Đồ Án Sấy Thiết Kế Hệ Thống Sấy Mực Dùng Thiết Bị Sấy Buồng Năng Suất 750 Kg mẻ

Công nghệ này ngày càng phát triển mạnh trong các ngànhchế biến rau-quả, hải sản, chế biến gỗ, các nông sản như : lúa, ngô, cà phê, đậu … Sấy không chỉ là quá trình tách nước ra khỏi vật

LỜI NỚI ĐẦU

Kỹ thuật sấy là một quá trình công nghệ rất quan trọng trong đời sống sản xuất để bảoquản sản phẩm được lâu ngày Công nghệ này ngày càng phát triển mạnh trong các ngànhchế biến rau-quả, hải sản, chế biến gỗ, các nông sản như : lúa, ngô, cà phê, đậu …

Sấy không chỉ là quá trình tách nước ra khỏi vật liệu một cách đơn thuần mà còn phải đảm bảo chất lượng, tiêu tốn ít năng lượng, chí phí đầu tư và vận hành thấp, đảm bảo vệ sinh môi trường đó là một quá trình công nghệ Để thực hiện quá trình sấy người ta sử dụng một số hệ thống: thiết bị sấy (buồng sấy, hầm sấy, tháp sấy, thùng quay… ), thiết bị làm nóng tác nhân sấy (calorifer ) và một số thiết bị khác như quạt, bơm, xyclon…

Trong đồ án môn học em được giao nhiệm vụ chọn phương án và thiết kế hệ thống sấy mực năng suất 750kg/mẻ Với kiến thức còn hạn chế cộng với số liệu và tài liệu còn hạn chế nên còn nhiều khó khăn và sai sót Mong quý thầy cô chỉ bảo thêm để em hoàn thành tốt các đồ án sau

Em xin chân thành cảm ơn

Chương 1 TÌM HIỂU TÍNH CHẤT CỦA MỰC VÀ PHƯƠNG PHÁP SẤY1.1 GIỚI THIỆU CHUNG VỀ MỰC VÀ PHƯƠNG PHÁP SẤY.

Theo số liệu điều tra mới nhất, ở vùng biển Việt Nam có tới 25 loài mực ống (mực

lá ) thuộc bộ Teuthoidea Đa số mực ống sống ở độ sâu < 100 m nước, tập trung nhiều nhất ở vùng biển nước sâu khoảng 30-50 m Ngoài ra còn có một số loài thường sống ở các vùng biển khơi với độ sâu > 100m nước Mực ống là động vật nhạy cảm với biến đổi điều kiện thủy văn, thời tiết và ánh sáng nên sự di chuyển theo mùa, ngày và đểm Nhìn chung ban ngày, do lớp nước bề mặt bị ánh sáng mặt trời hun nóng làm nhiệt độ nước tăng lên, mực ống thường lặn xuống dưới đáy hoặc lớp nước tầng dưới Ban đêm, khi nhiệt độ bề mặt giảm đi, các quần thể mực ống lại di chuyển từ lớp nước tầng đáy lên bề mặt

Trong các mùa khô (tháng 12 – tháng 3 năm sau), mực ống di chuyển đến các vùng nước nông hơn, ở độ sâu < 30m Trong các tháng mùa mưa (tháng 6-9), mực ống di chuyển đến các vùng nước sâu 30-50m

a Đặc điểm cấu tạo:

Hình 1.1: Cấu tạo nội quan mực nang

5000 tấn(20% ), còn biển miền Trung có sản lượng thấp nhất khoảng 2.500 tấn (10% )

d Sản phẩm xuất khẩu:

Mực ống của Việt Nam xuất khẩu sang hơn 30 thị trường nước ngoài, với doanh thuhằng năm đạt khoảng hơn 50-60 triệu USD tính trên cả sản phẩm đông lạnh và sản phẩm khô Sản phẩm chế biến: Đông lạnh nguyên con dưới các hình thức đông khối (Block ), đông rời nhanh (IQF ), hay đông lạnh semi-IQF, hoặc semi-block Các sản phẩm chế biếnsẵn để nấu, hoặc dưới dạng sản phẩm sushi, sashimi để ăn gỏi, các sản phẩm phối chế khác và chế biến ăn liền như mực nướng, mực khô nghiền tẩm gia vị

