thiết kế hệ thống sấy khay 2 tầng dùng để sấy chuối năng suất 300kg nguyên liệuh

Thiết bị đốt nóng tác nhân caloriphe hoặc thiết bị làm lạnh đểlàm khô tác nhân, quạt, bơm và một số thiết bị phụ như hầm đốt, cyclon, … Chúng ta gọi hệ thống các thiết bị thực hiện quá t

GVHD: ĐÀO Thanh khê | [SCHOOL]

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP THỰC PHẨM TP.HCM

ĐỒ ÁN KĨ THUẬT THỰC PHẨM

LỜI MỞ ĐẦUTrong những năm gần đây nền nông nghiệp nước ta đã đạt được nhiều thành tựu tolớn Ngoài việc đáp ứng nhu cầu tiêu dùng nội địa, nước ta đã bắt đầu xuất khẩu nông sảncùng với các chế phẩm của nó Do đó việc ứng dụng các công nghệ mới đóng một vai tròrất quan trọng Trong đó công nghệ sấy là khâu quan trọng trong công nghệ sau thuhoạch, chế biến và bảo quản nông sản.

Sấy là một quá trình công nghệ được sử dụng trong rất nhiều ngành công nôngnghiệp Quá trình sấy không chỉ là quá trình tách nước và hơi nước ra khỏi vật liệu mộtcách đơn thuần mà là một quá trình công nghệ Nố đòi hỏi sau khi sấy vật liệu phải đảmbảo chất lượng cao, tiêu tốn năng lượng ít và chi phí vận hành thấp Để thực hiện quátrình sấy người ta sử dụng một hệ thống gồm nhiều thiết bị như thiết bị sấy ( hầm sấy,tháp sấy, thùng sấy …) Thiết bị đốt nóng tác nhân (caloriphe) hoặc thiết bị làm lạnh đểlàm khô tác nhân, quạt, bơm và một số thiết bị phụ như hầm đốt, cyclon, … Chúng ta gọi

hệ thống các thiết bị thực hiện quá trình sấy cụ thể nào đố là một hệ thống sấy

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

Trong đồ án này chúng em được giao thiết kế một hệ thống sấy dùng cho việc sấysản phẩm là chuối chín Với nhiệm vụ đó chúng em lựa chọn công nghệ sấy khay haitầng Hệ thống sấy khay hai tầng cũng giống như hệ thống sấy buồng, là hệ thông sấygián đoạn Do đó, so với hệ thống sấy hầm hệ thống sấy khay hai tầng thường nhỏ hơn.Tuy nhiên, nó đặc biệt thích hợp khi cần sấy nhiều loại vật liệu với năng suất không lớn

và không cần sản xuất liên tục Hệ thống này được lắp đặt ở thành phố Hồ Chí Minh

ĐỒ ÁN KĨ THUẬT THỰC PHẨM

Đây là lần thiết kế đồ án sấy đầu tiên nên trong quá trình thiết kết còn nhiều sai sót,kính mong thầy cô thông cảm và góp ý để bài đồ án của chúng em được hoàn thiện hơn.Nhân tiện đây chúng em xin chân thành cảm ơn thầy Đào Thanh Khê đã tận tình giúp đỡchúng em hoàn thành đồ án này

