thiết kế máy sấy bánh tráng bằng máy sấy băng tải 2 mặt

Với quá trình sấy được phân em xin chọn thiết kế máy sấy bánh trángbằng máy sấy băng tải 2 mặt giúp cho bà con nông dân dễ dàng, chủ động hơntrong quá trình sản xuất không phụ thuộc vào

TRƯỜNG ĐẠI HỌC PHÚ YÊNKHOA KHOA HỌC TỰ NHIÊN

ĐỒ ÁN QUÁ TRÌNH THIẾT BỊ

THIẾT KẾ MÁY SẤY BÁNH TRÁNG

GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN: PHAN THỊ QUỲNH TRÂM

Phú Yên, năm 2018

LỜI MỞ ĐẦU

Nền nông nghiệp nước ta phát triển rất mạnh vì có ưu thế về nhiều mặt từ

đó có thể nói nông nghiệp là nền kinh tế quan trọng của nước ta, đặc biệt nôngsản của chúng ta không chỉ đáp ứng yêu cầu của nhân dân trong nước mà cònđược xuất khẩu ra nước ngoài Và chúng ta đứng thứ 2 thế giới về xuất khẩugạo, nhưng chỉ xuất khẩu gạo thô thì không thể có thu nhập cao từ đó chúng ta

đã bắt đầu xuất khẩu thêm các chế phẩm đa dạng từ gạo như phở, hủ tiếu, cácloại bánh, nhất là Bánh tráng

Bánh tráng – món ăn dân dã quen thuộc của mọi người dân trên đất nướcViệt Nam và được hầu hết mọi người yêu thích đến ngay cả người nước ngoàicũng chuộng sản phẩm này Được làm từ gạo là chính và có một số loại đượcpha trộn cùng dừa hay một số loại tinh bột có khả năng tạo màng khác để tănghương vị Cách làm cũng rất đơn giản chỉ cần đem bột pha cùng với nước ở tỷ lệthích hợp dùng đồ múc và tráng mỏng trên miếng vải căng trên 1 chiếc nồi rồiđược hấp chín tầm 2-3 phút sau đó đem phơi khô đến trong lại trên các tấm phênbằng tre và được ràng lại thành dây 10 cái

Nhưng chỉ với cách thực hiện thủ công thì không thể đủ sản lượng đểcung cấp ra nước ngoài từ đó chúng ta phải phát triển ngành công nghệ thựcphẩm để đáp ứng đủ nhu cầu của mọi người Các loại máy móc trong các hệthống công nghệ cần được đổi mới, cải tiến, cập nhật thường xuyên giúp giảmsức lực con người, tăng năng suất sản phẩm, giải quyết vấn đề thất nghiệp,…

Trong đó quá trình sấy chính là 1 phần quan trọng của các hệ thống sảnxuất bánh tráng cũng như nông sản khô Quá trình sấy không chỉ là quá trìnhtách nước và hơi nước ra khỏi vật liệu một cách đơn thuần mà là một quá trìnhcông nghệ Nó đòi hỏi sau khi sấy vật liệu phải đảm bảo chất lượng cao, tiêu tốnnăng lượng ít và chi phí vận hành thấp Để thực hiện quá trình sấy người ta sửdụng một hệ thống gồm nhiều thiết bị như thiết bị sấy (hầm sấy, tháp sấy, thùngsấy,…), thiết bị đốt nóng tác nhân (calorifer) hoặc thiết bị làm lạnh để làm khôtác nhân, quạt, bơm và một số thiết bị phụ như hầm đốt, xyclon,… Chúng ta gọi

hệ thống các thiết bị thực hiện một quá trình sấy cụ thể nào đó là một hệ thốngsấy

Với quá trình sấy được phân em xin chọn thiết kế máy sấy bánh trángbằng máy sấy băng tải 2 mặt giúp cho bà con nông dân dễ dàng, chủ động hơntrong quá trình sản xuất không phụ thuộc vào thời tiết giúp tăng năng suất tăngthu nhập tăng việc làm

