Nghiên cứu thiết kế thiết bị sấy chè đen kiểu băng tải có gia nhiệt bổ sung

BỘ GIÁO DỤC VÀ ðÀO TẠO TRƯỜNG ðẠI HỌC NÔNG NGHIỆP HÀ NỘI        NGUYỄN THỊ THU HẰNG NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ THIẾT BỊ SẤY CHÈ ðEN KIỂU BĂNG TẢI CÓ GIA NHIỆT BỔ SUNG 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 - 2013 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 26 tháng 11 năm 2012 Tác giả luận văn Nguyễn Thị Thu Hằng 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 26 tháng 11 năm 2012 Tác giả luận văn Nguyễn Thị Thu Hằng 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 MỞ ðẦU 1 A. Tính cấp thiết của ñề tài 1 B. Mục ñích và nhiệm vụ nghiên cứu 2 1. Mục ñích nghiên cứu 2 2. Nhiệm vụ nghiên cứu 2 Chương 1: TỔNG QUAN TÀI LIỆU 3 1.1. Tình hình sản xuất chè trong nước 3 1.1.1. Lịch sử phát triển chè 3 1.1.2. Tình hình diện tích và năng suất sản lượng chè trong nước thời gian gần ñây 3 1.1.3. Các sản phẩm chính của chè 4 1.2 Tình hình thị trường chè trong nước và trên thế giới 5 1.2.1 Quy mô và nhu cầu của thị trường nội ñịa ñối với sản phẩm chè 5 1.2.2. Sản lượng tiêu thụ nội ñịa theo thời gian hàng năm 6 1.2.3. Tình hình thị trường chè quốc tế 6 1.3 ðặc ñiểm, thành phần hóa học và công dụng của chè 7 1.3.1. ðặc ñiểm nguyên liệu chè 7 1.3.2 Thành phần hoá học của lá chè 10 1.3.3. Công dụng của chè 13 1.4 Tình hình nghiên cứu công nghệ và hệ thống thiết bị sấy chè ñen 14 1.4.1. Công nghệ sấy chè ñen 14 1.4.2. Qui trình công nghệ sản xuất chè ñen 16 Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học kỹ thuật ………………………… iv 1.4.3 Thiết bị sấy chè ñen 22 1.5 Cơ sở lý thuyết của quá trình sấy 26 1.5.1. Cơ sở vật lý của quá trình sấy 26 1.5.2. Diễn biến của quá trình sấy 28 1.5.3. Một số nhân tố ảnh hưởng tới tốc ñộ sấy 30 Chương 2: THÍ NGHIỆM XÁC ðỊNH MỘT SỐ THÔNG SỐ CÔNG NGHỆ CỦA QUÁ TRÌNH SẤY CHÈ ðEN 33 2.1. Vật liệu, thiết bị thí nghiệm 33 2.1.1. Vật liệu thí nghiệm 33 2.1.2. Thiết bị thí nghiệm 33 2.1.3. ðịa ñiểm nghiên cứu. 34 2.2. Phương pháp nghiên cứu 35 2.2.1 Phương pháp nghiên cứu thực nghiệm 35 2.2.2. Phương pháp xác ñịnh một số thông số của quá trình sấy 36 2.3. Kết quả thí nghiệm 37 2.3.1. Ảnh hưởng của nhiệt ñộ tác nhân sấy T n ( o C) 37 2.3.2. Ảnh hưởng của tốc ñộ tác nhân sấy v (m/s) 38 2.3.3. Ảnh hưởng của mật ñộ vật liệu chè trên khay sấy M (kg/m 2 ) 40 Chương 3: LỰA CHỌN SƠ ðỒ NGUYÊN LÝ VÀ XÁC ðỊNH CÁC THÔNG SỐ CƠ BẢN CỦA THIẾT BỊ SẤY 3.1. Lựa chọn sơ ñồ nguyên lý thiết kế 42 3.2. Xác ñịnh các thông số cơ bản của hệ thống thiết bị sấy 45 3.2.1. Các thông số ban ñầu 45 3.2.2. Xác ñịnh lượng ẩm cần bốc hơi trong một giờ 46 3.2.3. Xác ñịnh các kích thước cơ bản của buồng sấy 46 Chương 4: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ CÁC BỘ PHẬN CHÍNH CỦA THIẾT BỊ SẤY 50 4.1. Tính toán thiết kế buồng sấy 50 Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học kỹ thuật ………………………… v 4.1.1. Tính toán quá trình sấy lý thuyết 50 4.1.2 Tính toán quá trình sấy thực tế 54 4.2. Tính toán thiết bị trao ñổi nhiệt 66 4.2.1. Các thông số lựa chọn