1.2 PHÂN LOẠI.

a Theo chủng loại (một số loài thường gặp ở Việt Nam)

1 Mực ống Trung Hoa.

Tên tiếng Anh: Mitre Squid

Tên khoa học: Loligo

chinensis Gray, 1849

Đặc điểm hình thái: là loài mực ống cơ thể lớn, thân dài khoảng 350-400 mm, thânhình hỏa tiễn, chiều dài thân gấp 6 lần chiều rông, đuôi nhọn, râu dài bằng 2/3 chiều dài thân Vỏ trong bằng sừng trong suốt, giữa có gờ dọc

Vùng phân bố: loài mực ống này sống ở tầng mặt, phân bố rộng khắp ở cả dọc bờ biển Việt Nam từ Bắc đến Nam

Mùa vụ khai thác: quanh năm, chính vụ vào các tháng 1-3 và tháng 6-9

Ngư cụ khai thác: câu, mành, vó, chụp kết hợp ánh sáng

Các dạng sản phẩm: nguyên con sạch, phi lê, cắt khoanh, khô, khô tẩm gia vị

2 Mực ống Nhật Bản.

Tên tiếng Anh: Japanese Squid

Tên khoa học: Loligo japonica Hoyle, 1885

Đặc điểm hình thái: thân hình đầu

đạn, chiều dài thân gấp đôi khoảng 4 lần

chiều rộng Bề mặt thân có các đặc điểm

sắc tố gần tròn, to, nhỏ xen kẽ chiều dài

râu bằng 65% chiều dài thân

Vùng phân bố: loài mực ống này

sống ở vùng biển nông và thềm lục địa

Mùa hè thường vào vùng nước ven bờ < 10 nước để đẻ trứng Mực này chủ yếu phân bố

ở vùng biển miền Trung và Nam Bộ, đặc biệt khai thác nhiều ở vùng biển Nha Trang và Bình Thuận

Mùa vụ khai thác: quanh năm, chính vụ vào tháng 1-3 và tháng 6-9

Ngư cụ khai thác: câu, mành, vó, chụp kết hợp ánh sáng

Các sản phẩm: nguyên con sạch, phi lê, cắt khoanh, khô, khô tẩm gia vị

3 Mực ống Beka.

Tên tiếng Anh: Beka Squid

Tên khoa học: Logigo beka sasaki,

1929

Đặc điểm hình thái: kích thước cơ thể trung bình, thân hình đầu đạn, chiều dài thân khoảng 3 lần chiều rộng Trên thân có nhiều đốm sắc tố màu tím Chiều dài vây nhỏ hơn

cả chiều dài thân Chiều ngang vây nhỏ hơn chiều dài vây Mai bằng chất sừng mỏng, trong suốt, giữa lưng có sống dọc trông như lông gà

Vùng phân bố: loài mực này chủ yếu sống ở vùng lộng Đến mùa khô chúng thường vào bờ để đẻ trứng Trứng thường kết thành từng đám 30-50 cm Mỗi đám trứng có khoảng 20-40 trứng Loài này được phân bố ở cả ba vùng biển Bắc, Trung, Nam Bộ Việt Nam

Mùa vụ khai thác: quanh năm, chính vụ vào các tháng 1-3 và tháng 6-9

Ngư cụ khai thác: câu, mành, vó, chụp kết hợp ánh sáng

Các sản phẩm: nguyên con sạch, phi lê, cắt khoanh, khô, khô tẩm gia vị

Đặc điểm hình thái: là loài mực

có cơ thể lớn, nhìn bề ngoài vừa giống

mực nang, vừa giống mực ống Chiều

dài thân 250-400 mm, thân dài gấp 3 lần

chiều rộng

Vùng phân bố: ở Việt Nam loài mực này được phân bố ở cả ba vùng biển Bắc TrungNam bộ, nhưng tập trung nhiều nhất là ở vùng Vịnh Bắc Bộ, Phú Yên, khánh Hòa, Bình Thuận

