thiết kế hệ thống buồng sấy chuối

Bản chất của quá trình sấy Sấy là sự bốc hơi nước của sản phẩm bằng nhiệt ở nhiệt độ thích hợp, là quátrình khuếch tán do chênh lệch ẩm ở bề mặt và bên trong vật liệu, hay nói cáchkhác d

TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM HUẾ CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

KHOA CƠ KHÍ CÔNG NGHỆ Độc lập - Tự do - Hạnh phúc

NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN

Họ và tên sinh viên: Đoàn Thị Mỹ Phương

Khoa: Cơ khí – Công nghệ Ngành:Công Nghệ Thực Phẩm

1 Đầu đề đồ án: Thiết kế hệ thống buồng sấy chuối năng suất 350 kg sản

phẩm / mẻ

2 Các số liệu và dữ liệu ban đầu:

Độ ẩm ban đầu 75%, độ ẩm sản phẩm khô 15%

Năng suất sấy: 350 kg sản phẩm / mẻ

Không khí bên ngoài: 25oC và độ ẩm 84%

Nguồn cung cấp năng lượng: Không khí nóng

Nhiệt độ tác nhân sấy vào:

 Giai đoạn 1: nhiệt độ tác nhân sấy 60oC

 Giai đoạn 2: nhiệt độ tác nhân sấy 75oC

 Giai đoạn 3: nhiệt độ tác nhân sấy 90oC

3 Nội dung thuyết minh và tính toán:

Đặt vấn đề

Quy trình công nghệ

Tính cân bằng vật chất

Tính toán công nghệ - thiết bị chính

Tính toán thiết bị truyền nhiêt – thiết bị phụ

4 Các bản vẽ, đồ thị ( ghi rõ các loại và kích thước bản vẽ):

 Bản vẽ A3 đính kèm

 Bản vẽ chi tiết A1

5 Họ tên giảng viên hướng dẫn: Th.s Trần Bảo Khánh

6 Ngày giao nhiệm vụ đồ án:

7 Ngày hoàn thành đồ án:

Huế , ngày tháng năm 2018

ĐẶT VẤN ĐỀ

Trong nhiều năm gần đây nền nông nghiệp nước ta đã đạt được nhiều thành tựu

to lớn Ngoài việc đáp ứng nhu cầu tiêu dùng nội địa, nước ta đã xuất khẩu nôngsản cùng với các chế phẩm của nó đến các nước khác Tuy nhiên việc bảo quản cácsản phẩm tươi kéo dài là điều khó khăn Vì vậy người ta đã đưa kỹ thuật sấy vàoviệc kéo dài thời gian bảo quản Áp dụng những kỹ thuật sấy này không những kéodài thời gian bảo quản cho nông sản mà còn làm đa dạng cho các sản phẩm nôngsản Chuối là một trong những loại nông sản được nhiều người biết đến và đượctrồng nhiều trên các tỉnh thành, tuy nhiên người dân trồng chuối vẫn thường suynghĩ nhiều về việc chuối được mùa nhưng thương lái lại không mua làm người dânphải bỏ hàng trăm buồng chuối do mình tạo ra Vì vậy để đáp ứng được nhu cầucủa người dân chúng ta tìm ra cách bảo quản mới cho chuối cũng như làm cho sảnphẩm về chuối trở nên đa dạng hơn nên em chọn đề tài thiết kế hệ thống buồng sấychuối nhằm tạo ra phương pháp bảo quản lâu dài và tạo ra sản phẩm đa dạng hơnnâng cao kinh tế cho người dân Với kiến thức còn hạn chế, tài liệu tham khảochưa đầy đủ nên chắc chắn không tránh được những sai sót, mong được các thầy

cô trong bộ môn chỉ dẫn thêm để hoàn thành tốt đồ án sau

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ NGUYÊN LIỆU

1.1.Nguồn gốc [10]

Họ chuối: Musa troglodytarum

Phân loại khoa học:

- Giới : Plantate, angiospermae

1.2.Đặc điểm cơ bản và tính chất vật lý của chuối

1.2.1 Đặc điểm cơ bản của chuối

Chuối là một loại quả dài, vỏ nhẵn và hầu như có quanh năm Chuối có nhiềumàu sắc và kích thước khác nhau Chúng được trồng chủ yếu phục vụ cho ẩmthực, cho việc sản xuất sợi bông, dùng trong ngành công nghiệp dệt và chế tạogiấy Chúng ta có thể thưởng thức loại quả này bằng cách ăn trực tiếp khi quả chín,hoặc có thể chế biến thành nhiều món ăn hấp dẫn khác nhau từ quả chuối, chẳnghạn như các loại bánh chuối, món salad hoa quả, bánh nướng, các món trángmiệng,… Chuối có nhiều màu sắc và kích cỡ khác nhau Khi chín, quả chuối cóthể có màu vàng, màu đỏ sẫm hoặc màu tía ( hay màu trứng quốc) Có tất cả hơn