1.1.1.3 Phân loại

Phụ thuộc vào vùng miền sản xuất, tuỳ theo hình dạng, kích thước, độ dàymỏng, độ khô, phương pháp sản xuất, nguyên liệu làm bánh và mục đích sửdụng của khách hàng mà bánh có các loại sau:

♦ Bánh mềm: bánh phở tươi, bánh cuốn

♦ Bánh cứng: bánh nhúng, bánh đập, bánh tráng nướng

1.1.1.4 Thành phần, giá trị dinh dưỡng

Bảng 1: Giá trị dinh dưỡng

1.1.1.5 Công dụng

Được sử dụng như cơm để ăn kèm thức ăn tùy cách ăn có thể đem bánh

đi nướng giòn trên than hồng hay nhúng qua nước cho mềm (có thể sau khinướng hoặc không nướng), cuốn nem rán (chả giò) Bánh tráng nướng giòn cóthể ăn kèm cùi dừa rất ngon Bánh tráng có thể được ăn kèm với nhiều món ănnhư: mắm ruốc, gỏi… không nhất thiết phải qua công đoạn nướng giòn

1.1.1.6 Sản phẩm

Bánh tráng sau khi được sấy khô tuỳ vào hình dạng và kích thước mà nóđược sử dụng với các mục đích khác nhau: vơi độ ẩm 20-25% được đem đi cắtsợi từ 1mm làm phở hoặc hủ tiếu, với đường kính 18-20cm thì đem đi làm bánh

đa nem hoặc với bánh đường kính từ 45-50cm thì đem nhúng với nước cuốn vớithức ăn hoặc đem đi nướng giòn,… cùng 1 vài chế phẩm khác đem đi làm thức

ăn vặt được nhiều người yêu thích

1.1.1.7 Thời gian thu hoạch, phân bố địa lý

Các quy trình sản xuất bánh tráng rất là đơn giản nhưng nó phụ thuộc khánhiều và thời tiết Khi trời nắng thì thuận lợi cho năng suất cao nhưng khi trờimưa thì không thể sản xuất dẫn tới năng suất thấp Từ đó chỉ cần chúng ta có thểkhống chế được nhiệt độ và thời gian làm bay hơi nước đạt đến độ ẩm yêu cầu là12% thì có thể sản xuất vào bất kỳ thời gian nào mà chúng ta muốn

Các lò bánh nổi tiếng ở nước ta tập trung ở vùng Bắc Trung Bộ và Duyênhải Nam Trung Bộ cùng với tỉnh Tây ninh Còn lại thì hầu như ở đâu có trồnglúa thì đều có lò bánh rải rác khắp nước

1.1.2 Cơ sở lý thuyết

1.1.2.1 Khái niệm

Sấy là quá trình làm khô vật liệu bằng phương pháp bay hơi do nhiệt.Nhiệt được cung cấp cho vật liệu ẩm bằng dẫn nhiệt, đối lưu, bức xạ hoặc bằngnăng lượng điện trường có tần số cao Mục đích của quá trình sấy là giảm khốilượng của vật liệu, tăng độ bền và bảo quản được tốt, đây là phương pháp bảoquản thực phẩm đơn giản, an toàn và dễ dàng

1.1.2.2 Phân loại phương pháp sấy

Có 2 loại sấy cơ bản là sấy tự nhiên và sấy nhân tạo:

♦ Tự nhiên: Tiến hành bay hơi bằng năng lượng tự nhiên như năng lượnggió, năng lượng mặt trời, … (gọi là quá trình phơi hay sấy tự nhiên).Phương pháp này đỡ tốn nhiệt năng, nhưng không chủ động điều chỉnhđược vận tốc của quá trình yêu cầu kỹ thuật, năng suất thấp,…

♦ Nhân tạo: thường được tiến hành trong các loại thiết bị sấy để cung cấpnhiệt cho các vật liệu ẩm Sấy nhân tạo có nhiều dạng, tuỳ theo phươngpháp truyền nhiệt mà trong kỹ thuật sấy có thể chia thành nhiều dạng:

- Phương pháp sấy đối lưu: trong phương pháp này việc cấp nhiệt cho vật ẩmthực hiện bằng cách trao đổi nhiệt đối lưu (tự nhiên hay cưỡng bức) trườnghợp này mỗi chất sấy làm nhiệm vụ cấp nhiệt

- Phương pháp sấy tiếp xúc: trong phương pháp sấy này việc cấp nhiệt chovật liệu sấy thực hiện bằng dẫn nhiệt do vật sấy tiếp xúc với bề mặt có nhiệt

độ cao hơn

- Phương pháp sấy bằng tia hồng ngoại: dùng năng lượng của tia hồng ngoại

do nguồn nhiệt phát ra truyền cho vật liệu sấy

- Phương pháp sấy dùng điện trường cao tần: trong phương pháp này người

ta để vật ẩm trong điện trường tần số cao Vật ẩm sẽ được nóng lên Trườnghợp này môi chất sấy không làm nhiệm vụ gia nhiệt cho vật

- Sấy thăng hoa: Sấy trong môi trường có độ chân không rất cao, nhiệt độ rấtthấp, nên độ ẩm tự do trong vật liệu đóng băng và bay hơi từ trạng thái rắnsang hẳn trạng thái hơi mà không cần qua trạng thái lỏng

Các phương pháp sấy bằng tia hồng ngoại, sấy bằng dòng điện cao tần, sâythăng hoa ít được sử dụng trong công nghiệp nên gọi chung là phương pháp sáyđặc biệt

1.1.3 Một số nhân tố ảnh hưởng tới tốc độ sấyTốc độ sấy phụ thuộc vào một số yếu tố chủ yếu sau:

♦ Bản chất của vật liệu sấy như cấu trúc, thành phần hóa học, đặc tính liên kết ẩm,

…

♦ Hình dạng vật liệu sấy: kích thức mẫu sấy, bề dày lớp vật liệu,… Diện tích bềmặt riêng vật liệu càng lớn thì tốc độ sấy càng nhanh

♦ Độ ẩm đầu, độ ẩm cuối và độ ẩm tới hạn của vật liệu

♦ Độ ẩm, nhiệt độ và tốc độ của không khí

♦ Chênh lệch giữa nhiệt độ đầu và nhiệt độ cuối của không khí sấy, nhiệt độ cuốicao thì nhiệt độ trung bình của không khí càng cao, do đó tốc độ sấy cũng tăng.Nhưng nhiệt độ cuối không nên quá cao vì không sử dụng triệt để nhiệt

♦ Cấu tạo thiết bị sấy, phương thức và chế độ sấy

CHƯƠNG 2 QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ

- Gạo phải còn nguyên không bị vỡ vụn

- Gạo có độ dẻo, thơm vừa

♦ Vo gạo :

Sau khi chọn loại gạo thích hợp, tiến hành định lượng rồi cho vào thùng cóchứa nước tiến hành vo gạo cho sạch, thường theo kinh nghiệm thì vo hai lần làđủ

♦ Ngâm gạo:

Gạo sau công đoạn vo tiếp tục cho vào thùng ngâm với nước (nước máyhoặc nước giếng nhưng phải thật sạch không mùi) Tiến hành ngâm cho tới khithấy hạt gạo trương phồng to mềm nhũn thì cho thêm muối ăn với tỉ lệ 10:1, một

ít muối có thể làm tăng tính đậm đà cho bánh đồng thời làm tăng chất đạm.Thông thường ngâm với thời gian từ ba đến năm giờ đồng hồ ( tuỳ theo từngloại gạo)

♦ Xay bột:

Dùng máy xay bột nước, cho gạo cùng với nước vào xay, ta được bột gạolỏng để làm bánh

Bột lỏng sau khi xay cho vào chậu để lắng, thời gian lắng theo kinh nghiệm

từ 10 giờ đến 12 giờ, lấy bột lắng, tiến hành khuấy đều kiểm tra độ sánh của bộttheo yêu cầu từng loại bánh

♦ Hấp (Công đoạn tráng):