Mùa vụ khai thác: quanh năm, chính vụ vào các tháng 1-3 và tháng 6-9

Ngư cụ khai thác: câu, mành, vó, chụp kết hợp ánh sáng

Các dạng sản phẩm: nguyên con sạch, phi lê, cắt khoanh, khô, khô tẩm gia vị

5 Mực ống Thái Bình Dương.

Tên tiếng Anh: Japanese flying Squid

Tên khoa học: Todarodes pacifcus Steenstrup, 1880.

Đặc điểm hình thái: thân tròn, hình ống

thuôn dài Vây ngắn,chiều dài vây chiếm

khoảng 40% chiều dài thân Rãnh phễu dạng

hố nông, không có túi bên Bông xúc giác

rộng, thô, dài Các tay tua ngắn

Vùng phân bố: loài mực này sống cả ở

vùng lộng và vùng khơi, tới độ nước sâu

500m Thích nghi với phạm vi nhiệt độ 5-270C Loài này được phân bố ở vùng biển miền Trung Việt Nam

Mùa vụ khai thác: quanh năm, chính vụ vào các tháng 1-3 và tháng 6-9

Ngư cụ khai thác: câu, mành, vó, chụp kết hợp ánh sáng

Các sản phẩm: nguyên con sạch, phi lê, cắt khoanh, khô, khô tẩm gia vị

1.3 THÀNH PHẦN TÍNH CHẤT CỦA MỰC SẤY.

- Thành phần dinh dưỡng của mực ống:

Thành phần dinh dưỡng trong 100g sản phẩm ăn được

Calories Mositure Protein Lipid Glucid Ash Calci Phosphor Iron A B1 B2 PP C

71 82.2 15.6 1.0 - 1.2 55 160 1.2 210 0.01 0.04 2.5 0

- Mực ống là loại thủy sản ít mỡ, có độ ẩm khoảng 80% Khi mực chết thì với độ

ẩm cao như vậy sẽ là môi trường thuận lợi cho các loại vi khuẩn phát triển gây ra hiện tượng thối rữa

- Nếu ta làm độ ẩm giảm xuống còn 35-10% thì sẽ ngăn cản được một số loại vi khuẩn Nếu độ ẩm chỉ còn 10-20% thì hầu như vi khuẩn không còn phát triển nữa Ngoài

ra còn có nhiệt độ, độ ẩm tới quá trình thối rữa của mực

- Mực ống là loại mực ít mỡ nên nhiệt dung riêng của Mực ống ta chọn là: 3,62 kJ/kgK

- Do hàm lượng nước nước trong mực khá lớn để bảo quản gặp rất nhiều khó khăn

1.4 CÁC THÔNG SỐ CƠ BẢN CỦA MỰC VÀ QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ SẤY.

1 Các thông số của mực và cấu trúc trạng thái liên kết ẩm trong mực.

a Các thông số cơ bản của mực:

Chiều dài 4l (32-40 cm )

Độ ẩm = 70%, nhiệt độ t = = 250C

Độ ẩm sau khi sấy

Khối lượng riêng

Khối lượng đưa vào sấy một mẻ là 750 kg tươi/mẻ

b Cấu trúc của mực ống có các dạng sau:

- Lớp da sắc tố bên ngoài: là lớp da bao phủ bên ngoài thân con mực ống chiều dày khoảng từ 0,05-0,1 mm (đối với mực còn tươi chưa qua ngâm nước ) Lớp da này có cấu trúc là sợi mền có chứa các sắc tố thay đổi theo môi trường bên ngoài, dễ bị bóc tách trong quá trình bảo quản vận chuyển Đối với mực tươi sấy khô thì người ta thường bóc

lớp da này trước khi sấy (hàng cao cấp ) Còn đối với các hàng khô thông thường thì giữ lại lớp da này.

