Tính toán thiết kế hệ thống sấy lạnh và khảo sát tác dụng điều tiết của hệ thống đến chất lượng thóc bảo quản trong kho tích lượng 105 tấn của cục dự trữ quốc gia

Nguyễn Thị Hạnh giáo dục đào tạo TRƯờNG ĐạI HọC bách khoa Hà Nội Luận văn thạc sĩ khoa học ngành: Công nghệ thực phẩm Công nghƯ thùc phÈm tÝnh to¸n thiÕt kÕ hƯ thèng sÊy lạnh khảo sát tác dụng điều tiết hệ thống đến chất lượng thóc bảo quản kho tích lượng 105 cục dự trữ quốc gia 2006 - 2008 nguyễn thị hạnh Hà Nội 2008 Hà Nội, 2008 giáo dục đào tạo TRƯờNG ĐạI HọC bách khoa Hà Nội Luận văn thạc sÜ khoa häc tÝnh to¸n thiÕt kÕ hƯ thèng sÊy lạnh khảo sát tác dụng điều tiết hệ thống đến chất lượng thóc bảo quản kho tích lượng 105 cục dự trữ quốc gia ngành: Công nghệ thực phẩm mà số: 09-02 nguyễn thị hạnh Người hướng dẫn khoa học: pgs.ts nguyễn xuân phương LỜI CẢM ƠN Tôi xin chân thành cảm ơn TS Nguyễn Xuân Phương, người tận tình hướng dẫn định hướng giúp đỡ suốt thời gian thực luận văn Tôi xin chân thành cảm ơn tới anh, chị trung tâm bảo quản cục dự trữ quốc gia Qua xin bày tỏ lịng biết ơn sâu sắc tới gia đình, người thân bạn bè, người ủng hộ động viên tơi q trình học tập cơng tác để hoàn thành luận văn Hà nội, tháng 11 năm 2008 Tác giả Nguyễn Thị Hạnh MỤC LỤC Trang LỜI CAM ĐOAN MỤC LỤC Trang MỞ ĐẦU CHƯƠNG I TỔNG QUAN 10 1.1 Những biến đổi thóc sau thu hoạch 10 1.1.1 Tổng quan sản lượng thóc hàng năm 10 1.1.2 Những biến đổi xảy thóc bảo quản sau thu hoạch 11 1.1.2.1 Q trình hơ hấp 11 1.1.2.2 Q trình chín sau thu hoạch 12 1.1.2.3 Quá trình nảy mầm 13 1.1.2.4 Quá trình bốc nóng 14 1.1.2.5 Hiện tượng biến vàng thóc bảo quản 15 1.2 Tổng quan bảo quản thóc 15 1.2.1 Tầm quan trọng bảo quản thóc ngành dự trữ quốc gia 15 1.2.2 Cơng nghệ bảo quản thóc giới 16 1.2.2.1 Công nghệ bảo quản kín 16 1.2.2.2 Công nghệ bảo quản mát 17 1.2.2.3 Công nghệ bảo quản chân không 18 1.2.3 Thực trạng cơng nghệ BQ thóc ngành DTQG nước ta 18 1.2.3.1 Thực trạng kho bảo quản áp dụng 18 1.2.3.2 Cơ sở vật chất trang thiết bị kỹ thuật 20 1.2.3.3 Công nghệ ngành dự trữ quốc gia nước ta 21 1.3 Xu hướng phát triển thời gian tới ngành DTQG nước ta 24 1.3.1 Nhập kho đại 24 1.3.2 Tận dụng kho cũ với đầu tư khoa học kỹ thuật 25 1.3.2.1 Phân loại trước nhập kho 25 1.3.2.2 Thơng gió cưỡng 28 1.3.2.3 Sấy lạnh thóc 29 CHƯƠNG II CƠ SỞ VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 30 2.1 Các yếu tố ảnh hưởng đến chất lượng thóc bảo quản 30 2.1.1 Ảnh hưởng độ tạp chất, độ đồng độ ẩm thóc 30 2.1.2 