Chế tạo thử nghiệm thiết bị sấy chè bằng sóng vi sóng năng suất 4kg khô 1 mẻ (bản đầy đủ)

MỤC LỤC GVHD: TS.Lê Ngọc Cương Bộ môn QT&TB CNTP MỞ ĐẦU Vấn đề tiết kiệm lượng, bảo vệ môi trường và nâng cao chất lượng chế biến sau thu hoạch các sản phẩm nông, lâm, thủy sản đã và đặt một thách thức có tính chất toàn cầu vì là chìa khóa để giải quyết vấn đề an ninh lương thực, đồng thời góp phần làm giảm ô nhiễm và hủy hoại môi trường thiên nhiên, đảm bảo sự phát triền bền vững của loài người Trong điều kiện hiện nay, dân số thế giới đã khoảng bảy tỷ người và còn tăng nhanh thời gian tới, vấn đề sử dụng nguồn lượng hợp lý được đặt lên hàng đầu để đảm bảo sự tồn tại lâu dài cho các thế hệ sau Chính vì lẽ đó, việc ứng dụng những công nghệ tiên tiến có hiệu quả lượng sẽ góp phần giảm tổn thất sản phẩm sau thu hoạch, đồng thời góp phần đảm bảo an ninh lương thực thế giới Cũng với các ngành công nghệp chế biến lương thực khác, ngành công nghiệp chế biến chè thành phẩm cũng được quan tâm để phát triền Chè là một sản phẩm truyền thống và phương pháp sản xuất chủ yếu cũng truyền thống với quy mô nhỏ Việc áp dụng ở quy mô nhỏ dẫn đến vấn đề sử dụng tự các nguồn lượng Điều này ảnh hưởng không nhỏ đến vấn đề ô nhiễm môi trường, làm nhiệt độ tăng lên, ảnh hưởng đến khí hậu toàn cầu Do vậy, việc sử dụng các công nghệ hiện đại để áp dụng vào quá trình sản xuất chè truyền thống là điều hoàn toàn có hiện thực Xuất phát từ những yêu cầu đặt đó, em đã đề ý tưởng sử dụng phương pháp sấy vi sóng để khắc phục những hạn chế trên, đồng thời nghiên cứu để ứng dụng vào sản xuất hợp lý nhất Đề tài cụ thể của em là: " Thiết kế thử nghiệm thiết bị sấy che bằng sóng vi sóng suất 4kg khô/me " Dưới sự hướng dẫn tận tình của thầy Lê Ngọc Cương, em đã phần nào có những hiểu biết rõ về phương pháp sấy vi sóng và ứng dụng nó để chế tạo chiết bị sấy vi sóng phù hợp với quá trình sấy nói chung và quá trình sấy chè nói riêng Em xin cảm ơn thầy đã giúp em có thể hoàn thiện đồ án môn học này ạ SVTH: Lương Công Thi 20144252 GVHD: TS.Lê Ngọc Cương Bợ mơn QT&TB CNTP PHẦN 1: TỞNG QUAN Chương KỸ THUẬT CHẾ BIẾN CHE 1.1 Lịch sử phát triển che Theo thư tịch cổ Việt Nam, chè đã có từ xa xưa dưới dạng :cây chè vườn hộ gia đình vùng châu thổ Sông Hồng và chè rừng ở miền núi phía bắc.Lê Quý Đôn sách " Vân Đài loại ngữ " (1773) có ghi mục IX, Phẩm vật sau: " Cây chè đã có ở mấy ngọn núi Am Thiên, Am Giới và Am Các, huyện Ngọc Sơn, tỉnh Thanh Hoá, mọc xanh um đầy rừng, thổ nhân hái lá chè đem về giã nát ra, phơi râm, khô đem nấu nước uống, tính hàn, uống vào mát tim phổi, giải khát, ngủ ngon Hoa và nhị chè càng tốt, có hương thơm tự nhiên " Năm 1882, các nhà thám hiểm Pháp đã khảo sát về sản xuất và buôn bán chè giữa sông Đà và sông Mê Kông ở miền núi phía Bắc Việt Nam, từ Hà Nội ngược lên cao nguyên Mộc Châu, qua Lai Châu; đến tận Ipang, vùng Xípxoongpảnnả (Vân Nam), nơi có những chè đại cổ thụ." Hàng ngày đoàn thồ lớn 100-200 lừa, chất đầy muối gạo nặng chĩu chè Ipang tiếng chất lượng chè đạt mức ngự trà cống nộp cho Hoàng đế Trung Hoa Loại chè cao cấp khơng bán ngồi thị trường ; cố giấu lại phần nhỏ, có nguy bị trừng trị nặng nề Tơi trông thấy nắm chè loại màu trắng ngà, bao gồm cánh chè nhỏ xoăn Vùng đất đai Đèo Văn Trị Lai Châu, hàng xóm láng giềng gần gũi Ipang, vùng Xíp xoongpảnnả " Sau những chuyến khảo sát rừng chè cổ ở tỉnh Hà Giang Việt Nam (1923), và tây nam Trung Quốc (1926), các nhà khoa học Pháp và Hà Lan, đã viết " rừng chè, mọc bên bờ sông lớn, sông Dương Tử, sông Tsi Kiang Trung Quốc, sông Hồng Vân Nam Bắc Kỳ (Việt Nam), sông Mê Kông Vân Nam, Thái Lan Đông Dương, sông Salouen Irrawađi Vân Nam Mianma, sông Bramapoutrơ Assam " Năm 1976, Viện sĩ thông tấn Viện Hàn lâm