- Lớp màng da trong: có độ dày từ 0,03-0,04 mm, có độ dài chắc hơn lớp da bên ngoài Nó được cấu tạo từ các lớp sợi cơ trong tính lại với nhau theo một lớp cùng chiều

Dể bị trương nở khi ngâm cũng như dể mất nước khi sấy (hình vẽ các sợi cơ màng da trong )

- Lớp cơ mỏng: có độ dày từ 0,01-0,02 mm nhưng có độ săn chắc hơn lớp màng trong do nhiều sợi cơ nhỏ đang chéo nhau tạo thành một dạng lưới nhiều lớp săn chắc, đàn hồi Tỷ lệ nước xâm nhập vào nên quá trình tách nước ở lớp nay tương đối khó

- Lớp cơ thịt (còn gội là miếng fillet): có độ dày lớn nhất chiếm 96% trọng lượng của miếng fillet Độ dày dao động theo chiều dài thân mực

và trương nước khi ngâm

c Sự bay hơi trong quá trình sấy mực.

Nước trong mực tồn tại dưới hai dạng là nước tự do và nước liên kết, khi sấy thì nước tự do bay hơi trước rồi mới tới nước liên kết Lượng nước này giảm dần theo thời gian trong quá trình sấy và phụ thuộc vào nhiệt độ sấy, độ ẩm, tốc độ,… của không khí

Trong quá trình sấy thì nước tự do dễ bị tách ra khỏi mực còn ẩm liên kết thì khó hơn Nguyên nhân là do lớp màng mỏng bên ngoài có hàm lượng nước ít hơn, cấu tạo chặc chẻ hơn các sợi cơ bên trong nên khô nhanh hơn trong quá trong quá trình sấy, lúc

đó nó tạo thành một lớp keo ngăn cản sự bay hơi của ẩm Càng khô các lớp màng này càng dính chặc vào miếng fillet làm cho nước không bay hơi được

2 Quy trình công nghệ.

Mực đánh bắt xong được vận chuyển về khu sơ chế, tại đây người ta tiến hành rửa sạch, làm khô cơ học, khử trùng rồi đem bỏ mực vào các khay lưới đặt trên xe gong rồi đưa vào sấy

Tiêu chuẩn chọn mực:

- Mực phải tươi tốt, thịt cứng trọng lượng khoảng 200g/con

- Mực còn nguyên vẹn không bị tổn thương

- Mực không bị dịch bệnh

- Mực có màu xanh tự nhiên

Xử lý mực:

- Mực sau khi tiếp nhận cần phải nhanh chóng đưa vào bể rửa

- Dung dao mổ phần lưng con mực lấy mai

- Dùng dao lấy bộ phận túi mực ra

- Nguồn nhiệt để gia nhiệt cho không khí nóng trong hầm là calorife khí-hơi

- Lượng ẩm sau khi thoát ra được thải ra môi trường

Quy trình chế biến mực khô xuất khẩu:

- Chọn mực

- Xử lý mực

- Sấy mực ở nhiệt độ từ 45-600C trong 12h

- Phân loại (đảm bảo kích thước sản phẩm đều )

- Đóng gói

- Thành phẩm

1.5 CHỌN PHƯƠNG ÁN SẤY.

- Có hai phương pháp sấy đó là sấy nóng và sấy lạnh Mỗi phương thức sấy đều có ưukhuyết điểm riêng của nó Và mỗi phương pháp sấy cũng có nhiều hệ thống sấy để ta chọn lựa Ở đây nguyên liệu sấy là mực yêu cầu không quá khắc khe nên ta chọn phương

án nào có lợi nhất về mặt kinh tế mà vẫn đảm bảo tốt yêu cầu chất lượng sấy

- Phổ biến nhất là phương pháp sấy nóng với TNS và VLS được đốt nóng Dựa vào đặc điểm của ưu cầu sấy nên ta chọn hệ thốn sấy đối lưu dùng hệ thống sấy buồng để sấy mực Đặc điểm của hệ thống sấy buồng là có chu kỳ từng mẻ một, do đó mà năng suất không lớn Tuy nhiên nó có thể sấy nhiều loại vật liệu có hình dáng khác nhau và không cần liên tục