Cường độ hơ hấp thóc sau thu hoạch 30 2.1.3 Ảnh hưởng thời tiết 31 2.1.4 Ảnh hưởng kết cấu hệ thống bảo quản 32 2.2 Tác dụng sấy lạnh đến chất lượng thóc bảo quản 32 2.2.1 Bản chất trình bay nước sấy 32 2.2.2 Cơ sở sấy lạnh bảo quản thóc dự trữ đổ rời 32 2.2.2.1 Trong kỹ thuật sấy thông thường (sấy nhiệt nóng) 32 2.2.2.2 Trong kỹ thuật sấy lạnh 33 2.3 Dụng cụ phương pháp thí nghiệm 36 2.3.1 Xác định độ ẩm khối hạt phương pháp sấy khô đến trọng lượng không đổi 36 2.3.2 Xác định tạp chất 36 2.3.3 Xác định tỷ lệ rạn nứt 37 2.3.4 Xác định tỷ lệ hạt vàng 37 2.3.5 Xác định mật độ côn trùng 37 2.3.6 Xác định tỷ lệ hạt khơng hồn thiện 37 2.3.7 Xác định tỷ lệ gạo lật 37 CHƯƠNG III KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ KIẾN NGHỊ 38 PHẦN I THIẾT KẾ VÀ LẮP ĐẶT HỆ THỐNG THỰC NGHIỆM 38 3.1 Thiết kế hệ thống ống dẫn gió 38 3.1.1 Tính trở lực lớp hạt (khi dịng khí chuyển động từ lên) 38 3.1.2 Tính thơng số khơng khí thơng gió 41 3.1.3 Tính trở lực khơng khí chuyển động ống dẫn tổng trở lực 41 3.1.4 Tính tổng trở lực hệ thống đẩy 43 3.1.5 Tính chọn quạt cấp gió 44 3.1.6 Tính số lỗ cách bố trí lỗ 45 3.1.7 Hệ thống thiết bị điều tiết nhiệt ẩm 45 3.1.8 Kê lót kho lắp đặt hệ thống thiết bị kho 48 3.1.9 Hệ thống thiết bị đo nhiệt độ độ ẩm lịng khối thóc bảo quản ngăn kho 50 3.2 Thiết kế hệ thống làm lạnh làm khơ khơng khí 55 3.2.1.Tính diện tích bề mặt giàn làm lạnh 56 3.2.2.Tính diện tích bề mặt giàn đốt nóng 57 3.2.3.Tính diện tích bề mặt giàn ngưng tụ 57 3.2.4 Thiết bị làm khơ, làm mát khơng khí 59 PHẦN II KẾT QUẢ THỰC NGHIỆM 60 2.1 Nguyên li ệu địa điểm nghiên cứu 61 2.1.1 Nguyên liệu thí nghiệm 61 2.1.2 Địa điểm tiến hành thí nghiệm 61 2.2 Kết khả điều tiết nhiệt ẩm lòng khối hạt hệ thống sấy lạnh 62 2.2.1 Kiểm tra nhiệt độ độ ẩm khơng khí sau qua hệ thống xử lý 62 2.2.2 Kiểm tra phân phối gió hệ thống kênh 63 2.2.3 Kiểm tra chênh lệch nhiệt độ thủy ngân với nhiệt độ đầu đo điện tử 64 3.2 Kết diễn biến chất lượng thóc thí nghiệm 76 3.3 Kết làm ẩm khối thóc trước xuất kho 78 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 93 I KẾT LUẬN 93 II KIẾN NGHỊ 93 TÀI LIỆU THAM KHẢO 94 PHỤ LỤC 95 DANH MỤC CÁC BẢNG Trang Bảng 1.1: Diện tích canh tác sản lượng lúa theo mùa vụ 10 Bảng 3.1 Chỉ tiêu chất lượng thóc ban đầu 61 Bảng 3.2 Bố trí ngăn kho thí nghiệm 62 Bảng 3.3 Kiểm tra chênh lệch số xiên đo nhiệt độ đầu đo điện tử .64 Bảng 3.4 Kiểm tra thay đổi độ ẩm hạt sau chạy máy 64 Bảng 3.5 Kết điều tiết nhiệt độ khơng khí