50 loại chuối khác nhau trên thể giới Đặc điểm chung về hình dạng của chuối vàquả chuối được gắn kết với nhau thành buồng, mỗi buồng được chia thành nhiềunải, và trên mỗi nải có khoảng từ 10-20 quả Chuối là một quả rất tốt có nhiều

công dụng, đặc biệt là chuối chín cây Khi chín, tinh bột chuyển hóa thành đường

tự nhiên, và vì thế chuối chín thường có vị ngọt dịu và thơm

1.2.2 Tính chất vật lý của chuối

- Khối lượng riêng: ρ=977 kg/m3

- Nhiệt dung riêng: c=1,0269 kJ/kgK

Độ ẩm của chuối trước khi đưa vào sấy: ω1=75÷80%

Độ ẩm của chuối sau khi sấy: ω2=15÷20%

- Nhiệt độ sấy cho phép: t=(60÷90)oC

1.3.Thành phần hóa học cơ bản của chuối

Chuối là loại trái cây giàu chất dinh dưỡng, Trái chuối chín chứa 75-80% nước,

20-30% chất khô, chủ yếu là đường, trong đó, đường khử chiếm 55%, Lipit thấp,

từ 0,1 - 0,2% Hàm lượng protein thấp, từ 1 - 1,8% gồm 17 loại acid amin, chủ yếu

là histidin, lipit không đáng kể Acid hữu cơ trong chuối chỉ vào khoảng 0,2%, chủ

yếu là acid malic và acid oxalic, vì thế chuối có độ chua dịu Chuối chứa ít vitamin

nhưng hàm lượng cân đối, ngoài ra còn có muối khoáng, pectin và hợp chất

Tinh bột Protid

Acid amin Lipit Tanin

Vitamin

76,38

1.3.1 Glucid

Các hợp chất glucid đóng góp vào việc làm tăng hàm lượng chất khô trong sảnphẩm, tạo nên hương vị đặc trưng của đồ hộp nước chuối Ngoài yếu tố cảm quan,các hợp chất glucid sinh năng lượng nên làm tăng giá trị dinh dưỡng Đối vớipolysaccharide như pectin, giá trị sinh học đối với cơ thể là khả năng hỗ trợ quátrình tiêu hóa, hạn chế các bệnh lý về đường tiêu hóa… Ngoài ra các hợp chấtglucid còn tham gia cấu tạo nên các hợp chất glycoside đóng vai trò rất quan trọngtrong phòng và chữa bệnh

1.3.2 Protein

Protein trong quả chủ yếu là các enzyme, đây là nguyên nhân chính gây ra cáchiện tượng không mong muốn, điển hình là sự biến màu của dịch chiết chuối từmàu trong sang màu nâu thẫm Thêm nữa là quá trình tủa protein của dịch chiếtchuối, làm cho dịch sản phẩm không đồng nhất và không phù hợp về mặt cảmquan Xử lý nhiệt trong quá trình xử lý nguyên liệu mục đích là để vô hoạt cácenzyme bất lợi (như polyphenoloxydase gây biến màu sẫm) thông qua quá trìnhchần hấp

1.3.3 Chất béo

Chuối có rất ít chất béo Chất béo tồn tại ở màng nguyên sinh chất của tế bàohoặc trong các mô dự trữ Hàm lượng chất béo thấp nên gần như không ảnh hưởngđến công nghệ chế biến

1.3.4 Các chất thơm

Các chất thơm tạo hương thơm đặc trưng cho sản phẩm Trong chuối, acetate hương chuối chín, chính là mùi thơm đóng vai trò chủ đạo Chúng dễ bayhơi nên dễ bị mất đi trong quá trình chế biến nhất là khi gia nhiệt Vì vậy cần chọnmột chế độ xử lý thích hợp và có biện pháp thu lại hương

isoamyl-1.3.5 Các acid

Các acid hữu cơ có trong chuối đóng vai trò tạo vị, có thể bổ sung thêm acidnhằm được độ đường/acid cần thiết trong nước quả và giúp chống oxy hóa Các

acid hiện diện trong chuối là acid malic, citric, oxalic và tartaric Độ pH của chuốivào khoảng 4,5 - 5,2