Chọn tác nhân sấy: để sản phẩm tinh khiết không bị bám bẩn ta sử dụng tác nhân sấy

là không khí nóng

Chương 2 TÍNH TOÁN THIẾT BỊ SẤY MỰC

2.1 Năng suất sấy theo mẻ.

Năng suất sấy là sản lượng thành phẩm trong một đơn vị thời gian (đvtg) Năng suất

có thể là khối lượng G (kg/đvtg) hoặc thể tích V (m3/đvtg)

Theo yêu cầu thiết kế, năng suất đầu vào của buồng sấy là 750kg/mẻ Nếu gọi , ,, tương ứng là khối lượng và độ ẩm tương đối của vật liệu sấy đi vào và đi ra khỏi thiết bị sấy thì rõ ràng lượng ẩm đã bốc hơi trong thiết bị sấy bằng:

Trong công thức (2.3), và được viết theo giá trị thực

Do khối lượng vật liệu khô tuyệt đối trước và sau quá trình sấy không và bằng nhau nên ta có:

= (1- ) = (1 - ) (2.4)

Từ (2.4), ta có:

= (1 - )/(1 - ), [kg] (2.5)Thay số vào công thức (2.5) ta có:

=750.(1 - 0.7)/(1 – 0.14) = 261.63 kg khô/mẻLượng ẩm tách ra trong 1h là:

W = - )/12 = 40.7 [kg/mẻ.h]

2.2 Chọn chế độ sấy và tác nhân sấy.

Ta chọn hệ thống sấy buồng không hồi lưu và tác nhân sấy là không khí nóng đối lưu với vật liệu sấy Thông số không khí ngoài trời ta lấy = 250C và = 80% Ta chọn nhiệt độ tác nhân sấy vào hầm sấy = 500C, nhiệt tác nhân sấy ra khỏi buồng sấy chọn sơ

bộ = 300C với độ ẩm tương đối = (85 5)% Chúng ta sẽ kiểm tra lại thông số đã chọn này

2.3 Sơ đồ cấu tạo và nguyên lý hoạt động của hệ thống sấy.

Hình 2.1 Sơ đồ nguyên lý hệ thống sấy buồng

4 - calorifer để gia nhiệt cho TNS là không khí.

5 - kênh dẫn tác nhân sấy là khí nóng

6 - miệng phân phối TNS

7 - xe goong vận chuyển mực

b Nguyên lý hoạt động.

Mực sau khi đã sơ chế được xếp trên các khay sấy 2 đặt trên xe goong 7 rồi cho vào buồng sấy Không khí đươc quạt 3 hút thôi vào calorifer tại đây được hơi nước nóng gia nhiệt làm cho không khí nóng lên đến 500C thì được thôi qua kênh dẫn 4 đưa vào buồng sấy qua miệng phân phối 6, không khí nóng đến gia nhiệt cho mực và nhận ẩm rồi vận chuyển đến ống gió thải 1 thoát hoàn toàn ra ngoài môi trường

2.4 Tính toán quá trình sấy lý thuyết.

Hình 2.2 Đồ thị I – d của quá trình sấy lý thuyết

Điểm A là trạng thái không khí ngoài trời.

Ta tính toán các thông số thông qua cặp thông số ( , ) đã cho từ đó xác định được thông số của trạng thái không khí ngoài trời (điểm A ) Theo các công thức giải tích sau:Phân áp suất bão hòa ứng với = 250C.

= exp( ) = 0,0315 barLượng chứa ẩm

= 0,0162 kg ẩm/kgkkEntanpi

= 66,34 kJ/kgkk = 1,004 + 1,842.0,0162 = 1,034 kJ/kg kk

Điểm B là trạng của không khí sau calorifer.