khoa học Liên Xô, sau những nghiên cứu về tiến hoá của chè, phân tích chất catésin chè mọc hoang dại, ở các vùng chè Tứ Xuyên, Vân Nam Trung Quốc, và các vùng chè cổ Việt Nam (Suối Giàng, Nghĩa Lộ, Lạng Sơn, Nghệ An ), đã viết : SVTH: Lương Công Thi 20144252 GVHD: TS.Lê Ngọc Cương Bộ môn QT&TB CNTP … Cây chè cổ Việt Nam, tổng hợp catêchin đơn giản nhiều chè Vân Nam… Từ có sơ đồ tiến hoá chè giới sau " Camellia → Chè Việt Nam → Chè Vân Nam to → Chè Trung Quốc → Chè Assam (ấn Độ)" Tóm lại, đến các nhà khoa học thế giới đã xác nhận : Đại thể chè phát nguyên từ vùng sinh thái hình quạt, đồi Naga, Manipuri Lushai, dọc theo đường biên giới Assam Mianma phía Tây, ngang qua Trung Quốc phía Đơng, theo hướng Nam chạy qua đồi Mianma Thái Lan vào Việt Nam, trục Tây Đông từ kinh độ 95 o đến 120o Đông, trục Bắc Nam từ vĩ đ 29o đến 11o Bắc Thời kỳ trước năm 1882 Từ xa xưa, người Việt Nam trồng chè dưới loại hình: - Chè vườn hộ gia đình uống lá chè tươi, tại vùng chè dồng sông Hồng ở Hà đông, chè đồi ở Nghệ An - Chè rừng vùng núi, uống chè mạn, lên men một nửa, vùng Hà Giang, Bắc Hà Thời kỳ 1882-1945 Ngoài loại chè trên, xuất hiện mới loại chè công nghiệp; chè đen công nghệ truyền thống OTD, và chè xanh chảo Trung Quốc Bắt đầu phát triển những đồn điền chè lớn tư bản Pháp với thiết bị công nghệ hiện đại Người dân Việt Nam, sản xuất chè xanh tại hộ gia đình và tiểu doanh điền Chè đen xuất khẩu sang thị trường Tây Âu, chè xanh sang thị trường Bắc Phi là chủ yếu Diện tích chè cả nước là 13305 ha, sản lượng 6.000 tấn chè khô/năm Thời kỳ độc lập (1945- nay) Sau 1954, Nhà nước xây dựng các Nông trường quốc doanh và Hợp tác xã nông nghiệp trồng chè; chè đen OTD xuất khẩu sang Liên Xô - Đông Âu, và chè xanh xuất khẩu sang Trung Quốc Đến hết năm 2002, tổng diện tích chè là 108.000 ha, đó có 87.000 chè kinh doanh Tổng số lượng chè sản xuất 98.000 tấn, đó xuất khẩu 72.000 tấn đạt 82 triệu USD Các vùng Che Việt Nam SVTH: Lương Công Thi 20144252 GVHD: TS.Lê Ngọc Cương Bộ môn QT&TB CNTP Việt Nam nằm vùng gió mùa Đông nam á, cái nôi của chè Khí hậu đất đai rất thích hợp với sinh trưởng chè Lượng nước mưa dồi dào 1700-2000 mm/năm nhiệt độ 21-22,6 0C, ẩm độ không khí 80-85 % Đất đai trồng chè gồm loại phiến thạch sét và bazan màu mỡ Chè trồng ở vĩ tuyến B 11.5-22.5, chia thành vùng: vùng thấp dưới 300m, vùng giữa 300-600m, vùng cao 600-trên 1000m, nên chất lượng chè rất tốt Giống chè bản địa gồm giống Trung Du và Shan, làm được chè xanh và chè đen; đặc biệt giống chè Shan miền núi có búp nhiều lông tuyết trắng, được thị trường quốc tế rất ưa chuộng Ngoài còn những giống chè tốt làm chè đen, chè xanh, chè ô long, nhập nội của Trung Quốc, Đài Loan, Nhật Bản, ấn Độ và Srilanka, Inđônêxia 1.2 Thành phần hóa học của lá che a Nước Trong lá chè nước tồn tại ở hai dạng, nước tự và nước liên kết, nước chứa chủ yếu các khí quản của lá và là môi trường hòa tan các chất dịch bào Hàm lượng nước lá chè chiếm từ 74-78%, phụ thuộc vào giống chè thời vụ và độ non già của lá chè Theo số liệu thống kê của Trung Quốc, hàm lượng nước lá chè sau: Tôm (búp chè): 77,6%; lá thứ nhất: 76,7%; lá thứ hai: 76,3%; lá thứ ba: 76,0%; lá thứ nhất: 75,8%;… b Tanin Tanin là hợp chất quan trọng lá chè, nó có tính chất quyết định đến màu sắc nước pha, hương thơm và vị chát của chè Tanin thường có hai loại: tanin ngưng tụ và tanin thủy phân Chất tiêu biểu cho tanin ngưng tụ là catechine bao gồm catechinen và gallo-catechinen (tanin thủy phân tác dụng với FeCl cho màu xanh da trời còn tanin ngưng tụ cho màu xanh đen) Khi bị tác dụng của axit loãng, tanin ngưng tụ không bị thủy phân thành các phân tử đơn giản và ngược lại nó ngưng tụ với thành tanin đỏ (hay flobafen) Tanin ngưng tụ dễ hòa