lịng khối hạt hệ thống .65 Bảng 3.6 Kết điều tiết nhiệt độ khơng khí lịng khối hạt hệ thống .66 Bảng 3.7 Kết điều tiết nhiệt độ khơng khí lịng khối hạt hệ thống .67 Bảng 3.8 Kết điều tiết nhiệt độ không khí lịng khối hạt hệ thống .68 Bảng 3.9 Kết điều tiết nhiệt độ khơng khí lòng khối hạt hệ thống .69 Bảng 3.10 Kết điều tiết nhiệt độ khơng khí lịng khối hạt hệ thống .70 Bảng 3.11 Kết điều tiết độ ẩm khơng khí lịng khối hạt hệ thống 72 Bảng 3.12 Kết điều tiết độ ẩm khơng khí lịng khối hạt hệ thống 73 Bảng 3.13 Kết điều tiết độ ẩm khơng khí lịng khối hạt hệ thống 74 Bảng 3.14 Kết diễn biến chất lượng thóc thực nghiệm 77 Bảng 3.15 Kết thay đổi nhiệt độ độ ẩm khơng khí theo thời gian chạy ẩm .79 Bảng 3.16 Kết thay đổi nhiệt độ độ ẩm không khí theo thời gian chạy ẩm .81 Bảng 3.17 Kết thay đổi nhiệt độ độ ẩm khơng khí theo thời gian chạy ẩm .83 Bảng 3.18 Kết thay đổi nhiệt độ độ ẩm khơng khí theo thời gian chạy ẩm .85 Bảng 3.19 Kết thay đổi nhiệt độ độ ẩm khơng khí theo thời gian chạy ẩm .87 Bảng 3.20 Kết thay đổi nhiệt độ độ ẩm khơng khí theo thời gian chạy ẩm .89 Bảng 3.21 Kết thay đổi nhiệt độ độ ẩm khơng khí theo thời gian chạy ẩm .90 MỞ ĐẦU Do tác động kinh tế thị trường, nhu cầu xã hội, tích lượng lương thực cần dự trữ ngày nhiều chất lượng lương thực dự trữ đòi hỏi cao Chính lẽ cơng nghệ bảo quản thóc dự trữ hình thành ngày hồn thiện theo chiều hướng tiên tiến đại Việc công nghiệp hố đại hố bảo quản thóc dự trữ nhằm bảo quản số lượng nhiều, hao hụt giữ chất lượng tốt thời gian dài Ngoài việc sử dụng lương thực nước, nước ta nước xuất gạo lớn giới Lương thực xuất phải đảm bảo chất lượng để đáp ứng nhu cầu thị trường giới Đó việc cần thiết đưa cơng nghệ tiên tiến thiết bị đại vào phục vụ bảo quản thóc gạo Ở Việt Nam, bảo quản lương thực dự trữ vấn đề nan giải, điều kiện thực tế khí hậu nhiệt đới gió mùa nắng nóng, mưa nhiều; bên cạnh đó, kho tàng chứa lương thực xuống cấp, trang thiết bị kỹ thuật nghèo nàn, thô sơ; công nghệ bảo quản đơn giản thường nhờ vào sức lao động thủ công Lượng lương thực dự trữ Việt Nam chủ yếu thóc Thóc dự trữ bảo quản cơng nghệ thống tự nhiên đổ rời khu vực miền Bắc miền Trung đóng bao khu vực miền Nam Qua thực tế q trình bảo quản thóc cho thấy hai yếu tố định đến chất lượng thóc bảo quản thủy phần hạt nhiệt độ đống hạt Muốn bảo quản thóc có chất lượng khơng bị suy giảm từ năm trở lên phải giữ cho thủy phần hạt từ lúc nhập kho trình bảo quản khơng vượt q 13,5% nhiệt độ đống hạt ≤ 350C