Băng hấp thực chất là một băng vải, vải đặc biệt theo kinh nghiệm ngườilàm bánh lâu năm thường sử dụng đó là loại vải For, xếp thành hai lớp, băng vảiđược trùm kín lên miệng của nồi nước sôi được gia nhiệt bằng củi đốt trên băngvải cạnh mép nồi, khoét một lỗ nhỏ để thêm nước do tổn thất

Bột tráng được cho vào muỗng tráng cho lên băng vải tráng đều mỏng, đậynắp nồi hấp thời gian từ 5 tới 10 giây Bánh chín dùng đũa tách bánh ra khỏibăng vải cho lên vỉ

Hình 2.2: Dây chuyền công nghệ

6 Thanh chắn dòng bột 18 Nước ngưng ra

7 Máng chứa bột 19 Băng tải trên

8 Xã tràn 20, 25 Tang đuôi

9 Thùng chứa bột tráng 21 Dao gạt

12.Máng dẫn định dạng 26.Lò hơi

27 Bình tách hơi ẩm

28 Đường hơi vào tủ hấp

 Nguyên lý

Bột chuẩn bị cho việc sản xuất bánh được bơm từ bể tạo bột qua đường cấp bột (3) vào thùng chứa bột hồ hình trụ (2) Tại đây bột được khuấy trộn đều bởi cánh khuấy (1), dẫn động quay cho cánh khuấy là động cơ điện (4) có hộp giảm tốc bột được khuấy đạt trạng thái đồng nhất qua van chặn (5) chảy trong máng hộp (6) đổ xuống bề mặt băng tải hấp (12), dòng bột tràn trên băng tải và được định dạng bằng hộp định dạng (7), hộp định dạng có cấu tạo: Ba mặt bên tiếp xúc với băng tải và mặt còn lại có thanh gạt điều chỉnh tạo khe hở đúng bằng chiều dày lớp bột, dòng bột được tải qua khe hở, được tráng thành màng bột mỏng đều có chiều dày lớp bột yêu cầu, ta gọi bộ phận này là cơ cấu tráng (10).Tải bột là băng tải hấp bằng vải chuyển động được nhờ hai tang đó là tang dẫn động và tang đuôi (9) và (15) với vận tốc yêu cầu, kéo tang chuyển động là động cơ điện thông qua hộp giảm tốc và bộ truyền xích Lớp bột liên tục được băng tải kéo vào tủ hấp (11).

Hơi nước bảo hoà khô được đưa từ nồi hơi (26) qua đường dẫn và van cấphơi (14) Hơi bảo hoà có áp suất bằng với áp suất khí quyển chiếm đầy không gian hộp hấp và trao đổi nhiệt với lớp bột trên băng tải thành nước ngưng, nước ngưng được xả định kỳ bởi van (13) Bột ra khỏi khoang hấp chín tạo thành bánh đa ẩm được dao (16) tách ra Bánh ẩm được đưa vào hệ thống sấy băng tải,thực chất của hệ thống sấy bánh đa bằng băng tải là bánh được rải đều trên băng bằng lưới thép (19) chuyển động cùng tốc độ với tốc độ bánh rơi trên băng Bánh đa ẩm trao đổi nhiệt đối lưu với không khí nóng (20) chuyển động ngược chiều với chiều chuyển động của băng tải Không khí được quạt đẩy qua

calorifer khí – hơi (24), hơi nước bảo hoà khô theo đường (25) vào calorifer gia nhiệt cho không khí ngưng lại thành nước ngưng được thoát ra qua van (13) Bánh ra khỏi buồng sấy đạt độ khô yêu cầu

Bánh đa khô được băng tải chuyển qua trục kéo cấp cho dao cắt (23) gồm lưỡi dao thứ nhất được gắn trên trục quay cùng chuyển động quay còn lưỡi dao thứ hai được gắn cố định trên cơ cấu giữ Bánh đa ôm vào trục quay, dao quay mang bánh đến cự cắt dưới tác dụng của lực cắt bánh được cắt ra thành tấm với chiều dài bằng chu vi của trục mang dao cắt