tan nước Tanin chè dễ tác dụng với protein tạo thành hợp chất không tan, nó cũng dễ bị oxi hóa để tạo nên màu sữa hoặc màu đồng đỏ Đối với thể người, theo giáo sư Curơsalốp thì tanin làm tăng sức đề kháng của thành huyết quản, tăng sự tích lũy và đồng hóa vitamin C Hàm lượng tanin lá chè thường từ 19-23% so với chất khô và chè càng non hàm lượnng SVTH: Lương Công Thi 20144252 GVHD: TS.Lê Ngọc Cương Bộ môn QT&TB CNTP tanin càng cao Riêng nước ta hàm lượng tanin khá cao: từ 25-30% và cao nhất là chè thu hoạch vào tháng c Gluxit Trong lá chè hàm lượng gluxit không nhiều và thay đổi theo độ già non của lá Tổng lượng đường lá chè thường là 1,63-4,33% so với lượng chất khô chè, đó hàm lượng đường khử là 0,99-1,91% Lượng đường lá chè non có ít và lá chè càng già càng có nhiều Trong quá trình chế biến, lượng đường hòa tan ít có giá trị lớn, có tác dụng điều hòa vị và tạo thành hương thơm đặc biệt của chè thành phẩm d Pectin Trong lá chè hàm lượng Pectin khá cao, thường từ 11-17% so với lượng chất khô lá chè và chè càng già hàm lượng Pectin càng cao Riêng với Pectin tan tỏng nước, chè càng non hàm lượng Pectin càng cao Đối với quá trình chế biến, Pectin tốt cho quá trình xoắn chặt và dính lại với vò, đồng thời nó cũng tạo điều kiện tốt cho quá trình ép đóng bánh chè Trong quá trình sấy, Pectin có tác dụng cố định các thành phần chất tan bề mặt lá chè Ngoài hàm lượng Pectin cao thì khả hút ẩm của chè thành phẩm mạng gây ảnh hưởng không tốt bảo quản Trong quá trình chế biến chè, Pectin cũng có tác dụng tạo thành hương thơm của chè thành phẩm e Các sinh tố chè Trong lá chè hàm lượng sinh tố khá cao Tính theo 1kg chè khô hàm lượng một sinh tố sau: vitamin B1 0,3-10 mg%; vitamin B6 6-11 mg%; vitamin PP 54-152 mg % Đặc biệt lá chè tươi, hàm lượng Vitamin C khá cao, thường từ 266mg% chất khô, gấp 3-4 lần vitamin C cam, chanh Ngoài tanin chè cũng có tính chất gần giống vitamin PP f Các chất thơm Hàm lượng dầu thơm chè không nhiều Theo tài liệu nghiên cứu của Nhật Bản, hàm lượng dầu thơm chè tươi khoảng 0,02% Trong thành phần của dầu thơm, hàm lượng rượu Cacbon chiếm tới 60% Các loại rượu này lá chè tươi có mùi hăng và nhiệt độ sôi của nó là 157-158 0C Trong SVTH: Lương Công Thi 20144252 GVHD: TS.Lê Ngọc Cương Bộ môn QT&TB CNTP quá trình sản xuất, chè thành phẩm được qua nhiều quá trình gia công nghiệt nên các cấu tử dầu thơm có nhiệt độ sôi nhỏ 2000C dễ bị mất Hương thơm của chè xanh thành phẩm chủ yếu là các chất sau: Benzylic (C6H5OH), benzylmetylic (C6H5CH2OH), geraniol linaleol, và các este của chúng Các chất này có hương thơm dễ chịu của hoa quả tươi Hương thơm của chè đen thành phẩm được tạo thành chủ yếu sự oxi hóa hoặc khử các chất thơm có sẵn tạo nên Nó bao gồm các chất chủ yếu sau: n.butylaldehit, isobutylaldehit, isovaleraldehit,benzandehit, linaleol,… và các este của chúng Đối với thể người, dầu thơm có tác dụng kích thích hệ thần kinh và nâng cao hiệu suất làm việc các của thể g Protein aminoaxit chè Thành phẩn các hợp chất protein chè rất cao, khoảng 25-30% so với lượng chất khô, lá chè càng non, hàm lượng protein càng cao Trong chè protein nói chung hòa tan nước, nó ít liên quan đến chất lượng chè liên quan nhiều đến công nghệ chế biến chè Đối với chè đen, protein có ảnh hưởng xấu đến chất lượng của chè vì hàm lượng tanin chè thấp, lại bị tác dụng với protein tạo thành các hợp chất không tan Ngược lại với sản xuất chè xanh, hàm lượng tanin cao nên protein có tác dụng làm điều hòa vị chè và làm cho hình thức sản phẩm chè đẹp Các aminoaxit chè không nhiều, thường 0,2-0,3% chất khô, nó có tác dụng tốt đối với chất lượng của chè đen và chè xanh Các aminoaxit tác dụng với tanin quá trình chế biến để tạo thành các aldehit thơm