Nếu để nhiệt độ đống hạt cao 350C làm khả nẩy mầm hạt, cao 38oC xảy tượng dồn nhiệt dồn ẩm, làm tăng khả hô hấp cục bộ, hạt bị phân hủy chất béo, ô xy hóa axit béo không no, làm tăng nhanh hàm lượng hợp chất cacbonyl dễ bay hơi, làm già hóa tinh bột Điều ảnh hưởng sâu sắc đến chất lượng thóc bảo quản; làm cho gạo khơng cịn dẻo, có mùi vị ơi, hơi, chí bị biến vàng làm suy giảm trầm trọng chất lượng thương phẩm hạt Hiện nay, số thóc thu mua nhập kho bảo quản nhiều nguyên nhân có thủy phần hạt khơng đồng có lúc có nơi khơng đạt theo tiêu chuẩn đề Vì vậy, muốn hạn chế tổn thất số lượng chất lượng thóc bảo quản cần có biện pháp xử lý để đưa đống hạt trở trạng thái an tồn Có nhiều biện pháp xử lý để làm nguội, làm khơ đống hạt q trình bảo quản như: cào đảo thủ công kết hợp với mở cửa thông thống, sấy, thơng gió nóng, thơng gió nguội v.v… phương pháp thơng gió đặc biệt quan trọng cần khắc phục q trình tự nóng lên khối hạt Khơng khí khơ cộng với nhiệt độ thấp làm giảm độ ẩm tương đối khơng khí hạt lương thực chí cịn làm khơ hạt này, đồng thời làm giảm hoạt động sinh lý khối hạt Để đáp ứng nhu cầu ngày cao kinh tế thị trường trước nhiệm vụ xây dựng ngành DTQG theo hướng công nghiệp hố, đại hố, chúng tơi nghiên cứu đề tài : “Tính tốn thiết kế hệ thống sấy lạnh khảo sát tác dụng điều tiết hệ thống đến chất lượng thóc bảo quản kho tích lượng 105 cục dự trữ quốc gia” Không khí làm mát khơ trước thổi vào khối hạt thông qua hệ thống ống dẫn Cách làm làm mát làm khô khối hạt đến nhiệt độ độ ẩm an toàn với thời gian ngắn chủ động thời tiết 10 CHƯƠNG I TỔNG QUAN 1.1 Những biến đổi thóc sau thu hoạch 1.1.1 Tổng quan sản lượng thóc hàng năm Bảng 1.1: Diện tích canh tác sản lượng lúa theo mùa vụ Diện tích Sản lượng Chia Tổng Lúa số đông xuân Lúa hè thu Chia Lúa mùa Tổng số Lúa đông xuân Lúa Lúa hè thu mùa Nghìn Nghìn 1990 6042,8 2073,6 1215,7 2753,5 19225,1 7865,6 4090,5 7269,0 1991 6302,8 2160,6 1382,1 2760,1 19621,9 6788,3 4715,8 8117,8 1992 6475,3 2279,0 1448,6 2747,7 21590,4 9156,3 4907,2 7526,9 1993 6559,4 2323,6 1549,1 2686,7 22836,5 9035,6 5633,1 8167,8 1994 6598,6 2381,4 1586,1 2631,1 23528,2 10508,5 5679,4 7340,3 1995 6765,6 2421,3 1742,4 2601,9 24963,7 10736,6 6500,8 7726,3 1996 7003,8 2541,1 1984,2 2478,5 26396,7 12209,5 6878,5 7308,7 1997 7099,7 2682,7 1885,2 2531,8 27523,9 13310,3 6637,8 7575,8 1998 7362,7 2783,3 2140,6 2438,8 29145,5 13559,5 7522,6 8063,4 1999 7653,6 2888,9 2341,2 2423,5 31393,8 14103,0 8758,3 8532,5 2000 