Hệ thống sấy phun ngày càng được sử dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực: thực phẩm, y tế,...Trong đó, hệ thống được áp dụng nhiều ở thực phẩm sữa và ngày càng có nhiều nghiên cứu trong sản xuất loại thực phẩm này
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP THỰC PHẨM TP HCM KHOA CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM ĐỒ ÁN KỸ THUẬT THUẬT THỰC PHẨM ĐỀ TÀI THIẾT KẾ HỆ THỐNG SẤY PHUN SỮA BỘT VỚI NĂNG SUẤT 200kg/h GVHD: TRẦN VĂN HÙNG SVTH: NGUYỄN THỊ KIM LIÊN PHAN PHƯỚC THIỆN TP HỒ CHÍ MINH, 2018 Đồ án kĩ thuật thực phẩm GVHD Tr ần Văn Hùng TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP THỰC PHẨM TP HCM KHOA CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM ĐỒ ÁN KỸ THUẬT THỰC PHẨM ĐỀ TÀI THIẾT KẾ HỆ THỐNG SẤY PHUN SỮA BỘT VỚI NĂNG SUẤT 200kg/h GVHD: TRẦN VĂN HÙNG SVTH: PHẠM MỸ HIỀN MSSV: 2005150332 LỚP: 06DHTP4 NGUYỄN THỊ HỒNG THẮM MSSV: 2005150213 LỚP: 06DHTP4 TP HỒ CHÍ MINH, 2018 Đồ án kĩ thuật thực phẩm GVHD Tr ần Văn Hùng LỜI MỞ ĐẦU Từ lâu người biết sử dụng sữa loại thực phẩm cao quý bổ ích cho thể, trẻ sơ sinh Sữa loại thức ăn bổ dưỡng đặt móng cho sức khỏe trí tuệ nhân loại.Chế biến sữa 6000 năm trước đây, chí sớm Ở nước ta công nghệ chế biến sữa bắt đầu phát triển mạnh vào năm cuối thập kỷ 80 kỷ 20 đất nước bước vào thời kỳ đổi mới, ngày có nhiều nhà máy sữa lớn nhỏ khắp nước Trong sản phẩm từ sữa sữa bột giữ vai trò quan trọng chiếm số lượng lớn Việc chế biến sản xuất sữa bột có nhiều ý nghĩa quan trọng, ưu điểm lớn tăng thời gian bảo quản sữa giảm chi phí vận chuyển có ý nghĩa quan trọng kinh tế Ngày chất lượng sống tăng lên, nhu cầu sử dụng sữa ngày tăng theo, có sữa bột, mà công nghệ chế biến sản xuất sữa bột ngày phát triển Có nhiều phương pháp để sản xuất sữa bột, phương pháp cho loại sản phẩm có chất lượng khác Giới hạn đồ án môn học Kỹ thuật thực phẩm này, nhóm em xin trình bày phương pháp sản xuất sữa bột phương pháp sấy phun nhằm phần hiểu rõ cơng nghệ sản xuất sữa bột Nhóm em xin chân thành cảm ơn khoa công nghệ thực tạo điều kiện cho chúng em có hội thực đề tài Đặc biệt thầy Trần Văn Hùng, với hướng dẫn nhiệt tình tận tâm thầy giúp chúng em hoàn thành đồ án môn học Dù cố gắng với khoảng thời gian có hạn lần đầu tính tốn thiết kế hệ thống thiết bị nên chắn khơng thể tránh khỏi sai sót, chúng em mong nhận thêm dạy từ thầy cô Đồ án kĩ thuật thực phẩm GVHD Tr ần Văn Hùng MỤC LỤC DANH MỤC HÌNH ẢNH 1.1 Đồ án kĩ thuật thực phẩm GVHD Tr ần Văn Hùng DANH MỤC BẢNG Đồ án kĩ thuật thực phẩm GVHD Tr ần Văn Hùng TỔNG QUAN 1.2 Tổng quan nguyên liệu Nguyên liệu cho q trình sản xuất sữa bột sữa đặc cô đặc từ sữa tươi Sữa chất lỏng sinh lý tiết từ tuyến vú động vật nguồn thức ăn để nuôi sống động vật non Sữa có