Quá trình và thiết bị thiết kế hệ thống sấy chuối bằng hầm sấy

Bản chất của quá trình sấy Sấy là sự bốc hơi nước của sản phẩm bằng nhiệt ở nhiệt độ thích hợp, là quá trình khuếch tán do chênh lệch ẩm ở bề mặt và bên trong vật liệu, hay nói cách khác

ĐỒ ÁN MÔN HỌC QUÁ TRÌNH VÀ THIẾT BỊ

THIẾT KẾ HỆ THỐNG SẤY CHUỐI BẰNG HẦM SẤY

Sinh viên thực hiện:

TRẦN THỊ THU HIỀN

Bộ Môn: Công Nghệ Sinh Học

Giáo viên hướng dẫn:

KS Nguyễn Thị Xuân Mai

Tháng 5 năm 2012

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM TRƯỜNG ĐẠI HỌC LẠC HỒNG Độc lập - Tự do - Hạnh phúc

NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN

Họ và tên sinh viên: Nguyễn Thị Dung MSSV: 108002516

Nguyễn Thị Hiền MSSV: 108002343 Trần Thu Thu Hiền MSSV: 108003357

1 Đầu đề đồ án: Thiết kế hệ thống sấy chuối

2 Các số liệu và dữ liệu ban đầu:

 Độ ẩm ban đầu 80%, độ ẩm sản phẩm khô 12%

 Năng suất nhập liệu: 4tấn /20h

 Không khí bên ngoài: 27oC và độ ẩm 79%

 Chế độ sấy: nhiệt độ tác nhân vào 80 oC, thời gian sấy trong 8 giờ

 Nguồn cung cấp năng lượng: Hơi nước bão hòa

3 Nội dung thuyết minh và tính toán:

5 Họ tên giảng viên hướng dẫn: Nguyễn Thị Xuân Mai

6 Ngày giao nhiệm vụ đồ án: 15/3/2012

7 Ngày hoàn thành đồ án: 18/5/2012

Biên Hòa, ngày 18 tháng 5 năm 2012

Sinh viên đã hoàn thành đồ án và nộp đồ án QT-TB ngày…….tháng……năm 2012

Cán bộ phản biện

NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN

LỜI MỞ ĐẦU

Trong những năm gần đây nền nông nghiệp nước ta đã đạt được nhiều thành tựu to lớn Ngoài việc đáp ứng nhu cầu tiêu dùng nội địa, nước ta đã bắt đầu xuất khẩu nông sản cùng với các chế phẩm của nó Do đó việc ứng dụng các công nghệ mới đóng một vai trò hết sức quan trọng Trong đó, công nghệ sấy là khâu quan trong trọng trong công nghệ sau thu hoạch, chế biến và bảo quản nông sản

Sấy là một quá trình công nghệ được sử dụng trong rất nhiều ngành công nông nghiệp Quá trình sấy không chi là quá trình tách nước và hơi nước ra khỏi vật liệu một cách đơn thuần mà là một quá trình công nghệ Nó đòi hỏi sau khi sấy vật liệu phải đảm bảo chất lượng cao, tiêu tốn năng lượng ít và chi phí vận hành thấp

Để thực hiện quá trình sấy người ta sử dụng một hệ thống gồm nhiều thiết bị như thiết bị sấy (hầm sấy, tháp sấy, thùng sấy, v.v…), thiết bị đốt nóng tác nhân (clorifer) hoặc thiết bị làm lạnh để làm khô tác nhân, quạt, bơm và một số thiết bị phụ như hầm đốt, xyclon, v.v… Chúng ta gọi hệ thống các thiết bị thực hiện một quá trình sấy cụ thể nào đó là một hệ thống sấy

Hầm sấy là một trong những hệ thống sấy đối lưu thông dụng nhất Nếu hệ thống sấy hầm là hệ thống sấy từng mẻ, năng suất không lớn và có thể tổ chức cho tác nhân sấy đối lưu tự nhiên hoặc cưỡng bức thì hệ thống sấy hầm có năng suất lớn hơn, có thể sấy liên tục hoặc bán liên tục và luôn luôn là hệ thống sấy đối lưu cưỡng bức

Sấy nông sản là một quy trình công nghệ phức tạp Nó có thể thực hiện trên những thiết bị sấy khác nhau Ứng với một loại nông sản ta cần chọn chế độ sấy thích hợp nhằm đạt năng suất cao, chất lượng sản phẩm sấy tốt và tiết kiệm năng lượng

Trong đồ án này, em được giao nhiệm vụ thiết kế một hệ thống sấy dùng cho việc sấy sản phẩm là quả chuối chín Với nhiệm vụ đó, em lựa chọn công nghệ sấy hầm với tác nhân sấy là không khí được gia nhiệt và nhờ quạt thổi vào Hệ thống nàu được lắp đặt tại thành phố Biên Hòa với nhiệt độ không khí và độ ẩm trung bình trong năm là t = 27,3oC; φ = 79%[10]

Đây là lần thiết kế đồ án sấy đầu tiên nên trong quá trình thiết kế còn nhiều bất cập lý thuyết, và kiến thức còn hạn chế, kính mong quý thầy cô thông cảm và tận

tình giúp đỡ Nhân tiện đây em xin chân thành cảm ơn Cô Nguyễn Thị Xuân Mai đã tận tình hướng dẫn chúng em hoàn thành đồ án này