Ngoài đối với chè xanh nó cũng có tác dụng làm cho vị chè dễ chịu và có dư vị h Các hợp chất alkaloit Các hợp chất alkaloit chè phần lớn không tan nước và tan nhiều dung môi hữu cơ, các hợp chất alkaloit quan trọng nhất là cafein Cafein chè chiếm khoảng 2-5% tổng lượng chất khô, chè càng non hàm lượng cafein càng cao Trong quá trình chế biến, cafein ít bị thay đổi, với sản xuất chè đen nó tác dụng với tanin tạo thành tanat cafein có mùi thơm và vị dễ chịu Khi pha nước, hợp chất nanat cafein bị kết tủa nước chè để nguội và tạo thành váng chè SVTH: Lương Công Thi 20144252 GVHD: TS.Lê Ngọc Cương Bộ môn QT&TB CNTP i Các loại men chè Trong búp và lá chè có chứa hầu hết các loại men, chủ yếu là nhóm: Nhóm thủy phân gồm có: amilaza, glucozidaza, proteaza và một số men khác Trong nhóm men oxo hóa – khử chủ yếu là peroxidaza polyphenolaxidaza Đối với quá trình chế biến chè quan trọng nhất là các men oxi hóa khử Men polyphenolaxodaza xúc tác cho sự oxi hóa các hợp chất poliphenol để tạo thành sản phẩm màu đồng đỏ Hoạt tính của men lá chè phụ thuộc vào độ non già của lá, chè càng non hoạt tính men càng cao Men peroxidaza xúc tác cho quá trình oxi hóa tanin để tạo thành sản phẩm màu sữa và hương vị của chè đen k Chất tro chè Hàm lượng chất tro chè không nhiều, chè tươi khaongr 3-4% và chè thành phẩm là 5-6% Chất tro thường chia thành nhóm: Nhóm hòa tan và không hòa tan Chè loại tốt chất tro chung ít chè loại xấu, chất tro hòa tan chè loại tốt lại nhiều 1.3 Phân loại che Nguyên liệu dùng để sản xuất chè là búp chè tươi gồm một tom hai hoặc ba lá non Hiện từ nguồn nguyên liệu chè người ta cí thể chế biến nhiều loại chè khác nhau, bao gồm các loại chè chủ yếu sau đây: - Chè xanh: màu nước pha xanh tươi, vị chát mạnh và có hương thơm tự nhiên của chè Các chất thành phần chè tươi ít bị biến đổi nên giá trị dinh dưỡng cao - Chè đen: Chè đen có nước pha màu đồng đỏ, vị dịu, hương thơm mát dễ chịu Các chất dinh dưỡng chè đen nhiều so với chè xanh - Chè vàng và chè đỏ: là hai loại chè trung gian của chè đen và chè xanh về chất lượng, màu sắc nước pha và quá trình chế biến chè vàng gần giống chè xanh, chè đỏ gần giống với chè đen - Ngoài các loại chè còn có các loại chè được gia cố thêm các nguyên liêu phụ bên ngoài gọi là chè hương Hương liệu dùng để ướp cho chè có thể là hoa SVTH: Lương Công Thi 20144252 GVHD: TS.Lê Ngọc Cương Bộ môn QT&TB CNTP tươi: Hoa nhài, hoa sói, hoa ngọc lan,…cũng có thể là hương liệu khô Tùy theo hương liệu đem ướp chè mà người ta có được các loại chè hương khác nhau: Chè Hồng đào, chè Thanh tâm, chè Ba đình, chè Thanh hương,… 1.4 Kỹ thuật sản xuất che xanh Chè có hương vị đậm, có nước pha xanh tươi, hoặc xanh vàng Trong quá trình chế biến, chè xanh được diệt men từ đầu nên những biến đổi xảy chủ yếu dưới tác dụng của nhiệt, vì vậy hàm lượng các chất tan cao Quy trình kỹ thuật sản xuất chè xanh sau: Nguyên liệu lá chè Diệt men và làm héo  Vò chè và sàng chè vò  Làm khô (Sấy) > Phân loại > Đóng thùng, bảo quản 1.4.1 Diệt men và làm héo Trong sản xuất chè xanh, diệt men là giai đoạn quan trọng nhất, nó ảnh hưởng tới chất lượng chè thành phẩm Trên sở dùng nhiệt để diệt men, người ta áp dụng nhiều phương pháp khác nhau: sao, hấp và dùng không khí nóng để diệt men a Sao chè Sao chè là lợi dụng sức nóng của chảo để diệt men Dưới tác dụng nhiệt độ cao của chảo sao, nước của lá chè được bốc một lượng nhất định làm cho lá chè mềm dẻo, tạo điều kiện cho giai đoạn vò chè được dễ dàng Ưu điểm của phương pháp này là diệt men tương đối triệt để để kết hợp với làm héo chè, tạo cho chè có hương thơm tốt Nhưng phương pháp này khó khống chế nhiệt độ và thời gian làm cho chè dễ bị hấp vàng, nước pha không xanh tươi, có còn bị cháy Chỉ tiêu kỹ thuật của chè là: - Men bị diệt hoàn toàn, chè được làm héo để cuống là chè không bị đỏ - Sau sao, hàm ẩm của chè giảm đi, với chè già là 25-30%, với chè non là 40-45%, lá chè cong lại mềm dẻo, gập lại không gãy - Trên mặt lá chè có độ dính nhất định ( chè sau sao, nắm lại rồi bỏ ra, chè không bị rời) SVTH: Lương Công Thi 20144252 GVHD: TS.Lê Ngọc Cương Bộ môn QT&TB CNTP - Chè tươi mất màu xanh, vị hăng ban đầu, tạo thành màu xanh tối và có mùi thơm nhẹ Nhiệt độ và thời gian phụ thuộc vào điều kiện làm việc của thiết bị Với thiết bị thùng quay nhiệt độ là 250-2600C với thời gian phút, với chảo nhiệt độ là 200-2800C 10-12 phút với chè non và 6-8 phút với chè già Chè sau xong, được làm nguội nhanh chóng để chống chè bị đỏ b Hấp chè Hấp chè là lợi dụng sức nóng ở áp suất thường hay áp suất cao để diệt men giữ cho màu sắc nước pha xanh tươi Diệt men phương pháp hấp có ưu điểm là diệt men nhanh, dễ khống chế tiêu kỹ thuật Nhưng cũng có nhược điểm là: Hàm ẩm của chè câo nên cẩn phải trải qua giai đoạn làm héo trước vò Nếu hấp quá nhiệt độ hoặc thời gian thì chè sẽ bị chín, màu sắc nước pha bị đục Chỉ tiêu kỹ thuật của hấp chè là: Chè sau hấp phải diệt được hết men, lá chè mềm dẻo, màu lá xanh vàng có hương thơm dễ chịu Lá chè có độ dính nhất định: sau nắm lại, buôn lá chè không bị rời Nhiệt độ của nước hấp là 95-100 0C, áp suất nước phun vào là 5-6,5at, thời gian hấp là phút, độ dày của lớp chè hấp là 8-12cm Chè sau hấp phải được làm héo xuống độ ẩm còn 61-62% để quá trình vò chè được dễ dàng c Diệt men và làm héo không khí nóng Phương pháp này lợi dụng nhiệt độ cao của không khí để diệt men, đồng thời làm bay nước có chè nên chè không phải qua giai đoạn sấy nhẹ Phương pháp này khắc phục được thiếu sót của phương pháp hấp, đồng thời có thể giới hóa và tự động hóa được quá trình sản xuất 1.4.2 Vò che Đối với quá trình sản xuất chè xanh, vò nhằm phá vỡ cấu trúc tế bào của lá, giải phóng chất tan, tạo điều kiện cho các chất tan dễ dàng hòa tan pha chế Mặt khác, vò chè còn làm cho sợi chè xoăn lại tạo hình dáng đẹp cho chè thành phẩm SVTH: Lương Công Thi 20144252 10 GVHD: TS.Lê Ngọc Cương Bộ môn QT&TB CNTP - Xác định lực vòng: Fv = qmv2 = 0.105×6.07 = 0.64 (N) Với qm = 0.105 tra bảng 4.22 [31], Tập Xác định lực căng ban đầu: Trong đó: Ft: Lực kéo, N f = 0.65: hệ số ma sát α = 1530: góc ôm - Lực tác dụng lên trục: = 546 (N) Tổng tải trọng tác động lên trục motor là: F�motor = Fkhay + Fr = 23430 + 546 = 23976 (N) 2.6.2 Hệ truyền động motor giảm tốc Motor giảm tốc được lắp đặt cho cùng mặt phẳng với hệ truyền động đai để đảm bảo chuyển động được ổn định và êm ái Để làm được điều đó, ta phải thiết kế thêm giá đỡ vuông góc với mặt phẳng ngang để là nới cố định motor hộp giảm tốc Với những điều kiện đó, ta chọn motor hộp giảm tốc bộ truyền bánh với tỷ số trền 1/25 SVTH: Lương Công Thi 20144252 80 GVHD: TS.Lê Ngọc Cương Bợ mơn QT&TB CNTP 2.7 Tính chọn công suất động + Xác định công suất bộ phận công tác là trục động cơ: Với η = ηđai×ηmotor = ηđai×ηbánh = 0.96×0.95 = 0.91 Chọn động giảm tốc tỷ số truyền 1/25 với công suất 375W 2.8 Tính chọn chiều dày đế đỡ hệ thống khay Ta có mômen uốn của đế: Ứng suất cho phép đối với vật liệu là sắt: Chọn chiều dày lớp đế là 4mm Ngoài ra, chúng ta sử dụng tác nhân sấy là sóng vi sóng Vì vậy, để đảm bảo an toàn, ta sử dụng thêm một tấm inox 304 dày 1mm lót đế Như vậy tổng chiều dày đế là 5mm SVTH: Lương Công Thi 20144252 81 GVHD: TS.Lê Ngọc Cương Bộ môn QT&TB CNTP Chương TÍNH TOÁN HỆ THỐNG THOÁT ẨM 3.1 Tính toán chọn quạt cho đầu phát vi sóng Khi bộ phát vi sóng hoạt động sẽ sinh một lượng nhiệt rất lớn, nếu lượng nhiệt này không được loại bỏ sẽ ảnh hưởng đến sự hoạt động của bộ phát vi sóng Trên