thuyết minh sấy tinh bột sắn

Đồ án môn học: Kỹ thuật sấy Sấy tinh bột sắn LỜI NĨI ĐẦU Sấy q trình cơng nghệ sử dụng nhiều q trình cơng nghệ Trong nông nghiệp sấy công đoạn quan trọng công nghệ sau thu hoạch Trong công nghiệp công nghiệp chế biến nông - hải sản, công nghiệp thực phẩm, công nghiệp chế biến gỗ, công nghệ sản xuất vật liệu xây dựng Kỹ thuật sấy đóng vai trị quan trọng dây chuyền sản xuất Q trình sấy khơng q trình tách nước nước khỏi vật liệu cách đơn mà q trình cơng nghệ Nó địi hỏi sau sấy vật liệu phải đảm bảo chất lượng cao, tiêu tốn lượng chi phí vận hành thấp Chẳng hạn chế biến gỗ, sản xuất vật liệu xây dựng, sản phẩm không nứt nẻ, cong vênh Trong chế biến nông - hải sản, sản phẩm sấy phải đảm bảo yêu cầu màu sắc, hương vị, vi lượng Sản phẩm cần sấy nhằm để bảo quản, tăng độ bền, dễ dàng vận chuyển xa Để thực trình sấy người ta sử dụng nhiều phương pháp sấy khác như: phương pháp sấy nóng( hệ thống sấy đối lưu, hệ thống sấy tiếp xúc, hệ thống sấy xạ ), phương pháp sấy lạnh ( hệ thống sấy thăng hoa, hệ thống sấy lạnh ) Nước ta nơng nghiệp mơ hình sản xuất chủ yếu kinh tế q trình sấy nơng sản có vai trị lớn Trong năm gần với phát triển đất nước, sắn lấy củ xem hướng giúp nông dân xóa đói giảm nghèo Củ sắn dùng để chế biến tinh bột sắn, q trình sấy giai đoạn mang tính định công nghệ chế biến tinh bột sắn, nên việc nghiên cứu hệ thống sấy tinh bột có vai trị quan trọng Ở trình sấy ta phải chọn hệ thống sấy phương pháp sấy đảm bảo chất lượng tinh bột, giá thành sấy kg sản phẩm thấp nhất, hệ thống vận hành đơn giản dễ lắp đặt Học kỳ em nhận đồ án thiết hệ thống sấy tinh bột sắn Đây lần thiết kế hệ thống sấy, với kiến thức hạn chế, kinh nghiệm thực tế nên q trình thiết kế khơng thể tránh khỏi sai sót mong thầy thơng cảm góp ý kiến cho em, em xin chân thành cảm ơn! Sinh viên thực Lê Nhật Tân Lớp: 08N1 SVTH: Lê Nhật Tân Trang GVHD: Trần Văn Vang Đồ án môn học: Kỹ thuật sấy Sấy tinh bột sắn Chương 1: NGHIÊN CỨU ĐẶC TÍNH TINH BỘT SẮN VÀ CÔNG NGHỆ SẤY TINH BỘT SẮN 1.1 Nguồn gốc tinh bột sắn: Tinh bột sắn sản phẩm chế biến từ củ sắn ( khoai mì ) Hiện tại, sắn trồng 100 nước vùng nhiệt đới, cận nhiệt đới nguồn thực phẩm 500 triệu người Năm 2006 2007, sản lượng sắn giới đạt 226,34 triệu củ tươi so với 2005/06 211,26 triệu 1961 71,26 triệu Nước có sản lượng sắn nhiều Nigeria (45,72 triệu tấn), Thái Lan (22,58 triệu tấn) Indonesia (19,92 triệu tấn) Nước có suất sắn cao Ấn Độ (31,43 tấn/ha), Thái Lan (21,09 tấn/ha), so với suất sắn bình quân giới 12,16 tấn/ha (FAO, 2008) Việt Nam đứng thứ mười sản lượng sắn (7,71 triệu tấn) giới Tại Việt Nam, sắn canh tác phổ biến hầu hết tỉnh tám vùng sinh thái Diện tích sắn trồng nhiều Đơng Nam Bộ Tây Nguyên Rễ ngang sắn phát triển thành củ tích lũy tinh bột Thành phần vật chất có ý nghĩa sắn tinh bột tách khỏi khối liên kêt