SẤY THÙNG QUAY NGUYÊN LIỆU CÀ PHÊ NHÂN năng suất 500kg khô trên h

CHỦ ĐỀ : SẤY THÙNG QUAY NGUYÊN LIỆU CÀ PHÊ NHÂN NĂNG SUẤT 500 KG KHÔ/H Danh sách nhóm 17 1. Nguyễn Ngọc Thúy Ái. (53130003) 2. Phạm Thị Thu Huyền. (53130680) 3. Cao Thị Ái Mỹ. (53130964) 4. Nguyễn Thị Lập Phụng. (53131295) 5. Trần Thị Thùy Trang. (53131841)  MỤC LỤC CHƯƠNG I : TỔNG QUAN 4     !"#$% &'(!"#$)*+% ,-!.#$/ 0,-1(2#$ 3!4531(#$2 067#$20 0 67#$20 082"67#$29:;< =% =%  >% 0=2!#?@A =B(/ 3-'5C/ 1 3-,:;:3$-# 3-,:;:3!#-D 0,:;:3E'0 FGHI5CJ FG -'5CK 0L?:3M'(K 0FGNOE(-'K 0L?:31(MK CHƯƠNG 3: TÍNH TOÁN NHIỆT QUÁ TRÌNH SẤY 28 0PQ?3R- % 03& % 0& S-!45 O((-#% 0& (O;B% 003-'T0 003&&U0 00L?;E1(HI('T0 000FGHIT00 00F5GVR-'T00 00WVO(5,6!"E?@HI00 00K5462X 00 KẾT LUẬN 36 TÀI LIỆU THAM KHẢO 37 LỜI MỞ ĐẦU Kỹ thuật thực phẩm cùng các môn học nhiệt động lực học kỹ thuật, truyền nhiệt, cơ học lưu chất… đã đặt nền tảng cơ sở lí luận quan trọng giúp chúng ta hiểu biết có hệ thống về các quá trình truyền nhiệt, quá trình truyền khối, quá trình vận chuyển chất lỏng và khí, các thiết bị nhiệt…Sự hiểu biết về môn học này sẽ giúp chúng ta có cơ sở vững 2 vàng trong việc lựa chọn hình thức truyền nhiệt, truyền khối, sử dụng thiết bị nhiệt…phù hợp với các phương án kỹ thuật. Việc lựa chọn này có ảnh hưởng quan trọng đến chất lượng sản phẩm. Một trong những vận dụng của sự hiểu biết đó là kỹ thuật sấy. Sấy là một công đoạn quan trọng trong công nghệ sau thu hoạch đối với các loại nông sản. Ngoài ra, sấy còn là quá trình công nghệ quan trọng trong chế biến nông sản thành thương phẩm. Từ những năm 70 trở lại đây người ta đã đưa kỹ nghệ sấy các nông sản thành những sản phẩm khô, không những kéo dài thời gian bảo quản mà còn làm phong phú thêm các mặt hàng sản phẩm như trái cây, cà phê, sữa bột, cá khô, thịt khô. Đối với nước ta là nước nhiệt đới ẩm, việc nghiên cứu công nghệ sấy có ý nghĩa đặc biệt: kết hợp phơi sấy để tiết kiệm năng lượng, nghiên cứu công nghệ sấy và thiết bị sấy phù hợp với từng loại nguyên liệu để đạt được chất lượng cao nhất. Đặc biệt là sấy cà phê nhân, đó là thành phẩm để chế biến cà phê bột, cà phê sữa, các loại bánh cao cấp…Cà phê sau khi sấy đòi hỏi phải giữ được mùi thơm và màu sắc đặc trưng. Vì thế ta cần lựa chọn phương thức sấy và thiết bị sấy sao cho phù hợp, đạt hiệu quả cao nhất. Dựa vào đặc tính của cà phê, ta có thể lựa chọn thiết bị sấy: sấy thùng quay. Trong bài này, nhóm em sẽ trình bày chủ đề “ Sấy thùng quay nguyên liệu cà phê nhân với năng suất đầu ra là 500 kg khô/h.”