Biên Hòa, ngày 18 tháng 5 năm 2012

MỤC LỤC

DANH SÁCH CÁC HÌNH 9

DANH SÁCH CÁC BẢNG 9

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ NGUYÊN LIỆU QUẢ CHUỐI 10

1.1 Các loại chuối chính ở Việt Nam 10

1.2 Đặc điểm cơ bản của chuối 10

1.3 Giá trị dinh dưỡng của quả chuối 11

1.4 Công dụng của chuối 11

1.5 Tính chất vật lý cơ bản của chuối 12

CHƯƠNG 2 TỔNG QUAN VỀ PHƯƠNG PHÁP SẤY CHUỐI 13

2.1 Bản chất của quá trình sấy 13

2.2 Phân loại quá trình sấy 13

2.3 Nhân tố ảnh hưởng đến quá trình sấy chuối 14

2.4 Công nghệ sấy chuối 15

2.4.1 Độ chính của chuối nguyên liệu 15

2.4.2 Hỗ trở việc rửa bột chuối bằng hoá chất 16

2.4.3 Hiệu quả diệt khuẩn của tia cực tím 16

2.4.4 Xác định độ ẩm cân bằng của chuối sấy 16

2.4.5 Các chỉ tiêu chất lượng của chuối sấy xuất khẩu 17

2.5 Công nghệ sấy chuối quả 17

CHƯƠNG 3 PHÂN TÍCH, LỰA CHỌN PHƯƠNG PHÁP, DẠNG VÀ CHẾ ĐỘ SẤY 20

3.1 Các yêu cầu đặt ra của việc thiết kế 20

3.1.1 Lượng ẩm cần bay hơi tính theo giờ 20

3.1.2 Lựa chọn phương pháp sấy 20

3.2 Chọn chế độ sấy 20

3.3 Sơ đồ công nghệ của hệ thống sấy 21

CHƯƠNG 4: TÍNH TOÁN CÂN BẰNG NHIỆT ẨM CỦA HỆ THỐNG SẤY 22

4.1 Các thông số của không khí trong hệ thống sấy 22

4.1.1 Thông số của không khí ngoài trời 22

4.1.2 Thông số của không khí sau thiết bị sấy 22

4.1.3 Thông số của không khí sau buồng hòa trộn 24

4.1.4 Thông số của không khí sau Calorifer 25

4.2 Lưu lượng không khí khô lý thuyết 25

4.2.1 Lượng không khí khô lý thuyết lưu chuyển trong thiết bị sấy 25

4.2.2 Lưu lượng không khí khô ngoài trời lý thuyết cấp vào thiết bị sấy 26

4.3 Các thông sô trạng thái của tác nhân sấy 26

4.4 Xác định kích thước của thiết bị sấy 26

4.4.1 Kích thước của khay sấy 27

4.4.2 Kích thước của xe goòng 27

4.4.3 Kích thước của hầm sấy 28

4.5 Tổng các tổn thất nhiệt trong hệ thống sấy 29

4.5.1 Tổn thất nhiệt do vật liệu sấy mang đi 29

3.5.2 Tổn thất nhiệt do thiết bị truyền tải 29

4.5.3 Tổn thất nhiệt qua kết cấu bao che 30

4.6 Tính toán quá trình sấy thực 34

4.6.1 Thông số của không khí sau thiết bị sấy 35

4.6.2 Thông số của không khí sau buồng trộn 35

4.6.3 Thông số không khí sau khi ra khỏi Calorifer 36

4.7 Lưu lượng không khí khô thực tế cần dùng 37

4.7.1 Lượng không khí khô thực tế lưu chuyển trong thiết bị sấy 37

4.7.2 Lượng không khí khô ngoài trời thực tế cấp vào cần thiết 37

4.8 Nhiệt lượng cần cung cấp cho tác nhân sấy từ Calorifer 38

CHƯƠNG 5 TÍNH TOÁN CÁC THIẾT BỊ PHỤ THIẾT KẾ CALORIFER - CHỌN QUẠT 40

5.1 Tính toán thiết kế calorifer 40

5.1.1 Các thông số cơ bản yêu cầu để thiết kế calorifer 41

5.1.2 Tính toán thiết kế calorifer: 41

5.2 Quạt 48

5.2.1 Tính trở lực: 48

5.2.2 Tính chọn quạt: 54

KẾT LUẬN 55

TÀI LIỆU THAM KHẢO 56

DANH SÁCH CÁC HÌNH Hình 1.1 Hình dạng quả chuối 10 Hình 2.1 Chuối sấy thành phẩm 19 Hình 3.1 Sơ đồ công nghệ của hệ thống 21

DANH SÁCH CÁC BẢNG Bảng 1.1 Thành phần hóa học cơ bản của chuối 11 Bảng 5.1 Cân bằng nhiệt của hệ thống sấy 39

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ NGUYÊN LIỆU QUẢ CHUỐI 1.1 Các loại chuối chính ở Việt Nam

Chuối có nhiều loại nhưng có 3 loại chính:

- Chuối tiêu ( còn gọi là chuối già )

- Chuối goòng ( còn gọi là chuối tây, chuối sứ, chuối Xiêm )

- Chuối bom

1.2 Đặc điểm cơ bản của chuối

Chuối là một loại quả dài, vỏ nhẵn và hầu như có quanh năm Chuối có nguồn gốc từ khu vực Malaysia Loại trái cây này bắt đầu trở nên phổ biến trên thế giới từ thế kỉ 20 và phát triển tốt nhất ở những nơi có khí hậu nhiệt đới Chúng được trồng chủ yếu phục vụ cho ẩm thực, cho việc sản xuất sợi bông, dùng trong ngành công nghiệp dệt và chế tạo giấy Chúng ta có thể thưởng thức loại quả này bằng cách ăn trực tiếp quả khi chín, hoặc có thể chế biến thành nhiều món ăn hấp dẫn khác nhau từ chuối, chẳng hạn như các loại bãnh chuối, các món salad hoa quả, bánh nướng, các món tráng miệng,

