Tính toán hệ thống sấy tầng sôi đậu xanh

Tính toán hệ thống sấy tầng sôi đậu xanh

TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

BỘ MÔN CÔNG NGHỆ HÓA HỌC

LỚP DH08HH

ĐỒ ÁN MÔN HỌC TÍNH TOÁN HỆ THỐNG SẤY TẦNG

SÔI ĐẬU XANH

GVHD : K.s Diệp Thanh Tùng

SVTH:

MỤC LỤC

ĐẶT VẤN ĐỀ 3

CHƯƠNG I: TỔNG QUAN 4

1.1.Sơ lược về nguyên liệu: 4

1.1.1 Vài nét về giá trị kinh tế của cây đậu xanh: 5

1.1.2 Tình hình nghiên cứu trong nước và quốc tế: 7

1.1.2.1 Tình hình nghiên cứu quốc tế: 7

1.1.2.2 Tình hình nghiên cứu trong nước: 8

1.1.3 Giống: 10

1.1.3.1 Nhóm giống địa phương: 10

1.1.3.2 Nhóm giống cải tiến: 10

1.1.4 Thu hoạch và bảo quản: 11

1.1.4.1 Thu hoạch: 11

1.1.4.2 Bảo quản: 11

1.2 Tổng quan về sấy: 12

1.2.1.Định nghĩa về sấy: 12

1.2.2 Nguyên tắc của quá trình sấy: 12

1.2.3 Phân loại sấy: 12

1.2.4 Các loại thiết bị sấy: 13

1.2.4.1.Thiết bị sấy thùng quay : 13

1.2.4.2 Hầm sấy : 15

1.2.4.3 Thiết bị sấy kiểu băng tải: 16

1.2.4.4 Thiết bị sấy phun : 17

1.2.4.5 Thiết bị sấy tiếp xúc : 19

1.2.4.6 Thiết bị sấy tầng sôi : 19

1.2.4.6.1 Cấu tạo: 19 1.2.4.6.2 Nguyên lý hoạt động : 20

ĐẶT VẤN ĐỀSấy là một quá trình công nghệ được sử dụng rất nhiều trong thực tế sản xuất và đời sống Trong công nghiệp như chế biến nông – hải sản, chế biến gỗ, sản xuất vật liệu, xây dựng , kỹ thuật sấy đóng một vai trò quan trọng trong dây chuyền sản xuất Trong nông nghiệp, sấy là một trong những công đoạn quan trọng của công nghệ sau thu hoạch Sản phẩm sau quá trình sấy có độ ẩm thích hợp, thuận tiện cho việc bảo quản, vận

chuyển, chế biến, đồng thời nâng cao chất lượng sản phẩm Ở đồ án môn học này, nhóm

em xin trình bày về quy trình công nghệ và thiết bị sấy tầng sôi đậu xanh, năng suất 1200kg/h

CHƯƠNG I: TỔNG QUAN

1.1.Sơ lược về nguyên liệu:

Cây đậu xanh được trồng phổ biến ở nước ta và nhiều trên thế giới Hạt đậu xanh

có nhiều chất bổ dưỡng và dễ sử dụng Trong các đám cỗ ở nông thôn không thể thiếu sản phẩm của đậu xanh như xôi đậu xanh, chè đậu xanh, giá đậu xanh, bánh đậu xanh

Cây đậu xanh không những cho sản phẩm quý, có giá trị kinh tế cao, mà còn có tác dụng bồi dưỡng đất

Đậu xanh còn gọi là lục đậu, boubour, haricotdore, green bean Tên khoa học là Phaseolus aureus Roxb Thuộc họ đậu Fabaceae (Papilonaceae) Mô tả cây: cây thảo, mọcc đứng, ít phân nhánh, cao 0.6m, lá có 3 lá chét, lá chét hình trái xoan, ba cạnh, màu lục sẫm, có lông nháp Hoa màu vàng hoặc lục, rất dày đặc, xếp thành chùm ở nách, quả nằm ngang hình trụ, có lông rồi nhẵn, có đầu ngọn ngắn Hạt 10-15, phân cách nhau bởi các vách, màu lục, bóng

Hình 1.1: hạt đậu xanh Hình 1.2: cây đậu xanh

Đậu xanh, cùng với đậu nành, đậu đen, đậu trắng, đậu Hà Lan đều được xếp vào hàng họ đậu Đặc điểm chung của chúng là chứa nhiều protein (25-50%)

