Nghiên cứu thiết kế hệ thống sấy sắn cắt khúc kiểu tuynen

BỘ GIÁO DỤC VÀ ðÀO TẠO TRƯỜNG ðẠI HỌC NÔNG NGHIỆP HÀ NỘI        NGUYỄN THANH TÙNG NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ HỆ THỐNG SẤY SẮN CẮT KHÚC KIỂU TUYNEN LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT Chuyên ngành : KỸ THUẬT CƠ KHÍ Mã số : 60.52.01.03 Người hướng dẫn khoa học: PGS.TS. TRẦN NHƯ KHUYÊN HÀ NỘI - 2012 Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học kỹ thuật ………………………… i LỜI CAM ðOAN Tôi xin cam ñoan rằng, số liệu và kết quả nghiên cứu trong luận văn này là trung thực và chưa hề ñược sử dụng ñể bảo vệ một học vị nào. Tôi xin cam ñoan rằng, mọi sự giúp ñỡ cho việc thực hiện luận văn này ñã ñược cảm ơn và các thông tin trích dẫn trong luận văn ñều ñã ñược chỉ rõ nguồn gốc. Hà Nội, ngày tháng năm 2012 Học viên Nguyễn Thanh Tùng Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học kỹ thuật ………………………… ii LỜI CẢM ƠN ðể hoàn thành ñề tài nghiên cứu ngoài sự cố gắng của bản thân tôi ñã nhận ñược rất nhiều sự quan tâm giúp ñỡ nhiệt tình của thầy cô, bạn bè và người thân. Trước tiên Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc ñến thầy giáo PGS-TS. Trần Như Khuyên ñã tận tình hướng dẫn, giúp ñỡ tôi trong quá trình thực hiện và hoàn thành ñề tài nghiên cứu. Tôi cũng xin trân trọng cảm ơn các thầy, cô Bộ môn Thiết bị bảo quản và chế biến nông sản Khoa Cơ ñiện, Khoa sau ñại học - Trường ðại học Nông Nghiệp Hà Nội; Ban Giám Hiệu, các Phòng, Khoa và toàn thể cán bộ, giáo viên, công nhân viên của Trường Cao ñẳng Nghề Hà Nam, các ñồng nghiệp và người thân, bạn bè ñã tạo mọi ñiều kiện thuận lợi cho tôi trong quá trình học tập và hoàn thành luận văn này. Hà Nội, ngày tháng 11 năm 2012 Tác giả Nguyễn Thanh Tùng Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học kỹ thuật ………………………… iii MỤC LỤC LỜI CAM ðOAN i LỜI CẢM ƠN ii MỤC LỤC iii DANH MỤC BẢNG vi DANH MỤC HÌNH vii 1. MỞ ðẦU 1 1.1. Tính cấp thiết của ñề tài 1 1.2. Mục ñích và nhiệm vụ nghiên cứu 2 1.2.1. Mục ñích nghiên cứu 2 1.2.2. Nhiệm vụ nghiên cứu 2 Chương 1 TỔNG QUAN TÀI LIỆU 3 1.1. Tình hình sản xuất và tiêu thụ sắn 3 1.1.1 Tình hình sản xuất 3 1.1.2. Tình hình tiêu thụ sắn 5 1.2. ðặc ñiểm cấu tạo, thành phần hóa học và công dụng của sắn 6 1.2.1. ðặc ñiểm cấu tạo 6 1.2.2 Thành phần hoá học 8 1.2.3 Công dụng của sắn 9 1.3. Qui trình công nghệ chế biến tinh bột sắn 10 1.3.1. Chỉ tiêu chất lượng tinh bột sắn 10 1.3.2. Yêu cầu về sắn nguyên liệu 11 1.3.3. Quy trình công nghệ sản xuất tinh bột sắn theo phương pháp ướt 12 1.3.4. Quy trình công nghệ sản xuất tinh bột sắn theo phương pháp khô 16 1.4 Tình hình nghiên cứu và áp dụng thiết bị sấy sắn 17 1.4.1. Thiết bị sấy kiểu thùng quay 18 1.4.2. Thiết bị sấy băng tải 19 1.4.3. Thiết bị sấy hầm 20 Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học kỹ thuật ………………………… iv Chương 2 THÍ NGHIỆM XÁC ðỊNH MỘT SỐ THÔNG SỐ CÔNG NGHỆ CỦA QUÁ TRÌNH SẤY SẮN CẮT KHÚC TRONG PHÒNG THÍ NGHIỆM 22 2.1 Vật liệu thí nghiệm 22 2.2. Thiết bị và dụng cụ thí nghiệm 22 2.2.1. Thiết bị thí nghiệm 22 2.2.2. Dụng cụ thí nghiệm 23 2.3. Phương pháp thí nghiệm 24 2.3.1. Phương pháp bố