. Đây là lần đầu tiên làm chủ đề này mang tính chất đào sâu chuyên ngành. Do kiến thức và tài liệu tham khảo còn hạn chế nên chúng em không thể tránh khỏi sai sót. Chúng em mong cô sửa chữa và góp ý để bài hoàn thiện hơn. 3 CHƯƠNG I : TỔNG QUAN 1.1. Quá trình sấy : Hiện nay, trong công nghệ hóa chất thực phẩm, quá trình tách nước ra khỏi nguyên liệu là rất quan trọng. Tùy theo tính chất và độ ẩm của vật liệu, mức độ làm khô của vật liệu mà thực hiện một trong các phương pháp tách nước ra khỏi vật liệu sau: − Phương pháp cơ học (sử dụng máy ép, lọc, ly tâm ). − Phương pháp hóa lí (sử dụng canxi clorua, acid sunfulric …). − Phương pháp nhiệt ( dùng nhiệt để bốc hơi ẩm trong vật liệu). Sấy là một quá trình bốc hơi nước ra khỏi vật liệu bằng phương pháp nhiệt. 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. Nguyên tắc của quá trình sấy là cung cấp năng lượng nhiệt để biến đổi trạng thái của pha lỏng trong vật liệu thành hơi. Trong quá trình sấy, nước được bay hơi ở nhiệt độ bất kì do sự khuếch tán bởi sự chênh lệch độ ẩm ở bề mặt vật liệu, đồng thời bên trong vật liệu có sự chênh lệch áp suất hơi riêng phần của nước tại bề mặt vật liệu và môi trường xung quanh. Lượng nhiệt dùng cho quá trình sấy được dùng để thực hiện 3 nhiệm vụ: − Nâng lượng nhiệt của vật liệu sấy từ nhiệt độ ban đầu đến nhiệt độ bay hơi ẩm. − Cung cấp năng lượng cho ẩm bay hơi. − Cung cấp năng lượng để tách hơi ra ngoài môi trường. Mục đích của quá trình sấy là làm giảm khối lượng của vật liệu, tăng độ liên kết bề mặt và bảo quản được tốt hơn. 1.1.1. Các phương pháp sấy: Có 2 phương pháp: a. Sấy tự nhiên (phơi nắng): − Lợi dụng nhiệt của ánh nắng mặt trời để làm khô sản phẩm. − Thúc đẩy quá trình chín sinh lí của hạt bằng bức xạ mặt trời. ∗ Ưu điểm: − Không tốn kém về nhiên liệu, diệt trừ một số nấm mốc, côn trùng. ∗ Nhược điểm: − Không chủ động, phụ thuộc nhiều vào thời tiết. 4 − Tốn nhiều công lao động, không cơ giới hóa được. − Sản phẩm dễ bị nhiễm bẩn, bị ẩm khi gặp trời mưa. − Cần diện tích sân phơi rộng. b. Sấy nhân tạo: − Sấy nhân tạo sử dụng các tác nhân sấy như không khí ẩm, hoi nước bão hòa, hơi quá nhiệt, khói lò, tia bức xạ nhiêt. − Các phương pháp sấy nhân tạo: + Sấy trong trường của dòng điện cao thế. + Sấy tĩnh học. + Sấy liên tục. + Sấy bằng đối lưu không khí. + Sấy trực tiếp. + Sấy bức xạ. + Sấy thăng hoa. ∗ Ưu điểm của của các phương pháp sấy nhân tạo: − Sử dụng khi cần làm khô một lượng lớn sản phẩm trong thời gian ngắn bất kể điều kiện thời tiết. ∗ Nhược điểm của các phương pháp sấy nhân tạo: − Qúa trình này tốn nhiều nhiệt năng. − Các phương pháp này đắt tiền và phức tạp. c. Tác nhân sấy: − Phân loại: + Không khí ẩm + Khói lò. + Hơi quá nhiệt. − Nhiệm vụ: + Gia nhiệt cho vật sấy. + Tải ẩm: mang ẩm từ bề mặt vật vào môi trường. + Bảo vệ vật sấy khỏi bị ẩm khi quá nhiêt. 