đầy đủ dinh dưỡng cần thiết cho phát triển thể dễ háp thu, từ lâu người biết sử dụng sữa từ vật nuôi để chế biến thành nhiều loại thực phẩm quý giá, bổ dưỡng Hiện ngành công nghiệp chế biến sữa giới sản xuất nguồn chính: sữa bò, sữa dê sữa cừu Ở nước ta, sữa bò nguồn nguyên liệu chủ yếu cho cơng nghiệp sản xuất sữa Ngồi ngun liệu sữa tươi có ngun liệu phụ khác đường, vitamin, chất ổn định, chất tạo nhũ, chất chống oxy hóa nhằm mục đích tạo độ đặc cho sản phẩm sữa, tạo độ ngọt, màu vàng đặc trưng cho sữa Đường maltosedextrin có tác dụng làm cho sản phẩm sữa bột bền nhiệt, khơng bị biến tính sấy sản phẩm sữa bột khơng bị vón cục 1.2.1 Tính chất vật lý Sữa chất lỏng màu trắng, đục Độ đục sữa bò chất béo, protein số khoáng sữa tạo nên Màu sắc sữa thường từ màu trắng đến vàng nhạt, phụ thuộc chủ yếu vào hàm lượng β-caroten có chất béo sữa Sữa có độ nhớt lớn hai lần so với nước, có vị nhẹ có mùi đặc trưng Sữa tươi thường có đặc điểm tính chất sau: - pH (ở 20oC): 6.5-6.7 Khi sữa bị nhiễm vi sinh vật, giá trị pH sữa giảm - Độ chua tính Domic – oD: 15-18 o D: số ml dung dịch NaOH N/9 cần dùng để chuẩn độ hỗn hợp 100ml sữa 200ml nước cất có bổ sung vài giọt phenolphtalein xuất màu hồng bền 20 giây Đồ án kĩ thuật thực phẩm - GVHD Tr ần Văn Hùng Tỷ trọng (ở 15.5 oC): 1.028-1.036 g/cm3 Giá trị thay đổi phụ thuộc vào loài giống gia súc, chu kỳ tiết sữa nhiệt độ môi trường Tỷ trọng sữa hàm lượng chất khô sữa định Hàm lượng chát béo sữa cao, tỷ trọng sữa thấp - Độ nhớt sữa: phụ thuộc vào nhiệt độ trạng thái phân tán chất có sữa Thơng thường độ nhớt sữa có giá trị khoảng 20cp 20oC - Áp suất thẩm thấu sữa: tạo chất có khả phân tán cao đường lactose, muối Thông thường ap suất thẩm thấu sữa có giá trị vào khoảng 6.6atm oC - Điểm đông đặc: thường dao động từ -0.54 đến -0.59 oC Người ta thường sử dụng tiêu xem sữa có bị pha lỗng với nước khơng - Mật độ quang 15 oC: 1.030-1.034 - Thế oxy hóa khử: 0.1-0.2V - Sức căng bề mặt 20 oC: 50dynes/cm - Độ dẫn điện: 0.004-0.005ohm-1.cm-1 - Nhiệt dung riêng: 0.933-0.934cal/g - Chỉ số khúc xạ 20 oC: 1.35 1.2.2 Thành phần hóa học Sữa hỗn hợp với thành phần nước, lactose, protein chất béo Ngồi lượng nhỏ hợp chất nito phi protein, vitamin, hormone, chất màu khí Sữa bò gồm khoảng 87% nước 13% chất khô Hàm lượng thành phần sữa dao động cách đáng kể, phụ thuộc vào khác biệt giống,điều kiện tự nhiên diều kiện chăn nuôi Số liệu bảng cho biết giới hạn dao động hàm lượng thành phần sữa Bảng 1.1 Hàm lượng chất sữa bò (% khối lượng) Các thành phần Khoảng biến thiên Giá trị trung trung Đồ án kĩ thuật thực phẩm GVHD Tr ần Văn Hùng Nước 85.5 - 89.5 bình 87.0 Tổng chất khô 10.5 – 14.5 13.0 - Lactose 3.5 – 5.5 4.8 - Protein 2.9 – 5.0 3.4 - Chất béo 2.5 – 6.0 3.9 - Khoáng 