trí thí nghiệm 24 2.3.2. Phương pháp xác ñịnh một số thông số của quá trình sấy 24 2.4. Kết quả thí nghiệm 25 2.4.1. Ảnh hưởng của nhiệt ñộ tác nhân sấy T n ( o C) 25 2.4.2 Ảnh hưởng của tốc ñộ tác nhân sấy v (m/s) 26 2.4.3 Ảnh hưởng của mật ñộ vật liệu trong buồng sấy M (kg/m 3 ) 28 Chương 3 LỰA CHỌN SƠ ðỒ NGUYÊN LÝ THIẾT KẾ VÀ TÍNH TOÁN XÁC ðỊNH CÁC THÔNG SỐ CƠ BẢN CỦA QUÁ TRÌNH SẤY 30 3.1. Lựa chọn sơ ñồ nguyên lý thiết kế tổng thể thiết bị sấy 30 3.2. Tính toán xác ñịnh các thông số cơ bản của thiết bị sấy 32 3.2.1 Các thông số ban ñầu 32 3.2.2. Lượng ẩm cần bốc hơi trong một giờ…………………………… 33 3.2.3. Xác ñịnh kích thước cơ bản của thiết bị sấy 33 Chương 4 TÍNH TOÁN THIẾT KẾ CÁC BỘ PHẬN CHÍNH CỦA THIẾT BỊ SẤY 37 4.1. Tính toán thiết kế buồng sấy 37 4.1.1. Tính toán quá trình sấy lý thuyết 37 4.1.2. Tính toán quá trình sấy thực 41 4.2. Tính Caloriphe 55 Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học kỹ thuật ………………………… v 4.3. Tính và chọn quạt 61 4.3.1. Tính trở lực quạt 62 4.3.2. Chọn quạt 68 KẾT LUẬN VÀ ðỀ NGHỊ 69 I. Kết luận 69 II. ðề nghị 69 TÀI LIỆU THAM KHẢO 70 Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học kỹ thuật ………………………… vi DANH MỤC BẢNG STT Tên bảng Trang Bảng 1.1. Diện tích sắn phân theo vùng ñịa lý 4 Bảng 1.2. Sản lượng sắn phân theo vùng ñịa lý 4 Bảng 1.3 Tiêu chuẩn chất lượng tinh bột sắn 10 Bảng 2.1. Kết quả thí nghiệm xác ñịnh ảnh hưởng của nhiệt ñộ tác nhân sấy 25 Bảng 2.2. Kết quả thí nghiệm xác ñịnh ảnh hưởng của tốc ñộ tác nhân sấy 27 Bảng 2.3. Kết quả thí nghiệm xác ñịnh ảnh hưởng của mật ñộ vật liệu trong buồng sấy 28 Bảng 4.1. Tổn thất nhiệt riêng của 1m 2 diện tích nền 51 Bảng 4.2. Bảng cân bằng nhiệt 55 Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học kỹ thuật ………………………… vii DANH MỤC HÌNH STT Tên hình Trang Hình 1.1Cấu tạo củ sắn 7 Hình 1.2. Sắn củ trước khi ñưa vào sản xuất 12 Hình 1.3.Sơ ñồ nguyên lý công nghệ sản xuất tinh bột sắn 13 Hình 1.4. Sơ ñồ công nghệ sản xuất tinh bột sắn theo phương pháp khô 16 Hình 1.5. Sơ ñồ nguyên lý thiết bị sấy kiểu thùng quay 18 Hình 1.6.Sơ ñồ nguyên lý thiết bị sấy kiểu băng tải 20 Hình 2.2. Sắn củ nguyên liệu 22 Hình 2.3.Tủ sấy vạn năng ED-240 23 Hình 2.4.Thiết bị ño tốc ñộ gió AR826 23 Hình 2.5.Máy ño ñộ ẩm MC- 7806 23 Hình 2.6. ðồ thị ảnh hưởng của nhiệt ñộ tác nhân sấy T n ( o C) 26 Hình 2.7. ðồ thị ảnh hưởng của tốc ñộ tác nhân sấy v (m/s) 27 Hình 2.8. ðồ thị ảnh hưởng của mật ñộ vật liệu trong buồng sấy M (kg/m 3 )29 Hình 3.1. Sơ ñồ nguyên lý thiết kế máy sấy sắn cắt khúc kiểu tuynen 30 Hình 4.1. Biểu diễn quá trình sấy lý thuyết trên ñồ thị I – d 37 Hình 4.2 ðồ thị I – d biểu thị quá trình sấy thực 42 Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học kỹ thuật ………………………… viii DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT HTS : Hệ thống sấy TNS : Tác nhân sấy VLS : Vật liệu sấy SPK : Sản phẩm khô MSS : Máy sấy sắn Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học kỹ thuật ………………………… 1 1. MỞ ðẦU 1.1. Tính cấp thiết của ñề tài Việt Nam trong những năm gần ñây nền kinh tế ñang chuyển biến mạnh mẽ sang nền kinh tế thị trường, dần dần hòa nhập cũng