1.1.2. Thiết bị sấy: a. Phân loại thiết bị sấy: [1-T.83] Do điều kiện sấy trong mỗi trường hợp sấy khác nhau nên có nhiều kiểu thiết bị sấy khác nhau, vì vậy có nhiều cách phân loại thiết bị sấy: 5 − Dựa vào tác nhân sấy: ta có thiết bị sấy bằng không khí hoặc bằng khói lò. Ngoài ra còn có các thiết bị sấy bằng các phương pháp đặc biệt như sấy thăng hoa, sấy bằng tia hồng ngoại hay bằng dòng điện cao tần. − Dựa vào áp suất làm việc: thiết bị sấy chân không, thiết bị sấy ở áp suất thường. − Dựa vào phương pháp cung cấp nhiệt cho quá trình sấy: thiết bị sấy tiếp xúc, thiết bị sấy đối lưu, thiết bị sấy bức xạ… − Dựa vào cấu tạo thiết bị: phòng sấy, hầm sấy, sấy băng tải, sấy trục, sấy thùng quay, sấy tầng quay, sấy phun… − Dựa vào chiều chuyển động của tác nhân sấy và vật liệu sấy: sấy cùng chiều, ngược chiều và giao chiều. b. Nguyên lí thiết kế thiết bị sấy: − Yêu cầu thiết bị sấy là phải làm việc tốt ( vật liệu sấy khô đều, có thể điều chỉnh được vận tốc dòng vật liệu và tác nhân sấy, điều chỉnh được nhiệt độ và độ ẩm của tác nhân sấy), tiết kiệm nguyên vật liệu, năng lượng và dễ sử dụng. − Khi thiết kế thiết bị sấy cần có những số liệu cần thiết: + Loại vật liệu sấy (rắn, nhão, lỏng…), năng suất, độ ẩm đầu và cuối của vật liệu, nhiệt độ giới hạn lớn nhất, độ ẩm và tốc độ tác nhân sấy, thời gian sấy. + Trước hết phải vẽ sơ đồ hệ thống thiết bị, vẽ quy trình sản xuất, chọn kiểu thiết bị phù hợp với tính chất của nguyên liệu và điều kiện sản xuất. + Tính cân bằng vật liệu, xác định số liệu và kích thước thiết bị. + Tính cân bằng nhiệt lượng để tính nhiệt tiêu thụ và lượng tác nhân sấy cần thiết. + Sau khi tính xong những vấn đè trên ta bắt đầu chọn và tính các thiết bị phụ của hệ thống: bộ phận cung cấp nhiệt (lò đốt, calorifer), bộ phận vận chuyển, quạt… c. Lựa chọn thiết bị sấy: − Trong các nguyên liệu sấy thì cà phê đòi hỏi kĩ thuật sấy phải cao bởi cà phê sau khi sấy phải giữ được mùi thơm và màu sắc đặc trưng nên ta phải lựa chọn phương thức sấy và thiết bị sấy sao cho phù hợp, đạt hiệu quả cao nhất. − Dựa vào đặc tính của cà phê, ta có thể lựa chọn thiết bị sấy: sấy thùng quay. ∗ Cấu tạo và nguyên lí làm việc của máy sấy thùng quay. [6] − Máy sấy thùng quay có cấu tạo gồm một hình trụ đặt nghiêng góc khoảng từ 3 – 5 0 , được làm bằng thép có chiều dày 3 – 5mm, đường kính của thùng là 1 – 2m, chiều dài của thùng 3 -12m. Có 2 vành đai trượt trên các con lăn tựa 4 khi thùng quay. Thùng quay 6 được nhờ lắp chặt trên thân thùng bánh răng 2 ăn khớp với bánh răng 3 nối với môtơ thông qua hộp giảm tốc. Bánh răng được đặt tại trọng tâm của thùng. − Vật liệu được nạp liên tục vào đầu cao của thùng và được chuyển động dọc theo thùng nhờ các đệm ngăn. Các đệm ngăn này vừa có tác dụng phân bố đều vật liệu theo tiết diện thùng, đảm bảo vật liệu, vừa tăng bề mặt tiếp xúc giữa vật liệu sấy và tác nhân sấy. Cấu tạo của đệm ngăn phụ thuộc vào kích thước vật liệu sấy. Vận tốc của không khí ẩm đi trong máy sấy thường là 2 – 3 (m/s). − Vật liệu