có khi phớt hồng Qủa chè thuộc loại quả nang có từ 1 – 4 hạt quả chf có dạng hình tròn hoặc tam giác, khi còn non thì có màu xinh khi chín chyển sang màu xanh thẫm hoặc nâu Khi vỏ chín, vỏ quả nứt ra Hạt chè có vỏ sành bên ngoài có màu nâu cứng, có khối lượng từ 0,6 – 2 gam Vỏ hạt chè gồm 6 – 7 l;ớp tế bào dã tạo thành lớp vỏ cứng, phía trong là lớp vỏ lụa mỏng có màu nâu, có nhiều gân, có tác dụng vận chuyển nước và dinh dưỡng

4.3 Tình hình áp dụng cơ giới hoá vào trong quá trình sản xuất nông sản

trên thế giới và ở Việt Nam

Trên thế giới thì hầu như các loại cây đều áp dụng cơ giới hoá vào sản xuất, từ

công việc làm đất cho đến thu hoạch, bảo quản, chế biến nên họ có được năng suất cao và chất lượng tốt

Đối với Việt Nam thì có áp dụng cơ giới hoá vào trong sản xuất rồi, nhưng chỉ ở mới mức độ là một số khâu trong quá trình sản xuất Mới có cây lạc là áp dụng cơ giới hoá hầu hoàn toàn các khâu từ là đất cho đến thu hoạch, bảo quản, chế

biến.Bỡi vậy mà nông dân ta làm cho năng suất và chất lượng thua xa so với nước ngoài

4.4.Tình hình nghiên cứu và sử dụng thiết bị sấy để bảo quản nông sản

Hiện nay ở nước ta đã đưa ra nhiều công nghệ chế biến nông sản cho năng suất cao, giá thành rẻ, nhưng cũng chỉ mới áp dụng cho những trang trại lớn, nhà giàu hoặc phòng thí nghiệm chứ những người dân với tập quán sản xuất nhỏ lẻ chưa có

cơ hội sử dụng hoặc không phù họp Do tiền bỏ ra mua máy hoặc thuê sấy nhiều hơn tiền bán sản phẩm

4.5.Ảnh hưởng của thiết bị sấy đến năng suất và chất lượng của nông sản Mỗi thiết bị sấy thì phù hợp cho một loại nông sản nhất định, không thể dùng lẫn

lộn được, nếu dùng không đúng loại không chỉ cho năng suất giảm, mà còn nguy hiểm hơn nữa là làm hỏng mất sản phẩm

Khi mà dùng đúng cho nông sản rồi thì nếu bộ phận sấy có nhiệt độ cao quá hoặc lạnh quá cũng làm giảm năng suất sấy và chất lượng sản phẩm

Đối với thiết bị sấy tạo xoáy, phun, quay, nếu tốc độ không phù hợp rẽ làm chầy, dập nát sản phẩm dẫn đến chất lượng giảm

4.6 Các nguyên lý sấy và thiết bị sấy nông sản thực phẩm

4.6.1 Máy sấy theo phương pháp thăng hoa

Sấy thăng hoa là quá trình tách ẩm từ các sản phẩm bằng phương pháp lạnh

đông và tiếp theo là chuyển đá làm lạnh đông được tạo thành trong sản phẩm thành hơi, qua pha loãng ngắn ngủi khi đun nóng sản phẩm trong chân không Khi sấy thăng hoa, ẩm chuyển dời trong sản phẩm ở dạng hơi không kéo theo nó những chất trích ly và những vi sinh vật Trong sản xuất vi sinh, sấy thăng hoa được ứng dụng cho các vi sinh vật, nấm men, vitamin, kháng sinh, các enzim không bền ở nhiệt độ cao

Thường quá trình sấy thăng hoa được bắt đầu từ lúc làm lạnh đông bề mặt sản phẩm đến nhiệt độ − 20, − 300C Tốc độ làm lạnh đông các vật liệu không bền nhiệt ảnh hưởng tới việc bảo quản hoạt động sống của vi sinh vật và độ hoạt hoá của các chế phẩm sinh học, vì khi làm lạnh nhanh các sản phẩm tạo nên đá ở bên trong tế bào, xảy ra biến đổi nhanh chóng thành phần các dung dịch sinh lý bên trong và bên ngoài tế bào và dẫn tới sự phá huỷ và làm chết tế bào Tất cả các vật liệu sinh học đem sấy thăng hoa có độ ẩm khác nhau, cho nên chúng có những điểm ba Ơtecti khác nhau, khi đó có thể có sự cân bằng đá, pha lỏng và pha hơi Cho nên đối với các vật liệu vi sinh , tốc độ lạnh đông của chúng được xác định bằng thực nghiệm Quá trình thăng hoa xảy ra ở những giá trị áp suất hơi trên bề mặt vật liệu và giá trị nhiệt độ trong các điểm nằm ở dưới điểm ba cân bằng pha của dung môi(nước)

