Đồ án quá trình thiết bị sấy

Tính toán thiết kế hệ thống buồng sấy dứa suất 30kg/mẻ MỤC LỤC A Lời nói đầu B Nội dung Chương I: Tổng quan công nghệ sấy thiết bị sấy I II III Tổng quan công nghệ sấy Khái niệm sấy Mục đích trình sấy Động học trình sấy Các phương pháp tách ẩm Phân loại phương pháp sấy Nguyên tắc sấy Ưu điểm nhược điểm trình sấy Tổng quan thiết bị sấy lựa chọn phương án sấy Thiết bị sấy đối lưu Thiết bị sấy xạ Thiết bị sấy tiếp xúc Thiết bị sấy dùng điện trường cao tần Thiết bị sấy thăng hoa Thiết bị sấy chân không thông thường Lựa chọn thiết bị sấy dứa Chương II: Tổng quan vật liệu dứa công nghệ sấy dứa I II Tổng quan dứa Lịch sử phát triển Đặc điểm dứa Thành phần dinh dưỡng dứa Giới thiệu chung số giống dứa Công nghệ sấy dứa GVHD: TS Nguyễn Đức Trung Page Tính toán thiết kế hệ thống buồng sấy dứa suất 30kg/mẻ Công nghệ sấy rau nói chung Công nghệ sấy dứa Chương III Tính toán thiết kế hệ thống sấy I Nhiệm vụ thiết kế II Tính toán nhiệt trình sấy Xác định lượng ẩm bốc Tính toán trình sấy lí thuyết Xác định kích thước thiết bị Tính toán trình sấy thực tế III Lập sơ đồ hệ thống IV Tính toán chọn thiết bị phụ trợ Tính chọn calorife Tính chọn quạt Tính toán đường dẫn tác nhân sấy C Kết luận Tài liệu tham khảo A Lời mở đầu GVHD: TS Nguyễn Đức Trung Page Tính toán thiết kế hệ thống buồng sấy dứa suất 30kg/mẻ Từ xưa đến nay, sức khỏe xem thứ quý giá người Trong yếu tố ảnh hưởng đến sức khỏe chế độ dinh dưỡng đóng vai trò quan trọng thay Để có chế độ dinh dưỡng phù hợp với riêng đối tượng phải biết kết hợp loại thực phẩm cách khoa học Theo tháp dinh dưỡng Viện dinh dưỡng rau đươc xếp vào nhóm thực phẩm ăn theo nhu cầu Qua đó, thấy rau nhóm thực phẩm cần thiết với loại đối tượng khác Việt Nam nước có nông nghiệp phát triển Các sản phẩm từ rau Việt Nam có mặt nhiều nơi giới Trong đó, dứa sản phẩm từ dứa ưa chuộng giá trị dinh dưỡng tác dụng chữa bệnh chúng Theo nghiên cứu, dứa có chứa enzym Bromelin chống ung thư đại phẫu Hơn dứa có giá trị bật cảm quan: màu đẹp, có vị chua thanh, dịu, hương thơm, có khả kích thích ăn ngon miệng, đặc biệt ăn tươi hay làm nguyên liệu cho sản phẩm chế biến dứa nước đường, mứt dứa, dứa sấy…đều tốt Mặt khác, dứa phù hợp với khí hậu nhiệt đới nên trở thành đặc sản nước nhiệt đới, có Việt Nam Với phát triển xã hội ngày nay, người tiêu dùng cần ăn no, đủ chất mà có nhu cầu ăn ngon Vì thế, việc sản xuất loại sản phẩm có khả kích thích ăn ngon miệng mở hội lớn cho doanh nghiệp thực phẩm Điều đặt yêu cầu cấp thiết người làm thực phẩm nghiên cứu, chế biến gia vị Từ dứa sấy, ta tạo nhiều gia vị ngon miệng bổ dưỡng, có tính kinh tế cao làm dứa lát thái mỏng canh chua ăn liền, bột dứa, dứa sản phẩm canh cua… Mặt khác, dứa sấy bảo quản lâu Trong môn học “Đồ án trình thiết bị”, em giao đề tài: “Tính toán thiết kế hệ thống buồng sấy để sấy dứa thái khoanh suất 30 kg/mẻ” Đây lần em thực đồ án thiết kế nên kiến thức kĩ nhiều hạn chế, kính mong thầy cô môn thông cảm dẫn thêm để em hoàn thành đồ án B Nội dung GVHD: TS Nguyễn Đức Trung Page Tính toán thiết kế hệ thống buồng sấy dứa suất 30kg/mẻ CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ SẤY VÀ THIẾT BỊ SẤY I Tổng quan công nghệ sấy Khái niệm sấy Tách nước khỏi vật liệu rắn hay dung dịch trình kĩ thuật phổ biến quan trọng nhiều ngành công nghiệp, đặc biệt công nghiệp hóa chất thực phẩm Như vậy, sấy trình tách ẩm