0.6 – 0.9 0.8 Nguồn: Diary processing handbook Nước: Trong sữa, nước chiếm tỷ lệ lớn nhất, tồn chủ yếu dạng tự (chiếm 96-97% tổng lượng nước), môi trường hòa tan thành phần chất khơ có sữa Nước mơi trường cho phản ứng sinh hóa, có phản ứng lên men sữa Nước sữa phần tồn dạng hydrat hóa với đường lactose khống phần khác liên kết với protein Chất béo: Chất béo sữa thành phần quan trọng mặt dinh dưỡng (sinh lượng, chứa nhiều vitamin, ) Chất béo ảnh hưởng nhiều đến mùi vị trạng thái sản phẩm trình chế biến, bảo quản Thành phần: chất béo sữa chủ yếu lipid đơn giản (chiếm 98.5%), phần lại lipid phức tạp hợp chất tan chất béo Bảng 1.2 Thành phần chất béo sữa bò Thành phần Hàm lượng (% so với tổng khối lượng chất béo) 98.5 Lipid đơn giản: - Glyceride: Triglyceride 95 – 96 Diglyceride 2–3 Đồ án kĩ thuật thực phẩm - GVHD Tr ần Văn Hùng Monoglyceride 0.1 Choleseride ( ester 0.03 acid béo cholesterol) - Ceride (ester acid béo 0.02 rượu cao phân tử) Lipid phức tạp Các hợp chất tan chất béo: 1.0 0.5 - Cholesterol 0.3 - Acid béo tự 0.1 - Hydrocacbon 0.1 - Vtamin A, D, E, K Vết - Rượu: Phytonl, palmitic, Vết stearic, oleic Trong sữa có 18 aicid béo, tạo nên đến vài ngàn loại triglyceride khác chất béo sữa Bảng 1.3 Các acid béo sữa Các acid béo Tỷ lệ so Điểm Số lượng Ghi với tổng số, nhiệt độ % nóng nguyên tử H C O chảy, o C Các acid béo Chất lỏng no 3.0 – 4.5 -7.9 nhiệt độ Butyric Acid 1.3 – 2.2 -1.5 12 phòng Caprolic Acid 0.8 – 2.5 +16.5 16 Caprilic Acid Capric Acid 1.8 – 3.8 +31.4 20 10 Chất rắn Lauric Acid 2.0 – 5.0 +43.6 24 12 nhiệt Myristic Acid 7.0 – 11.0 +53.8 28 14 phòng độ Đồ án kĩ thuật thực phẩm GVHD Tr ần Văn Hùng Palmitic Acid 25.0 – 29.0 +62.2 32 16 Stearic Acid Các acid béo 7.0 – 13.0 +69.3 36 18 30.0 – 40.0 +14.0 34 18 Chất Linoleic Acid 2.0 – 3.0 -5.0 32 28 nhiệt độ Linolenic Acid Dưới 1% -5.0 30 18 phòng Arachidonic Dưới 1% -49.5 32 20 không no Oleic Acid lỏng Acid Nguồn: Diary processing handbook Chất béo sữa tạo thành từ triglyceride khác nên có khoảng nhiệt độ nóng chảy 28 – 35oC đơng đặc 19 – 26 oC Protein Protein xếp vào nhóm hợp chất chứa nito sữa, hợp chất quan trọng sữa Trong sữa, hợp chất chứa nito trung bình chiếm 3.4%, đó, 3.3% protein 0.1% hợp chất chứa nito phi protein (bao gồm acid amin tự do, nucleotide, ure, acid uric Trong sữa có hai nhóm protein casein protein nước sữa (whey protein) - Casein: Casein thành phần quan trọng protein sữa chiếm 75 – 80 % lượng protein Trong sữa, casein tồn dạng micell Mỗi micell chứa khoảng 65% nước, phần lại khống (calci, magie, phosphat citrate) loại casein α-casein, β-casein, κ-casein, γ-casein - Whey protein: Whey - phần lại sau kết tủa casein acid, chiếm 20% tổng lượng nito có sữa chủ yếu gồm α-lactalbumin, β-lactoglobulin