Chuối cũng có nhiều màu sắc và kích cỡ khác nhau Khi chín, quả chuối có thể có màu vàng, màu đỏ sẫm, hoặc màu tía (hay màu trứng quốc) Có tất cả hơn 50 loại chuối khác nhau trên thế giới Đặc điểm chung về hình dạng của chuối là quả chuối được gắn kết với nhau thành buồng, mỗi buồng được chia thành nhiều nải, và trên mỗi nải có khoảng từ 10 đến 20 quả Chuối là một trong những quả rất tốt và

Hình 1.1 Hình dạng quả chuối

http://amthucbonmua.vn/nhung-thong-tin-thu-vi-ve-qua-chuoi-366.html

có nhiều công dụng, đặc biệt là chuối chín cây Khi chín, tinh bột có trong chuối sẽ được chuyển hóa thành đường tự nhiên, và vì thế chuối chín thường có vị ngọt dịu

và thơm

1.3 Giá trị dinh dưỡng của quả chuối

Thành phần hóa học cơ bản của quả chuối

Bảng 2.1 Thành phần hóa học cơ bản của chuối

Chuối chứa một lượng lớn protein và hyđrat-cacbon Trong chuối còn bao một số loại đường khác nhau như đường glucozo, đường lactoza, đường mantoza, đường galactoze, đường sucrôza (đường mía), đường fructoza, và tinh bột Chuối cũng rất giàu các loại vitamin như Vitamin A, C,E, Vitamin B2, sinh tố R, dưỡng chất niacin, Vitamin B12 và một số khoáng chất như sắt, canxi, magiê, photpho, kẽm và florua Ngoài ra còn có các axit amin thiết yếu như chất tryptophan, lizin, leuxin, glyxin, khoáng chất acginin… cũng có trong thành phần của chuối Trong một quả chuối, nó có thể chứa trung bình một lượng calo là 100 đến 125 calo Có thể nói, chuối là một loại quả rất tốt cho sức khỏe và là một loại thực phẩm rất giàu năng lượng

1.4 Công dụng của chuối

Chuối được dùng như một phương thuốc chữa bệnh rất hiệu quả Hơn nữa,

do chúng có chứa lượng đường khá cao nên cũng được xem như một loại thực phẩm giàu năng lượng Với những giá trị dinh dưỡng thiết yếu, loại hoa quả này mang lại một số lợi ích cho sức khỏe

- Chuối rất tốt trong việc cải thiện hệ tiêu hóa và khôi phục chức năng hoạt động của ruột Chuối cũng giúp ích giảm thiểu bị táo bón Trong trường hợp bị tiêu chảy, cơ thể chúng ta sẽ mất một lượng chất điện giải quan trọng, nếu ăn chuối sẽ giúp cơ thể khôi phục lại chất điện giải, vì trong chuối có chứa lượng kali cao

- Axit béo có trong chuối xanh giúp nuôi dưỡng các tế bào niêm mạc dạ dày Những tế bào này rất có hữu ích trong việc hấp thụ canxi một cách hiệu quả, rất cần thiết cho sự phát triển khỏe mạnh của hệ xương

- Chất amino acid tryptphan có trong chuối sẽ được chuyển đổi thành chất serotonin, giúp giảm thiểu các triệu chứng trầm cảm và cải thiện tâm trạng Như vậy, chuối là một phương thuốc rất tốt nhằm giàm căng thẳng và tình trạng bị stress

- Ăn chuối thường xuyên giúp giảm nguy cơ thoái hóa điểm vàng, một trong những nguyên nhân gây giảm thị lực ở người cao tuổi

- Do chứa hàm lượng kali cao và lượng natri thấp, nên chuối chính là sự lựa chọn thích hợp để giảm thiểu nguy cơ bị huyết áp cao và đột quỵ

- Chuối cũng rất giàu các hợp chất phenolic giúp chống lão hóa, vì thế ăn chuối thường xuyên còn giúp ngăn ngừa nguy cơ ung thư thận

- Do hàm lượng sắt cao nên chuối giúp tăng thành phần hemoglobin trong máu và giảm thiểu bệnh thiếu máu

1.5 Tính chất vật lý cơ bản của chuối

- Khối lượng riêng:  = 977 kg/m3

- Nhiệt dung riêng: c = 1,0269 kJ/kg.độ

CHƯƠNG 2 TỔNG QUAN VỀ PHƯƠNG PHÁP SẤY CHUỐI 2.1 Bản chất của quá trình sấy

Sấy là sự bốc hơi nước của sản phẩm bằng nhiệt ở nhiệt độ thích hợp, là quá trình khuếch tán do chênh lệch ẩm ở bề mặt và bên trong vật liệu, hay nói cách khác

do chênh lệch áp suất hơi riêng phần ở bề mặt vật liệu và môi trường xung quanh

2.2 Phân loại quá trình sấy

Người ta phân biệt ra 2 loại:

 Sấy tự nhiên: nhờ tác nhân chính là nắng, gió Phương pháp này thời gian sấy dài, tốn diện tích sân phơi, khó điều chỉnh và độ ẩm cuối cùng của vật

liệu còn khá lớn, phụ thuộc vào điều kiện thời tiết khí hậu

 Sấy nhân tạo: quá trình cần cung cấp nhiệt, nghĩa là phải dùng đến tác nhân sấy như khói lò, không khí nóng, hơi quá nhiệt…và nó được hút ra khỏi thiết

bị khi sấy xong Quá trình sấy nhanh, dễ điều khiển và triệt để hơn sấy tự

nhiên

Nếu phân loại phương pháp sấy nhân tạo, ta có:

Phân loại theo phương thức truyền nhiệt:

 Phương pháp sấy đối lưu: nguồn nhiệt cung cấp cho quá trình sấy là nhiệt

truyền từ môi chất sấy đến vật liệu sấy bằng cách truyền nhiệt đối lưu Đây là phương pháp được dùng rộng rãi hơn cả cho sấy hoa quả và sấy hạt