2.3 Sơ đồ thiết bị

Hình 2.3: Sơ đồ thiết bị

8 Khung buồng sấy

2.4 Chế độ, phương án sấy

Sấyđối lưu vớitác nhân làkhông khí

sấy này được sử dụng chủ yếu trong công nghiệp

♦ Cường độ sấy cao

♦ Cho phép điều chỉnh trong phạm vi rộng

♦ Đạt được bất kì độ ẩm cuối nào của vật liệu sấy

♦ Không phụ thuộc vào thời tiết2.4.1 Ưu, nhược điểm

♦ Ưu điểm

- Thiết bị đơn giản

- Dễ lắp đặt và chế tạo

- Năng suất sấy cao

♦ Hệ thống sấy đặt tại Phú Yên:

- Nhiệt độ trung bình năm: t0 = 26.5C

- Độ ẩm trung bình năm:

CHƯƠNG 3 : TÍNH TOÁN THIẾT KẾ

3.1 Thông số vật lý của bánh

Bánh tráng được hình thánh từ 2 cấu tử là bột khô và nước Theo tài liệu

ta xác định được các đại lượng vật lý của bánh

3.1.1 Khối lượng riêng của bánh được xác định

Với:

♦ Khi

♦ Khi

3.1.2 Nhiệt dung riêng của bánh

Với: : Nhiệt dung riêng của bột khô,

: Nhiệt dung riêng của nước,

Trong đó: : Khối lượng mol hân tử bột xem gần đúng bột gạo có công

3.1.4.1 Phương trình cân bằng vật chất

G1 = G2 + W, [Kg/h]

Trong đó: G1 : khối lượng bánh sấy đi vào thiết bị trong 1 giờ, Kg/h

G2 : khối lượng bánh đi ra ngoài thiết bị trong 1 giờ, Kg/h

W : lượng ẩm cần bốc hơi trong 1 giờVật liệu khô tuyệt đối qua thiết bị sấy Gk

♦ Nhược điểm:

- Là tác nhân sấy nên hiệu suất thấp

- Dựa vào ưu điểm của tác nhân sấy nên ta chọn tác nhân sấy là không khínóng

- Tác nhân sấy dùng trong máy sấy là không khí sạch được gia nhiệt bằnghơi nước bão hoà trong dàn calorifer

 Nhiệt độ hơi nước bão hoà: tbh = 100°C

 Áp suất hơi bão hoà : Pbh = 1,5at

- Chọn nhiệt độ sấy cho phép t1:

 Theo kinh nghiệm khi sấy, bánh tráng có thể chịu được nhiệt độ trêndưới 90°C Do đó ta chọn nhiệt độ tác nhân vào buồng sấy là t1 =

3.1.4.5 Tính toán quá trình sấy lý thuyết

a Xác định các thông số không khí ngoài trời

ϕ

d

kg ẩm/kgkkk

Quá trình sấy lý thuyết

Ta biết được không khí ngoài trời có áp suất P = 1 Bar

Trạng thái không khí ngoài trời A được xác định nhờ cặp thông số:

(t0, ϕ0) = ( 26,5°C, 82%)

♦Áp suất hơi bão hoà của không khí ứng với t0 = 26,5°C

Pb0 = exp {12-} = exp {12-}= 0,034 bar

♦ Lượng ẩm d0 được xác định theo công thức sau:

b Xác định trạng thái không khí sau calorife trước khi vào buồng sấy (B):

♦ Do quá trình sấy lý thuyết : d1 = d0 = 0,017 kg ẩm/kgkk

♦ Biết được cặp thông số (t1, d1) = (t1,d0)

♦ Xác định độ ẩm tương đối ϕ1 và entanpy I1 của không khí trước khi vàoTBS

♦ Áp suất bão hòa Pb1 tương ứng t1 = 900C

 Ta chọn t1 = 900C vì theo kinh nghiệm thì vật liệu sau khi sấy khô chịu đượcnhiệt độ t1 = 900C cho nên ta chọn TNS vào hộp sấy t1 = 900C như ở trên