thô được tháo ra theo cơ cấu tháo sản phẩm nhờ máy vận chuyển như băng tải, vít tải…rồi đưa vào hệ thống tách bụi như xylon, lọc bụi, để tránh những hạt bụi bị cuốn theo khí thải . − Hệ thống sấy thùng quay là hệ thống sấy làm việc liên tục chuyên dùng để sấy vật liệu hạt như cà phê, than đá, quặng… ∗ Ưu điểm: Loại thiết bị này được dùng rộng rãi trong công nghệ sau thu hoạch để sấy các vật ẩm dạng hạt có kích thước nhỏ. Trong hệ thống sấy này, vật liệu sấy được đảo trộn mạnh, 7 tiếp xúc với nhiều tác nhân sấy, do đó trao đổi nhiệt mạnh, tốc độ sấy mạnh và độ đồng đều sản phẩm cao. Ngoài ra thiết bị còn làm việc với năng suất lớn. ∗ Nhược điểm: Vật liệu bị đảo trộn nhiều nên dễ tạo bụi do vỡ vụn. do đó trong nhiều trường hợp làm ảnh hưởng tới chất lượng sản phẩm. 1.2. Giới thiệu về cà phê: 1.2.1.Tổng quan về cà phê: [4, 5] Các loại cà phê đều thuộc giống coffea, gồm gần 70 loại khác nhau, chỉ có 10 loại đáng chú ý về giá trị trồng trọt. Trên thế giới hiện nay người ta thường trồng các loại sau: − Giống Arabica. − Giống Robusta. − Giống Chari. a. Cà phê Arabica: (thường gọi là cà phê chè) Đây là loại trồng nhiều nhất trên thế giới. Nguồn gốc của cây này là ở cao nguyên Etiopia vùng nhiệt đới Đông Châu Phi. Đặc tính: Cây cà phê Arabica cao từ 3 – 5m, trong điều kiện đất đai thuận lợi có thể cao đến 7m, lá hình trứng hoặc hình lưỡi mác, quả thường hình trứng có khi hình cầu, khi quả chín có màu đỏ tươi, một số giống khi chín có màu vàng đường kính 10 -15 mm. Số lượng quả 800 – 1200 quả/kg, thời gian nuôi quả từ 6 – 7 tháng. Trong điều kiện thời tiết khí hậu miền Bắc, cà phê Arabica chín rộ vào tháng 12 và tháng 1. ở Tây Nguyên, cà phê chín sớm hơn 2- 3 tháng so với miền Bắc. Trong quả có 2 nhân, một số ít quả có 3 nhân. Nhân có vỏ lụa màu bạc xám, ngoài vỏ lụa là vỏ trấu cứng, ngoài cùng là vỏ thịt. Từ 5 – 7 kg quả sẽ thu được 1kg nhân cà phê sống. Màu hạt xám xanh, xám lục, xám 8 nhạt, tùy theo cách chế biến. Lượng cafein có trong nhân khoảng 1 – 3%, tùy theo giống. Năng suất 400 – 500 kg/ 1 hecta. b. Cà phê Robusta: (thường gọi là cà phê vối) Nguồn gốc khu vực sông Công – gô, miền núi vùng thấp xích đạo và nhiệt đới Tây Châu Phi. Đặc tính: Robusta cao từ 5- 7m, quả hình trứng hoặc hình tròn, quả chín có màu đỏ thẫm. Vỏ quả cứng và dai hơn cà phê Arabica. Từ 5 – 6 kg quả sẽ thu được 1kg cà phê nhân. Qủa chín từ tháng 2 đến tháng 4 ở miền Bắc, ở Tây Nguyên chín sớm hơn từ tháng 12 đến tháng 2. Đặc biệt loại cà phê Robusta không ra hoa kết quả tại cac mắt cũ của cành. Nhân hình hơi tròn, to ngang, vỏ lụa màu ánh nâu bạc. Màu sắc của nhân xám xanh, xanh bạc vàng mỡ gà… tùy thuộc chủng và phương pháp chế biến. Lượng cafein có khoảng 1,5 – 3%. Năng suất lớn hơn cà phê Arabica, 500 – 600 kg/ 1ha. Tuy laoij cà phê này hương thơm ít nhưng khả năng kháng sâu bệnh loại này rất tốt. c. Cà phê Chari: (thường gọi là cà phê mít) Nguồn gốc ở xứ Ubangui Chari thuộc biển hồ gần sa mạc Xahara, loại này được đưa vào Việt Nam 1905. 