Về mặt cấu tạo, họ đậu thuộc các hạt họ hòa thảo Chúng không có nội nhũ, nội nhũ của chúng bị mất trong quá trình hình thành hạt Cấu tạo chủ yếu của họ gồm 3 phần:

vỏ, tử diệp (lá mầm) và phôi (mộng)

1.1.1 Vài nét về giá trị kinh tế của cây đậu xanh:

Đậu xanh là cây trồng quen thuộc ở châu Á và nước ta Nó có giá trị kinh tế cao, lànguồn thục phẩm có giá trị dinh dưỡng và giá trị sử dụng trong đời sống, thích hợp với việc tiêu dùng trong nước và xuất khẩu, do các sản phẩm của nó dễ tiêu thụ và ít biến động về giá cả

Giá trị sinh học của đậu xanh (phần đạm mà cơ thể hấp thu và giữ lại được) theo Bressani (1973) là 40.66%

Ngoài protein ra, trong hạt đậu xanh còn chứa rất nhiều các chất glucid, lipid, một

số muối khoáng và các vitamin Trong protein của đậu xanh có chứa các loại amino acid như: lysin, trytophan, phenylamin, tirodin nhưng lại thiếu mất một số các acid amino cần thiết khác mà đặc biệt là các loại acid amin có chứa lưu huỳnh (S)

Thành phần hóa học của đậu xanh (nguồn: Gopalan)

Thành phần Đậu xanh không tách vỏ Đậu xanh đã tách vỏ

Đậu xanh được đánh giá là một trong những loại đậu thực phẩm rất giàu hydrat cacbon với hàm lượng trung bình là 40-47%.

Hàm lượng acid amin thiết yếu trong đậu xanh

Acid amin Trong đậu xanh

(mg/100g)

Tiêu chuẩn thực phẩm của FAO/WHO

Lá non, ngọn của cây đậu xanh có thể làm rau, muối dưa Thân lá xanh của cây đậu xanh dùng làm thức ăn chăn nuôi, còn thân lá già đem phơi khô, nghiền nhỏ làm bột

dự trữ cho gia súc

Cây đậu xanh có lợi thế là chu kì sinh trưởng ngắn, kỹ thuật canh tác đơn giản, đầu

tư ít, thu hồi vốn nhanh, phù hợp với nông dân nghèo ít vốn Cây đậu xanh còn thích hợp với nhiều loại cây trồng khác, nên khi mở rộng diện tích gieo trồng, sẽ không ảnh hưởng đến diện tích cây lương thực và các cây trồng khác

Cây đậu xanh còn có tác dụng tốt trong việc cải tạo và bồi dưỡng đất Đất sau khi trồng đậu xanh sẽ tơi xốp, tốt lên nhờ có thêm một lượng đạm mà quá trình vi sinh vật cố định đạm trên bộ rễ của cây đậu đã lấy từ khí trời tích lũy được để cung cấp cho cây và

để lại trong đất Theo Hut-man thì lượng đạm này khoảng 30-70kg N/ha, nhưng theo Prenes (1977) thì có thể lên đến 100kg N/ha

1.1.2 Tình hình nghiên cứu trong nước và quốc tế:

1.1.2.1 Tình hình nghiên cứu quốc tế:

Cây đậu xanh (Mungbean, Green bean) có tên khoa học Vigna radiata (L) là cây

đậu đỗ quan trọng đứng hàng thứ ba sau đậu nành và đậu phụng (2 loại cây công nghiệp ngắn ngày) Đậu xanh có nguồn gốc từ Ấn Độ và Trung Á , phân bổ chủ yếu ở các vùng nhiệt đới và á nhiệt đới, là cây trồng khá quen thuộc ở Châu Á và rất phổ biến ở nước ta

Cây đậu xanh có khả năng thích ứng rộng, chịu hạn khá và có thể thích nghi với các vùng có điều kiện khắc nghiệt Khu vực Đông và Nam Châu Á, cây đậu xanh được trồng nhiều ở các quốc gia như: Ấn Độ, Pakistan, Bangladesh, Sri Lanka, Nepal Trung Quốc, Thái Lan, Philippin, Miến Điện, Inđônexia; hiện nay đã được phát triển tại một số quốc gia ở vùng ôn đới, ở Châu Úc, lục địa Châu Mỹ

Trung tâm nghiên cứu và phát triển rau quả Châu Á(AVRDC) đã có tập đoàn giống đậu xanh lớn nhất thế giới với hơn 5000 mẫu giống, trong đó có giống cho năng suất 18-25 tạ/ha và thâm canh có thể đạt gần 40 tạ/ha