với xơ thịt củ sắn Bảng1.1: Thành phần cấu tạo củ sắn tính theo vật chất khơ Thành phần Độ ẩm trung bình Tinh bột (Hydrocacbon) Prơtein nhỏ Lipít lớn 5.Tro tồn phần khơng lớn Sợi xơ (cenlyloza) không lớn Kali không lớn Photpho Hydrocyamic Giá trị (63-70)% (18-35)% 1.18% 0.08% 0.85% 4% 0,26 mg/Kg 0,04 mg/Kg 137 mg/Kg Tỷ trọng thành phần phụ thuộc vùng canh tác, điều kiện canh tác… 1.2 Cấu tạo tinh bột: SVTH: Lê Nhật Tân Trang GVHD: Trần Văn Vang Đồ án môn học: Kỹ thuật sấy Sấy tinh bột sắn Tinh bột phần lớn có thịt củ (95-95)% dạng liên kết vật lý bền với xơ dạng mạch xoắn theo biên dạng hình học xơ thịt củ Khoảng (4-5)% tinh bột nằm phần vỏ lụa củ Cấu trúc trúc hóa học tinh bột sắn thuộc lớp đường tổng hợp : (C6H10O5)n Tinh bột khiết có kích thước từ 5÷80μm khơng hịa tan vào nước chưa làm thay đổi tính chât hóa lý Nhiệt hồ hóa khoảng từ 55÷ 60°C Đây tính chất quan trọng cần phải ý trinh sấy Tinh bột sắn có vai trị quan trọng: sử dụng làm thức ăn chăn nuôi, bột ngọt, cồn, maltodextrin, lysine, acid citric, xiro glucozơ đường glucozơ tinh thể, mạch nha giàu malto, bánh kẹo, mì ăn liền, miến… 1.3 Liên kết ẩm tinh bột sắn: Tinh bột có chứa liên kết ẩm hấp phụ liên kết hóa học chiếm (10%) việc tách ẩm dẫn đến biến đổi phức tạp sản phẩm Đối với trình chế biến tinh bột ẩm cần tách chủ yếu ẩm bề mặt Chủ yếu ẩm dính ướt vào bề mặt vật, đặc điểm liên kết dễ tách Bảng 2: Chỉ tiêu chất lượng tinh bột sắn Chỉ tiêu chất lượng Tiêu chuẩn việt nam TCVN1985 1.Hàm lượng Hydrocacbon(%) ≥84 Độ ẩm (%) (12÷14)% 3.Năng lượng (cal/100g) >1400 4.Hàm lượng tổng số (%) ≤0,2 5.Hàm lương protein cao ≤0,5 6.Hàm lượng xenluloza(%) ≤0,2 Hàm lượng lipits(%) ≤0,2 Độ pH 57 Hàm lượng Ca (PPm) ≤40 10 Độ dẻo (PU) 700 11 Độ trắng (%) ≥85 12.Hàm lượng Fe (%) 98 14.Hàm lượng sulfure(PPm) 5m/s theo tài liệu 1ta có : α1= 7,5w0,78 = 7,5.150,78= 10,3W/m2K tf1: ta lấy nhiệt độ trung bình tác nhân sấy ống tf2 = 0,5.( t1 + t2 ) = 115 C tw1: nhiệt độ bề mặ vách ống d1: đường kính ống q2 : mật độ dòng nhiệt truyền qua 1m chiều dài vách ống ( t w1 − t w2 ) q2= ln d 2Π λ1 d1 λ1: hệ số dẫn nhiệt vật liệu làm ống, ống thép, λ1= 46 W/mK tW2: nhiệt độ bề mặt vách lớp thép lớp cách nhiệt d2 : đường kính ngồi ống thép q3: mật độ dòng nhiệt truyền qua 1m chiều dài lớp cách nhiệt ( t w − t w3 ) q3= 2Πλ ln d W/m d2 λ2: hệ số dẫn nhiệt thủy tinh, λ2= 0,04 Do lớp tơng bọc ngồi mỏng nên bỏ qua ảnh hưởng lớp Giải phương pháp lặp ta tính d3: Qua nhiều lần tính lặp ta chọn tw1= 105,970C  q1= 10,3(115-105,97).П.1,3 = 379,6627W/m Ta có: q1=q2 1,306 d2 ln tw2= tw1- q1 2πλ ln d = 105,97- 379,6627 = 105,960C 2π 46 1,3 1 SVTH: Lê Nhật Tân Trang 20 GVHD: Trần Văn Vang Đồ án môn học: Kỹ thuật sấy Sấy tinh bột sắn (t w2 − t w3 ) d ; q1=q3= ln 2Πλ d2 (t w −t w3 ) (105,96 − 40) 1 d3=d2.exp( )=1,306.exp( 397,6627 )=1,364m q1 2π 0,04 2π λ2 Chiều dày lớp cách nhiệt δc: d3=d2 + 2.