Mục lục

CHƯƠNG I TỔNG QUAN 5

1 Giới thiệu về nguyên liệu chuối 5

2 Giới thiệu chung về quá trình sấy chuối 8

3 Lựa chon địa điểm sấy 14

4 Giới thiệu máy sấy 15

CHƯƠNG 2 TÍNH CÂN BẰNG VẬT CHẤT – NĂNG LƯỢNG 16

2.1 Lựa chọn phương pháp và chế độ sấy 16

2.2 Tính cân bằng vật chất cho quá trình sấy 18

2.3 Tính toán quá trình sấy 19

2.4 Tính cân bằng năng lượng 21

CHƯƠNG 3 TÍNH THIẾT BỊ CHÍNH 22

3.1 Chọn kích thước buồng sấy: 22

3.2 Tính số khay trong thiết bị: 22

3.3 Xác định kích thước của thiết bị sấy: 23

CHƯƠNG 4 TÍNH CÁC THIẾT BỊ PHỤ 24

4.1 Tính caloriphe 24

4.2 Tính chọn quạt 30

CHƯƠNG 5 KẾT LUẬN 36

TÀI LIỆU THAM KHẢO 37

ĐỒ ÁN KĨ THUẬT THỰC PHẨM

CHƯƠNG I TỔNG QUAN

1 Giới thiệu về nguyên liệu chuối

1.1 Các loại chuối ở Việt Nam

Chuối có nhiều loại nhưng có 3 loại chính:

1.2 Cấu tạo của quả chuối

1.3 Đặc điểm cơ bản của quả chuối

Chuối là một loại quả dài, vỏ nhẵn và hầu như có quanh năm Chuối có nguồn gốc

từ Malaysia Loại trái cây này bắt đầu trở nên phổ biến trên thế giới từ thế kỷ 20 và pháttriển tốt nhất ở những nơi có khí hậu nhiệt đới Chúng ta có thể thưởng thức loại quả này

bằng cách ăn trực tiếp khi chín, hoặc có thể chế biến thành nhiều món ăn hấp dẫn khácnhau từ chuối, chẳng hạn như món bánh chuối, món salad hoa quả, …

Chuối cũng có nhiều màu sắc và kích cỡ khác nhau Khi chín, quả chuối có thể cómàu vàng, màu đỏ sẫm, hoặc màu tía (hay màu trứng quốc) Có tất cả hơn 50 loại chuốikhác nhau trên thế giới Đặc điểm chung về hình dạng của chuối là quả chuối được gắnkết với nhau thành buồng, mỗi buồng được chia thành nhiều nải, và trên mỗi nải cókhoảng từ 10 đến 20 quả Chuối là một trong những quả rất tốt và có nhiều công dụng,đặc biệt là chuối chín cây Khi chín, tinh bột có trong chuối sẽ được chuyển hóa thànhđường tự nhiên, và vì thế chuối chín thường có vị ngọt dịu và thơm

1.4 Giá trị dinh dưỡng của quả chuối

Thành phần hóa học cơ bản của quả chuối

Axithữucơ

Tinhbột

Prôtit

Axitamin

Lipit

Tanin

Vitami

n (mg

%)

Tro

76,3

0,326

Bảng 1.1 Thành phần hóa học cơ bản của chuối

Chuối chứa một lượng lớn protein và hyđrat-cacbon Trong chuối còn bao một sốloại đường khác nhau như đường glucozo, đường lactoza, đường mantoza, đườnggalactoze, đường sucrôza (đường mía), đường fructoza, và tinh bột Chuối cũng rất giàucác loại vitamin như Vitamin A, C,E, Vitamin B2, sinh tố R, dưỡng chất niacin, VitaminB12 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 chấtacginin… cũng có trong thành phần của chuối Trong một quả chuối, nó có thể chứatrung bình một lượng calo là 100 đến 125 calo Có thể nói, chuối là một loại quả rất tốtcho sức khỏe và là một loại thực phẩm rất giàu năng lượng

1.5 Công dụng của quả chuối

ĐỒ ÁN KĨ THUẬT THỰC PHẨM

Chuối được dùng như một phương thuốc chữa bệnh rất hiệu quả Hơn nữa, dochúng có chứa lượng đường khá cao nên cũng được xem như một loại thực phẩm giàunăng lượng Với những giá trị dinh dưỡng thiết yếu, loại hoa quả này mang lại một số lợiích cho sức khỏe