và tính toán ban ñầu 67 4.2.2. Tính toán quá trình trao ñổi nhiệt giữa khói và khí 71 4.3. Tính toán và chọn quạt 76 4.3.1. Năng suất quạt gió 76 4.3.2. Áp suất toàn phần của quạt gió 76 4.3.3. Công suất cần thiết của quạt gió 77 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 79 TÀI LIỆU THAM KHẢO 80 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. Sản lượng tiêu thụ nội ñịa 6 Bảng 2.1. Thí nghiệm xác ñịnh ảnh hưởng của nhiệt ñộ tác nhân sấy T n 37 Bảng 2.2 Thí nghiệm xác ñịnh ảnh hưởng của tốc ñộ tác nhân sấy v (m/s) 39 Bảng 2.3 Thí nghiệm xác ñịnh ảnh hưởng của mật ñộ vật liệu chè trên khay sấy M (kg/m 2 ) 40 Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học kỹ thuật ………………………… vii DANH MỤC HÌNH STT Tên hình Trang 1.1 Các loại lá trên một ñoạn cành chè 8 1.2 Qui trình sản xuất chè ñen theo phương pháp truyền thống 16 1.3. Qui trình sản xuất chè ñen theo phương pháp nhiệt luyện 20 1.4. Sơ ñồ nguyên lý thiết bị sấy kiểu thùng quay 23 1.5. Sơ ñồ thiết bị sấy chè ñen kiểu băng tải 24 1.6. Sơ ñồ nguyên lý thiết bị sấy kiểu tầng sôi 26 1.7. ðồ thị quá trình sấy 29 2.1. Chè xanh nguyên liệu 33 2.2. Tủ sấy vạn năng 34 2.3. Phân tích mẫu sản phẩm sau khi sấy 34 2.4 Thiết bị ño tốc ñộ gió R826 37 2.5 Máy ño ñộ ẩm MC- 7806 37 2.6. ðồ thị ảnh hưởng của nhiệt ñộ tác nhân sấy T n ( o C) 38 2.7. ðồ thị ảnh hưởng của tốc ñộ tác nhân sấy v (m/s) 39 2.8. ðồ thị ảnh hưởng của mật ñộ vật liệu chè trên khay sấy M (kg/m 2 ) 41 3.1 Thiết bị sấy chè ñen kiểu băng tải SCð-200 42 4.1. Biểu diễn quá trình sấy lý thuyết trên ñồ thị I – d 51 4.2 Sơ ñồ cấu tạo thiết bị trao ñổi nhiệt dạng ống 67 Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học kỹ thuật ………………………… 1 MỞ ðẦU A. Tính cấp thiết của ñề tài Chè là loại ñồ uống bổ dưỡng ñược phổ biến ở nhiều nước trên thế giới. Tỷ lệ chè ñen ñược sản xuất và tiêu thụ chiếm tới 75% tổng sản lượng chè thế giới. Người ta dùng chè một phần do thói quen nhưng phần cơ bản là các chất bổ dưỡng có tính toàn diện của nó. Người Trung Quốc thời xưa cho rằng chè có tác dụng tốt cho quá trình tiêu hóa, tới các hệ thống mao mạch và thần kinh.[17] ðã hàng trăm năm nay, người Châu Âu và các cư dân nước Mỹ hài lòng với những chén chè ñen buổi sáng tinh sương hay trong các bữa tiệc gia ñình ấm cúng. Còn ở Châu Á và một số quốc gia Trung ðông, chè ñã trở thành thứ nước uống truyền thống có từ ngàn năm nay. Theo nghiên cứu của các nhà khoa học ở trung tâm dinh dưỡng Unilever (Vlaardingen, Hà Lan) nước chè có chứa một lượng lớn các chất quí, như Catesin, Têarubigin và Tanin.…trong chè, ñây chính là nguồn sức mạnh tuyệt vời giúp con người chống lại nhiều loại bệnh tật, ñặc biệt là bệnh tim. Uống chè thường xuyên trong vài năm sẽ giúp tăng cường bảo vệ mật ñộ chất khoáng của xương ở cả nam giới và nữ giới. Trong công nghệ sản xuất chè ñen thì sấy chè là một khâu rất quan trọng. Chè sau khi thu hoạch qua chế biến sẽ ñược sấy khô. Sau khi sấy chè phải ñạt ñược ñộ tơi, ñộ khô nhất ñịnh theo yêu cầu ñể ñảm bảo chất lượng và tăng thời gian bảo quản. Với các yêu cầu về hình