42,402612

t

, [bar]

Pb1= exp

691,0905,235

42,4026

1

d P

d B

,[%]

ϕ1 = 0,691.(0,622 0,018)

018 , 0 1 +

c Xác định thông số của không khí sau quá trình sấy lý thuyết (C0)

Tính lượng chứa ẩm d20 sau quá trình sấy lý thuyết

Để tính d20 ta đã biết :t2 = 400C chọn ở trước và I20 = I1 = 137,98 kJ/kgkk

d20 = 2500 1,842.40

40 98 , 137

842 , 1

2 20

+

−

= +

−

t

t I

42,402612

.exp5

,235

42,402612

20

d P

d B

= 0,0732.(0,622 0,0381)

0381 , 0 1

+

= 78,9%

Với độ ẩm ϕ20 = 78,9%, kiểm tra điều kiện ϕ20 = (90 ± 5)% ta thấy ϕ20tính được chưa thoả mản nên chọn lại nhiệt độ tác nhân sấy ra khỏi buồng sấy,chọn t2 < 40oC

Chọn lại : t2 = 37,5oC

♦ Ta tính lại lượng chứa ẩm d20 :

d20 = 2500 1,842.37,5

5 , 37 98 , 137

842 , 1

2 20

+

−

= +

−

t

t I

42,402612

.exp5

,235

42,402612

20

d P

d B

b +

= 0,064.(0,622 0,0381)

0381 , 0 1 +

= 90,1%

Với độ ẩm ϕ20 = 90,1%, kiểm tra điều kiện ϕ20 = (90 ± 5)% ta thấy ϕ20tính được đã thoả mản nên nhiệt độ tác nhân sấy ra khỏi buồng sấy t2 = 37,5oCđảm bảo không xảy ra hiện tượng đọng sương

d Lượng không khí khô cần thiết để bốc hơi 1 kg ẩm

♦ Lượng không khí khô cần thiết để làm bay hơi 1 kg ẩm vật liệu sấy

l0 = 0,0381 0,018

1 1

Trong đó : VB = L0.vB , m3/h.

VC0 = L0.vC0 , m3/h

vB_ Thể tích không khí ẩm chứa 1 kg không khí khô tại B

vC0_ Thể tích không khí ẩm chứa 1 kg không khí khô tại C0.Theo phụ lục 5 (TTTKHTS -Trần Văn Phú) ta có thể tích của không khí

ẩm chứa trong 1 kg không khí khô trước và sau quá trình sấy lý thuyết tươngứng bằng vB = 1,08 m3/kgkk và vC0 = 0,954m3/kgkk ứng với t1 = 900C, ϕ1 =4,05% và t2 = 40oC, ϕ20 = 92%

=> VB = 18095,6 × 1,08 = 19543,248 m3/h

VC0 = 18095,6 × 0,954 = 17263,2024 m3/h

Vậy : V0 = 0,5.( 19543,248 + 17263,2024) = 36806,4504m3/h.=10,2239 m3/s

f Nhiệt lượng tiêu hao Q0

Nhiệt lượng tiêu hao q0 theo công thức :

3.2 Thiết kế băng tải sấy và xác định kích thước máy sấy :

3.2.1 Xác định vận tốc băng tải sấy

Vận tốc của băng tải sấy bằng vận tốc của băng tải hấp :

Hoặc được xác định theo công thức sau :

Vts = 0,4.0,0002.957.3600

200 3600

.

2 = ρ

τ

.

2

, [m]

Trong đó: G2 _ Năng suất sấy ở đầu ra máy sấy, G2 = 200 kg/h

τs _ Thời gian sấy, s Chọn thời gian sấy bánh đa τs = 50s

V _ Thể tích bánh đa trên 1m chiều dài băng , m3/m

V = b.δ.1 = 0,4.0,0002.1 = 0,00008 m3/m

ρb2 _ Khối lượng riêng của bánh đa ra, kg/m3

ls _ Chiều dài đoạn băng bổ sung, m