Chuối rất tốt trong việc cải thiện hệ tiêu hóa và khôi phục chức năng hoạt độngcủa ruột Chuối cũng giúp ích giảm thiểu bị táo bón Trong trường hợp bị tiêu chảy, cơthể chúng ta sẽ mất một lượng chất điện giải quan trọng, nếu ăn chuối sẽ giúp cơ thể khôiphục 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 sựphát triển khỏe mạnh của hệ xương

Chất amino acid tryptophan có trong chuối sẽ được chuyển đổi thành chấtserotonin, 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 nhữngnguyên 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 chọnthích 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 chuốithường xuyên còn giúp ngăn ngừa nguy cơ ung thư thận

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

1.6 Tính chất vật lý cơ bản của quả chuối

 Khối lượng : 50 – 200 gr.

2 Giới thiệu chung về quá trình sấy chuối

2.1 Định nghĩa quá trình sấy chuối

Sấy chuối là một quá trình trao đổi nhiệt và ẩm giữa pha khí (tác nhân sấy) và pharắn (chuối) vô cùng phức tạp Hiệu quả của quá trình ấy phụ thuộc nhiều yếu tố như nhiệt

độ, tốc độ, độ ẩm, áp suất của tác nhân sấy, bản chất và kích thước của chuối

2.2 Phân loại quá trình sấy

Người ta phân biệt ra 2 loại:

sấy dài, tốn diện tích sân phơi, khó điều chỉnh và độ ẩm cuối cùng của vật liệu cònkhá lớn, phụ thuộc vào điều kiện thời tiết khí hậu

sấy như khói lò, không khí nóng, hơi quá nhiệt…và nó được hút ra khỏi thiết bị khisấy 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:

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

hiện bằng bức xạ từ một bề mặt nào đó đến vật sấy, có thể dùng bức xạthường, bức xạ hồng ngoại

tiếp xúc trực tiếp vật sấy với bề mặt nguồn nhiệt

ĐỒ ÁN KĨ THUẬT THỰC PHẨM

cho vật sấy nhờ dòng điện cao tần tạo nên điện trường cao tần trong vật sấylàm vật nóng lên

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

buồng sấy đủ mạnh và làm sôi lớp hạt, sau một thời gian nhất định, hạt khô

và được tháo ra ngoài

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

lần, đến khi hoàn tất sẽ được tháo ra

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:

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 cơhọc và các biến đổi bất lợi khác, làm ảnh hưởng tới chất lượng sản phẩm

2.3.1 Những biến đổi cơ học

Bao gồm sự biến dạng, nứt, cong queo, biến đổi độ xốp

2.3.2 Những biến đổi hóa lý

Sự thay đổi hệ keo do pha rắn (protein, tinh bột, đường, ) bị biến tính thuộc vềnhững biến đổi hóa lý

2.3.3 Những biến đổi hóa sinh

Những biến đổi hóa sinh trong quá trình sấy là những phản ứng tạo thànhmelanoidin, 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 thườngthấp hơn trong chuối quả tươi vì chúng bị phá hủy một phần trong quá trình sấy và xử lýtrước khi sấy Trong các vitamin thì axit ascobic và caroten bị tổn thất là do quá trình ôxyhóa Riboflavin nhạy cảm với ánh sáng, còn thiamin bị phá hủy bởi nhiệt và sự sunfithóa

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

Nhiệt độ sấy: Nhiệt độ sấy càng cao thì tốc độ sấy càng nhanh, quá trình càng cóhiệu quả cao Nhưng không thể sử dụng nhiệt độ sấy cao cho sấy chuối quả vì chuối là

bị biến tính; trên 900C thì fructoza bắt đầu bị caramen hóa, các phản ứng tạo ramelanoidin, polime hóa các hợp chất cao phân tử xảy ra mạnh Còn ở nhiệt độ cao hơnnữa, 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 đếnquá trình sấy

2.3.4 Họa tính enzym oxy hóa trong chuối

Trong quá trình chế biến và bảo quản chuối thường gặp hiện tượng thâm đen với tốc