1.3.6 Các khoáng chất

Khoáng chất trong chuối có nhiều ứng dụng quan trọng trong y học Ngoài một

số thành phần như calcium, kali, phospho, trong chuối còn có magie, natri Cácclorua, phosphat, lưu huỳnh cũng như các vitamin thiết yếu Xét về mặt dinhdưỡng, chuối có giá trị hơn cả khoai tây và tương đương với thịt, cứ 100g có thểcho 100calo và dễ tiêu hóa

Bảng 1.2 Các khoáng chất có trong quả chuối [11]

1.4.Công dụng của chuối

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 phẩmgiàu năng lượng Với những giá trị dinh dưỡng thiết yếu, loại hoa quả này mang lạimột số lợi ích 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 tiêuchảy, cơ thể chúng ta sẽ mất một lượng chất điện giải quan trọng, nếu ăn chuối sẽgiúp cơ thể khôi phục 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 qur, rấtcần thiết cho sự phát 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 Nhưvậy, chuối là một phương thuốc rất tốt nhằm giảm căng thẳng và tình trạng bịstress

- Ăn chuối thường xuyên giúp giảm nguy cơ thoái hóa điểm vàng, một trongnhững nguyên nhân gây giảm thị lực ở người cao tuổi

- Do chứa hàm lượng kali cao và lượng natri thấp, nên chuối chính là sự lựachọn thích hợp để giảm thiểu nguy cơ bị huyết áp hay 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

và giảm thiểu bệnh thiếu máu

CHƯƠNG 2 TỔNG QUAN VỀ PHƯƠNG PHÁP SẤY

2.1.Bản chất và mục đích của quá trình sấy

2.1.1 Bản chất của quá trình sấy

Sấy là sự bốc hơi nước của sản phẩm bằng nhiệt ở nhiệt độ thích hợp, là quátrình khuếch tán do chênh lệch ẩm ở bề mặt và bên trong vật liệu, hay nói cáchkhác do chênh lệch áp suất hơi riêng phần ở bề mặt vật liệu và môi trường xungquanh

2.1.2 Mục đích

- Giảm khối lượng

- Tăng thời gian bảo quản sản phẩm

- Giảm độ kết dính, đóng cục ở vật liệu dạng bột

- Tăng khả năng dẫn nhiệt (đối với than củi, than quặng,…)

- Tăng độ bền

- Chống ăn mòn

2.1.3 Nguyên tắc của quá trình sấy

Sấy là quá trình công nghệ phức tạp Về nguyên tắc, có nhiều phương pháp sấykhác nhau Theo dấu hiệu về năng lượng ta có hai nguyên tắc chính:

- Loại bỏ ẩm (nước) ra khỏi vật liệu, không làm thay đổi trạng thái liên kết vẫn ởdạng lỏng

- Loại bỏ ẩm khi thay đổi trạng thái liên kết: lỏng trong vật liệu thành hơi

Cơ chế mô tả bằng 4 quá trình sau:

- Cấp nhiệt vào bề mặt vật liệu

- Dòng nhiệt từ bề mặt dẫn vào trong vật liệu

- Khi nhận được nhiệt lượng, dòng ẩm di chuyển ra ngoài bề mặt

- Dòng ẩm từ bề mặt vật liệu đi vào môi trường xung quanh

2.2.Phân loại quá trình sấy

Người ta phân biệt 2 phương pháp sấy:

- Sấy tự nhiên: Tác nhân chính là nắng, gió,… Phương pháp này thời gian sấydài, tốn diện tích sân phơi, khó điều chỉnh và độ ẩm cuối cùng của vật liệu còn khálớn, phụ thuộc vào điều kiện thời tiết khí hậu.

- Sấy nhân tạo: Quá trình cần cung cấp nhiệt, nghĩa là phải dùng đến tác nhânsấy như khói lò, không khí nóng, hơi quá nhiệt,… và nó được hút ra khỏi thiết bịkhi sấy xong Quá trình sấy nhanh, dễ điều khiển và triệt để hơn sấy tự nhiên

Khi phân loại theo phương pháp sấy nhân tạo, ta có:

- Phân loại theo phương thức truyền nhiệt:

Phương pháp sấy đối lưu: Nguồn nhiệt cung cấp cho quá trình sấy là nhiệttruyền từ môi chất sấy đến vật liệu sấy bằng cách truyền nhiệt đối lưu Đây làphương pháp sử dụng rộng rãi cho sấy hoa quả và sấy hạt

Phương pháp sấy bức xạ: Nguồn nhiệt cung cấp cho quá trình sấy thực hiệnbằng bức xạ từ một bề mặt nào đó đến vật sấy, có thể dùng bức xạ thường, bức xạhồng ngoại