đầu phát sóng được lắp rơle nhiệt, nếu nhiệt độ cao quá mức cho phép thì rơ le nhiệt sẽ ngắt dòng điện chạy qua nó làm cho bộ phát vi sóng dừng hoạt động Để bộ phát vi sóng hoạt động ổn định thì phải có quạt làm mát cho đầu magnetron Thông thường làm việc các đầu phát vi sóng có nhiệt độ rất cao có thể lên đến 150 – 170oC Với các lò vi sóng công nghiệp, thời gian làm việc thường liên tục – giờ, nếu các đầu phát vi sóng trì liên tục ở nhiệt độ cao vậy rất dễ hỏng và giảm tuổi thọ rõ rệt Nếu hệ thống quạt làm mát thổi không khí trực tiếp vào đầu phát vi sóng và trì nhiệt độ làm việc ở khoảng 80 – 90oC thì tuổi thọ của đầu phát vi sóng có thể lên tới 10.000 giờ Có nhiếu phương án làm mát đầu phát vi sóng: • Làm mát từng đầu phát vi sóng • Làm mát cho hệ thống các đầu phát vi sóng Quạt làm mát cho đầu magnetron sử dụng loại quạt tản nhiệt lò vi sóng, loại quạt sử dụng điện 220 VAC, công suất 50W Mỗi đầu magnetron sẽ được lắp một quạt làm mát riêng để có thể làm mát tốt nhất Quạt làm mát sẽ được lắp lên tấm đỡ được hàn phía của mặt buồng sấy.Gió sẽ được thổi xuyên qua các tản nhiệt của đầu phát sóng SVTH: Lương Công Thi 20144252 82 GVHD: TS.Lê Ngọc Cương Bợ mơn QT&TB CNTP Hình 17: Sơ đồ lắp quạt tản nhiệt 3.2 Tính toán chọn quạt làm mát biến áp Bình thường làm việc liên tục biến áp cũng sinh nhiệt độ rất cao có thể lên đến 100 – 120oC, nữa đối với bài toán điều chỉnh công suất cách băm xung thì nhiệt lượng biến áp tạo càng lớn Nếu trì trạng thái làm việc ở nhiệt độ cao thời gian dài thì lớp sơn cách điện của cuộn biến thế cao áp nóng chảy dẫn tới chập, cháy các thiết bị điện này Vì vậy, cần phải lắp quạt làm mát cho biến áp Quạt làm mát có tác dụng làm giảm nhiệt độ của biến áp làm việc và trì nhiệt độ xuống dưới 80oC Trên mỗi biến áp được lắp thêm một tản nhiệt để tăng hiệu suất giảm nhiệt độ, gió từ quạt tản nhiệt sẽ thổi qua các rảnh của tản nhiệt đưa nhiệt ngoài môi trường không khí Mỗi biến áp sẽ được lắp một quạt tản nhiệt có công suất 24W SVTH: Lương Công Thi 20144252 83 GVHD: TS.Lê Ngọc Cương Bộ môn QT&TB CNTP Hình 18 : Sơ đồ bố trí quạt tản nhiệt cho biến áp 3.3 Tính toán và chọn quạt cho hệ thống sấy Quạt là hệ thống vận chuyển không khí và tạo áp suất cho dòng khí qua các thiết bị calorife, mấy sấy, đường ống, cyclone… Năng lượng quạt tạo cung cấp cho dòng khí một áp suất động học để di chuyển Trên đường của dòng khí, lượng bị tiêu hao dần gặp nhiều dạng trở lực cản trở dòng khí trở lực đường ống, trở lực dạng ống, trở lực với vật liệu… Như vậy, công việc tính toán chọn quạt phù hợp với yêu cầu bài toán là rất cần thiết để đảm bảo được quá trình sấy Trong thiết bị sấy, với phương pháp sấy đối lưu thông thường, không khí được sử dụng làm tác nhân mang nhiệt từ calorife đến trao đổi với vật liệu Tại đây, nhiệt lượng được trao đổi, vật liệu nhận nhiệt lượng và ẩm được bay bên ngoài vật liệu Không khí qua trao đổi nhiệt và kéo theo ẩm ngoài thiết bị Quá trình này làm giảm độ ẩm vật liệu, mặt khác, mang ẩm để tạo được độ ẩm không khí xung quanh vật liệu thấp độ ẩm cân của bản thân vật liệu Việc này tạo động lực kéo ẩm ngoài và giúp vật liệu không hấp thu lại ẩm quá trình sấy Phương pháp sấy sử dụng truyền nhiệt bức xạ và cụ thể là sử dụng sóng vi ba làm tác nhân, nước có khả hấp thụ vi sóng cao làm lượng phân tử dư thừa, chuyển động nội phân tử tăng lên tạo sự chuyển động hỗn độn làm nhiệt độ bản thân nước tăng lên và chuyển hóa thành ngoài vật liệu Do đó, dòng không khí SVTH: Lương Công Thi 20144252 84 GVHD: TS.Lê Ngọc Cương Bộ môn QT&TB CNTP vào thiết bị sấy có chức mang ẩm từ vật liệu ngoài thiết bị cũng mang nhiệt từ vật liệu làm giảm nhiệt độ vật liệu, hạn chế sự biến đổi tính chất vật liệu ảnh hưởng của nhiệt độ Tuy