 Phương pháp sấy bức xạ: nguồn nhiệt cung cấp cho quá trình sấy là thực hiện bằng bức xạ từ một bề mặt nào đó đến vật sấy, có thể dùng bức xạ thường, bức xạ hồng ngoại

 Phương pháp sấy tiếp xúc: nguồn cung cấp nhiệt cho vật sấy bằng cách cho tiếp xúc trực tiếp vật sấy với bề mặt nguồn nhiệt

 Phương pháp sấy bằng điện trường dòng cao tầng: nguồn nhiệt cung cấp cho vật sấy nhờ dòng điện cao tần tạo nên điện trường cao tần trong vật sấy làm vật nóng lên

 Phương pháp sấy thăng hoa: được thực hiện bằng làm lạnh vật sấy đồng thời hút chân không để cho vật sấy đạt đến trạng thái thăng hoa của nước, nước thoát ra khỏi vật sấy nhờ quá trình thăng hoa

 Phương pháp sấy tầng sôi: nguồn nhiệt từ không khí nóng nhờ quạt thổi vào buồng sấy đủ mạnh và làm sôi lớp hạt, sau một thời gian nhất định, hạt khô

và được tháo ra ngoài

 Phương pháp sấy phun: được dùng để sấy các sản phẩm dạng lỏng

 Bức xạ: sự dẫn truyền nhiệt bức xạ từ vật liệu nóng đến vật liệu ẩm

Phân loại theo tính chất xử lý vật liệu ẩm qua buồng sấy:

 Sấy mẻ: vật liệu đứng yên hoặc chuyển động qua buồng sấy nhiều lần, đến khi hoàn tất sẽ được tháo ra

 Sấy liên tục: vật liệu được cung cấp liên tục và sự chuyển động của vật liệu

ẩm qua buồng sấy cũng xảy ra liên tục

Phân loại theo sự chuyển động tương đối giữa dòng khí và vật liệu ẩm:

 Loại thổi qua bề mặt

 Loại thổi xuyên vuông góc với vật liệu

2.3 Nhân tố ảnh hưởng đến quá trình sấy chuối

Trong quá trình sấy chuối quả xảy ra một loạt biến đổi hóa sinh, hóa lý, cấu trúc

cơ học và các biến đổi bất lợi khác, làm ảnh hưởng tới chất lượng sản phẩm Những biến đổi cơ học bao gồm sự biến dạng, nứt, cong queo, biến đổi độ xốp Sự thay đổi hệ keo do pha rắn (protein, tinh bột, đường, ) bị biến tính thuộc về những biến đổi hóa lý Những biến đổi hóa sinh trong quá trình sấy là những phản ứng tạo thành melanoidin, caramen, những phản ứng ôxy hóa và polyme hóa các hợp chất polifenol, phân hủy vitamin và biến đổi chất màu

Hàm lượng vitamin trong chuối quả sấy thường thấp hơn trong chuối quả tươi vì chúng bị phá hủy một phần trong quá trình sấy và xử lý trước khi sấy Trong các vitamin thì axit ascobic và caroten bị tổn thất là do quá trình ôxy hóa Riboflavin nhạy cảm với ánh sáng, còn thiamin bị phá hủy bởi nhiệt và sự sunfit hóa

Để tránh hoặc làm chậm các biến đổi không thuận nghịch ấy, cũng như tạo điều kiện để ẩm thoát ra khỏi chuối quả một cách dễ dàng, cần có chế độ sấy thích hợp cho từng loại sản phẩm

Nhiệt độ sấy: Nhiệt độ sấy càng cao thì tốc độ sấy càng nhanh, quá trình càng có hiệu quả cao Nhưng không thể sử dụng nhiệt độ sấy cao cho sấy chuối quả vì chuối quả là sản phẩm chịu nhiệt kém Trong môi trường ẩm, nếu nhiệt độ cao hơn 60oC thì protein đã bị biến tính; trên 90oC thì fructoza bắt đầu bị caramen hóa, các phản ứng tạo ra melanoidin, polime hóa các hợp chất cao phân tử xảy ra mạnh Còn ở nhiệt độ cao hơn nữa, chuối quả có thể bị cháy Vì vậy, để sấy chuối quả thường dùng chế độ sấy ôn hòa, nhiệt độ sấy không quá cao

Ngoài ra, độ ẩm tương đối của chuối, độ ẩm cân bằng … ảnh hưởng trực tiếp đến quá trình sấy

2.4 Công nghệ sấy chuối

2.4.1 Độ chính của chuối nguyên liệu

Chuối khi thu hái phải đủ già nghĩa, là có thể tự chín Tuy nhiên để chuối tự chín thì chuối chín chậm và không đồng loạt Dấm dú là cách để chuối chín đều và nhanh

Độ chín của chuối nguyên liệu là một yếu tố quyết định đến chất lượng chuối sấy Có nhiều cách xác định độ chín, trong đó cách xác định theo màu vỏ là phổ biến nhất Trong chế biến hoặc ăn tráng miệng chuối thường được dùng theo 3 độ chín sau đây:

- Vỏ vàng hai đầu xanh vị ngọt đậm đà, hơi chát, hơi cứng, chưa thật thơm, vỏ còn chắc, chuối có hàm lượng đường axit cực đại, còn có tinh bột và tanin

- Vỏ vàng hoàn toàn vị ngọt, độ chát giảm, thơm,vỏ dễ bóc Đường và axit bắt đầu giảm, tinh bột và tamin còn ít

- Vỏ vàng có màu chấm nâu vị ngọt, thơm, không chát, mềm vỏ dễ gãy Đường, axit hữu cơ giảm, tinh bột hầu như không còn, tamin còn rất thấp