Phương pháp sấy bằng điện trường dòng cao tần: Nguồn nhiệt cung cấp chovật sấy nhờ dòng điện cao tần tạo nên điện trường cao tần trong vật sấy làm vậtnóng lên

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

Sấy mẻ: Vật liệu đứng yên hoặc chuyển động qua buồng sấy nhiều lần, đến khihoàn tất được tháo ra ngoài

Sấy liên tục: Vật liệu sấy được cung cấp liên tục và chuyển động của 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:

Loại thổi qua bề mặt (cùng chiều, ngược chiều giữa dòng khí và vật liệu ẩm)

Loại thổi vuông góc với vật liệu

2.3.Phương pháp thực hiện quá trình sấy

Mỗi loại sản phẩm có thể sử dụng nhiều loại thiết bị sấy khác nhau Để thựchiện quá trình sấy, có thể dùng nhiều hệ thống sấy khác nhau: Buồng sấy, hầm sấy,

sấy băng tải, sấy thùng quay,… Mỗi chế độ công nghệ sấy khác nhau sẽ có ảnhhưởng khác nhau đến chất lượng của sản phẩm sấy đó Ví dụ: sấy thóc có thể sửdụng thiết bị sấy buồng, thiết bị sấy tháp, thiết bị sấy tầng sôi Rau quả có thể sửdụng thiết bị sấy buồng khi công suất nhỏ và thiết bị sấy hầm khi công suất lớn và

ổn định, rau quả muốn giữ các chất tươi sống, vitamin có thể sử dụng sấy thănghoa,…

- Thiết bị sấy hầm: Được dùng khá rộng rãi trong công nghiệp, dùng để sấy cácvật liệu dạng hạt, cắt lát,… với năng suất cao, dễ dàng cơ giới hóa, vật liệu đượcđưa vào liên tục

Hầm sấy thường dài 10-15m hoặc lớn hơn, chiều cao và chiều ngan phụ thuộcvào xe gòong và khay tải vật liệu sấy

- Thiết bị sấy băng tải: Dùng để sấy các vật liệu như rau quả, ngũ cốc, than đá,

… Cấu tạo gồm một phòng hình chữ nhật, trong đó có một vài băng tải truyềnđộng nhờ tay quay, các băng tải này tựa trên các con lăn

- Thiết bị sấy tháp: Là thiết bị chuyên dụng để sấy các loại hạt cứng như thóc,ngô, đậu,… có độ ẩm không lớn lắm và có thể tự dịch chuyển từ trên đỉnh thápxuống nhờ trọng lượng của chúng Đặc điểm của thiết bị là có kênh gió nóng vàkênh gió thải ẩm được bố trí xen kẽ ngay trong lớp vật liệu Tác nhân sấy đi quakênh gió nóng thực hiện quá trình sấy rồi nhận thêm ẩm đi vào các kênh thải và đi

- Thiết bị sấy tầng sôi: Dùng để sấy vật liệu dạng cục, hạt Cũng như thiết bị sấykhí động, sấy tầng sôi có ưu điểm là cường độ sấy rất lớn, dễ điều chỉnh nhiệt độsấy và vật liệu sấy khô khá đồng đều.

- Thiết bị sấy phun: Chuyên dùng để sấy các dịch thể Sản phẩm sấy dạng bộthòa tan như sữa bò, sữa đậu nành, bột trứng, café hòa tan,…

Bộ phận sấy cơ bản của thiết bị sấy phun là buồng sấy, thường là tháp hình trụ,trong đó dịch thể được nén bởi một bơm cao áp đưa qua vòi phun cùng với tácnhân sấy tạo thành dạng như sương mù và quá trình sấy thực hiện

- Thiết bị sấy buồng: Dùng để sấy các vật liệu dạng hạt, cục, tấm,… buồng sấy

có dạng hình khối lập phương, khối chữ nhật đứng hay nằm Thành buồng sấyđược bọc cách nhiệt và cách ẩm Vật sấy được rải đều thành lớp trên các tầng khayđặt gác lên khung giá trong buồng sấy Bộ phận gia nhiệt cho tác nhân sấy có thểđặt trong hoặc ngoài buồng sấy Quá trình sấy gián đoạn hay theo chu kỳ Nạp vàtháo nguyên liệu thủ công hay cơ giới Buồng sấy có cấu tạo đơn giản, dễ chế tạp,lắp đặt, dễ vận hành, vốn đầu tư ít Nhược điểm là năng suất nhỏ

2.4.Chọn thiết bị sấy

Dựa vào các đặc tính của mỗi thiết bị có thể dùng thiết bị sấy hầm, sấy băng tải

và sấy buồng để sấy chuối Tuy nhiên, trong đồ án này sấy chuối năng suất 350 kgsản phẩm/ mẻ, năng suất nhỏ nên em chọn thiết bị sấy buồng

Thiết bị sấy buồng là thiết bị làm việc theo chu kỳ Buồng sấy có thể làm bằngthép tấm 2 lớp giữa có cách nhiệt hoặc đơn giản xây bằng gạch đỏ có cách nhiệthoặc không Do yêu cầu về an toàn thực phẩm, ta chọn buồng sấy làm bằng thép

có cách nhiệt

Tác nhân trong thiết bị buồng sấy ta dùng không khí nóng, là loại tác nhân sấythông dụng nhất có thể dùng cho hầu hết các loại sản phẩm Tuy vậy dùng khôngkhí nóng cần trang bị thêm bộ phận gia nhiệt không khí (calorife khí-khói hay khí-hơi) Nhiệt độ không khí sấy không thể quá cao, thường nhỏ hơn 500oC vì nếunhiệt độ cao hơn thiết bị trao đổi nhiệt phải sử dụng thép hợp kim hay gốm sứ chiphí cao

Không khí được đốt nóng nhờ calorifer Trong thiết bị buồng ta tổ chức cho tácnhân sấy lưu động cưỡng bức nhờ hệ thống quạt gió.

Buồng sấy cần bố trí giá đỡ, khay,… Sao cho tác nhân có thể dễ dàng đi qua vậtliệu sấy để truyền nhiệt cho vật liệu và nhận thêm ẩm thải ra ngoài vì vậy mật độvật liệu sấy trên khay, khe hở giữa thành khay với tường thiết bị sấy, kích thước và

vị trí lỗ thoát ẩm có ý nghĩa đặc biệt trong thiết bị sấy buồng Khe hở giữa thànhkhay và tường thiết bị được bố trí đủ cho thao tác được dễ dàng Mật độ vật liệusấy trên khay cũng có một ý nghĩa đặc biệt Nếu vật liệu có mật độ quá lớn thì tácnhân sấy khó lưu chuyển dẫn đến thời gian sấy lớn và vật liệu khô không đều, do

đó chất lượng và năng suất có thể giảm Ngược lại nếu mật độ vật liệu trên khayquá bé, điều kiện truyền nhiệt truyền chất được tăng cường thì thời gian sấy sẽgiảm, chất lượng sản phẩm sấy cao nhưng năng suất thiết bị thì không lớn Do đómật độ vật liệu trên khay có một giá trị tối ưu Giá trị tối ưu này phụ thuộc vàotừng loại vật liệu và thường được xác định bằng thực nghiệm

Sấy (3 giai đoạn)Phân loại

Xử lý đèn tia tử ngoại (nếu có)Đóng gói

Vỏ

Acid citrid 0.15%

Chương 3: Quy trình công nghệ sấy chuối

3.1.Sơ đồ quy trình công nghệ sấy chuối

Hình 3.1 Sơ đồ quy trình sấy chuối [11]

3.2.Thuyết minh sơ đồ quy trình công nghệ sấy chuối

3.2.1 Lựa chọn phân loại

Nguyên liệu: Thường được chế biến từ các loại chuối tiêu, chuối bom, ở một sốnước sử dụng chuối tây Chuối phải thật chín, tươi tốt Vỏ phải dễ bóc có màuvàng hoàn toàn đến vàng có chấm nâu Ruột chuối mềm nhưng không nhũn, không

bị chát Ở độ chín này hàm lượng tinh bột và polyphenol thấp, làm cho sản phẩm

có màu sắc, hương vị tốt Loại bỏ những quả bị hư thối không đáp ứng được chochế biến Phân loại là phân chia nguyên liệu thành từng nhóm có tính chất đồngnhất về phẩm chất và kích thước Đối với nguyên liệu bị thối một phần, cắt bỏphần thối và phân loại vào một nhóm riêng

Yêu cầu của công đoạn:

- Quả không bầm dập, sâu thối, chín đúng mức độ Quả chưa chín thì màng tếbào cứng, dịch bào ít nên nhiều phế liệu, hàm lượng đường thấp, acid cao nên quảchua Quả quá chín thì mô quả mềm và bở, khi ép thịt quả kết lại không cho dịchquả thoát ra, dịch quả có nhiều bọt và khó lắng, lọc