δc = 1,3643  δc= 0,03m qmt=α2(tw3-tf2)П.d3= 4,6.(40-20).3,14.1,3643 = 394,1076W/m q1 − q mt 379,6627 − 394,1076 = ε= =0,038 sai số nhỏ 0,1 nên chấp nhận tính q1 397,6627 Vậy giải phương pháp lặp ta tìm được: tw1= 105,970C tW2=105,96 d3=1,3643m δc= 0,03m qmt=394,1076 W/m Vậy tổn thất nhiệt môi trường: Qmt = qmt.L= 394,1076.51,75= 20789,175 W 3,6Qmt 3,6 × 20789,175 = q5= = 35,693kJ/kg ẩm W 2096,774 3.4.4Tổng tổn thất nhiệt: Tổng tổn thất nhiệt Δ: Δ= Catv1- qv- q5 = 4,186.20-132,013-35,693 = -83,986kJ/kg ẩm; Ca: nhiệt dung nước 3.4.5 Xác định thông số trình sấy thực: SVTH: Lê Nhật Tân Trang 21 GVHD: Trần Văn Vang Đồ án môn học: Kỹ thuật sấy Sấy tinh bột sắn I (kj/kg) f 1 t1 f 2' t2 f t0 2 f = 100% 0 d(g/kg k.k) do=d1 d2 Hình 3.4 : Đồ thị biểu diễn thơng số q trình sấy thực đồ thị I-d Tính tốn entanpi độ chứa ẩm: I2’ = I1+ 0,001Δ(d2’ - d1) = 195,38-0,001.83,986(d2’ - 12,567) I2’=196,435- 0,083986d2’ (1) I2’= t2 + 0,001d2’(2500+1,97t2) = 70 + 0,001d2’(2500+1,97.70) I2’= 70+2,6379d2’ (2) Từ (1) (2) ta có : I 2' + 0,083986.d 2' = 196,435  I 2' − 2,6379.d 2' = 70  I 2' =192,534kJ / kgkk  '  d = 45,46 g / kgkk Độ ẩm tương đối φ2’ : B.d 2' 45,46 ’ φ2 = = = 0,22 P2 bh ( 622 + d 2' ) 0,3073 × ( 622 + 45,46 )  φ2’= 22% 3.4.5 Lượng khơng khí tiêu hao q trình sấy thực: Lượng khơng khí thực tế để làm bay 1kg ẩm 1000 1000 = l= ' =30,4 kg kk/kgẩm d − d1 45,46 − 12,567 SVTH: Lê Nhật Tân Trang 22 GVHD: Trần Văn Vang Đồ án môn học: Kỹ thuật sấy Sấy tinh bột sắn Lượng khơng khí thực tế để làm bay W kg ẩm/h L= l W = 30,4.2096,774 = 63741,9296 kg/h 3.4.6 Nhiệt lượng tiêu hao trình sấy thực tế: Lượng nhiệt cần thiết để làm bay 1kg ẩm: q=l.(I1-I0) = 30,4.(195,38-51,91) = 4361,488 kJ/kgẩm Lượng nhiệt cần thiết để làm bay Wkgẩm/h Q=W.q = 2096,774.4361,488 = 9145054,64kJ/h = 2540,3kW 3.4.7 Hiệu suất thiết bị: q1 η= q q1: nhiệt lượng có ích: q1= i2 - Catv1= (2500+1,97t2) - Catv1 i2: entanpi ẩm khỏi ống sấy, i2=(2500+1,97t2) kJ/kg ẩm q1= (2500 +1,97.70) – 4,1868.20 = 2554,164 kJ/kgẩm 2554,164 η= = 0,5856 4361,488 3.4.8 Tính sai số kiểm tra q trình tính tốn: Tính theo phương trình cân nhiệt ta có: q’ = q1 + q2 + qmt q1: nhiệt lượng có ích: q1 = i2 – Catv1 = ( 2500 + 1,97tv2) - Catv1 q1 = ( 2500 + 1,97 60) – 4,1868.20 = 2534,464 kJ/kgẩm q2: tổn thất tác nhân sấy mang đi; q2 = l.C.(t2 - t2) = 30,4.(70 - 20) = 1520 kJ/kgẩm q’ = 2534,464 +1520 +35,693 = 4090,157 kJ/kgẩm Vậy sai số tương đối q trình tính tốn: q − q' 4361,488 − 4090,157 ε= = = 0,062 q 4361 Với sai số kết tính tốn xem 3.4.9 Tính lại kích thước ống sấy: Thời gian sấy: 3600.Q' τ= ;s α F∆t Q’: tổng nhiệt lượng đốt nóng vật liệu sấy Qv nhiệt lượng có ích Q1: SVTH: Lê Nhật Tân Trang 23 GVHD: Trần Văn Vang Đồ án môn học: Kỹ thuật sấy Sấy tinh bột sắn Q’ = 267800 + 5314198,219 = 5581998,219 kW α: hệ số trao đổi nhiệt dòng tác nhân sấy dòng vật liệu sấy xác định theo thực nghiệm theo giới hạn Fe: Nu.