Các whey protein, đặc biệt α-lactalbumin có giá trị dinh dưỡng cao Thành phần amino acid chúng giống với thành phần amino aicd lý tưởng Khi sữa bị gia nhiệt, whey protein bị biến tính liên kết với casein, làm giảm khả đông tụ 10 Đồ án kĩ thuật thực phẩm GVHD Tr ần Văn Hùng CHƯƠNG TÍNH TỐN THIẾT BỊ PHỤ 4.1 Tính thiết bị truyền nhiệt Các thông số ban đầu Các thông số không khí : - Lượng khơng khí thiết bị: Nhiệt độ khơng khí ban bầu 30 o C vào calorifer gia nhiệt đến 200 o C(xem tổn thất nhiệt từ calorifer đến tháp 20o C) Thông số Đường kính Ống ngồi Bề dày ống Đường kính Bước ống ngang dòng lưu chất Bước ống dọc dòng lưu chất ngồi ống Vận tốc khói lò ống Vận tốc không Ký Đơn vị Giá trị d2 M 0,038 d1 M M 0,002 0,034 d1 = d2 – s1 M 0,057 s1=1,5 d2 s2 M 0,057 s2=1,5 d2 ω1 m/s Chọn hiệu Ghi Chọn ω2 m/s Chọn khí ngồi ống Khơng khí vào thiết bị sấy gia nhiệt khói lò, thơng số khói lò sau: - Nhiệt độ : tf 1‘ = 290o C Nhiệt độ trung bình khơng khí : tf2 = 0,5 * ( t”f + t’f 2) = 0,5*( 200 + 30) =115oC Từ nhiệt độ tf tra bảng thơng số vật lí khơng khí ta có: - Khối lượng riêng :ρf = 0,888 ( kg/m3) ; Độ nhớt động :υf = 24,2* 10-6 (m2/s) ; Hệ số dẫn nhiệt : λf = 3,29*10-2 (W/m o C); 35 Đồ án kĩ thuật thực phẩm - GVHD Tr ần Văn Hùng Nhiệt dung riêng : Cp = 1,01 (kj/kg.oC); ( phụ lục 6-T350/Trần Văn Phú) - Nhiệt lượng mà khơng khí nhận được: Q2 = Gk’* Cp * (t”f – t’f 2) = 1,36*1,01* ( 200 – 30 ) = 233,5 (kj) Để xác định gần nhiệt độ trung bình khói lò sau trao đổi nhiệt với khơng khí giả sử nhiệt độ tf = 230 oC sau tính lặp kiểm tra lại Ở nhiệt độ tf = 230 oC ta có : Cp = 1,11 (kj/kg.oC ) Lưu lượng : G’1= 0,91 ( kg/s) Từ phương trình truyền nhiệt ta có nhiệt lượng mà khói lò truyền cho khơng khí là: Q1 = G1' * C p1 * (t 'f − t 'f' ) bỏ qua tổn thất nhiệt lượng nhiệt nhiệt lượng mà khơng khí nhận Q2 ; ta có: t’’f1= t’f1 - =290- = 58,83oC Nhiệt độ trung bình khói lò tính lại sau : tf1= oC Vậy ta dùng tf = 174,4 oC để chọn thông số vật lý khói lò tra bảng ta có Khối lượng riêng khói lò : ρ1 = 0,8( kg/m3) Nhiệt dung riêng khói lò : Cp = 1,09 (kj/kg.oC) Hệ số dẫn nhiệt khói lò : λf = 3,78* 10-2 (W/m.oC) Độ nhớt động học khói lò : υf = 29,92*10-6 (m2/s) Chuẩn số Prandl khói lò : Pr = 0,69 (Phụ lục 10, sách kĩ thuật trình thiết bị 2)[3] Trong caloriphe khí – khói, khói chuyển động ống với tốc độ lớn nên chế độ chảy rối Như ta có phương trình: Đối với khói, trị số tiêu chuẩn Pr thay đổi nên Pr/Prw =1 Chuẩn số Reynolds khói lò tính theo công thức sau: Re = = 6818,18 36 Đồ án kĩ thuật thực phẩm GVHD Tr ần Văn Hùng Từ ta tính hệ số cấp nhiệt phía khói lò : - Về phía khơng khí( bên ngồi ống) Re f = ω2 * d * 0,038 = = 4711 υf2 24,2 * 10 −6 > 103 Khơng khí calorifer theo phương vng góc vói chùm