7666,3 3013,2 2292,8 2360,3 32529,5 15571,2 8625,0 8333,3 2001 7492,7 3056,9 2210,8 2225,0 32108,4 15474,4 8328,4 8305,6 2002 7504,3 3033,0 2293,7 2177,6 34447,2 16719,6 9188,7 8538,9 2003 7452,2 3022,9 2320,0 2109,3 34568,8 16822,7 9400,8 8345,3 2004 7445,3 2978,5 2366,2 2100,6 36148,9 17078,0 10430,9 8640,0 2005 7329,2 2942,1 2349,3 2037,8 35832,9 17331,6 10436,2 8065,1 7324,4 2988,6 2323,3 2012,5 35826,8 17530,7 9714,5 8581,6 Sơ 2006 87 Bảng 3.19 Kết thay đổi nhiệt độ độ ẩm tương đối khơng khí theo thời gian chạy ẩm Ngày 19/9/2008, độ ẩm hạt sau ngày chạy ẩm W= 14,2% Nhiệt độ Thời gian độ ẩm 11h45 11h55 12h05 12h15 12h25 12h35 12h45 12h55 13h05 tưd 32 32 31,8 31,8 31,8 31,8 31,8 31,8 31,8 td 32 32 31,8 31,8 31,8 31,8 31,8 31,8 31,8 ϕd 100 100 100 100 100 100 100 100 100 tưt 30,5 30,5 30,5 30,5 30,5 30,5 30,5 31 31 tt 31 31 31 31 31 31 31 31,5 31,5 ϕt 96 96 96 96 96 96 96 93 93 t0 32 32 32 32 32 32 32 32 32 88 Nhiệt độ Thời gian độ ẩm 13h15 13h25 13h35 13h45 13h55 14h05 14h15 tưd 31,8 31,8 31,8 31,8 31,8 31,8 31,8 td 31,8 31,8 31,8 31,8 31,8 31,8 31,8 ϕd 100 100 100 100 100 100 100 tưt 31 31 31 31 31 31,2 31,8 tt 31,5 31,5 31,5 31,5 31,5 31,6 31,8 ϕt 93 93 93 93 93 97 100 t0 32 32 32 32 32 32 32 89 Bảng 3.20 Kết thay đổi nhiệt độ độ ẩm tương đối không khí theo thời gian chạy ẩm Ngày 20/9/2008 Nhiệt độ Thời gian độ ẩm 10h10 10h20 10h30 10h40 10h50 11h00 11h10 tưd 31 31 31 31 31 31 31 td 31,5 31,3 31,3 31,3 31,2 31,2 31,2 ϕd 96 98 98 98 98 98 98 tưt 30,5 30,5 30,5 30,5 30,5 30,5 31 tt 31 31 31 31 31,2 31,2 31,2 ϕt 96 96 96 96 94 94 98 t0 31,5 31,5 31,5 31,5 31,5 31,5 31,5 11h20 11h30 90 Bảng 3.21 Kết thay đổi nhiệt độ độ ẩm tương đối khơng khí theo thời gian chạy ẩm Ngày 23/9/08, độ ẩm hạt sau ngày chạy ẩm W= 14,7% Nhiệt độ Thời gian độ ẩm 12h15 12h25 12h35 12h45 12h55 13h05 13h15 13h25 13h35 tưd 32,8 32,8 32,2 32 32 32 32 32 32 td 33 32,8 32,5 32,2 32,2 32,2 32,2 32,2 32,2 ϕd 98 100 97 98 98 98 98 98 98 tưt 31 31 31 31 31 31 31,5 31,5 31,5 tt 32 32 32 31,5 31,5 31,5 32 32 32 ϕt 93 93 93 96 96 96 96 96 96 t0 33 33 33 32,5 32,5 32,5 32,5 32,5 32,5 91 Nhiệt độ Thời gian độ ẩm 13h45 13h55 14h05 tưd 32 32 32 td 32,2 32,2 32,2 ϕd 98 98 98 tưt 31,5 31,5 32 tt 32 32 32,2 ϕt 96 96 98 t0 32,5 32,5 32,5 14h15 14h25 Ngày 23/9/08, độ ẩm thóc sau ngày chạy ẩm W= 15% 14h35 92 Sau 1,5-2 chạy ẩm, nhiệt độ khơng khí lớp nhiệt độ khơng khí lớp khối hạt, chứng tỏ khơng khí ẩm phân bố toàn khối hạt Nếu tiếp tục chạy ẩm khơng có hiệu