- Nguyên liệu chuối tiêu vụ đông xuân tốt hơn vụ hè thu Chuối phải chín hoàntoàn nhưng không bị nâu, không lên men rượu, không cần phân loại theo kích cỡ

và có thể sử dụng cả những khúc chuối thừa ở dây chuyền compot chuối loại ra.Quá trình thực hiện:

- Cắt rời nải chuối thành từng quả, loại bỏ những quả không phù hợp với sảnxuất

- Việc lựa chọn và phân loại nguyên liệu do công nhân tiến hành cắt gọt Côngnhân làm việc ở hai bên băng tải, vận tốc băng tải từ 0,12-0,15m/s Chiều rộngbăng tải khoảng 60-80cm

3.2.2 Rửa

Trong sản xuất người ta dùng nước để rửa, nhằm loại trừ các tạp chất, bụi đất,cát bám xung quanh nguyên liệu đồng thời làm giảm một số lượng đáng kể vi sinhvật trên bề mặt nguyên liệu

Yêu cầu đối với công đoạn rửa:

- Nguyên liệu rửa xong phải sạch, không bị dật nát vì như vậy sẽ tạo điều kiệncho các vi sinh vật xâm nhập và phát triển sau này, nguyên liệu phải ít bị tổn thấtdinh dưỡng do các thành phần dễ hòa tan trong nước như các loại đường, vitamin,muối khoáng,… khuếch tán lẫn vào trong nước rửa Thời gian rửa phải ngắn, tiếtkiệm nước, lượng nước dùng là 0,7-1 lít/kg nguyên liệu

- Nước rửa phải đạt những chỉ tiêu do Bộ Y Tế quy định Sử dụng nước có độcứng 20mg/l Nước có độ cứng cao làm cho quả sau sấy giòn và cứng hơn

Quá trình thực hiện:

- Nguyên liệu trải qua hai giai đoạn là ngâm rồi rửa xối

- Ngâm là quá trình làm cho nước thấm ướt nguyên liệu, các chất bẩn hút nướctrương lên làm giảm lực bám của nó vào nguyên liệu, quá trình này được hỗ trợbằng tác dụng cơ học là thổi khí

- Thiết bị : dùng máy ngâm rửa xối tưới

1 Máng dẫn nguyên liệu vào

2 Băng tải

3 Ống thổi khí

4 Vòi phun nước áp lực cao

Hình 3.2 Máy ngâm rửa xối tưới [13]

- Thao tác bóc vỏ chuối: Dùng dao cắt nhỏ cuống hay dùng tay bẻ cuống, rồi bócsạch vỏ quả theo chiều dọc của quả, không làm ruột quả bị bầm dập hay nứt, gãy.

- Tước xơ: Xơ chuối lẫn vào thịt quả khi vào hộp thường bị xám đen hoặc rơivào nước đường làm xấu sản phẩm, do đó cần phải tước sạch Các xơ nằm ở rãnhquả được tước bằng mũi dao nhỏ nhọn đầu

3.2.4 Ngâm

Ngâm chuối vào nước sạch sau đó bổ sung thêm nước ngâm acid citrid 0,15%

để tránh hiện tượng oxy hóa thâm đen bên ngoài quả chuối làm ảnh hưởng đếnmàu sắc của sản phẩm sau này

3.2.6 Sấy

Mục đích:

- Chế biến: Tăng độ giòn thịt quả, mang tính chất đặc trưng của sản phẩm

- Bảo quản: Vi sinh vật bị tiêu diệt

Các biến đổi:

- Biến đổi vật lý: Sự tạo thành gradient nhiệt độ ở mặt ngoài và trong vật liệu.+ Biến đổi tính chất cơ lý: Như sự biến dạng, hiện tượng co, hiện tượng tăng độgiòn của vỏ

- Biến đổi hóa lý:

+ Khuếch tán ẩm: Trong giai đoạn đầu của quá trình sấy, ẩm khuếch tán từ lớpngoài vào trong vật liệu do giãn nỡ vì nhiệt Đây là sự dời ẩm gây nên do sự chênhlệch nhiệt độ các phần khác nhau của vật liệu sấy

+ Chuyển pha giữa lỏng sang hơi của ẩm

- Biến đổi hóa học: Tốc độ phản ứng hóa học tăng lên do nhiệt độ vật liệu tăngnhư phản ứng oxi hóa khử, phản ứng Maillard là phản ứng tạo màu không enzymecủa protein và đường khử, phản ứng phân hủy protein làm giảm khả năng thíchnghi với sự tách nước.