ống trường hợp chuẩn số Nu tính theo cơng thức sau Nu = 0,22*Re0,5= 0,22*47110,5 = 15,1 Từ ta tính hệ số cấp nhiệt phía khơng khí ngồi ống : - Hệ số truyền nhiệt tổng quát cho calorifer : Độ chênh lệch nhiệt độ trung bình logarit: Tổng diện tích bề mặt trao đổi nhiệt Diện tích mặt ngồi ống F1 ống = 2*π* dtb* L = 2* 3,14* *2,5= 0,57 (m2) Trong L chiều dài thiết bị , chọn sơ L = 2,5 m Tổng số ống cần cho thiết bị truyền nhiệt : (ống) 4.2 Tính chọn xyclon lắng Trong hệ thống sấy thường phải có thiết bị cyclon kèm để tách bụi khỏi tác nhân sấy để thu hồi sản phẩm bị lôi theo Cyclon hoạt động theo nguyên lý ly tâm Cấu tạo kích thước biểu diễn hình vẽ sau: 37 Đồ án kĩ thuật thực phẩm GVHD Tr ần Văn Hùng Lưu lượng khơng khí qua cyclon: = = = 7494,57 (m3/h) Dựa vào lưu lượng khơng khí tra bảng 17.3 (trang 321/tính tốn thiết kế hệ thống sấy)[2], ta cyclon có kích thước sau: D=1,8m d = 0,36m a=0,45m b = 0,9 m h1=0,6m h2 = 0,825 m h3=1,44m D1 = 0,9 m Trở lực qua cyclon: Hệ số trở lực qua xyclon tính theo cơng thức sau: ∆p = ξ * ω q2 * ρ ; N / m2 ξ , hệ số trở lực phụ thuộc vào kiểu xyclon; tra bảng ta có ξ = 60 ρ , khối lượng riêng khơng khí ,kg/m3 ρ = 0,97 kg/m3 2,5 * 0,97 ∆p = 60 * = 182( N / m ) 4.3 Buồng đốt 4.3.1 Cấu tạo Buồng đốt HTS sử dụng với hai mục đích Thứ buồng đốt tạo khói lò có nhiệt độ cao dùng làm dịch thể nóng cung cấp nhiệt để đốt nóng khơng khí calorifer khí-khói Thứ hai buồng đốt tạo khói lò có nhiệt độ thích hợp để dùng làm TNS 38 Đồ án kĩ thuật thực phẩm GVHD Tr ần Văn Hùng Do nhiệt độ TNS thông thường thấp nên nhiên liệu dùng buồng đốt HTS không cần loại có nhiệt trị cao Mặt khác, dùng khói lò làm TNS thơng thường sau buồng đốt buồng hòa trộn khói khơng khí ngồi trời để có TNS với nhiệt độ thích hợp Vì vậy, khác với buồng đốt lò hơi, với mục đích bảo vệ thành buồng đốt tạo trình cháy tối ưu, hệ số khơng khí thừa αbđ buồng đốt HTS thường lấy từ 2÷2,5 Hình 4.11 Cấu tạo buồng đốt dùng nhiên liệu lỏng Buồng đốt, Vòi đốt, Quạt gió, Động điện, Bơm nhiên liệu, Bộ điều chỉnh nhiệt độ, Chớp gió, Kênh dẫn khơng khí, Tường buồng đốt, 10 Tường chắn, 11 Tường buồng đốt Nhiên liệu dùng buồng đốt HTS chủ yếu nhiên liệu lỏng nhiên liệu rắn Cấu tạo loại buồng đốt nhiên liệu lỏng calorifer khí-khói cho hình 4.2 Buồng đốt dùng 80 kg/h dầu hỏa dầu diezen với công xuất nhiệt khoảng 800 000 kcal/h để đốt nóng chừng 40 000 m 3/h khơng khí từ nhiệt độ trời đến nhiệt độ 150oC Dùng nhiên liệu lỏng nhiên liệu khí có đặc điểm: Buồng đốt gọn, sẽ, 39 Đồ án kĩ thuật thực phẩm GVHD Tr ần Văn Hùng dễ điều chỉnh tự động hóa q trình cháy Tuy nhiên, chi phí nhiên liệu để sấy kg sản phẩm cao so với dùng nhiên liệu rắn Buồng đốt nhiên liệu rắn dễ xây dựng cồng kềnh đặc biệt khói buồng đốt loại