như gắn liền với sự phát triển chung của nền kinh tế thế giới. Một trong những hướng phát triển của nền kinh tế là ñầu tư cho cây công nghiệp. Ngoài những cây công nghiệp như cà phê, chè, cao su,… hiện nay cây sắn ñang quá trình chuyển ñổi nhanh chóng từ cây lương thực truyền thống sang thành loại cây công nghiệp. Trước kia sắn củ ñược dùng chủ yếu ñể làm thức ăn chăn nuôi một phần ñược dùng làm thức ăn cho người. Hiện nay, sắn củ còn ñược chế biến ra nhiều loại sản phẩm khác nhau như: sản xuất rượu, mỳ chính, bánh kẹo, và ñặc biệt là sản xuất cồn ethanol thay cho nguồn năng lượng xăng dầu hóa thạch ngày ñang cạn kiệt. Ngoài ra, sắn còn ñược sử dụng là chất gia trong các ngành công nghiệp nhẹ như dệt, sản xuất giấy, trong ngành thực phẩm, hoá học, y, dược, Do ñặc ñiểm sắn củ tươi sau khi thu hoạch dễ bị thối hỏng, vì vậy sắn củ cần ñược chế biến ra ở dạng cắt khúc ñể vừa bảo quản ñược lâu dài và tạo ra sản phẩm hàng hoá phục vụ cho xuất khẩu. Trong qui trình công nghệ sản xuất thì khâu làm khô là quan trọng nhất, có ý nghĩa quyết ñịnh ñến chất lượng sản phẩm. Sắn sau khi ñược thái lát ñộ ẩm cao, nếu không ñược làm khô kịp thời dễ bị lên men, thối, nấm mốc, Hiện nay, ở nước ta, cách thức sắn cắt khúc ñược làm khô chủ yếu bằng phơi nắng, một phần ñược làm khô nhân tạo trong các lò sấy thủ công, năng suất và chất lượng sản phẩm thấp, ñộ khô không ñồng ñều, dẫn ñến làm giảm giá trị dinh dưỡng và thời hạn bảo quản. Vì vậy, việc nghiên cứu ảnh hưởng của một số thông số ñến năng suất và chất lượng sản phẩm sắn cắt khúc làm [...]... nghi p Hà N i, tôi ti n hành th c hi n ñ tài : Nghiên c u thi t k h th ng s y s n c t khúc ki u Tuynen 1.2 M c ñích và nhi m v nghiên c u 1.2.1 M c ñích nghiên c u Thi t k ñư c thi t b s y s n c t khúc có năng su t 500 kg SPK/h v i c u t o ñơn gi n, giá thành h ñ có th tri n khai áp d ng r ng rãi trong th c t s n xu t nư c ta hi n nay 1.2.2.Nhi m v nghiên c u - Xác ñ nh m t s tính ch t cơ lý hóa... t ph n v Nguyên li u sau khi ñư c r a s ch và bóc v thì ñư c thái ho c cát khúc M c ñích c a quá trình c t khúc là c t nh nguyên li u ñ quá trình s y ñ t hi u qu cao hơn Phơi s y: Quá trình s y s n c t khúc nh m m c ñích tách m t lư ng l n nư c ra kh i s n v a ñư c s ch, ñưa s n c t khúc v tr ng thái khô tr ng thái ñó s n c t khúc ñư c b o qu n trong th i gian lâu hơn d dàng ñóng gói và v n chuy n trong... nay, trên th gi i ñã nghiên c u và áp d ng nhi u phương pháp s y khác nhau v i các thi t b s y khá ña d ng ñáp ng nhu c u s y r t nhi u lo i s n ph m Dư i ñây gi i thi u m t s thi t b s y ñi n hình ñư c s d ng ñ s y s n c t khúc: [10; 12, 3; 4] 1.4.1.Thi t b s y ki u thùng quay B ph n chính c a thi t b là m t thùng hình tr tròn làm bu ng s y ñ t n m ngang hay nghiêng m t góc nh , ñ nghiêng t 1/50 ÷ 1/15... quy trình tu n t ñ có th làm s n c t khúc t i nhà, ñ ch ñ ng nh ng hôm th i ti t x u mưa nhi u, không có n ng, có th s y b ng các lò s y tĩnh ñ t b ng than ho c c i v i chi phi ñ u tư th p Tuy nhiên, các phương pháp ch bi n này chưa ñ m b o ñ tinh khi t có th s d ng làm th c ăn cho ngư i B i v y, vi c nghiên c u thi t k ch t o, s m ñưa ra dây chuy