Thường khi sấy thăng hoa các vật liệu vi sinh, áp suất dư = 133,3 ÷ 13,3 Pa,

và nhiệt độ của vật liệu bắt đầu sấy bằng − 200C, − 300C Khi độ ẩm của sản phẩm bị giảm xuống tối thiểu, nhiệt độ của vật liệu tăng đến + 300C, + 400C Điều kiện sấy như thế bảo đảm quá trình oxy hoá tối thiểu của sản phẩm do hàm lượng oxy không đáng kể trong môi trường khí của phòng sấy Trong các

máy sấy thăng hoa dạng công nghiệp, việc nạp nhiệt tới sản phẩm hoặc bằng độ dẫn nhiệt hoặc nhờ các tia hồng ngoại

Các máy sấy thăng hoa có sự tác động tuần hoàn hay liên tục Hình 1 chỉ sơ đồ nguyên tắc sấy thăng hoa tác động tuần hoàn.Thiết bị này gồm phòng sấy hình trụ kín (nồi thăng hoa) 1, ở trong có giàn ống rỗng 2, vật liệu sấy cho vào đây Nồi thăng hoa làm việc một cách tuần hoàn như một phòng lạnh Ở chế độ làm lạnh, bơm 5 đẩy tác nhân lạnh ở bên trong ống rỗng 2

Hình 1: Sơ đồ thiết bị sấy thằng hoa tác đọng tuần hoàn

4.6.2 Máy sấy phun

Sấy phun trong công nghiệp vi sinh được sử dụng để sấy khô các chất cô của dung dịch canh trường các chất kháng sinh động vật, các axit amin, các enzym, các chất trích ly nấm thu nhận được trên các môi trường dinh dưỡng rắn, các dung dịch chất lắng thu nhận được khi làm lắng enzym bằng các dung môi vô cơ hay bằng các muối trung hoà, cũng như các phần cô chất lỏng canh trường

Nồng độ chất khô trong dung dịch đem sấy lớn hơn 10%

Các máy sấy phun được sử dụng trong các xí nghiệp vi sinh, cho phép tiến hành quá trình ở các chế độ tương đối mềm để loại trừ những tổn thất lớn các chất hoạt hoá sinh học

Phun ly tâm cho khả năng phun đều sản phẩm chất lỏng và tăng cường quá trình bốc hơi

Dung dịch đem sấy chảy qua đĩa có đầu phun với số vòng quay lớn, nhờ đó các tiểu phần chất lỏng biến thành những hạt rất nhỏ (sương mù) và bề mặt hoạt hoá của chất lỏng được tăng lên

Phòng dùng để sấy được chế tạo bằng loại thép không gỉ Chúng có thể có đáy phẳng hay đáy nón Loại đáy phẳng phải có cơ cấu để tháo sản phẩm khô Còn

loại đáy hình nón thì thành phẩm ở dạng bột được đẩy ra dưới tác động của lực ly tâm

Nhanh chóng trong quá trình sấy, nhiệt độ của vật liệu sấy thấp, sản phẩm nhận được ở dạng bột nhỏ không cần phải nghiền lại và có độ hoà tan lớn, đó là những ưu việc của máy sấy phun Vì sấy quá nhanh, nhiệt độ của vật liệu trong suốt chu kỳ sấy không vượt quá nhiệt độ của ẩm bốc hơi (60 ÷ 700C) và thấp hơn nhiều so với nhiệt độ của tác nhân sấy

Nhược điểm của loại này là kích thước của phòng sấy tương đối lớn, do tốc độ chuyển động của các tác nhân sấy không lớn và sức căng nhỏ của phòng so ẩm bốc hơi

(2 ÷ 2,5 kg/m2.h) cũng ự phức tạp về cơ cấu phun, hệ thu hồi bụi và tháo dỡ sản phẩm

Máy sấy phun có đáy phẳng Máy sấy có phòng sấy 3, sản phẩm lỏng được

phun trong phòng nhờ đĩa quay nhanh 6 Không khí nóng hay khí lò được đẩy vào phòng và sản phẩm chuyển động thành dòng song song với vật liệu

Hình 2: Máy sấy phun kiểu đáy phẳng

- Các máy sấy phun có đáy hình nón

Hình 3: Máy sấy phun kiểu đáy hình nón Thiết bị có năng suất ẩm bốc hơi 1500 – 3500 kg/h Máy sây gồm: Võ trục 9 có đáy hình nón để tháo bột khô Dung dịch sấy bị phun ra nhờ cơ cấu ly tâm 13 có đĩa 10 Tác nhân sấy đưa vào phần trên của thiết bị theo ống dẫn 7 Ở cơ cấu ống dẫn 7 lắp cơ cấu phun hình nón 8, nhờ cơ cấu 8 tạo ra dòng xoáy của khí đưa vào Các giọt ssản phẩm được phun bằng đĩa bị bao phủ bởi dòng không khí và chuyển xuống dưới