nhiên, đối với những vật liệu có thể chịu được nhiệt độ tương đối cao mà vẫn không ảnh hưởng đến tính chất vật liệu, việc kết hợp đồng thời cả phương thức truyền nhiệt đối lưu và truyền nhiệt bức xạ có thể tăng khả tách ẩm khỏi vật liệu, rút ngắn quá trình sấy mà vẫn đảm bảo được chất lượng cũng cảm quan của sản phẩm Với bài toán cụ thể này, thiết bị được thiết kế để phục vụ cho những khảo sát sơ bộ về những tính chất, yếu tố ảnh hưởng đến việc thiết kế thiết bị sấy vi sóng và cần có những tính toán sơ bộ đối với thiết bị này Để vận chuyển không khí hệ thống sấy, thường dùng hai loại quạt : quạt ly tâm và quật hướng trục Chọn loại quạt nào, công suất phụ thuộc vào đặc trưng của hệ thống sấy, trở lực mà quạt khắc phục, suất mà quạt cần tải cũng nhiệt độ và độ ẩm không khí.Khi chọn quạt, giá trị cần phải xác định là hiệu suất quạt, công suất và số vòng quay của quạt Từ 1kg nước qua biến đổi ta được 1.36 (m3) ẩm Vậy với khối lượng ẩm mỗi khay là 1.18 Kg, ta có lượng ẩm cần tách giờ là: Công suất của quạt được xác định theo công thức: N= V H , kW 102.η q [7] Trong đó : - V : Lưu lượng thể tích của không khí, m3/s - H0 : Tổng trở lực của hện thống đã quy về điều kiện tiêu chuẩn, mmH2O H0 = - ρ0 H ρ , mmH2O ρtb : Khối lượng riêng của không khí ở điều kiện tiêu chuẩn, SVTH: Lương Công Thi 20144252 85 GVHD: TS.Lê Ngọc Cương Bộ môn QT&TB CNTP ρ0 = 1,29kg/m3 - - ρtb ηq : Khối lượng riêng trung bình của không khí buồng sấy, kg/m3 : Hiệu suất của quạt H : Trở lực thủy lực của toàn bộ hệ thống, N/m2 Áp suất của quạt H tổng áp suất động H d và áp suất tĩnh ( bỏ qua chiều cao địa lý vì khối lượng riêng của không khí nhỏ ): H = H t + Ht * Tính tốn trở lực hệ thống:  Tính trở lực lưới chắn: Lưới được lắp ở đầu cửa, nơi mà không khí bắt đầu vào buồng sấy, đặt phẳng theo chiều vuông góc với chiều gió Với mục đích là tạo tấm ngăn vi sóng ngoài, lưới có kích thước lỗ < 10 lần bước sóng Trở lực được tính theo công thức : ∆P = b × δ × W m mmH 2O Trong đó : - m,b: Các hệ số phụ thuộc độ lớn và dạng Tra bảng 4.7-[8] ta có : b = 3,3, m = 1,36 - δ : Chiều dài lớp đệm, mm Chọn loại lưới δ = 1,5 W : Vận tốc gió tính cho toàn diện tích chắn gió, m/s Chọn W = 4m/s ∆P = b × δ × W m = 3,3 × 1,5 × 41,36 = 32, 61 mmH 2O  Trở lực nguyên liệu thùng sấy: Hệ số thủy động SVTH: Lương Công Thi 20144252 86 GVHD: TS.Lê Ngọc Cương a = 5,85 + Bộ môn QT&TB CNTP 490 100 + Re Re ([11] – trang 213) Với: Re: tiêu chuẩn Reynolds Re = Tiêu chuẩn Reynolds: v.d ν ([6] – trang 255) Với: - v: tốc độ trung bình tác nhân sấy v = 1,245 m/s - d: đường kính trung bình nguyên liệu d = mm - ν: ở nhiệt độ trung bình của tác nhân sấy t= t1 + t2 20 + 40 = = 30o C 2 tra phụ lục – [6] – trang 258 ta có: ν = 16,00 10-6 m2/s Re = ⇒ v.d 1, 245.0, 002 = = 155, 625 ν 16.10−6 ⇒ Hệ số thủy động: a = 5,85 + = 5,85 + 490 100 + Re Re 490 100 + = 17, 015 155, 625 155, 625  Trở lực động dòng khí: Khi chủn đợng ống dẫn và hệ thống chung áp lực toàn phần của quạt được xác định không bởi áp suất tĩnh mà còn bởi áp suất động Áp suất của động dòng gây : C22 Hd = g Trong đó : SVTH: Lương Công Thi 20144252 87 GVHD: TS.Lê Ngọc Cương Bộ môn QT&TB CNTP - C2 : Vận tốc của dòng khí ở cửa đẩy, C2 = = = = 13,88 m/s - V : Lưu lượng quạt, V = 0,1083 m3/h - F : Diện tích tiết diện ra, đường kính 100mm, F = πr2 = 0,0078m2 Thay vào đó ta có : = =9,8 mkk g.ρ K hK = g.ρ h → h = Đổi mmH2O ta có công thức : ρ K hK g ρ K hK = g.ρ ρ Trong đó : - ρ = 1000kg / m3 : Khối lượng riêng của nước ρ K = 1,031kg / m3 hK : Khối lượng riêng của không khí ở 60oC : Chiều cao tổn thất Vậy : Hđ= =0,0101 mH2O = 10,1 mmH2O Vậy tổng trở lực của hệ thống là: H = Ht + Hđ = 23.61 + 17.02 + 10.1 = 50.73 (mmH2O) N= Công suất quạt : ρ g V H K K 1000.