n ch bi n s n c t khúc s ch theo quy mô công nghi p là... m v nghiên c u - Xác ñ nh m t s tính ch t cơ lý hóa c a s n nguyên li u có liên quan ñ n quá trình s y - Nghiên c u hoàn thi n quy trình công ngh s y s n c t khúc - L a ch n sơ ñ nguyên lý và tính toán xác ñ nh các thông s cơ b n c a quá trình s y - Tính toán thi t k h th ng thi t b s y s n c t khúc năng su t 16 t n/16h Trư ng ð i h c Nông nghi p Hà N i – Lu n văn th c sĩ khoa h c k thu t …………………………... c n ph m c p th p 1.4 Tình hình nghiên c u và áp d ng thi t b s y s n S y là m t công ño n h t s c quan tr ng không th thi u trong qui trình công ngh ch bi n s n ph m d ng b t M c ñích làm gi m m t lư ng m nh t ñ nh ñ s n ph m có thu ph n ñ m b o cho b o qu n lâu dài trư c khi ñưa vào ch bi n nh ng công ño n ti p theo Chính ñi u này ñã thúc ñ y phát tri n nhanh vi c nghiên c u quá trình s y H u h t... v tr ng thái khô tr ng thái ñó s n c t khúc ñư c b o qu n trong th i gian lâu hơn d dàng ñóng gói và v n chuy n trong quá trình ñi xa ñ ph c v cho nhi u ngành s n xu t khác nhau Có th làm khô s n c t khúc b ng phương pháp phơi dư i ánh n ng m t tr i ho c s y trong các lò s y th công hay thi t b s y Trong quá trình s y nên ñ o s n ñ cho nguyên li u ñư c khô ñ ng ñ u hơn Xông lưu huỳnh ho c th o m c:... nhanh s nh hư ng t i màu c a tinh b t Hàm lư ng ñ c t trong s n kho ng 0,001-0,04%, ch y u t p trung v cùi Khi s d ng s n bóc v cùi thì ñã lo i ñư c ph n l n ñ c t Ch t men trong s n t i nay chưa ñư c nghiên c u k Bi t r ng trong s các ch t men thì polyphenoloxydaza có nh hư ng nhi u t i ch t lư ng s n trong khi b o qu n và ch bi n Polyphenoloxydaza xúc tác quá trình oxy hoá polyphenol t o thành octokinol,... công ngh s n xu t tinh b t s n t c s n thư ng ñư c ti n hành theo các bư c cơ b n như trên hình 1.2 Trư ng ð i h c Nông nghi p Hà N i – Lu n văn th c sĩ khoa h c k thu t ………………………… 12 S nc Ngâm,r a c t khúc Tách d ch bào Nư c d ch ra b Nghi n l n 1 Tinh ch s a tinh b t Tách b nh Tách s a tinh b t Tinh b t s ch ư t S a tinh b t loãng Bã nh Nghi n l n 2 V t gi m m Tách bã S y khô- Làm ngu i Bã l n ðóng... bình quân ch ñ t 15,7 t n/ha, t ng s n lư ng 2689,1 nghìn t n, th p hơn r t nhi u so v i năng su t và s n lư ng s n c a vùng ðông Nam B 23,74 t n/ha và 2879,2 nghìn t n 1.1.2 Tình hình tiêu th s n Vi n Nghiên c u chính sách lương th c th gi i (IFPRI) ñã tính toán và d báo ñ n năm 2020 s n lư ng s n toàn c u ư c ñ t 275,10 tri u t n, trong ñó s n xu t s n ch y u các nư c ñang phát tri n là 274,7 tri u . tinh bột sắn theo phương pháp khô 16 1.4 Tình hình nghiên cứu và áp dụng thiết bị sấy sắn 17 1.4.1. Thiết bị sấy kiểu thùng quay 18 1.4.2. Thiết bị sấy băng tải 19 1.4.3. Thiết bị sấy hầm. bộ môn Thiết bị bảo quản và chế biến nông sản - Khoa Cơ ñiện - Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội, tôi tiến hành thực hiện ñề tài : Nghiên cứu thiết kế hệ thống sấy sắn cắt khúc kiểu Tuynen . NÔNG NGHIỆP HÀ NỘI        NGUYỄN THANH TÙNG NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ HỆ THỐNG SẤY SẮN CẮT KHÚC KIỂU TUYNEN LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT Chuyên ngành : KỸ THUẬT CƠ