- Biến đổi hóa sinh:

+ Giai đoạn đầu: Nhiệt độ nguyên liệu tăng dần và chậm tạo ra sự hoạt độngmạnh mẽ của hệ enzyme nhất là các enzyme oxy hóa khử, gây ảnh hưởng xấu đếnsản phẩm

+ Giai đoạn sau: Enzyme bị vô hoạt

- Biến đổi sinh học: tiêu diệt vi sinh vật trên bề mặt nguyên liệu

- Biến đổi cảm quan:

+ Màu sắc: Màu tự nhiên bị mất đi do tác dụng của nhiệt độ Sản phẩm có màuthẫm, màu nâu do phản ứng caramen hóa, phản ứng tạo melanoidin và oxi hóa cácpolyphenol…

+ Mùi: Một số chất thơm bay theo hơi ẩm và do nhiệt độ bị phân hủy gây tổnthất chất thơm Một số mùi thơm được tạo thành mùi đặc trưng của chuối sấy.+ Vị: Cường độ vị ngọt tăng lên

Thiết bị: Thiết bị buồng sấy

Hình 3.3 Thiết bị sấy buồng [12]

3.2.7 Phân loại, xử lý đèn tia tử ngoại, bao gói

Phân loại sản phẩm theo màu sắc và kích cỡ lát chuối sấy

Bao gói: Có thể bao gói ròi từng lát hoặc ép nhẹ trong khuôn thành bánh 100g,200g và bao lại bằng xenlofen Thời gian bảo quản có thể được 1 năm

CHƯƠNG 4 TÍNH TOÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG SẤY

BUỒNG

4.1.Các kí hiệu sử dụng

G1: Lượng nhập liệu của vật liệu sấy (kg)

G2: Lượng sản phẩm sau khi sấy (kg)

ω1 : Độ ẩm trên căn bản vật liệu ướt trước khi sấy (%)

ω2: Độ ẩm trên căn bản vậ liệu khô sau khi sấy (%)

d1: Hàm lượng ẩm của không khí trên căn bản không khí khô trước khi vào sấy

d2: hàm lượng ẩm không khí trên căn bản không khí khô sau khi vào sấy

W: Lượng ẩm bốc hơi (kg)

L: Lượng không khí khô cần thiết

l: Lượng không khí khô cần thiết để tách 1 kg ẩm ra khỏi vật liệu

I0, I1, I2: Nhiệt hàm của không khí trước khi vào buồng đốt, sau khi ra khỏibuồng đốt và sau khi ra khỏi buồng sấy (J/kgkkk)

4.2.Chọn chế độ sấy

Điều kiện thiết kế: Chuối chín có độ ẩm ban đầu ω1=75%, độ ẩm cuối

ω2=15%

Tác nhân sấy là không khí nóng

Thời gian sấy: 16 giờ

Chế độ sây có 3 giai đoạn:

Giai đoạn 1: Nhiệt độ tác nhân sấy : t1=60oC

Độ ẩm của quả chuối: ω11=75%, ω12

Thời gian sấy: 8=1זh

Giai đoạn 2: Nhiệt độ tác nhân sấy: t2=75oC

Độ ẩm của quả chuối: ω21, ω22

Thời gian sấy: 7=2זh

Giai đoạn 3: Nhiệt độ tác nhân sấy: t3=90oC

Độ ẩm chuối quả: ω31, ω32= 15%

Thời gian sấy: 1=3זh

Tốc độ sấy của cả 3 giai đoạn là v= 2m/s

Trạng thái không khí bên ngoài trời nơi đặt thiết bị sấy ở Hà Tĩnh nên ta chọn:

Lượng vật liệu đưa vào lúc đầu là:

G12=G1−W1=1190−420=770(kg)

Các đại lượng trên được tính trung bình cho 1 giờ của giai đoạn 1:

- Lượng ẩm bốc hơi giai đoạn 1 trong 1 giờ:

W 1 h=W1

τ1 =

420

8 =52 , 5(kg/h) ( CT 2.3 - TL 2)

- Lượng vật liệu ra khỏi giai đoạn 1 trong 1 giờ:

Độ ẩm của vật liệu đi vào giai đoạn 2: ω21=ω12=61,36364%

Lượng vật liệu đi vào giai đoạn 2: G21=G12=770 kg

Độ ẩm vật liệu đi vào giai đoạn 2:

ω22=G21× ω21−W2× 100

770 ×61 , 36364−270 ×100

770−270 =40 ,5 %Lượng vật liệu ra khỏi giai đoạn 2:

G22=G12−W2=770−270=500(kg)