λk α= d td Ta có Fe = 269,157 nên: Nu = 0,83Fe0,74 = 0,83.296,1570,74 = 55,97 λk: hệ số dẫn nhiệt khơng khí ta có ttb = 115oC nên ta tra λk =0,0334 W/mK 55,97.0,0334 α= = 207,7 W/m2K 0,009 F: Tổng bề mặt n hạt: 6G 6.5000 F= = = 297406,6 m2/h d td ρ v 0,00009.1120,8 Δt: độ chênh nhiệt độ trung bình dòng tác nhân sấy dòng vật liệu sấy: (t Δt = τ = − t v1 ) − ( t − t v ) (160 − 20) − (70 − 60) =  t1 − t v1   160 − 20  = 49,260C ln   ln  70 − 60   t2 − tv  3600.5581998,219 = 6,6 s ≈ τ chọn nên khơng cần tính lại kích thước 207,7.297406,649.26 ống sấy SVTH: Lê Nhật Tân Trang 24 GVHD: Trần Văn Vang Đồ án môn học: Kỹ thuật sấy Sấy tinh bột sắn Chương 4: TÍNH CHỌN CÁC THIẾT BỊ PHỤ 4.1 Tính chọn CALORIFER: Trong kỹ thuật sấy thường sử dụng hai loại calorife để đốt nóng khơng khí: calorife khí-hơi calorife khí-khói Sử dụng calorife khí – có ưu điểm cấu tạo gọn nhẹ hơn, thiết bị khơng bị bám bẩn khói Nhưng calorife – làm việc nhiệt độ thấp khơng khí thường khơng đốt nóng q 1200C Ở khơng khí gia nhiệt đến 1600C nên ta chọn calorife khí khói Dùng khói làm chất tải nhiệt hệ thống thiết bị đơn giản hơn, giá thành thiết bị thấp so với dùng nước khơng cần lị Nhưng có nhược điểm làm việc nhiệt độ cao, bề mặt truyền nhiệt bị bám bẩn dẫn đến giảm tuổi thọ thiết bị Mặc khác so với calorife khí – có hệ số truyền nhiệt thấp nên calorife khí – khói có kích thước lớn việc điều chỉnh nhiệt độ môi chất sấy khó calorife khí – Nhiệt lượng mà calorife cần cấp cho tác nhân sấy: Q = L( I1 – I0 ) = 63741,9296.( 195,38 - 51,91) = 9,145.106 kJ/h  Q = 2540,29 kW Diện tích bề mặt truyền nhiệt F: Q F= , m2 k ∆t tb η c Trong đó: k: hệ số truyền nhiệt calorife Truyền nhiệt calorife truyền nhiệt qua vách trụ, phần lớn ống dùng calorife khí điều thoải d2 mãn điều kiện < 1,4 nên dùng cơng thức tính nhiệt qua vách d1 phẳng k = + δ + , k/Wm2 α k λ α kk ε c Với δ = 0,5(d2 – d2) chiều dày ống; λ: hệ số dẫn nhiệt vật liệu làm ống; εc: hệ số hiệu chỉnh làm cánh; αk: hệ số tỏa nhiệt phía khói; αkk: hệ số tỏa nhiệt phía khí; ηc: hiệu suất calorife; Δttb: độ chênh nhiệt độ trung bình: SVTH: Lê Nhật Tân Trang 25 GVHD: Trần Văn Vang ... thuật sấy Sấy tinh bột sắn Chương 1: NGHIÊN CỨU ĐẶC TÍNH TINH BỘT SẮN VÀ CÔNG NGHỆ SẤY TINH BỘT SẮN 1.1 Nguồn gốc tinh bột sắn: Tinh bột sắn sản phẩm chế biến từ củ sắn ( khoai mì ) Hiện tại, sắn. .. thuật sấy Sấy tinh bột sắn Hình 1.4: Hệ thống ly tâm tách nước SVTH: Lê Nhật Tân Trang GVHD: Trần Văn Vang Đồ án môn học: Kỹ thuật sấy Sấy tinh bột sắn Hình 1.5: Sơ đồ quy trình sản xất tinh bột sắn. .. lượng tinh bột nên đưa vào máy mài để thu hồi lượng tinh bột tiết kiệm nguồn nước Tinh bột thu sau ky tâm có độ ẩm 31-34% 1.4.10 Sấy làm nguội: 1, Quá trình sấy: Quá trình sấy tinh bột sắn có