9 Đặc tính: Chari cây lớn cao 6 – 15m, lá hình trứng hoặc lưỡi mác, gân lá nổi nhiều ở mặt dưới, quả hình trứng. Qủa chín cùng 1 lúc với đợt hoa mới, cho nên trên cùng 1 đốt cành có thể có đồng thời quả chín, quả xanh, nụ hoa, hoa nở và nụ quả, đó là điều bất lợi trong thu hoạch. Qủa thường chín vào tháng 5 đến tháng 7. Hoa của cả 3 loại cà phê trên đều nở cả chum, màu trắng và hương thơm ngát. Năng suất thường 500 – 600 kg/1ha. Tỉ lệ thành phẩm/ nguyên liệu: 10 – 15%. Đây là loại cà phê chịu được hạn, ít kén đất, ít chịu sâu bệnh. 1.2.2. Cấu tạo vỏ cà phê: − Quả cà phê gồm có: lớp vỏ quả, lớp nhớt, lớp vỏ trấu, lớp vỏ lụa và lớp nhân. 10 [...]... − Nhiệt độ đốt nóng h t cho phép của cà phê nhân: [2-T.210] Trong đó: : nhiệt độ cho phép đốt nóng h t τ : thời gian sấy : là độ ẩm trung bình: 1.3 Quy trình sản xuất cà phê nhân: 1.3.1 Giới thiệu các phương pháp sản xuất cà phê nhân: − Sản xuất cà phê nhân nhằm mục đích loại bỏ các lớp bao vỏ bọc quanh h t nhân cà phê để thu được cà phê nhân Để cà phê nhân sống có một giá trị thương phẩm cao, chúng... cao, chúng ta phải sấy khô đến mức độ nhất định (độ ẩm mà nhà chế biến yêu cầu) Sau đó tiếp tục các quá trình chế biến tinh khiết h n như chế biến cà phê rang, cà phê bột thô, cà phê h a tan Hoặc các sản phẩm khác có phối chế như: cà phê sữa, các loại bánh kẹo cà phê − Trong kĩ thuật sản xuất cà phê nhân có 2 phương pháp chính: + Phương pháp sản xuất ướt + Phương pháp sản xuất khô a Phương pháp sản xuất... a Chọn tác nhân sấy Đối với cà phê nhân ( chỉ còn có lớp lụa bên ngoài ) nên trong quá trình sấy yêu cầu sạch không bị ô nhiễm, bám bụi và yêu cầu nhiệt độ sấy không cao nên ta chọn tác nhân sấy là không khí ẩm b Chọn chế độ sấy Thông thường, chế độ sấy trong h thống sấy thùng quay được hiểu là bao gồm 3 yếu tố : Nhiệt độ tác nhân sấy vào thùng sấy t1 và nhiệt độ ra khỏi thùng sấy t2, không có h i... bị chà xát tươi để loại bỏ lớp vỏ và lớp thịt, làm lộ lớp chất nhờn ra bên ngoài Đem toàn bộ h t cà phê đã được xát tươi cho vào h thống rửa sạch h t để loại bỏ lớp chất nhờn, để ráo nước, xát khô thu được cà phê nhân Đưa toàn bộ cà phê nhân vào thiết bị sấy và tiến h nh sấy làm khô, kết thúc quá trình sấy tiến h nh đóng bao sản phẩm  Thu nhận và bảo quản quả cà phê − Cà phê được thu h i bằng phương... ngành công nghiệp thực phẩm sấy là công đoạn quan trọng sau thu hoạch Đối với nước ta là nước nhiệt đới ẩm, kỹ thuật sấy có ý nghĩa đặc biệt, sấy các nông sản thành những sản phẩm khô, không những kéo dài thời gian bảo quản mà còn làm phong phú thêm các mặt h ng sản phẩm Đặc