độ khác nhau ở các thứ chuối và độ chín khác nhau Bản chất của hiện tượng thâm đen cóthể là enzim hoặc phi enzim.Về mặt enzim người ta thường quan tâm nhiều nhất tớiperoxydaza (PO) và polyphenoloxydaza (PY).PY có trong nấm mốc và thực vật bậccao là một prôtêin có đồng Chính tác động của PY là nguyên nhân thâm đen trên bề mặtvết cắt rau quả (táo, chuối … ) cũng như trong quá trình chế biến rau quả PO là enzim 2thành phần, có chứa sắt nối bởi 4 vòng phenol dạng hematyl.FO cùng với PY có thể oxy

ĐỒ ÁN KĨ THUẬT THỰC PHẨM

hoá thành quinon và từ đó có thể tạo ra các sản phẩm xẩm màu khác nhau PO có thể oxyhoá các hợp chất bằng peroxyhydro hay bằng peroxy của các hữu cơ khác Nó oxy hoápolyphenol và một số amin vòng, amin thơm để tạo peroxy

2.4 Công nghệ sấy chuối quả

Ta lựa chọn công nghệ sấy là công nghệ sấy khay hai tầng vì phù hợp với tính chấtcủa vật liệu sấy và yêu cầu về năng suất không quá lớn nên lựa chọn công nghệ sấy khayhai tàng là hợp lý cả về yêu cầu công nghệ với hiệu quả kinh tế, với tác nhân sấy là khôngkhí được gia nhiệt nhờ đi qua Caloriphe dạng khí – hơi không khí có nhiệt độ vào khoảng

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 Ruộtchuối mềm nhưng chưa nhũn, hương thơm, vị ngọt, không chát

Chuối nguyên liệu (thu hoạch)

Bảo quản

ĐỒ ÁN KĨ THUẬT THỰC PHẨM

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 đóđem 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 xếpvào các khay tre hoặc nhôm và đưa vào thiết bị sấy hầm hoặc buồng Sấy ở nhiệt độ 80 –

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 chấtdẻo (PE, PVC, xenlophan…) Bao giấy và hộp các-tông có đặc tính nhẹ, rẻ, có thể táisinh, nhưng thấm hơi thấm khí, không đều dưới tác dụng của nước và cơ học Bao túichất dẻo có đặc tính trong suốt, đàn hồi, dể dàng kín bằng nhiệt, chi phí thấp nhưng cómột 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 dẻohoặc kết hợp nhiều màng

2.5 Các chỉ tiêu chất lượng của chuối sấy xuất khẩu.

2.5.1 Chỉ têu cảm quan

- Trạng thái : Mềm dẻo, 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

2.5.2 Chỉ tiêu lý hóa

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

- Độ ẩm : 20 ÷ 22 %.

2.5.3 Chỉ tiêu vi sinh vật - côn trùng

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

3 Lựa chon địa điểm sấy

Đặt tại thành phố Hồ Chí Minh

Độ ẩm: 80%

4 Giới thiệu máy sấy

Đối với đồ án sấy chuối này chúng em lụa chon thiết bị là máy sấy khay hai tầng.Với ưu, nhược điển :

ĐỒ ÁN KĨ THUẬT THỰC PHẨM

CHƯƠNG 2 TÍNH CÂN BẰNG VẬT CHẤT – NĂNG LƯỢNG

2.1 Lựa chọn phương pháp và chế độ sấy

2.1.1 Lựa chọn phương pháp sấy

Do sản phẩm sấy là chuối quả và được dùng làm thực phẩm cho con người nên phảiđảm bảo yêu cầu vệ sinh Do đó ta sử dụng phương pháp sấy dùng không khí làm tácnhân sấy Với yêu cầu và đặc tính của loại vật liệu sấy là chuối và năng suất sấy khôngquá lớn chỉ dùng ở mức trung bình nên ta lựa chọn công nghệ sấy khay kiểu đối lưucưỡng bức dùng quạt thổi Để tiết kiệm diện tích phân xưởng ta lựa chọn công nghệ sấykhay 2 tầng