chứa nhiều bụi bẩn gồm có tro hạt nhiên liệu chưa cháy hết bay theo Khi tính tốn gần khói lượng tro bay theo khói ta tham khảo số liệu thực nghiệm sau: Nếu gọi Tr phẩn tro nhiên liệu Tr b lượng tro bay theo khói theo /48/ ta có: Buồng đốt than ghi cố định: Trb= (20÷30)%Tr Buồng đốt ghi xích: Trb= 20%Tr Buồng đốt than phun: Hình 4.12 Cấu tạo buồng đốt ghi ngang bán khí Trb= (60÷80)%Tr Để khử tro bay theo khói, buồng đốt đơn giản người ta cho khói dích dắc qua nhiều lần Hình 4.3 biểu diễn kết cấu loại buồng đốt với ghi nắm ngang bán khí 4.3.2 Tính tốn buồng đốt Nhờ tính tốn nhiệt TBS biết nhiệt lượng mà calorifer cần cung cấp Q Kj/h Do đó, nhiệt lượng mà buồng đốt cần phát là: Trong đó: hiệu suất buồng đốt hiệu suất ống dẫn khói hiệu suất calorifer Có thể lấy hiệu suất theo số liệu kinh nghiệm sau: ÷0,85; ; Nội dung tính tốn buồng đốt tính diện tích ghi R thể tích buồng đốt V b Có 40 Đồ án kĩ thuật thực phẩm GVHD Tr ần Văn Hùng nhiều phương pháp để xác định đại lượng đặc trưng buồng đốt Dưới giới thiệu phương pháp đơn giản thường sử dụng tính toán buồng đốt kỹ thuật sấy Phương pháp sử dụng hai đặc trưng sau buồng đốt: - Nhiệt ghi Q’/R Trong đó, Q’: nhiệt lượng buồng đốt ra, R: diện tích ghi lò - Nhiệt thể tích Q’/Vb Trong đó, Vb: thể tích buồng đốt Các đặc trưng thông số khác buồng đốt xác định thực nghiệm theo loại nhiên liệu cho bảng 4.1 Ngoài hai đặc trưng số liệu thực nghiệm người ta cho biết hệ số khơng khí thừa αb, tổn thất nhiệt cháy khơng hết hóa học q h, tổn thất nhiệt cháy khơng hết khí qc, áp suất cho phép buồng đốt p b áp suất khơng khí ghi pg Bảng 4.4 Các đặc trưng buồng đốt nhiên liệu rắn Tính diện tích ghi lò thể tích buồng đốt HTS dùng calorifer khí-khói biết - Nhiên liệu than nâu 41 Đồ án kĩ thuật thực phẩm GVHD Tr ần Văn Hùng - Nhiệt lượng calorifer cần cung cấp Q = 202000 kcal/h - Lấy hiệu suất bằng: ; ; Công suất nhiệt buồng đốt Q’ bằng: Diện tích ghi lò R bằng: Thể tích buồng đốt Vb bằng: 4.4 Tính chọn quạt Chọn ống dẫn khơng khí có đường kính Φ = 500 mm Trở lực từ quạt đến calorifer, (xem khoảng cách từ quạt đến calorifer m): - Lưu lượng khơng khí: G1 = 7494,57 (m3/h) = 2,08 (m3/s) - Vận tốc dòng khí thổi ống: Trong hệ số nhớt động học khơng khí 30oC = 16*10-6 m2/s Vậy dòng chảy chế độ rối Reynol giới hạn trên: Regh = * (Φ/ε)8/7 Chuẩn số reynol bắt đầu xuất vùng nhám Ren = 220 * (Φ/ε)9/8 - Trong ε độ nhám tuyệt đối, chọn ống tơn có sơn chống rĩ sét, ε = 0,05 mm Ta có : Regh = * (Φ/ε)8/7 = 6* (0,5/0,05*10-3)8/7= 2,2*105 Ren = 220 * (Φ/ε)9/8 =220*(0,5/0,05*10-3)9/8= 6,96*106 Ta thấy : Regh < Re < Ren -Hệ số ma sát tính theo công thức sau : 42 Đồ án kĩ thuật thực phẩm GVHD Tr ần Văn Hùng -Trở lực từ quạt đến calorifer : Trở lực calorifer: H kk = n * A * ω * T To : Hệ số ống chiều dài 2m chọn A = Tổn thất áp để khơng khí vào thiết bị cung với chổ đổi dòng 180 o xem tổn thất áp suất ống thiết bị Vì thiết bị chứa khơng khí nên cần cung cấp lượng khơng khí tăng lên.Do trở lực qua thiết bị tăng khoảng 25% tổng tổn thất qua thiết bị: Vậy tổng trở lực tổng cộng caloriphe : ∆p2 = 3832,6*1,33 = 5097,34(N/m2) Trở lực từ calorifer đến phòng sấy: - Chọn ống có chiều dài 3m - Hệ số nhớt động học khơng khí 200 oC : ν= 34,85.10-6 m2/s, khối lượng riêng -Vận tốc khơng khí ống dẫn: Trở lực : Trở lực thiết bi sấy: 43 Đồ án kĩ thuật thực phẩm GVHD Tr ần Văn Hùng Trở lực đột thu đột mở vào thiết bị sấy: Tiết diện ống : Tiết diện tháp sấy: Ta có tỷ lệ : từ tra bảng ta có ε = 0,63 Xem trở lực đột thu trở lực đột mở tổng trở lực đột thu đột mở tính theo biểu thức sau Bỏ qua trở lực đổi hướng trở lực khác Vậy tổng trở lực là: Σ∆p = ∆pxyclon + ∆p1 + ∆p2 + ∆p3 + ∆p4 + ∆p5 = 3993,2 N/m2 = Ht Hđ = 0,2*Ht – 544,02 = 254,62 (N/m2) Cột áp toàn phần quạt : Htp = Hđ + Ht = 254,62 + 3993,2 = 4247,82 (N/m2) ~ 481,4 (mmH20) Chọn quạt ly tâm: Áp suất quạt điều kiện thực tế H P = H * 273 + T ρ k * 293 ρ - Cơng suất quạt tính theo biểu thức sau: N= g * G1' * H P η * 1000 Trong G1’ = 0,91 kg/s η, Hiệu suất chung; η = 0,7 44 Đồ án kĩ thuật thực phẩm GVHD Tr ần Văn Hùng HP, Cột áp toàn phần quạt Trong hệ thống dùng hai quạt mắc nối tiếp công suất quạt N’ = (kw) Một quạt đặt trước calorifer đẩy khơng khí vào calorifer quạt đặt sau cyclone hút khơng khí khỏi thiết bị sấy Cơng suất động cơ: Nđc = β * N; ta chọn β = 1,1 Vậy công suất động là: Nđc = 1,1 * = 4,4 (kw) 4.5 Tính chọn bơm cao áp Dùng bơm cao áp, áp suất bơm tạo :p2 = 60 at Lưu lượng dịch sữa theo lý thuyết : Cột áp toàn phần bơm tạo chạy : H= p − p1 + H o + ∆H ρ*g Trong : p1 p2 –Ap suất bề mặt chất chất lỏng khoảng hút khoảng đẩy p1 = at ; p2 = 60 at ρ - Khối lượng riêng chất lỏng : ρ = 1232 kg/m3 g – Gia tốc trọng trường Ho – Chiều cao hình học đưa chấy lỏng lên ; Ho = m ∆H –Ap suất khắc phục trở lực đường ống ; ∆H = 3% H Từ tính được: H = 500 (mH2O) Công suất bơm : 45 Đồ án kĩ thuật thực phẩm GVHD Tr ần Văn Hùng Chọn hệ số = 0,7 Để bơm làm việc an toàn ta chon hệ số an toàn β = N’ = β*N = 1,5 (kw) 4.6 Tính chân đỡ cho thiết bị Chọn loại chân đỡ hình vẽ Tổng khối lượng thiết bị : M = 600 + 200 = 800 (kg) Tải trọng lên chân đỡ là: q= M 800 = = 200(kg ) z Với z số chân đỡ Với tải trọng dựa vào sổ tay q trình thiết bị hố học ta chọn chân đỡ với thơng số kích thước sau : Chiều cao chân : H = 2000 mm Góc mở 20o Chiều dày chân đỡ : s = 10 mm 4.7 Cửa quan sát Thiết kế cửa quan sát cửa người ( cửa để sữa chữa hay vệ sinh thiết bị ) Cửa người có kích thước : 0,4 x 0,5 (m) Cửa quan sát hình tròn có : d = 0,2 (m) 46 