Mặt khác, giá trị sinh học của đậu xanh rất quan trọng, Bressani (1973) cho rằng phân đạm mà cơ thể cây đậu xanh hấp thụ và giữ lại được là 40,66% nên có tác dụng rất tốt trong cải tạo, bồi dưỡng đất vì sau khi trồng đậu xanh đất được tơi xốp và tăng được một lượng đạm khoảng 30-70 kg/ha (Hutman, 1962)

Tuy nhiên, năng suất của cây đậu xanh rất thấp, khoảng 6 - 8 tạ/ha vì chưa được đầu tư đúng mức nên gần đây nhiều nước đã chọn được giống cho năng suất bình quân 10

- 12 tạ/ha với các ưu điểm là hạt to, màu đẹp, thời gian sinh trưởng ngắn, chín tập trung, chống chịu một số sâu bệnh hại chính

Ngày nay, các nhà chọn giống đang nghiên cứu tạo ra giống đậu xanh có thể cải thiện năng suất và tính kháng bệnh Ấn Độ có 22 trung tâm khắp cả nước nghiên cứu về cây đậu xanh Thái Lan cũng có nhiều trung tâm và các viện trường tham gia nghiên cứu

về cây đậu xanh

1.1.2.2 Tình hình nghiên cứu trong nước:

Với Việt Nam, đậu xanh đã được trồng lâu đời, khắp nơi trong cả nước, nhưng bị xem là cây trồng phụ tận dụng đất đai, lao động nên năng suất rất khiêm tốn

Đậu xanh chiếm diện tích khoảng 40 nghìn ha, năng suất trung bình 6 - 7 tạ/ha.Các nhà tuyển chọn giống đậu xanh đã đạt được những kết quả đáng ghi nhận với nhiều giống mới như: ĐX - 044, ĐX - 06, ĐX – 92 - 1, V87 - 13, HL89 - E3, V91 - 15…

là những giống ngắn ngày, chín tập trung cho năng suất khi thâm canh đạt 15 - 17 tạ/ha Tiềm năng năng suất đậu xanh của chúng ta khá lạc quan Tuy nhiên vì là cây chống đói, lấp vụ, xen canh nên ít được đầu tư đúng mức, vì vậy cần thiết phải xây dựng qui trình kỹthuật thâm canh tổng hợp để trong tương lai gần Việt Nam sẽ đứng đầu về kinh nghiệm canh tác đậu xanh

Như vậy có thể xem đậu xanh là cây trồng dân dã nhưng giá trị kinh tế cao vì là nguồn thực phẩm có nhiều dinh dưỡng, đa dạng trong đời sống, thích hợp với tiêu dùng trong nước và xuất khẩu Ngoài hạt, lá non và ngọn của cây đậu xanh có thể làm rau, muối dưa; thân lá xanh làm thức ăn chăn nuôi

Từ năm 1983, diện tích, năng suất và sản lượng tăng nhưng chậm và không liên tục

Thời gian Năng suất (tạ/ha)

Từ đó rút ra những yếu tố làm hạn chế năng suất đậu xanh là:

● Giống sử dụng là các giống cũ của địa phương không được chọn lọc

● Đậu xanh thường được trồng trên đất xấu không thể trồng cây lương thực vì thiếu nước, đất tranh thủ, trồng xen, gối với các loại cây trồng khác nên không có điều

kiện thâm canh.

● Quan niệm là cây trồng phụ nên được mùa là tốt nếu không cũng ít quan tâm bằng cây trồng chính vì thế tất cả các khâu chọn giống, chăm sóc xới xáo, tưới nước, bảo

vệ thực vật không đúng phương pháp khoa học

● Nông dân nghèo vùng sâu vùng xa còn thiếu thông tin, chưa có điều kiện tiếp cận những thành tựu về cây đậu xanh

Tuy có những thành tựu lớn về giống, về giá trị kinh tế Nhưng diện tích trồng đậuxanh vẫn còn hạn chế so với các cây họ đậu khác (đậu nành, đậu phọng) Hầu hết diện tích trồng đậu xanh trong nước đều nhỏ lẽ, manh mún, thường được trồng xen, gối vụ vớicác cây trồng khác.Một số nguyên nhân ảnh hưởng đến sự phát triển diện tích canh tác đậu xanh:

● Năng suất đậu xanh còn hạn chế so với năng suất các cây trồng khác (điển hình

là đậu nành) trên cùng 1 diện tích

● Đậu xanh khá mẫn cảm với một số loại sâu bệnh nên chi phí cho thuốc bảo vệ thực vật còn cao