Không khí ngoài trời được lọc sơ bộ rồi qua Caloriphe khí – hơi Không khí được gianhiệt lên đến nhiệt độ thích hợp và có độ ẩm tương đối thấp được quạt thổi vào buồngsấy Trong không gian buồng sấy có sự chênh lệch phân áp suất hơi nước giữa tác nhânsấy và vật liệu sấy nên không khí khô thực hiện việc trao nhiệt - ẩm với vật liệu sấy làquả chuối làm cho độ ẩm tương đối của không khí tăng lên, đồng thời làm hơi nước trongvật liệu sấy được rút ra ngoài Không khí này sau đó được thải ra ngoài môi trường

2.1.2 Lựa chọn chế độ sấy

Thông thường sấy đối lưu cưỡng bức dùng quạt thổi thì ta quan tâm các yếu tố sau:

tác nhân sấy chuyển động cắt ngang vật liệu sấy

Với hệ thống sấy khay và vật liệu sấy là Chuối quả Ta sẽ gia nhiệt cho không khí lên

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 lượngkhá cao Do vậy, không khí sử dụng làm tác nhân sấy yêu cầu phải sạch nên ta bố tríthêm hệ thống lọc bụi trước khi cho không khí vào caloriphe.

2.1.3 Chọn cách sắp xếp vật liệu

Vật liệu sấy được xếp để trên các khay dày khoảng 15mm đặt thành tầng trên cáckhay, các khay này được đặt trong buồng sấy Buồng sấy được thiết kế 1 cữa nên sau khisấy xong vật liệu sấy được lấy ra cũng tại cữa nhập liệu

2.1.4 Chọn thời gian sấy

Việc xác định thời gian sấy đóng vai trò quan trò quan trọng trong tính toán thiết kế

và vận hành thiết bị sấy Các yếu tố ảnh hưởng đến thời gian sấy phụ thuộc vào nhiều yếutố: loại vật liệu sấy, hình dáng, kích thước hình học của vật liệu, đội ẩm đầu và độ ẩmcuối của vật liệu, loại thiết bị sấy, phương pháp cung cấp nhiệt, chế độ sấy

Phương pháp xác định thời gian sấy bằng giải tích khó thực hiện được và có độ chínhxác thấp Thực tế thường chọn theo thực nghiệm đối với chuối với thiết bị sấy khay thì:

2.1.5 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 đượccác yêu cầu trên sau:

Hơi nước bão hòa Vật liệu ẩm

(VLÂ G 1 -W 1 )

Hình 2.1 Sơ đồ công nghệ của quá trình sấy

2.1.6 Thuyết minh chi tiết sơ đồ nguyên lý (kèm bản vẽ)

lọc bụi trước khi vào caloriphe ( theo yêu cầu chọn địa điểm đặt phân xưởng ở thành phố

Hồ Chí Minh)

Không khí sau khi được làm sạch sẽ được quạt thổi vào caloriphe, tại đây không khí

Buồngsấy

Các khay được đưa vào buồng sấy bằng thủ công Sau khi sấy xong, các khay đượclấy ra ngoài để lấy sản phẩm và tiến hành đưa sản phẩm vào sấy tiếp.

Không khí sau khi sấy xong được quạt hút hút khí qua 1 cyclone để lắng bụi trướckhi thải ra ngoài môi trường để tránh ô nhiễm bụi trong phân xưởng sản xuất

2.2 Tính cân bằng vật chất cho quá trình sấy

+ ( dùng công thức [6.1] trang 72 sách Kỹ thuật Sấy – Trần Văn Phú)

2.3 Tính toán quá trình sấy

định được điểm A Từ điểm A ta có được giá trị:

Chọn áp suất khí quyển P= 1 (at) = 0,981 (bar)