biệt là sấy cà phê nhân, đó là thành phẩm để chế biến cà phê bột, cà phê sữa, các loại bánh cao cấp Cà phê sau khi sấy đòi h i phải... nhạt + Nhân cà phê: lớp tế bào phần ngoài của nhân cứng có những tế bào nhỏ, trong có chứa những chất dầu Phía trong có những tế bào lớn và mềm h n Một quả cà phê thường có 1, 2 hoặc 3 nhân Thông thường chỉ có 2 nhân Thành phần h a h c trong nhân cafe biến đổi phụ thuộc vào chủng loại, độ chín , điều kiện canh tác, phương pháp chế biến và bảo quản Bảng tỉ lệ các phần cấu tạo của quả cà phê ( tính theo... được mùi thơm và màu sắc đặc trưng Dựa vào đặc tính của cà phê, ta có thể lựa chọn thiết bị sấy: sấy thùng quay Qua bài này nhóm em đã hoàn thành nội dung tính toán : ” Sấy thùng quay nguyên liệu cà phê nhân với năng suất đầu ra là 500 kg khô/ h. ” sau khi đã thảo luận, tham khảo nhiều tài liệu cùng với sự giúp đỡ của cô Việc hoàn thành nội dung tính toán này đã thực sự đem lại hiệu quả cho chúng em Qua... giải tích khó thực hiện được và có độ chính xác thấp.Thực tế đều chọn theo thực nghiệm đối với cả cà phê nhân và thiết bị sấy thùng quay Ta chọn thời gian sấy : = 25 phút 2.2 Tính toán quá trình sấy lý thuyết Quá trình sấy lý thuyết không có h i lưu biểu diễn trên đồ thị I-d + Điểm O : (t0, ) là trạng thái không khí bên ngoài 20 + Điểm 1 : (t1, + Điểm 2: (t2, ) là trạng thái không khí vào buồng sấy )... trường nhờ đó có sự dịch chuyển ẩm từ trong lòng vật liệu sấy ra bề mặt và đi vào môi trường Có 2 cách để tạo độ chênh lệch phân áp suất h i nước giữa vật liệu sấy và môi trường − Giảm phân áp suất của tác nhân sấy bằng cách đốt nó − Tăng phân áp suất h i nước trong vật liệu sấy Ở thiết bị sấy thùng quay các giai đoạn của quá trình sấy phân bố ổn định theo chiều dài thùng Trong thùng sấy h t cà phê nhân. .. − Không đáp ứng được những yêu cầu về mặt chất lượng 1.3.2 Dây chuyền sản xuất cà phê nhân (phương pháp khô) : a Quy trình sản xuất: 14 Thu nhận và bảo quản quả cà phê Sàng phân loại và làm sạch Xát tươi Rửa Làm ráo Xát khô Thu được cà phê nhân Sấy Đóng gói , bảo quản b Thuyết minh quy trình: Cà phê sau khi thu hoạch được đưa vào kho bảo quản từ đó phân loại h t và làm sạch chúng Sau đó đưa vào thiết . phương pháp sản xuất cà phê nhân: − Sản xuất cà phê nhân nhằm mục đích loại bỏ các lớp bao vỏ bọc quanh h t nhân cà phê để thu được cà phê nhân. Để cà phê nhân sống có một giá trị thương phẩm cao,. của cà phê, ta có thể lựa chọn thiết bị sấy: sấy thùng quay. Trong bài này, nhóm em sẽ trình bày chủ đề “ Sấy thùng quay nguyên liệu cà phê nhân với năng suất đầu ra là 500 kg khô/ h. ”. Đây. sản phẩm khác có phối chế như: cà phê sữa, các loại bánh kẹo cà phê. − Trong kĩ thuật sản xuất cà phê nhân có 2 phương pháp chính: + Phương pháp sản xuất ướt. + Phương pháp sản xuất khô. a. Phương