Nghiên cứu xác định các thông số công nghệ sấy tối ưu của quá trình sấy tinh bột sắn theo phương pháp sấy khí động

luận văn, tiến sĩ, thạc sĩ, báo cáo, khóa luận, đề tài

BỘ GIÁO DỤC VÀ ðÀO TẠO TRƯỜNG ðẠI HỌC NÔNG NGHIỆP HÀ NỘI -------  ------- LÊ THIỀU HUỆ NGHIÊN CỨU XÁC ðỊNH CÁC THÔNG SỐ CÔNG NGHỆ SẤY TỐI ƯU CỦA QUÁ TRÌNH SẤY TINH BỘT SẮN THEO PHƯƠNG PHÁP SẤY KHÍ ðỘNG LUẬN VĂN THẠC SĨ NÔNG NGHIỆP Chuyên ngành: CÔNG NGHỆ SAU THU HOẠCH Mã số : 60.54.10 Người hướng dẫn khoa học: PGS.TS. TRẦN NHƯ KHUYÊN HÀ NỘI - 2010 Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ nông nghiệp . i LỜI CAM ðOAN Tôi xin cam ñoan rằng, số liệu và kết quả nghiên cứu trong luận văn này là trung thực và chưa hề ñược sử dụng ñể bảo vệ một học vị nào. Tôi xin cam ñoan rằng, mọi sự giúp ñỡ cho việc thực hiện luận văn này ñã ñược cảm ơn và các thông tin trích dẫn trong luận văn ñều ñã ñược chỉ rõ nguồn gốc. Hà Nội, ngày tháng năm 2010 Học viên Lê Thiều Huệ Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ nông nghiệp . ii LỜI CẢM ƠN ðể hoàn thành luận văn tốt nghiệp này, bên cạnh sự cố gắng nỗ lực của bản thân, tôi ñã nhận ñược sự ñộng viên và giúp ñỡ rất lớn của nhiều cá nhân và tập thể. Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới PGS.TS. Trần Như Khuyên, Trưởng bộ môn Thiết bị bảo quản và chế biến nông sản - Khoa Cơ ñiện - Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội ñã tận tình giúp ñỡ, tạo mọi ñiều kiện tốt nhất cho tôi thực hiện và hoàn thành luận văn tốt nghiệp này. Tôi xin chân thành cảm ơn sự giúp ñỡ của các thầy cô trong Khoa Công nghệ thực phẩm ñã tạo mọi ñiều kiện cho tôi thực hiện và hoàn thành luận văn này. Tôi xin chân thành cảm ơn sự giúp ñỡ của ban giám ñốc, các phòng ban và toàn thể cán bộ công nhân viên của nhà máy chế biến tinh bột sắn Như Xuân – Thanh Hóa ñã nhiệt tình giúp ñỡ tôi trong suốt quá trình thực hiện ñề tài Tôi xin chân thành cảm ơn gia ñình và tất cả bạn bè ñã ñộng viên giúp ñỡ và tạo ñiều kiện thuận lợi cho tôi trong suốt quá trình thực hiện ñề tài và hoàn thành bản luận văn này. Hà Nội, ngày tháng năm 2010 Học viên Lê Thiều Huệ Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ nông nghiệp . iii MỤC LỤC Lời cam ñoan i Lời cảm ơn ii Mục lục iii Danh mục chữ viết tắt v Danh mục bảng vi Danh mục hình vii 1 MỞ ðẦU 1 1.1 Tính cấp thiết của ñề tài 1 1.2 Mục ñích và yêu cầu nghiên cứu 2 2 TỔNG QUAN TÀI LIỆU 4 2.1 Tình hình sản xuất và tiêu thụ tinh bột sắn 4 2.2. ðặc ñiểm cấu tạo và tính chất của tinh bột 8 2.3 Yêu cầu về sắn nguyên liệu 13 2.4 Qui trình công nghệ chế biến tinh bột sắn 14 2.5 Tình hình ứng dụng thiết bị sấy tinh bột 18 2.6 Cơ sở lý thuyết của phương pháp sấy khí ñộng 24 3 ðỐI TƯƠNG, ðỊA ðIỂM, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 38 3.1 ðối tượng nghiên cứu 38 3.2 ðịa ñiểm nghiên cứu 40 3.3 Nội dung nghiên cứu 40 3.4 Phương pháp nghiên cứu 41 4 KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN 51 4.1 Kết quả khảo sát chế ñộ sấy 51 4.2 Xác ñịnh các thông số cơ bản của quá trình sấy 52 Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ nông nghiệp . iv 4.2.1 Chọn chế ñộ sấy 52 4.2.2 Tính khối lượng vật liệu sấy 52 4.2.3 Xác ñịnh lượng ẩm cần bốc hơi 53 4.2.4 Tính toán quá trình sấy lý thuyết 53 4.2.5 Tính toán quá trình sấy thực tế 55 4.2.6 Hiệu suất nhiệt thiết bị sấy 59 4.3 Kết quả nghiên cứu thực nghiệm ñơn yếu tố 61 