Vì thời gian chạy ẩm cao Sau 6-8 ngày chạy ẩm độ ẩm khối hạt độ ẩm an toàn xay xát 14,5 – 15 % Vậy trước xuất kho cần phải chạy ẩm khoảng tuần 93 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ I KẾT LUẬN Đã thiết kế hệ thống thơng gió sấy lạnh đảm bảo hoạt động tốt với kết thí nghiệm đạt sau: - Nếu dùng hệ thống sấy lạnh với kho thóc sau thu hoạch nhanh chóng đưa độ ẩm an tồn bảo quản (W=12,5%) 25÷30 ngày Trong kho thơng gió tự nhiên phải tháng - Dùng hệ thống sấy lạnh để điều tiết nhiệt ẩm khối hạt bốc nóng điều kiện an tồn mùa hè ÷ Do hoàn toàn chủ động điều tiết nhiệt ẩm khơng phụ thuộc khơng khí bên ngồi Hệ thống làm ẩm trở lại khối hạt từ độ ẩm bảo quản 12,9% đến độ ẩm tốt cho xay xát W=14,5% ÷ ngày chạy máy ngày chạy - Nếu dùng hệ thống điều tiết nhiệt ẩm máy lạnh theo hệ thống thiết kế chất lượng thóc gạo xay xát cho tốt nhiều so với kho đối chứng dùng thơng gió tự nhiên - Qua kết thí nghiệm cho thấy hệ thống sấy lạnh điều tiết nhiệt ẩm đảm bảo yêu cầu đặt hoạt động tốt II KIẾN NGHỊ Nếu có điều kiện nên làm tiếp thí nghiệm với hệ thống phân phối khơng khí đặt cấc kho 1m có khả điều chỉnh khơng khí điểm đo Vì qua số liệu thực nghiệm nhiệt độ lớp đáy giảm nhanh sau đến lớp giảm chậm lớp 94 TÀI LIỆU THAM KHẢO PGS.TS Mai Văn Lề ( chủ biên), PGS Bùi Đức Hợi, Bảo quản lương thực, NXB Khoa học kỹ thuật, 1996 PGS Bùi Đức Hợi, Bảo quản lương thực, Trường ĐHBK Hà Nội, 1996 Vũ Quốc Trung, Lê Thế Ngọc, Sổ tay kỹ thuật bảo quản lương thực, NXB Khoa học kỹ thuật, 2000 TS Nguyễn Xuân Phương, Kỹ thuật lạnh thực phẩm, NXB Khoa học kỹ thuật, 2004 Bùi Đức Hợi, Nguyễn Vi Thư, Lương Hồng Nga, Nguyễn Thị Lan, Hướng dấn thí nghiệm mơn học Bảo quản chế biến lương thực, Trường Đại học Bách khoa Hà nội, 2004 95 PHỤ LỤC ẢNH ĐỊA ĐIỂM VÀ BỐ TRÍ THÍ NGHIỆM CỦA ĐỀ TÀI: TỔNG KHO DỰ TRỮ VIỆT YÊN 96 NHỮNG NGĂN KHO THÍ NGHIỆM 97 98 99 100 101 ... HọC bách khoa Hà Nội Luận văn thạc sĩ khoa học tính toán thiết kế hệ thống sấy lạnh khảo sát tác dụng điều tiết hệ thống đến chất lượng thóc bảo quản kho tích lượng 105 cục dự trữ quốc gia ngành:... thể điều tiết làm ẩm trở lại khối thóc đến độ ẩm xay xát có hiệu Trên sở đề tài tơi chọn là: ? ?Tính tốn thiết kế hệ thống sấy lạnh khảo sát tác dụng điều tiết hệ thống đến chất lượng thóc bảo quản. .. xây dựng ngành DTQG theo hướng cơng nghiệp hố, đại hố, chúng tơi nghiên cứu đề tài : ? ?Tính tốn thiết kế hệ thống sấy lạnh khảo sát tác dụng điều tiết hệ thống đến chất lượng thóc bảo quản kho tích