khỏi vật liệu nhằm tránh hư hỏng tăng độ bền cho sản phẩm trình bảo quản Mục đích trình sấy Quá trình sấy có mục đích là: • Giảm trọng lượng vật liệu sấy • Giảm chi phí chuyên chở vật liệu sấy • Làm tăng giá trị cảm quan cho thực phẩm, giữ hương vị, màu sắc… • Ngăn cản vi sinh vật nấm mốc, nấm men, vi khuẩn phát triển • Loại bỏ phần nước tự sản phẩm, giảm hoạt độ nước, làm chậm trình sinh học giúp bảo quản thực phẩm lâu Động học trình sấy Động học trình sấy khảo sát thay đổi thông số đặc trưng vật sấy trình sấy Khi nghiên cứu động học trình sấy, thông số thường lấy giá trị trung bình độ chứa ẩm U, độ ẩm W, nhiệt độ sấy, tốc độ sấy Trong trình sấy, thông số thay đổi theo thời gian Trong phần động học nghiên cứu quan hệ biến thiên độ ẩm vật liệu với thời gian thông số trình, ví dụ tính chất cấu trúc vật liệu, kích thước vật liệu, điều kiện thủy động lực học tác nhân sấy…từ xác định chế độ sấy, tốc độ sấy thời gian sấy thích hợp a) Quy luật trình sấy Trong kỹ thuật sấy, chế độ sấy tương đối dịu, tức nhiệt độ tốc độ tác nhân sấy không lớn, đồng thời vật có độ ẩm tương đối cao trình xảy giai đoạn: giai đoạn làm nóng vật liệu, giai đoạn tốc độ sấy không đổi, giai đoạn tốc độ sấy giảm dần Như biết, sấy lượng ẩm bốc giảm dần theo thời gian tốc độ sấy biến đổi theo thời gian, tức biến đổi theo độ ẩm vật liệu GVHD: TS Nguyễn Đức Trung Page Tính toán thiết kế hệ thống buồng sấy dứa suất 30kg/mẻ Hình 1: Đường cong sấy Hình 2: Đường cong tốc độ sấy w wA dw/d A B A wB wA B wB    wc Wđ w b) Các nhân tố ảnh hưởng đến tốc độ sấy Tốc độ sấy phụ thuộc vào nhiều nhân tố như: vật liệu sấy, tác nhân sấy, chế độ sấy thiết bị sấy Các nhân tố chủ yếu là: - Loại vật liệu sấy: vật liệu có cấu trúc, thành phần hóa học, đặc tính - liên kết ẩm khác nên có tốc độ sấy khác Hình dạng vật liệu sấy: kích thước, chiều dày lớp vật liệu (chủ yếu bề mặt F thoát ẩm tự vật liệu) F tỷ lệ thuận với tốc độ ẩm thoát khỏi - vật liệu, bề mặt F lớn, sấy nhanh Độ ẩm đầu cuối vật liệu sấy Ảnh hưởng nhiệt độ, độ ẩm vận tốc tác nhân sấy + ảnh hưởng nhiệt độ tác nhân GVHD: TS Nguyễn Đức Trung Page Tính toán thiết kế hệ thống buồng sấy dứa suất 30kg/mẻ Nhiệt độ cao thời gian sấy giảm tốc độ sấy tang, hàm ẩm lúc kết thúc giai đoạn thứ cao Đó lý chênh lệch nhiệt độ tác nhân sấy vật liệu sấy tăng thúc đẩy trình bốc + Ảnh hưởng tốc độ tác nhâ sấy: Tốc độ tác nhân sấy lớn thời gian sấy giảm, cường độ sấy giai đoạn thứ tăng Hàm ẩm vật sấy lúc kết thúc giai đoạn thứ lớn Trong giai đoạn trình sấy phụ thuộc vào cấu trúc vật sấy, liên kết ẩm với vật liệu sấy + Ảnh hưởng loại tác nhân sấy gió nóng, khói lò… Chênh lệch nhiệt đầu cuối tác nhân sấy Loại máy sấy phương pháp sấy c) Thời gian sấy - Quá trình sấy tối ưu trình đảm bảo yêu cầu chất lượng sản phẩm không bị nứt nẻ, không cong vênh, giữ vi lượng, giữ nguyên màu sắc mùi vị, chi phí lượng thời gian sấy ngắn Như thời gian sấy thông số công nghệ quan trọng Thông thường thời gian sấy xác định theo ba phương pháp: giải tích, thực nghiệm, giải tích-thực nghiệm Do vật liệu sấy có nhiều loại khác Liên kết ẩm với vật liệu khác nhau, chế độ sấy khác nên việc tính thời gian sấy dù phương pháp khó khan để đảm bảo tính xác Hiện người ta sử dụng số phương pháp sau để tính thời gian sấy: phương pháp Luikov, phương pháp G.K.Phylonhenko số công thức khác GVHD: TS Nguyễn Đức Trung Page Tính toán thiết kế hệ thống buồng