thức, vệ sinh và chất lượng sản phẩm người ta sử dụng thiết bị sấy kiểu băng tải với nhiều băng tải làm việc liên tục với tác nhân sấy là không khí nóng. Ưu ñiểm của phương thức sấy này là thiết bị ñơn giản, sản phẩm ñược sấy ñều, năng suất khá cao, hiệu quả. ðể nâng cao hơn nữa giá trị kinh tế của sản phẩm chè cần thiết phải nghiên cứu thiết lập chế ñộ công nghệ chế biến phù hợp, nhằm tạo ra nhiều sản phẩm có chất lượng cao, ñáp ứng nhu cầu thị trường trong nước và xuất Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học kỹ thuật ………………………… 2 khẩu. ðặc biệt là nghiên cứu quá trình công nghệ sấy chè ñen. Xuất phát từ yêu cầu trên tôi tiến hành nghiên cứu ñề tài: “Nghiên cứu thiết kế thiết bị sấy chè ñen kiểu băng tải có gia nhiệt bổ sung”. B. Mục ñích và nhiệm vụ nghiên cứu 1. Mục ñích nghiên cứu Nghiên cứu thiết kế một số thông số về cấu tạo và chế ñộ làm việc của máy sấy chè ñen kiểu băng tải làm cơ sở cho việc cải tiến nhằm nâng cao năng suất, chất lượng sản phẩm và giảm chi phí nhiên liệu. 2. Nhiệm vụ nghiên cứu - Nghiên cứu tổng quan tình hình áp dụng công nghệ và thiết bị sấy chè ở trong và ngoài nước. - Nghiên cứu ñặc ñiểm và tính chất cơ lý hóa của chè nguyên liệu, thành phẩm. - Nghiên cứu cơ sở lý thuyết của quá trình sấy ñối lưu có gia nhiệt bổ sung. - Nghiên cứu thực nghiệm, xác ñịnh ảnh hưởng một số thông số ñến chất lượng chè trong phòng thí nghiệm. - Tính toán, thiết kế thiết bị sấy. [...]... lên v chè xanh n ð , Srilanca, Kenia còn chia ra 02 lo i: chè ñen OTD, chè ñen CTC Trung Qu c chia 02 lo i: chè ñen Công Phu và chè ñen Ti u Ch ng b Chè xanh, chè l c Chè xanh ñư c phân thành: chè l c sao su t, chè xanh s y khô b ng hơi nóng, chè xanh phơi n ng, s y khô b ng phơi n ng, chè xanh h p dùng hơi nư c ñ di t men Chè l c có lo i danh chè như: Tây H Long T nh, Hoàng Sơn Mao Phong, Lư Sơn Tuy... v i b ph n calorife, bên trong có 4 t ng băng chuy n ch a chè lên men ñưa ñi s y Có băng t i ñ ñ ñưa chè lên men ñem s y t bên ngoài vào t ng băng chuy n trên cùng c a bu ng s y Chè ñem s y t t ng băng chuy n trên cùng, l n lư t ñư c chuy n qua các t ng băng chuy n ti p sau phía dư i, sau ñó chè t ng băng chuy n cu i cùng rơi vào tr c chè ñ y ra máng ch a ñã s y khô (chè bán thành ph m) Trong khi làm... ………………………… 7 chè ñ c bi t như chè m n, chè than, chè l c,…m t ph n dùng ñ xu t kh u, m t ph n dùng tiêu th t i ch [3;6;9;15] Vùng chè trung du: g m các t nh Vĩnh Phú, Vĩnh Phúc, Yên Bái, Thái Nguyên,… ðây là vùng ch y u c a nư c ta s n lư ng nguyên li u chè chi m 75% t ng s n lư ng nguyên li u chè tr ng ch y u mi n B c Gi ng chè ñư c ñây là gi ng chè Trung du S n ph m chè g m có chè ñen và chè xanh xu... tr n v i nhau theo ñơn gia truy n f Chè ép bánh Chè ch bi n xô r i tái gia công và ñem ép thành hình kh i khác nhau Căn c vào lo i chè xô và phương pháp s n xu t mà chia thành các lo i: chè xanh ép bánh, chè ñen ép bánh Vi t Nam có chè chi g m bánh vuông hay tròn r t ñư c vùng ñ ng b ng sông H ng ưa chu ng thư ng là chè tuy t vùng núi ð ng bào mi n núi phía b c còn có chè m n, chè