Đồ án kĩ thuật thực phẩm GVHD Tr ần Văn Hùng 47 Đồ án kĩ thuật thực phẩm GVHD Tr ần Văn Hùng CHƯƠNG 5: TỔNG KẾT Trong thời gian nghiên cứu đề tài đồ án thiết kế hệ thống sấy phun sữa, với hướng dẫn nhiệt tình giáo viên hướng dẫn thầy Trần Văn Hùng giúp chúng em hoàn thành đồ án giao Qua đề tài giúp chúng em hiểu sâu sắc công nghệ sấy phun sữa, thông số kỹ thuật máy, chi tiết nhỏ thiết bị Điều hỗ trợ phần cách tính tốn, kiến thức bổ ích chuyên môn, tạo điều kiện hỗ trợ cho việc làm đồ án tốt nghiệp sau Mặc dù nỗ lực, cố gắng với kiến thức hạn chế thời gian chuẩn bị có hạn nên khơng thể tránh thiết sót đồ án nghiên cứu này, mong thầy góp ý cho báo cáo đồ án môn học sau tốt Cuối cùng, em xin cảm ơn khoa Công nghệ Thực phẩm, trường Đại học Công nghiệp Thực phẩm TPHCM, đặc biệt lả thầy Trần Văn Hùng tận tình hướng dẫn tạo điều kiện thuận lợi để chúng em hoàn thành đề tài giao 48 Đồ án kĩ thuật thực phẩm GVHD Tr ần Văn Hùng TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Trần Xoa, Nguyễn Trọng Khuôn, Phạm Xn Toản, Sổ tay q trình thiết bị cơng nghệ hóa chất, tập 2, nhà xuất khoa học kỹ thuật Hà Nội, năm 2016 [2] Trần Văn Phú, Tính tốn thiết kế hệ thống sấy, Nhà xuất giáo dục, năm 2002 [3] Kỹ thuật trình thiết bị 2, Trường ĐH Công Nghiệp Thực Phẩm TPHCM [4] Võ Văn Bang- Vũ Bá Minh (2013), Quá trình thiết bị cơng nghệ hóa học thực phẩm tập 3: truyền khối, Nhà xuất Đại học Quốc gia TP.HCM [5] Hoàng Văn Chước, Kỹ thuật sấy, Nhà xuất khoa học kỹ thuật [6] Trần Xoa, Nguyễn Trọng Khn, Phạm Xn Toản, Sổ tay q trình thiết bị cơng nghệ hóa chất, tập1, nhà xuất khoa học kỹ thuật Hà Nội, năm 2016 [7] Nguyễn Văn Lụa ( 2002), Kĩ thuật sấy nông sản thực phẩm, NXB Khoa Học Kĩ Thuật [8] Nguyễn Văn May, Giáo trình kỹ thuật sấy nơng sản thực phẩm, Nhà xuất khoa học kỹ thuật Hà Nội [9] Lê Văn Việt Mẫn(chủ biên), Lại Quốc Đạt, Nguyễn Thị Hiền, Tôn Nữ Minh Nguyệt,Trần Thị Thu Trà, Công nghệ chế biến thực phẩm, Nhà xuất Đại học Quốc gia TPHCM [10] Lâm Xuân Thanh, Giáo trình công nghệ chế biến sữa sản phẩm từ sữa, Nhà xuất Khoa học kĩ thuật 49 ... Sữa bột Sữa thành phẩm vận chuyển vào kho chờ xuất thị trường 1.5 Thiết bị sấy phun 1.5.1 Cấu tạo: Hệ thống thiết bị sấy phun gồm phận chính: buồng sấy, cấu phun, caloriphe cấp nhiệt, hệ thống. .. protein sữa - Sinh học hóa sinh: gây ức chế vi sinh vật enzyme có sữa Người ta sử dụng thiết bị sấy như: thiết bị sấy thăng hoa (freeze dryer), thiết bị sấy trục (drum/roller dryer) thiết bị sấy phun. .. TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP THỰC PHẨM TP HCM KHOA CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM ĐỒ ÁN KỸ THUẬT THỰC PHẨM ĐỀ TÀI THIẾT KẾ HỆ THỐNG SẤY PHUN SỮA BỘT VỚI NĂNG SUẤT 200kg/h GVHD: TRẦN VĂN HÙNG SVTH: PHẠM MỸ HIỀN