● Công đoạn thu hoạch còn gặp nhiều khó khăn, thường thì thu hoạch từ 2 - 4 lần,nên gặp khó khăn về công lao động (lao động nông thôn hiện nay rất khan hiếm)

● Chưa có cơ giới hoá trong công đoạn thu hoạch đậu xanh, hiện nay công đoạn thu hoạch và tách hạt thường chỉ thực hiện thủ công, rất khó khăn cho việc trồng với diệntích lớn

1.1.3 Giống:

Có thể coi đậu xanh có 2 nhóm giống: Nhóm giống địa phương và nhóm giống cảitiến

1.1.3.1 Nhóm giống địa phương:

Là những giống đã được trồng từ lâu đời ở nước ta Tên giống thường căn cứ vào màu sắc và dạng hạt Ví dụ: đậu mốc (vỏ hạt mốc), đậu da tre (hạt màu da tre), đậu tiêu (hạt nhỏ như hạt tiêu), đậu mỡ (hạt bóng mỡ) Những giống hạt mốc thường nhỏ nhưng phẩm chất ngon Hạt đậu mỡ to hơn, năng suất cao hơn đậu mốc nhưng phẩm chất kém,

giá trị thương phẩm thấp Điểm nổi bật là các giống địa phương đều thuộc nhóm năng suất thấp, không chịu phân, dễ lốp đổ.

1.1.3.2 Nhóm giống cải tiến:

Là những giống nhập nội trong thời gian gần đây hoặc những giống lai tạo trong nước từ các giống bố mẹ có đặc điểm nông học tốt Đặc điểm chung của nhóm giống cải tiến là sinh trưởng khoẻ, chịu phân bón và có tiềm năng năng suất cao (15 - 20 tạ/ha), phẩm chất tốt (các giống có hạt bóng mỡ cũng có chất lượng hạt cao - chất lượng hạt không phụ thuộc vào màu sắc vỏ hạt), hạt to (khối lượng 1.000 hạt đạt trên 50 g) Đặc điểm sinh trưởng quan trọng là tầng quả thường vượt trên tầng lá vì vậy dễ chăm sóc quả

và dễ thu hái Trong sản xuất hiện nay, nhóm giống cải tiến đang được phổ biến nhanh với các giống như ĐX.044, No.9, VN.93.1, T135 ĐX - 044, ĐX - 06, ĐX - 92-1, V87 -

13, HL 89 – E3 -E3, V91 – 15 Thực tế sản xuất đậu xanh cho thấy rằng: Muốn đậu xanh trở thành cây kinh tế nhất thiết phải sử dụng các giống cải tiến trên

Chọn giống đậu xanh cũng còn cần phải căn cứ vào mục đích sử dụng Đậu để làm giá đỗ yêu cầu giống có hạt nhỏ, kích thước hạt đồng đều, sức sống của hạt khoẻ Đậu làm hàng xáo và các chế biến khác chỉ cần có năng suất cao, chất lượng hạt ngon, bở

Thu quả xong, phơi mỏng dưới nắng sau 2 - 4 giờ, sau đó đập tách hạt và làm sạch Có thể phơi khô quả từng đợt thu, bảo quản trong bao PP rồi đập tách hạt sau

1.1.4.2 Bảo quản:

Chất lượng hạt trước khi bảo quản là yếu tố ảnh hưởng đến chất lượng và khả năng nẩy mầm của hạt đậu xanh theo thời gian Trong nhiều yếu tố thì của hạt, độ nhiễm sâu mọt và độ kín khi bảo quản

Viện Công nghệ sau thu hoạch đã đề xuất ra một quy trình bảo quản như sau:

● Sấy hạt để làm giảm độ ẩm đến tối ưu (<12%) với các loại thiết bị thích hợp

● Xông hơi để chống sâu mọt bằng phốt phua nhôm

● Bảo quản kín trong hệ thống các lớp bao

Với cách bảo quản này, sau 1 năm thấy độ ẩm hạt, độ nảy mầm, tỷ lệ sâu mọt và các chỉ tiêu chất lượng của giá đỗ đều đạt, chỉ riêng độ nẩy mầm có giảm 8% so với ban đầu (Phạm Văn Thiều, 2002)

Bảo quản hạt đậu xanh trong điều kiện nông hộ thì có thể dùng tro bếp (hoặc lá xoan khô) trộn với hạt đậu xanh, đảm bảo cho xung quanh hạt đậu đều có tro Cho vào chum vại, hũ hay túi nilon 2 lớp Điều cần thiết là bảo quản trong điều kiện kín và đặt ở nơi cao ráo, thoáng mát