sấy dứa suất 30kg/mẻ Các phương pháp tách ẩm Tùy theo tính chất, độ ẩm, yêu cầu mức độ làm khô vật liệu mà người ta tiến hành tách ẩm khỏi vật liệu theo phương pháp sau: • Phương pháp học: Dùng máy ép, máy lọc, máy li tâm… để tách nước Phương pháp dùng không cần tách triệt tách sơ lượng nước khỏi vật liệu Phương pháp hóa lý: Dùng hóa chất có tính hút nước cao để tách ẩm khỏi vật liệu CaCl2 khan, H2SO4 đậm đặc… Phương pháp đắt phức tạp nên dùng chủ yếu để hút ẩm hỗn hợp khí nhằm bảo quản máy thiết bị • Phương pháp nhiệt: Dùng nhiệt làm bốc nước khỏi vật liệu, sử dụng rộng rãi công nghiệp đời sống • Phân loại phương pháp sấy Quá trình sấy tiến hành bay tự nhiên lượng mặt trời, lượng gió… gọi trình phơi hay sấy tự nhiên Phương pháp có ưu điểm tiết kiệm nhiệt lại không chủ động điều chỉnh vận tốc trình theo yêu cầu kĩ thuật suất thấp Bởi vậy, ngành công nghiệp, người ta thường tiến hành sấy nhân tạo Tùy theo kiểu vật liệu mà ta có cách sấy khác Trong kĩ thuật sấy chia làm phương pháp sấy, sấy nóng sấy lạnh 5.1 Phương pháp sấy nóng Ưu điểm: thiết bị sấy đa dạng, áp dụng cho nhiều loại vật liệu sấy, dải nhiệt độ nóng rộng dễ điều chỉnh cho loại vật liệu Nguồn nhiệt phong phú chi phí cho thiết bị không cao Nhược điểm: chất lượng sản phẩm không cao, màu sắc sản phẩm dễ biến đổi chi phí lượng cao Sấy nóng chia thành: • Sấy đối lưu: phương pháp sấy cho tiếp xúc trực tiếp vật liệu sấy với tác nhân sấy (không khí nóng, khói lò…) GVHD: TS Nguyễn Đức Trung Page Tính toán thiết kế hệ thống buồng sấy dứa suất 30kg/mẻ Sấy tiếp xúc: phương pháp sấy không cho tác nhân sấy tiếp xúc trực tiếp với vật liệu sấy, tác nhân sấy truyền nhiệt cho vật liệu sấy gián tiếp qua vách ngăn • Sấy tia hồng ngoại: phương pháp sấy dùng lượng tia hồng ngoại nguồn nhiệt phát truyền cho vật liệu sấy • Sấy dòng điện cao tần: phương pháp sấy dùng lượng điện trường có tần số cao để đốt nóng toàn chiều dày lớp vật liệu • ►Quá trình sấy phức tạp không ổn định, đồng thời xảy nhiều trình trình truyền nhiệt từ tác nhân sấy cho vật sấy, dẫn nhiệt vật sấy, bay ẩm, dẫn ẩm từ bề mặt vật liệu sấy, truyền ẩm từ bề mặt vật sấy vào môi trường sấy 5.2 Phương pháp sấy lạnh: Nguyên tắc phương pháp tạo chênh áp vật liệu sấy tác nhân sấy Thực cách làm giảm độ chứa ẩm không khí nhờ tách ẩm giàn lạnh Khi đó, ẩm dịch chuyển từ bề mặt vào môi trường xung quanh, thực nhiệt độ lớn nhỏ oC Phương pháp sấy lạnh bao gồm hệ thống: hệ thống sấy lạnh nhiệt độ lớn 0oC, hệ thống sấy chân không thăng hoa, hệ thống sấy chân không Sấy thăng hoa: phương pháp sấy môi trường có độ chân không cao, nhiệt độ thấp nên ẩm tự vật liệu đóng băng bay từ trạng thái rắn thành mà không qua trạng thái lỏng Nguyên tắc sấy Đa số máy sấy trực tiếp (hoặc đối lưu) không khí nóng sử dụng để cung cấp nhiệt cho bốc mang ẩm bốc từ sản phẩm Ưu điểm nhược điểm trình sấy Ưu điểm: • Hàm lượng nước lại sản phẩm thấp (2 – 4%) GVHD: TS Nguyễn Đức Trung Page Tính toán thiết kế hệ thống buồng sấy dứa suất 30kg/mẻ Không làm thay đổi tính chất tự nhiên sản phẩm Thời gian bảo quản thực phẩm lâu Ứng dụng rộng rãi, rẻ tiền Áp dụng cho nhiều loại vật liệu sấy, dải nhiệt độ nóng rộng, dễ điều chỉnh cho loại vật liệu sấy • Nguồn nhiệt phong phú chi phí cho thiết bị không cao Nhược điểm: • Yêu cầu kĩ thuật chế tạo máy, công nghệ sấy khắt khe • Kĩ thuật đóng gói phải đảm bảo môi trường đóng gói có độ ẩm thấp (