Trạng thái không khí sau calorifer được xác định trên đồ thị I-d bởi cặp thông số ( , ) Từ điểm B trên đồ thị ta dễ dàng tìm thấy trên đồ thị I-d entanpi , độ ẩm tương đối, Ngoài ra cũng có thể tính theo công thức giải tích sau

= = 0,207 = 20,7%

Điểm là trạng thái của tác nhân sấy sau quá trình sấy lý thuyết.

Trạng thái tác nhân sấy sau quá trình sấy lý thuyết được xác định bởi cặp thông số = và t =

Lượng không khí khô cần thiết để bốc hơi 1 kg ẩm:

= = 123,6 kg kk/kg ẩm

Suy ra:

= 40,7.123,6 = 5030,5 kgkk/h

Tác nhân sấy trước khi vào buồng sấy có 0C và theo phụ lục 5 [TL 2] với thông số này ta tra được thể tích của không khí ẩm chứa trong 1 kg không khí khô là m3/kgkk.

Tác nhân sấy sau quá trình sấy lý thuyết ( điểm ) có 0C và

tra bảng được m3/kgkk

Do đó:

= 5030,5.0,96 = 4829,28 m3/h = 5030,5.0,911 = 4582,78 m3/h

Nhiệt lượng tiêu hao :

2.5.1 Tính toán thiết bị vận chuyển mực.

Sử dụng xe goong có các thông số sau:

- Chiều cao, chiều dài, chiều rộng : 210x200x150 cm

- Khay để mực là khay lưới: 150x200x2 cm

- Khoảng cách giữa các khay là 7 cm

a Xác định số lượng mực trên khay.

- Mỗi con mực đem vào sấy có khối lượng trung bình là 0,125 kg

- Số con mực đem vào sấy là M = 750/0,125 = 6000 con

- Mỗi con mực có chiều dài trung bình khoảng 32cm

- Nếu xếp theo chiều rộng của khay thì ta có hệ phương trình sau:

32m + 2n 200

n – m =1Trong đó: m là số con mực xếp theo chiều ngang hở 2 đầu

n là khoảng cách giữa các con mực

- Giải hệ phương trình này ta được m = 6 con

- Do ta xếp so le giữa các hàng nên hàng tiếp theo ta xếp 5 con Như vậy ta được

số hàng trên khay là 15 hàng ( với chiều rộng mỗi con mực lấy bằng 6cm, khoảng cách giữa các hàng là 4,3cm)

Vậy có tất cả là 15 hàng trên một khay với 8 hàng 6 con và 7 hàng 5 con Tổng số mực xếp vào một khay là 8x9 + 7x5 = 105 - 108 con

Với chiều cao xe là 210cm ta có được số khay trên một xe là 20 khay Từ đó tính được số mực xếp trên mỗi xe là ( 2100 – 2160)

Vậy mỗi lần sấy thì dung X = 6000/(2100 – 2160) = 3 xe để chứa mực

b Chiều cao và chiều rộng của buồng sấy.

- Chiều cao: chọn khoảng cách từ xe goong lên trần buồng sấy là 0,3 m Chiều cao của buồng sấy là 2,4m

- Chiều rộng của buồng: chọn khoảng cách từ xe goong đến mép bên của tường là 0,3m Chiều rộng của buồng là 2,1 m

- Chiều dài buồng L: lấy khoảng cách giữa xe goong với cửa là bằng 0,5m và

khoảng cách giữa các xe goong vậy L = 3.2 + 2.0,2 +1 = 7,4 m

2.5.2 Xác định thể tích buồng sấy.

Thể tích hiệu dụng của buồng sấy:

[m3]Trong đó:

là khối lượng riêng của mực bằng 1200kg/m3

là hệ số điền đầy thể tích buồng

Với - hệ số điền đầy tiết diện buồng (theo chiều vuông góc với dòng môi chất sấy) = ;

là lưu lượng thể tích môi chất sấy [m3/s] = = 1,164 m3/s;

F là tiết diện buồng sấy [m2] F = 2,4.2,1 = 5,04 m2 ;