Các đại lượng trên tính trung bình cho 1 giờ của giai đoạn 2

- Lượng ẩm bốc hơi giai đoạn 2 trong 1 giờ:

Độ ẩm của vật liệu đi vào giai đoạn 3: ω22=ω31=40,5%

Lượng vật liệu đi vào giai đoạn 3: G31=G22=500 kg

Độ ẩm vật liệu ra khỏi giai đoạn 3:

ω32=G31× ω31−W3× 100

500 × 40 ,5−150−100

500−150 =15 %Lượng vật liệu ra khỏi giai đoạn 3 chính là sản phẩm, tức là:

G32=G2=G31−W3=500−150=350(kg )

Các đại lượng tính trung bình cho 1 giờ của giai đoạn 3:

- Lượng vật liệu ra khỏi giai đoạn 3 trong 1 giờ:

G 31 h=G2

τ3=

150

4.4.Tính toán quá trình sấy lý thuyết

4.4.1 Tính toán trạng thái không khí bên ngoài

Trạng thái không khí bên ngoài: t0= 25oC, φ0=84%. Từ đó ta xác định được :Phân áp suất bão hòa hơi nước Pb tại nhiệt độ 25oC là:

Trong đó: Cpk, Ca tương ứng là nhiệt dung riêng của không khí khô và hơi nước

và r là nhiệt ẩm hóa hơi Có thể lấy Cpk=1,004kJ/kg.K,

Suy ra

I0=1 , 004 t0+d0(2500+ 1, 842 t0)=1 , 004 ×25+0 , 01724 (2500+1 , 842 ×25)=68 , 985(kJ/ kgkkk)

Khối lượng riêng của không khí:

ρ k 0= B−φ0P b

287 (273+t0)=

0 , 981−0 , 84 × 0 , 03154

287 (273+25) =1 , 11604(kg/m3)

4.4.2 Giai đoạn 1

Giai đoạn này năng suất bốc hơi là lớn nhất, ẩm bốc hơi nhiều nên nhiệt độ tácnhân sấy ra khỏi buồng sấy thấp Vì vậy không cần hồi lưu

4.4.2.1 Trạng thái không khí vào buồng sấy t1=60oC

Phân áp suất bão hòa hơi nước Pb11 tại nhiệt độ 60oC:

Độ ẩm tương đối của không khí vào buồng sấy:

P b 11 ×(0,621+d11)=

0 , 981 ×0 , 01723 0,19676× (0,621+0,01723)¿0 , 13465=13 , 465 % (TL5-Trang

4.4.2.2 Trạng thái của không khí ra khỏi buồng sấy

Giai đoạn này là giai đoạn tốc độ sấy không đổi, nhiệt độ vật liệu không đổi.Nhiệt độ và độ ẩm không khí vào buồng là t11=60oC, φ11=13,465% Ta chọn nhiệt

độ không khí ra khỏi buồng sấy là t12=35oC

Áp suất hơi bão hòa hơi nước ra khỏi buồng sấy:

P b 12=exp ⁡ ¿

Lượng chứa ẩm:

d12=d0+ c x(d0)(t11−t12)

2500−1 , 842 t12=0 , 01723+

1,0357 × (60−30) 2500+1, 842 ×30¿¿¿0 , 02786(kg ẩm/kgkk)

Độ ẩm tương đối của không khí ra khỏi buồng sấy:

 Nhiệt độ điểm sương giai đoạn 1:

Ở nhiệt độ điểm sương ta có φ=100%

Lượng chứa ẩm tại nhiệt độ điểm sương:

4.4.2.3 Cân bằng nhiệt lý thuyết

Tiêu hao không khí lý thuyết:

4.4.3.1 Trạng thái không khí vào buồng sấy t21=75oC

Giai đoạn này môi chất vào lớn hơn, năng suất bốc hơi ẩm nhỏ hơn, vì cần hồilưu để tiết kiệm nhiệt

Trong giai đoạn 2 nhiệt độ tác nhân sấy vào buồng sấy là t21=75oC Vì hồi lưunhiệt nên độ ẩm tương đối của tác nhân sấy sẽ lớn hơn ở giai đoạn 1(φ11=13,465%) Ta chọn độ ẩm của không khí vào buồng sấy giai đoạn 2 là

Nhiệt độ của không khí ra khỏi buồng sấy:

t22=I2−d22×2500

1+1 , 842× d22=

250 , 9725−0 ,0734 ×2500 1+1 , 842 ×0 , 0734 =59 , 381

m3 )

4.4.3.4 Cân bằng nhiệt lý tuyết

Tiêu hao không khí lý thuyết: l2=146,3134 (kJ/kg ẩm)