Ảm được bốc hơi các phần tử còn lại lắng xuống ở đáy hình nón và thoát đến cơ cấu 1 để chuyển sản phẩm vào hệ băng tải khi động học, để tẩy sạch các tiểu phần bám trên tường, lắp máy rung 17 Tác nhân sấy bị mang theo các tiểu phần nhỏ của sản phẩm ra khỏi thiết bị sấy qua ống dẫn 2 để vào xclon để tách bột

- Hệ thống sấy phun hỗn hợp

Bộ sấy gồm thùng chứa dung dịch chất lỏng canh trường 2, các bơm ly tâm 3 và

9, thiết bị lọc khí 1, phòng sấy 4, cơ cấu tháo dở để đẩy bột khô vào băng tải khí động 10, các bộ lọc vi khuẩn 7, quạt 2 chiều 6, caloife 8, thùng chứa sản phẩm khô 12, các bộ lắng bằng xclon 11, bộ tháo dở xyclon 13, bộ lọc không khí 5 để đẩy vào calorie 8

Đối với dạng máy sấy này, nhiệt độ tác nhân sấy khi vào được điều chỉnh trong giới hạn 135 – 3900C, khi ra 60 – 1000C, độ ẩm ban đầu của huyền phù 60 – 100

%

Năng suất tính theo ẩm bốc hơi 500 – 1000 kg/h

Hình 4: Hệ thống sấy phun tổ hợp

4.6.3 Máy sấy phun kiểu trục quay

Máy sấy kiểu trục quay được ứng dụng để sấy nguyên liệu dạng lỏng, dạng

bột nhão (bột nhão rong biển, nấm men, kháng sinh, vitamin ) ở áp suất khí quyển hay trong chân không.nhất là trong các xí nghiệp có năng suất nhỏ Nhược điểm của loại này là nhiệt độ của trục quá cao (140 ÷ 1500C) ở cuối quá trình sấy làm cho protein và axit amin bị khử hoạt tính (đến 15%) Thiết bị sấy một trục ở áp suất khí quyển (hình 5)cótang quay 2 với bộ dẫn động 3 Hơi được nạp vào bên trong tang quay Một phần tang quay nằm trong thùng 7, dung dịch được cho vào đây qua ống nối 5 Bộ khuấy trộn 6 làm chuyển đảo dung dịch trong thùng và tráng lên tang quay một lớp có bề dày 0,1 ÷ 1,0 mm Khi tang quay một vòng thì lớp sản phẩm sẽ kịp khô và bóc khỏi bề mặt tang nhờ các dao cạo 4 Vít 8 tải sản phẩm khô ra khỏi máy Hơi có áp suất đến 0,5 MPa được đưa vào qua cổ trục của tang quay, nước ngưng cũng được tháo ra qua chính cổ trục đó theo ống xifông 1

Số vòng quay của trục được điều chỉnh theo chế độ của động cơ có 4 tốc độ, đường kính của tang quay thường được sản xuất theo cỡ: 600, 800, 1000, 2000

mm Nghiêm cấm sấy trong thiết bị này nhưng vật liệu dễ gây nổ và bốc ra nhưng hơi độc Năng suất của máy tính theo ẩm bốc hơi phụ thuộc vào dạng sản phẩm sấy khoảng 10 – 50 kg/(m2.h)

Hình 5: Một trục ở áp suất thường

-Máy hai trục ở áp suất thường

được mài nhẵn, quay ngược chiều nhau với vòng quay 2 ÷ 10 vòng/phút trong

vỏ

khép kín 1 Một trong các tang quay được lắp trong các ổ cố định, điều đó cho phép điều chỉnh khe hở giữa các trục (tang quay) trong giới hạn đến 1 ÷ 2 mm.Trên các trục có các cơ cấu phun và ô 5 để dùng quạt đẩy hơi được tách ra trong quá trình sấy Quá trình sấy và tháo sản phẩm sấy cũng được thực hiện như loại máy sấy một trục Bộ dẫn động các trục 10 gồm động cơ, hộp giảm tốc và truyền động bánh răng Sản phẩm được tách ra khỏi trục thường phải được sấy lại trong các máy sấy dạng vít tải 6 và 7, có áo ngoài và bộ khuấy trộn Bộ dẫn động 9 làm cho vít tải quay Sản phẩm khô được tháo ra qua khớp nối 8 Nước ngưng từ tang quay được tháo ra qua ống xifông 3, còn từ bộ đun nóng qua cổ trục rỗng của vít và ống xifông Dùng dao 4 để tách sản phẩm ra khỏi bề mặt trục

Để máy sấy hoạt động bình thường điều cần thiết là bề mặt trục phải nhẵn, các trục quay tự do, các ổ di động dễ dàng chuyển dịch nhờ các vít đặc biệt và không xuất hiện khe hở giữa trục và dao

Lượng bốc hơi từ 1 m2 diện tích bề mặt đun nóng trong một đơn vị thời gian