lam, nh i trong ng... ng c a chè 1.3.1 ð c ñi m nguyên li u chè a Các gi ng chè Vi t Nam nư c ta h u h t các t nh ñ u tr ng chè nhưng t p trung ch y u m t s vùng là: Vùng chè thư ng du: g m các t nh Hà Giang, Tuyên Quang, Lai Châu,… nói chung là vùng mi n núi phía B c nư c ta S n lư ng chè vùng này chi m kho ng 25% t ng nguyên li u chè mi n B c Gi ng chè ch y u ñư c tr ng trong vùng này là chè Shan Vùng chè này có m t s... tăng 20%, kim ngh ch xu t kh u tăng 28 % Trong ñó gi ng chè Trung du là ch y u còn l i là chè Shans và các lo i chè gi ng m i khác V ch bi n công nghi p: ñ n nay c nư c có hơn kho ng 400.000 h s n xu t chè bao g m 20 t nh có tr ng và ch bi n chè Vùng chè t p trung có 239 cơ s ch bi n chè v i t ng công su t trên 3.115 (t n chè búp tươi/ngày), có kho ng 100 cơ s ñ u tr n, ư p hương, ñóng gói t i Hà N... i chè hoà tan, chè túi, chè pha s n th l ng u ng ngay như chè ñóng lon hay chai (ô long, m t ong …) G n ñây còn có các lo i chè v hoa qu : sen, nhài, h ng, dâu, cam, chanh…) 1.2 Tình hình th trư ng chè trong nư c và trên th gi i 1.2.1 Quy mô và nhu c u c a th trư ng n i ñ a ñ i v i s n ph m chè U ng chè là m t nét văn hóa m th c Vi t Nam ph n l n chè tiêu th n i ñ a là chè xanh, v i 90% s n lư ng chè. .. g m có chè ñen và chè xanh xu t kh u Vùng chè Tây nguyên: ch y u g m các t nh Gia Lai, Kon Tum Gi ng chè ch y u ñư c tr ng ñây là gi ng chè n ð và chè San b Thu hái chè nguyên li u Nguyên li u chè dùng trong ch bi n chè là: tôm (búp), cu ng và các lá non thu hái cây chè Trong ñi u ki n sinh trư ng bình thư ng trên m t cành chè vào th i ñi m thu hái thư ng có 1 tôm và 4-5 lá, ñư c x p th t t 1 - 5,... Trong chè protein nói chung hoà tan trong nư c, nó ít liên quan ñ n ch t lư ng chè nhưng liên quan nhi u ñ n công ngh ch bi n chè ð i v i chè ñen, protein cao có nh hư ng x u ñ n ch t lư ng c a chè vì hàm lư ng tanin trong chè ñen th p, l i b tác d ng v i protein t o các h p ch t không tan Ngư c l i ñ i v i s n xu t chè xanh, hàm lư ng tanin cao nên protein có tác d ng làm ñi u hoà v c a chè (chè b... khác có trong chè cũng có tác d ng dinh dư ng t t ñ i v i cơ th con ngư i Nhi u nhà khoa h c cho bi t r ng nh ng ch t có trong chè không nh ng b n thân m i ch t có tác d ng riêng bi t mà còn có tác d ng t t hơn n a do ph i h p tác d ng c a các ch t ñó 1.4 Tình hình nghiên c u công ngh và h th ng thi t b s y chè ñen 1.4.1 Công ngh s y chè ñen a Nguyên t c Các ho t ñ ng sinh lý, sinh hoá c a các ph n t có . biệt là nghiên cứu quá trình công nghệ sấy chè ñen. Xuất phát từ yêu cầu trên tôi tiến hành nghiên cứu ñề tài: Nghiên cứu thiết kế thiết bị sấy chè ñen kiểu băng tải có gia nhiệt bổ sung NỘI        NGUYỄN THỊ THU HẰNG NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ THIẾT BỊ SẤY CHÈ ðEN KIỂU BĂNG TẢI CÓ GIA NHIỆT BỔ SUNG LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT Chuyên ngành :. 23 1.5. Sơ ñồ thiết bị sấy chè ñen kiểu băng tải 24 1.6. Sơ ñồ nguyên lý thiết bị sấy kiểu tầng sôi 26 1.7. ðồ thị quá trình sấy 29 2.1. Chè xanh nguyên liệu 33 2.2. Tủ sấy vạn năng 34