2.4.2 Hỗ trở việc rửa bột chuối bằng hoá chất

Trên bề mặt chuối có một lớp bột bao quanh nếu không được loại bỏ sẽ làm chuối có màu trắng loang lỗ và xù xì Để loại bỏ lớp bột này người ta xoa chuối bằng tay trong chậu nước chứa khoảng 3kg chuối/3 lít nước, mỗi mẻ cần 2 – 3 phút.Việc chọn hoá chất để họ trở công việc này nhằm 2 mục đích:

- Giảm thời gian thao tác

- Cải thiện màu sản phẩm

Hoá chất được chọn phải rẽ, không độc, không gây mùi vị cho sản phẩm, không ảnh hưởng tới người thao tác và dụng cụ, làm bong nhanh lớp bột, có tính khử Thông thường chọn một số hoá chất phổ biến sau:hỗn hợp dung dịch (NaHSO3

và HCl) hoặc hỗn hợp dung dịch (NaHSO3 và Al2(SO4)3)… Tổ hợp dung dịch hiệu quả nhất là (HCl 0,05 % + Al2(SO4)3) 0,5 % HCl ở nồng độ trên không ảnh hưởng xấu đến người sản xuất và phương tiện bảo hộ lao động, dễ mua, dễ xử lý, chi phí thấp Có tác dụng thay đổi môi trường các phản ứng hoá sinh không có lợi và sát trùng nhẹ Phèn chua ở nồng độ trên cũng có tác dụng sát trùng nhẹ, tăng cường bề mặt cấu trúc cho chuối, không gây vị chát, giá rẽ, dễ sử dụng

2.4.3 Hiệu quả diệt khuẩn của tia cực tím

Sau khi sấy khô chuối được làm nguội và phục hồi trạng thái do hút ẩm trở lại

để có độ mềm dẻo nhất định (do sấy đến độ ẩm dưới 20%) rồi mới đóng gói Thời gian này thường từ vài giờ đến vài ngày Trong môi trường khí quyển thông thường

và không thực hiện nghiêm chỉnh vệ sinh công nghiệp, sản phẩm dễ bị nhiễm vi sinh vật Nhiều cơ sở đã sử dụng đèn tia cực tím để diệt khuẩn coi đó là biện pháp

an toàn cần thiết cho vệ sinh thực phẩm

2.4.4 Xác định độ ẩm cân bằng của chuối sấy

Độ ẩm cân bằng của chuối sấy là hàm lượng nước của nó trong môi trưòng xác định (t và φ xác định của không khí) mà không xẩy ra quá trình nhã nước (bốc hơi) hay hút nước (hấp thụ) giữa nó và môi trường

Chuối sau khi sấy đến độ ẩm dưới độ ẩm cân bằng thường là 15 ÷ 20% sau vài giờ đến vài ngày để ngoài không khí sẽ tăng hàm lượng ẩm tới độ ẩm cân bằng Xác

định độ ẩm cân bằng của chuối sấy nhằm chọn độ ẩm có lợi khi kết thúc sấy và đề

ra cách xử lý đóng gói, bảo quản phù hợp

Muốn bảo quản chuối sấy tốt cần giữ độ ẩm của nó dưới 25 % tốt nhất là 20 ÷

22 % Do vậy sau khi sấy khô nên quạt nguội và lựa chọn đóng gói ngay, không nên

để ngoài không khí lâu sẽ làm cho độ ẩm của chuối sấy thấp hơn độ ẩm cân bằng Nếu chưa lựa chọn bao gói ngay thì trữ trong bao kín để nơi khô mát để hôm sau xử

lý Bao bì cần làm từ vật liệu chống không khí ẩm đi qua và dán kín

2.4.5 Các chỉ tiêu chất lượng của chuối sấy xuất khẩu

2.4.5.1 Chỉ têu cảm quan

- Trạng thái : Mềm dẽo, đàn hồi, không được quánh, chắc, cứng, sượng

- Màu sắc : Từ nâu đến vàng , tương đối đồng đều trong một túi, không được

thâm đen, nâu xỉn, nâu đỏ, không được loang lổ

- Mùi vị :Vị ngọt và mùi đặc trưng của chuối sấy, không được chát hay chua

do lên men

2.4.5.2 Chỉ tiêu lý hoá

- Kích thước : Loại nguyên quả dài không quá 7 cm

- Độ ẩm : 20 ÷ 22 %

2.4.5.3 Chỉ tiêu vi sinh vật - côn trùng

Lượng vi sinh vật tính bằng số tế bào/g sản phẩm

2.5 Công nghệ sấy chuối quả

Ta lựa chọn công nghệ sấy là công nghệ sấy hầm vì phù hợp với tính chất của vật liệu sấy và yêu cầu về năng suất không quá lớn nên lựa chọn công nghệ sấy hầm là hợp lý cả về yêu cầu công nghệ với hiệu quả kinh tế, với tác nhân sấy là không khí được gia nhiệt nhờ đi qua Calorifer dạng khí – hơi không khí có nhiệt độ vào khoảng 80 – 95oC, được quạt thổi cưỡng bức vào hầm sấy Vận tốc của dòng không khí nóng phụ thuộc vào lượng ẩm thoát ra trong một đơn vị thời gian