η [8] Trong đó : - K : Hệ số an toàn, chọn K = 1,2 o Khối lượng riêng của không khí ở 25 C : Khối lượng riêng của không khí ở 60oC : SVTH: Lương Công Thi ρ 25 = 1,177 kg / m3 ρ 60 = 1,031kg / m3 20144252 88 GVHD: TS.Lê Ngọc Cương Ở 25oC cột áp của không khí H k : Bộ môn QT&TB CNTP ρ K H K = ρ H ( với ρ là khối lượng riêng của nước ) - Như vậy : = = =43.1 mkk - HK = 43.1 mkk - V : Lưu lượng không khí, V = 0,044 m3/s ρ - η - : Khối lượng riêng của không khí ở 60oC, : Hiệu suất quạt, η = 0,7 N=  ρ 60 = 1,031kg / m3 ρ g V H K K 1000.η = =0,033 kw Như vậy ta chọn mỗi quạt có các thông số sau: - Lưu lượng không khí cần cho quá trình sấy : Q = 1.6 m3/h - Áp suất toàn phần của quạt là : H = 50.73 mmH2O = 0,05073 mH2O - Công suất quạt: 0.035 KW SVTH: Lương Công Thi 20144252 89 GVHD: TS.Lê Ngọc Cương Bộ môn QT&TB CNTP Chương TÍNH TOÁN HỆ THỐNG ĐIỆN 4.1 Tính chọn hệ thống điều khiển Dựa quy mô sản xuất và sự phù hợp về kinh tế, ta chọn loại thiết bị điều khiển theo phương pháp biến đổi điện áp cấp vào Phương pháp này đơn giản và giá thành hợp lý Người ta thường dùng dó là bộ DIMMER Thiết bị điều khiển này có khả điều khiển tải với nhiều quy mô khác nhau, từ các quy mô nhỏ cho đến uy mô trung bình và lớn Với đề tài này, ta chọn DIMMER với những thông số sau: SVTH: Lương Công Thi 20144252 90 GVHD: TS.Lê Ngọc Cương Bộ môn QT&TB CNTP 4.2 Tính chọn biến áp Trên thực tế, loại biến áp dành cho lò vi sóng được chế tạo riêng để đảm bảo đặc tính của sóng vi sóng Cuộn sơ cấp của biến áp sẽ được cấp điện 220VAC, cuộn thứ cấp sẽ có điện áp 2000VAC Biến áp này có sẵn thị trường Ta thiết kế mỗi đầu phát vi sóng một biến áp cấp điện 4.3 Các thiết bị phụ SVTH: Lương Công Thi 20144252 91 GVHD: TS.Lê Ngọc Cương Bộ môn QT&TB CNTP - Tụ điện: Ổn định dòng điện - Diode bảo vệ quá áp: Bảo vệ các thiết bị điện có sự cố xảy - Diode nắn điện: Biến đổi dòng điện SVTH: Lương Công Thi 20144252 92 GVHD: TS.Lê Ngọc Cương Bộ môn QT&TB CNTP KẾT LUẬN Trên sở những phân tích và so sánh, tìm hiểu, tính toán và nghiên cứu thiết kế ta rút một số kết luận sau : - Từ các thông tin tìm hiểu mạng Internet, đề tài đã nghiên cứu thiết kế, chế tạo thử nghiệm, chọn giải pháp sấy vi sóng phù hợp với các điều kiện ở Việt Nam Việc chế tạo thiết bị giúp mở một hướng nhìn nhận mới về chế tạo máy móc tại Việt Nam, giúp hạ giá thành và cạnh tranh với thiết bị khác thế giới mà chất lượng không hề thua so với thế giới Hoàn toàn có thể nâng cao công suất đưa vào sản xuất ở quy mô lớn Tuy nhiên cần có sự cân nhắc giữa kỹ thuật và tính kinh tế SVTH: Lương Công Thi 20144252 93 GVHD: TS.Lê Ngọc Cương Bộ môn QT&TB CNTP DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO Nguyễn Trọng Hiệp, Chi tiết máy, Tập 1,2, Nhà xuất bản giáo dục Nguyễn Trọng Hiệp, Thiết kế chi tiết máy, Nhà xuất bản giáo dục PGS-TS.Nguyễn Xuân Phương, TSKH Nguyễn Văn Thoa, Cơ sở lý thuyết và kỹ thuật sản xuất thực phẩm, Nhà xuất bản Giáo dục Việt Nam Tôn Thất Minh, Quá trình và thiết bị chuyển khối, Nhà xuất bản Bách Khoa Trịnh Chất-Lê Văn Uyển, Tính toán thiết kế hệ dẫn động khí, Tập 1,2, Nhà xuất bản giáo dục SVTH: Lương Công Thi 20144252 94 ... tố khá cao Tính theo 1kg chè khô hàm lượng một sinh tố sau: vitamin B1 0,3 -10 mg%; vitamin B6 6 -11 mg%; vitamin PP 54 -15 2 mg % Đặc biệt lá chè tươi, hàm lượng Vitamin C khá cao, thường... vi sóng suất 4kg khô/ me” SVTH: Lương Công Thi 2 014 4252 20 GVHD: TS.Lê Ngọc Cương Bộ môn QT&TB CNTP Chương TỔNG QUAN VỀ SẤY VI SÓNG 3 .1 Công nghệ gia nhiệt vi sóng 3 .1. 1 Đặc điểm vi sóng: ... tính Hình 1: Hệ thống sấy thùng quay SVTH: Lương Công Thi 2 014 4252 18 GVHD: TS.Lê Ngọc Cương Bợ mơn QT&TB CNTP Hình : Hệ thống sấy buồng 2.2.2.2 Sấy tiếp xúc Phương pháp sấy không cho tác