1.2 Tổng quan về sấy:

1.2.1.Định nghĩa về sấy:

Sấy là quá trình tách ẩm ra khỏi vật liệu bằng phương pháp nhiệt Kết quả của quá trình sấy là hàm lượng chất khô trong vật liệu tăng lên Điều này có ý nghĩa quan trọng về nhiều mặt: đối với các nông sản và thực phẩm nhằm tăng khả năng bảo quản; đốivới gốm sứ làm tăng độ bền cơ học, đối với than củi làm tăng khả năng đốt cháy… Các vật liệu sau khi sấy đều giảm khối lượng hoặc cả thể tích nên giảm được giá thành vận chuyển

1.2.2 Nguyên tắc của quá trình sấy:

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 Cơ chế của quá trình được diễn tả bởi 3 quá trình cơ bản sau :

- Gia nhiệt cho vật liệu để đưa nhiệt độ của nó lên đến nhiệt độ bão hóa ứng với phân

áp suất của hơi nước trên bề mặt vật liệu

- Cấp nhiệt để làm bay hơi ẩm trong vật liệu

- Vận chuyển hơi ẩm đã thoát ra khỏi vật thể vào môi trường

Các quá trình này được thực hiện bằng sự truyền vận bên trong vật liệu và sự trao đổi nhiệt ẩm bên ngoài giữa bề mặt vật liệu vào môi trường xung quanh

1.2.3 Phân loại sấy:

Do điều kiện sấy trong mỗi trường hợp rất khác nhau nên có nhiều kiểu thiết bị sấy khác nhau, vì vậy có nhiều cách phân loại thiết bị sấy :

 Dựa vào tác nhân sấy:

- Sấy bằng không khí hay khói lò

- Sấy thăng hoa

- Sấy bằng tia hồng ngoại hay bằng dòng điện cao tầng

 Dựa vào áp suất làm việc:

- Sấy chân không

- Sấy ở áp suất thường

 Dựa vào phương pháp làm việc:

- Máy sấy liên tục

- Máy sấy gián đoạn

 Dựa vào phương pháp cấp nhiệt cho quá trình sấy :

- Máy sấy tiếp xúc hoặc đối lưu

- Máy sấy bức xạ hoặc máy sấy bằng dòng điện cao tầng

 Dựa vào cấu tạo thiết bị:

Phòng sấy, hầm sấy, sấy băng tải, sấy trục, sấy thùng quay, sấy tầng sôi, sấy phun…

 Dựa vào chuyển động tương hỗ của tác nhân sấy và vật liệu sấy :

Sấy xuôi chiều , sấy ngược chiều , chéo dòng …

1.2.4 Các loại thiết bị sấy:

1.2.4.1.Thiết bị sấy thùng quay :

Máy sấy thùng quay được sử dụng rộng rãi trong công nghiệp hóa chất , thực phẩm … để sấy một số loại hóa chất, quặng Pi-rit, phân đạm, ngũ cốc đường …

Máy sấy thùng quay làm việc ở áp suất khí quyển, tác nhân sấy có thể là không khí hay khói lò, vật liệu và tác nhân sấy chuyển động cùng chiều

Cấu tạo của máy sấy thùng quay: gồm thùng hình trụ đặt dốc khoảng 6-8 độ so với mặt phẳng nằm ngang, có 2 vành đai trượt trên các con lăn tựa khi thùng quay Khoảng cách giữa các con lăn có thể điều chỉnh được, để thay đổi góc nghiêng của thùng Thùng quay được nhờ bánh răng lắp chặt trên thân thùng ăn khớp với bánh răng nối với môtơ thông qua hộp giảm tốc

Nguyên lý hoạt động: vật liệu ướt qua phiểu rồi vào thùng ở đầu cao và được chuyển động trong thùng nhờ những cánh đảo Vật liệu khô sẽ được tháo ở đầu thấp của thùng Khí thải được dẫn vào cyclone thể thu hồi các hạt vật liệu rắn bị dòng khí lôi cuốn theo

Ưu điểm của thiết bị này là: quá trình sấy đều đặn và mãnh liệt nhờ có sự tiếp xúc tốt giữa vật liệu sấy và tác nhân sấy, cường độ tính theo lượng ẩm khá cao, có thể tới 100kg/m3h và thiết bị cấu tạo gọn gàng, chiếm mặt bằng nhỏ Tuy nhiên do vật liệu bị đảo trộn nhiều lần nên dễ bị vỡ vụn, tạo ra bụi vì vậy làm giảm phẩm chất của sản phẩm trong 1 số trường hợp