4.3.1 Ảnh hưởng của nhiệt ñộ tác nhân sấy X 1 ( o C) 62 4.3.2 Ảnh hưởng của tốc ñộ tác nhân sấy X 2 (m/s) 63 4.3.2 Ảnh hưởng của ñộ ẩm ban ñầu vật liệu sấy X 3 (%) 64 4.5 Kết quả nghiên cứu thực nghiệm ña yếu tố 66 4.4 Kết quả thí nghiệm ứng với giá trị tối ưu của các yếu tố vào 71 4.6 Hoàn thiện quy trình công nghệ sản xuất tinh bột sắn theo phương pháp sấy khí ñộng 72 4.6.1 Sơ ñồ quy trình công nghệ 72 4.6.2 Thuyết minh quy trình 72 5 KẾT LUẬN VÀ ðỀ NGHỊ 76 5.1 Kết luận 76 5.2 ðề nghị 77 TÀI LIỆU THAM KHẢO 78 PHỤ LỤC 80 Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ nông nghiệp . v DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT TB : Trung bình TL : Trọng lượng TV : Thành viên TH : Tổng hợp TN1 : Thí nghiệm 1 TN2 : Thí nghiệm 2 TN3 : Thí nghiệm 3 Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ nông nghiệp . vi DANH MỤC BẢNG STT Tên bảng Trang 2.1 Diện tích sắn phân theo vùng ñịa lý 5 2.2 Sản lượng sắn phân theo vùng ñịa lý 5 2.3 Tình hình xuất khẩu tinh bột sắn của Việt Nam tính ñến tháng 10 năm 2009 7 2.4 Tiêu chuẩn chất lượng tinh bột sắn 14 2.4 Kích thước, dung trọng và vận tốc cân bằng của một số loại bột 28 4.1 Kết quả phân tích hóa học mẫu sản phẩm sấy. 51 4.2 Kết quả tính toán thông số cơ bản của quá trình sấy khí ñộng 61 4.3 Ảnh hưởng của nhiệt ñộ tác nhân sấy X 1 62 4.4 Ảnh hưởng tốc ñộ chuyển ñộng của tác nhân sấy X 2 63 4.5 Ảnh hưởng của ñộ ẩm ban ñầu vật liệu sấy X 3 65 4.6 Mức biến thiên và khoảng biến thiên của các yếu tố vào 66 4.7 Ma trận thí nghiệm theo phương án qui hoạch thực nghiệm bậc 2 Box-Wilson 66 4.8 Các hệ số hồi quy có nghĩa của các hàm Y 1 , Y 2 ,Y 3 67 4.9 Kiểm tra tính thích ứng của mô hình toán 68 4.10 Giá trị tối ưu của các yếu tố vào x i và các hàm Y j 68 4.11 Các hệ số hồi quy dạng thực 69 4.12 Kết quả sấy tại các thông số tối ưu 71 Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ nông nghiệp . vii DANH MỤC HÌNH STT Tên hình Trang 2.1 Sắn củ trước khi ñưa vào sản xuất 14 2.2 Sơ ñồ nguyên lý công nghệ sản xuất tinh bột sắn 15 2.3 Sơ ñồ nguyên lý thiết bị sấy kiểu thùng quay 19 2.4 Sơ ñồ nguyên lý thiết bị sấy kiểu băng tải 20 2.5 Sơ ñồ nguyên lý thiết bị sấy kiểu tầng sôi 21 2.6 Sơ ñồ nguyên lý của hệ thống sấy kiểu khí ñộng 22 2.7 Chuyển ñộng của dòng tác nhân sấy qua lớp hạt 24 2.8 Sơ ñồ chịu lực của hạt vật liệu 25 2.9 Sơ ñồ chuyển ñộng của hạt bột trong ống thẳng ñứng 31 3.1 Tinh bột sắn trước khi sấy 38 3.2 Dụng cụ thí nghiệm 39 3.3 Thiết bị sấy khí ñộng SKD-50 39 3.4 Sơ ñồ các yếu tố vào và ra của thiết bị sấy 42 3.5 ðồ thị hàm mong muốn thành phần d j khi Y j bị chặn một phía 48 4.1 ðồ thị ảnh hưởng của nhiệt ñộ tác nhân sấy X 1 62 4.2 ðồ thị ảnh hưởng của tốc ñộ tác nhân sấy X 2 64 4.3 ðồ thị ảnh hưởng của ñộ ẩm ban ñầu vật liệu sấy X 3 65 4.4 Qui trình sản xuất tinh bột sắn theo phương pháp sấy khí ñộng 72 Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ nông nghiệp . 1 1. MỞ ðẦU 1.1 Tính cấp thiết của ñề tài Việt Nam trong những năm gần ñây nền kinh tế ñang chuyển biến mạnh mẽ sang nền kinh tế thị trường, dần dần hòa nhập cũng như gắn liền với sự phát triển chung của nền kinh tế thế giới. Một trong những hướng phát triển của nền kinh tế là ñầu tư cho cây công nghiệp. Ngoài những cây công nghiệp như cà phê, chè, cao su,… hiện nay cây sắn ñang quá trình chuyển ñổi nhanh chóng từ cây lương thực truyền thống sang thành loại cây công nghiệp. Tinh bột sắn là sản phẩm công nghiệp chính của cây sắn. Tinh bột sắn có ñầy ñủ tính năng cần thiết ñể ứng dụng, chế biến thành các sản phẩm thực phẩm và công nghệ phẩm có giá trị sử dụng và ñem lại hiệu quả kinh tế. Trong công nghiệp thực phẩm tinh bột ñược sử dụng tạo các sản phẩm ña dạng khác nhau, là chất kết dính trong các sản phẩm thịt chế biến, tạo ñộ bóng cho các loại hạt, tạo gel trong các loại kẹo, sản xuất rượu, mỳ chính, cồn . Trong công nghiệp dệt phủ một lớp tinh bột sắn mỏng lên các sợi vải dọc ñể có thể chịu ñựng ñược ma sát, lực uốn trong quá trình dệt, Trong công nghiệp giấy sử dụng tinh bột sắn ñể hồ bề mặt giấy giúp tăng cường vể bề ngoài của giấy, tăng khả năng tẩy, giảm hiện tượng thấm mực và tạo ra sản phẩm giấy ñược láng bóng, mềm mại. Ngoài ra bột sắn còn ñược sử dụng trong các ngành khác như: sản xuất mỹ phẩm, dược phẩm, trong công nghiệp sản xuất xà bông và chất tẩy rữa, sản xuất sơn, vật liệu nổ, Có thể thấy tinh bột sắn là một mặt hàng chiến lược của nhiều ngành công nghiệp khác nhau, cần phải có kỹ thuật và phương pháp chế biến phù hợp ñể ñảm bảo chất lượng sản phẩm tinh bột sắn ñáp ứng tốt nhất yêu cầu về chất lượng. Trong qui trình công nghệ chế biến tinh bột sắn thì quá trình Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ nông nghiệp . 2 sấy có tầm quan trọng ñặc biệt ảnh hưởng rất lớn tới chất lượng và khả năng bảo quản sản phẩm. Ở Việt Nam thường làm khô sản phẩm tinh bột sắn theo hai phương pháp ñó là phương pháp phơi sấy tự nhiên và phương pháp sấy nhân tạo. Việc phơi sấy bằng phương pháp phơi tự nhiên phụ thuộc rất nhiều vào ñiều kiện thời tiết, sản lượng thấp, thời gian sấy kéo dài, sản phẩm bị hao hụt, lẫn tạp làm giảm chất lượng của sản phẩm. Chính vì ñiều ñó sản phẩm tinh bột sắn cần ñược sấy khô trên những thiết bị chuyên dùng phù hợp với ñặc ñiểm và yêu cầu công nghệ. Một trong những phương pháp sấy ñó là quá trình sấy kiểu khí ñộng. Vì vậy, việc nghiên cứu các thông số công nghệ của quá trình sấy khí ñộng nhằm nâng cao chất lượng sản phẩm sấy, ñáp ứng yêu cầu trong nước và hướng ñến xuất khẩu là vấn ñề có ý nghĩa thực tiễn rất lớn và cũng là nhu cầu cấp thiết ñể ổn ñịnh và phát triển cây sắn trong giai ñoạn hiện nay. Xuất phát từ thực tiễn trên dưới sự hướng dẫn của PGS.TS. Trần Như Khuyên, Trưởng bộ môn Thiết bị bảo quản và chế biến nông sản - Khoa Cơ ñiện - Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội, tôi tiến hành thực hiện ñề tài : “Nghiên cứu xác ñịnh các thông số công nghệ sấy tối ưu của quá trình sấy tinh bột sắn theo phương pháp sấy khí ñộng” 1.2 Mục ñích và yêu cầu nghiên cứu 1.2.1 Mục ñích - Xác ñịnh một số thông số công nghệ tối ưu của quá trình sấy tinh bột sắn làm cơ sở cho việc hoàn thiện quy trình công nghệ và cải tiến hệ thống thiết bị nhằm nâng cao chất lượng sản phẩm ñáp ứng ñược nhu cầu tiêu dùng trong nước và xuất khẩu. 1.2.2 Yêu cầu - Khảo sát tình hình ứng dụng công nghệ và hệ thống thiết bị sấy ở một số cơ sở sản xuất làm cơ sở cho việc hoàn thiện quy trình công nghệ sấy tinh bột sắn. . : Nghiên cứu xác ñịnh các thông số công nghệ sấy tối ưu của quá trình sấy tinh bột sắn theo phương pháp sấy khí ñộng” 1.2 Mục ñích và yêu cầu nghiên cứu.  ------- LÊ THIỀU HUỆ NGHIÊN CỨU XÁC ðỊNH CÁC THÔNG SỐ CÔNG NGHỆ SẤY TỐI ƯU CỦA QUÁ TRÌNH SẤY TINH BỘT SẮN THEO PHƯƠNG PHÁP SẤY KHÍ ðỘNG LUẬN VĂN THẠC