Yêu cầu đối với chuối nhiên liệu: Chuối quả phát triển đầy đủ, tươi tốt,

nguyên vẹn, sạch sẽ Vỏ chuối mỏng, dễ bóc, có màu từ vàng toàn trái đến vàng có

chấm nâu Ruột chuối mềm nhưng chưa nhũ, hương thơm, vị ngọt, không chát

Thuyết minh quy trình: Chuối nguyên liệu đem rửa sạch, bóc vỏ, cắt đầu rồi rửa

lại và lau nhẹ để làm sạch các lớp trong vỏ quả còn dính lại và lớp ngoài ruột quả Sau đó đem xử lý hóa chất như ngâm vào dung dịch canxi clorua (2÷4%), natri cacbonat (5%) nhưng hiệu quả nhất là sunfit hóa bằng phương pháp khô hoặc bằng phương pháp ướt Khi sunfit hóa, người ta nhúng ruột chuối vào dung dịch có hàm lượng SO2 tự do là (0,2 ÷ 1)% trong (5÷20)phút Sau khi xử lý bằng hóa chất chuối được cho vào máy cắt láy rồi xếp vào các khay tre hoặc nhôm và đưa vào thiết bị sấy hầm hoặc buồng Sấy ở nhiệt độ 80 – 95oC cho đến khi độ ẩm của chuối giảm xuống còn 10 – 12% Sau khi sấy xong, cần tiến hành phân loại để loại bỏ những cá thể không đạt chất lượng (do cháy hoặc chưa đạt độ ẩm yêu cầu) Dạng vật liệu

thường dùng để bảo vệ rau quả khô là giấy cáctông và chất dẻo (PE, PVC, xenlophan…) Bao giấy và hộp cáctông có đặc tính nhẹ, rẻ, có thể tái sinh, nhưng thấm hơi thấm khí, không đều dưới tác dụng của nước và cơ học Bao túi chất dẻo

có đặc tính trong suốt, đàn hồi, dể dàng kín bằng nhiệt, chi phí thấp nhưng có một

số bị thấm nước, thấm khí (PE), chịu nhệt kém (PVC,PET)

Bao túi chất dẻo dùng để bảo quản hoa quả khô có thể chỉ gồm một màng chất dẻo hoặc kết hợp nhiều màng

Hình 2.1 Chuối sấy thành phẩm

(http://www.hoaphatfood.vn/13-chuoi-say.html)

CHƯƠNG 3 PHÂN TÍCH, LỰA CHỌN PHƯƠNG PHÁP, DẠNG

VÀ CHẾ ĐỘ SẤY 3.1 Các yêu cầu đặt ra của việc thiết kế

3.1.1 Lượng ẩm cần bay hơi tính theo giờ

Với nguyên liệu là quả chuối đưa vào hệ thống sấy có độ ẩm W1 = 80% và yêu cầu của sản phẩm sấy đầu ra có độ ẩm là W2 = 12%

Với thời lượng làm việc của một ngày là 20 tiếng (bao gồm tất cả các việc như (tháo và chất tải…) Do đó trong 1h thì lượng nguyên liệu đưa vào là:

𝑊 = 𝐺1− 𝐺2 = 200 (𝑘𝑔_𝑉𝐿Â/ℎ) − 45,45 (𝑘𝑔_𝑉𝐿𝐾/ℎ) = 145,55 𝑘𝑔_ Â/ℎ

3.1.2 Lựa chọn phương pháp sấy

Do sản phẩm sấy là chuối quả và được dùng làm thực phẩm cho con người nên phải đảm bảo yêu cầu vệ sinh Do đó ta sử dụng phương pháp sấy dùng không khí làm tác nhân sấy Với yêu cầu và đặc tính của loại vật liệu sấy là chuối và năng suất sấy không quá lớn chỉ dùng ở mức trung bình nên ta lựa chọn công nghệ sấy hầm kiểu đối lưu cưỡng bức dùng quạt thổi

Không khí ngoài trời được lọc sơ bộ rồi qua Calorifer khí – hơi Không khí được gia nhiệt lên đến nhiệt độ thích hợp và có độ ẩm tương đối thấp được quạt thổi vào hầm sấy Trong không gian hầm sấy không khí khô được thực hiện việc trao nhiệt - ẩm với vật liệu sấy là quả chuối làm cho độ ẩm tương đối của không khí tăng lên, đồng thời làm hơi nước trong vật liệu sấy được rút ra ngoài Không khí này sau

đó được thải ra ngoài môi trường

3.2 Chọn chế độ sấy

Với hệ thống sấy là hầm và vật liệu sấy là Chuối quả Ta sẽ gia nhiệt cho không khí lên đến nhiệt độ t1 = 80oC (lựa chọn theo yêu cầu công nghệ) Nhiệt độ của

không khí ra khỏi hầm sấy ta lựa chọn là t2 = 50oC (lựa chọn không được quá thấp tránh hiện tượng đọng sương bên trong buồng sấy khi không khí bị quá bão hòa)

Do yêu cầu nhiệt độ sấy không quá thấp (sấy nóng) nên ta sử dụng sơ đồ sấy không có đốt nóng trung gian

Trong hệ thống sấy đối lưu, tổn thất nhiệt do tác nhân sấy mang đi là rất lớn Đồng thời, sản phẩm sau khi sấy được dùng làm thực phẩm cho con người nên yêu cầu chất lượng khá cao Do vậy, không khí sử dụng làm tác nhân sấy yêu cầu phải sạch, tránh sử dụng lượng không khí tươi ngoài trời quá lớn vừa gây tăng chi phí vận hành và lọc bụi của hệ thống các phin lọc, ta sử dụng chế độ sấy hồi lưu một phần tác nhân sấy Tức là cho một phần tác nhân sấy sau khi ra khỏi thiết bị sấy quay trở lại trước hoặc sau Calorifer để tận dụng nhiệt vật lý của tác nhân sấy ở nhiệt độ t2 Với chế độ sấy này giúp giảm bớt chi phí về năng lượng và tránh làm mất hương vị của chuối chín

3.3 Sơ đồ công nghệ của hệ thống sấy

Tổng hợp các yêu cầu trên về hệ thống, ta đưa ra được sơ đồ hệ thống đáp ứng được các yêu cầu trên sau:

Hơi nước bão hòa Vật liệu ẩm

(VLÂ G 1 -W 1 )

không khí Quạt cấp (t 1 ;φ 1 ) thải

ngoài trời (t 0 ;φ 0 ) (t M ;φ M ) (t 1 ;φ 1 ) ra ngoài

Hầm sấy

CHƯƠNG 4: TÍNH TOÁN CÂN BẰNG NHIỆT ẨM CỦA HỆ

THỐNG SẤY

A – Quá trình sấy lý thuyết 4.1 Các thông số của không khí trong hệ thống sấy

4.1.1 Thông số của không khí ngoài trời

Với các thông số của không khí ngoài trời đã cho là t0=270C, φ0=79% ta xác định được các thông số còn lại của không khí như sau:

 Phân áp suất bào của hơi nước ở nhiệt độ t0=270C là pbh0 = 0,0361 bar

(tra bảng V.II, trang 100, [10])

 Độ chứa hơi của không khí:

d0 = 0,621 φ0 pbh0

0,981 − φ0 pbh0= 0,621.

0,79.0,03610,981 − 0,79.0,0361 = 0,0185 kg_ẩm/kg_kkk

 Entanpi của không khí:

I0 = 1,004t0 + d0(2500 + 1,842t0) = 1,004.27 + 0,042(2500 + 1,842.27)

= 74,27 kJ/kg_kkk

Như vậy không khí ngoài trời (0) có:

t0=270C, φ0=79%, d0= 0,0185 kg_ẩm/kg_kkk, I0 = 74,27 kJ/kg_kkk

4.1.2 Thông số của không khí sau thiết bị sấy (thông số của không khí thải

ra ngoài cũng như không khí hồi lưu tại buồng hòa trộn)

Với nhiệt độ của không khí khí khi được thổi vào buồng sấy là: t1=800C, nhiệt

độ của không khí khi ra khỏi buồng sấy là t2=500C

Lượng không khí lưu chuyển trong thiết bị sấy là: L= LH + L0

Cân bằng ẩm cho toàn bộ hệ thống sấy có: L0.d0 + G1.W1 = L0.d2 + G2.W2

 L0.(d2 – d0) = G1.W – G2.W2 = W (Lượng ẩm cần lấy đi của vật liệu sấy)

d2- d0

-1 = d2− d0

d2− dM=> 𝑑𝑀=𝑑0− 𝑛 𝑑2

1 + 𝑛Cân bằng năng lượng cho buồng hòa trộn có:

I0.L0 = I2.LH = (L0 + LH).IM

 IM = I0.L0+I2.LH

L0+LH = I0+

LH L0.I2

1+ LH L0

 Phân áp suất bão hòa của hơi nước ở nhiệt độ t2 = 50oC là pbh2=0,12335

bar (tra bảng 3, trang 192, [1])

 Độ ẩm tương đối của không khí ra khỏi thiết bị sấy:

φ2 = d2.pkq

pbh2(0,621 + d2)=

0,043 × 0,9810,12335 × (0,621 + 0,043)

= 0,515 = 51,5%

Như vậy không khí ra khỏi thiết bị sấy (2) có:

t2 = 50oC, 𝜑2= 51,5%, d2 = 0,043 kg_ẩm/kg_kkk, I2 = 161,66 kJ/kg_kkk

4.1.3 Thông số của không khí sau buồng hòa trộn

Không khí sau buồng hòa trộn là trạng thái điểm (M) có:

 Độ chứa hơi của không khí sau buồng hòa trộn là:

 Phân áp suất bão hòa của hơi nước ở nhiệt độ t2 = 38,7oC là pbh2=0,068

bar (tra bảng 3, trang 192, [1])

 Độ ẩm tương đối của không khí sau buồng hòa trộn là:

φM = d2.pkq

pbh2(0,621 + dM)=

0,03075 × 0,9810,068 × (0,621 + 0,03075)

= 0,6807 = 68,07%

Như vậy không khí sau buồng trộn (M) có:

t2 = 38,7oC, 𝜑𝑀 = 68,07%; dM = 0,03075 kg_ẩm/kg_kkk, IM = 117,965 kJ/kg_kkk

4.1.4 Thông số của không khí sau Calorifer (đi vào thiết bị sấy)

Không khí sau Calorifer hay không khí đi vào thiết bị sấy là trạng thái điểm (1) có:

 Độ chứa hơi của không khí sau Calorifer là:

 Phân áp suất bão hòa của hơi nước ở nhiệt độ t1 = 80oC là pbh2=0,473

bar (tra bảng 3, trang 192, [1])

 Độ ẩm tương đối của không khí sau buồng hòa trộn là:

φ1= d1.pkq

pbh1(0,621 + d1)=

0,03075 × 0,9810,4736 × (0,621 + 0,03075)= 0,097

= 9,7%

Như vậy không khí đi vào thiết bị sấy (1) có:

t1 = 80oC, 𝜑1 = 9,7%; d1 = 0,03075 kg_ẩm/kg_kkk,

I1 = 161,72 kJ/kg_kkk

4.2 Lưu lượng không khí khô lý thuyết

4.2.1 Lượng không khí khô lý thuyết lưu chuyển trong thiết bị sấy

llt = 1

d2− d1 =

10,043 − 0,03075 = 81,63 kg_kkk /kg_ẩm

(công thức 5.18, trang 61, [8])

Lưu lượng không khí khô lý thuyết lưu chuyển trong thiết bị sấy là:

Llt = W llt = 145,55.81,63 ≈ 11881,2 kg_kkk/h Với nhiệt độ trung bình của dòng khí lưu chuyển trong thiết bị sấy là:

ttb= 0,5.(80 + 50) = 65oC => ρtb = 1,044 kg_kkk/m3_kkk

Do đó, lưu lượng thể tích không khí lưu chuyển qua thiết bị sấy là:

Vlt = L

lt

ρtb =

11881,251,044 = 11380,5 m

Llto = W lolt = 145,55.40,815 = 5940,62 kg_kkk/h Với nhiệt độ của không khí ngoài trời là

4.4 Xác định kích thước của thiết bị sấy (khay sấy, xe goòng, hầm sấy)

Để đáp ứng yêu cầu về năng suất Thiết bị sấy của ta lựa chọn là hầm sấy Vật

liệu sấy là chuối tươi được chất lên các khay và các khay được chất lên các xe

Buồng hòa trộn

Hầm sấy

goòng để đẩy vào hầm sấy Sau khi sấy xong thì mở cửa hầm và đưa xe goòng ra ngoài

4.4.1 Kích thước của khay sấy

Khay sấy dùng để xếp vật liệu sấy (chuối tươi cắt lát dày khoảng 50mm) Khay sấy được chế tạo từ nhôm, tạo hình bằng phương pháp dập nhôm tấm bảng

có chiều dày 1mm, kích thước của khay sấy là 1200x800, như hình vẽ, tạo gờ mép ngoài khoảng 30mm để thuận tiện trong việc cầm nắm Khối lượng của mỗi khay sấy tính ra khoảng 3,5kg/khay

Diện tích phần khay cho phép chất tải lên là:

50x1050=0,65(m)x1,05(m)=0,7𝑚2

Với kích thước như vậy khi ta chất vật liệu sấy (chuối tươi) thành một lớp lên trên bề mặt lưới thép thì trên mỗi khay cho phép chất lên từ 20-25 lát tươi, với trọng lượng mỗi miếng chuối tươi là từ 450g trở lên thì trên mỗi khay cho phép chứa từ 9-11,5kg Để tính trung bình ta lựa chọn trên mỗi kh cho phép chất lên là 10kg

Do vậy với yêu cầu năng suất sấy là 𝐺1 = 4 𝑡ấ𝑛 trên tổng thời gian làm việc là

20h trên mỗi ngày nên số khay cần được chế tạo là:

N = 8h 4000kg20h 10kg/khay= 160 khay

4.4.2 Kích thước của xe goòng

Xe goòng được chế tạo từ khung Inox không gỉ, các thanh Inox rỗng có tiết diện 25x25, dày 1,5mm được hàn lại với nhau Trên mỗi xe đặt 12 khay, mỗi khay chứa được 10kg vật liệu sấy, các khây được xếp trên mỗi tầng khay đặt cách nhau với khoảng cách là 100mm để đảm bảo lưu thông của tác nhân sấy (không khí nóng) được dễ dàng, dưới các chân của xe có bố trí các bánh xe để có thể trượt được trên 2 thanh ray lắp bên trong hầm sấy

Xe goòng được chế tạo có kích thước:

LxWxH(Leng x Width x High)=850x1250x1660mm Kích thước xe goòng như vậy là phù hợp với điều kiện gia công cũng như chế độ làm việc của công nhân Với kết cấu như vậy khối lượng của mỗi xe vào khoảng 28kg

Trên mỗi xe goòng cho phép đặt 12 khay sấy, mỗi khay chứa được 10kg Do

đó khối lượng VLS trên mỗi xe là:𝐺𝑋 = 12.12 = 120 𝑘𝑔𝑉𝐿𝑆/𝑋𝑒

Với thời gian làm việc trên mỗi ngày là t = 20h, thời gian để sấy là 𝜏 = 8ℎ Do

đó để sấy hết được 𝐺1 = 3000𝑘𝑔𝑉𝐿𝑆 thì số xe goòng cần thiết là:

Ta chế tạo dư ra 2 xe, do vậy tổng số xe goòng cần chế tạo là 12 xe

4.4.3 Kích thước của hầm sấy

Hầm sấy được xây dựng theo kích thước đảm bảo thuận lợi việc di chuyển của các xe goòng, thuận tiện cho việc đẩy xe vào cũng như kéo xe ra khỏi hầm sấy Hầm sấy được xây dựng theo các kích thước sơ bộ sau:

a) Chiều rộng của hầm sấy 𝐵ℎ:

Chiều rộng của hầm phụ thuộc vào chiều rộng của xe goòng Ta lấy dư ra 2 phía mép trái và mép phải của xe là 100mm để xe di chuyển dọc theo hầm sấy được

dễ dàng: 𝐵ℎ = 𝐵𝑋 + 2.100 = 1250 + 2.100 = 1450 𝑚𝑚

b) Chiều cao của hầm sấy 𝐻ℎ:

Chiều cao của hầm phụ thuộc vào chiều cao của xe goong Ta lấy dư ra phía mép trên của xe là 150mm để xe di chuyển dọc theo hầm sấy được dễ dàng:

𝐻ℎ = 𝐻𝑋+ 150 = 1650 + 150 = 1800 𝑚𝑚

c) Chiều dài của hầm sấy 𝐿ℎ:

Chiều dài của hầm phụ thuộc vào chiều dài và số lượng của xe goòng làm việc trong hầm Ta lấy dư ra phía cửa vào và cửa ra mỗi phía là 1000mm giúp cho việc đẩy xe goong cũng như kéo ra khỏi hầm được thuận lợi:

𝐿ℎ = 𝑁𝑋 𝐿𝑋+ 2.1000 = 14.850 + 2.1000 = 13900 𝑚𝑚

Trong hệ thống sấy của ta bố trí một kênh dẫn gió nóng(nhiệt độ 700𝑐), một kênh dẫn gió thải và một kênh dẫn gió hồi Các kênh được xây dựng với chiều rộng hợp lý giúp cho việc lắp đặt thiết bị, vận hành và bảo dưỡng được thuận tiện Ta có được bảng vẽ mặt bằng xây dựng hầm sấy như sau: