thiết kế thiết bị sấy hầm để sấy nấm lim xanh

KHOA CƠ KHÍ CƠNG NGHỆ ĐỒ ÁN THIẾT BỊ Đề tài: THIẾT KẾ HỆ THỐNG SẤY HẦM ĐỂ SẤY NẤM LIM XANH VỚI NĂNG SUẤT NHẬP LIỆU 445,5 KG/MẺ DANH MỤC BẢNG DANH MỤC HÌNH MỤC LỤC LỜI NĨI ĐẦU Đối với ngành cơng nghệ thực phẩm cơng nghệ sấy đóng vai trị quan trọng dây chuyền sản xuất Hầu hết quy trình sản xuất có cơng đoạn sấy để kéo dài thời gian bảo quản nâng cao chất lượng sản phẩm Sấy quy trình cơng nghệ phức tạp Hiểu biết lí thuyết vận dụng yêu cầu cần thiết sinh viên ngành công nghệ thực phẩm chúng em Và để thực tốt q trình sấy cần phải tính tốn, thiết kế hệ thống sấy phù hợp cho loại sản phẩm Q trình sấy khơng q trình tách nước nước khỏi vật liệu cách đơn mà q trình cơng nghệ Nó địi hỏi sau sấy vật liệu phải đảm bảo chất lượng cao, tiêu tốn lượng chi phí vận hành thấp Chẳng hạn chế biến gỗ, sản xuất vật liệu xây dựng, sản phẩm không nứt nẻ, cong vênh Trong chế biến nông - hải sản, sản phẩm sấy phải đảm bảo yêu cầu màu sắc, hương vị, vi lượng Sản phẩm cần sấy nhằm để bảo quản, tăng độ bền, dễ dàng vận chuyển xa Trong đồ án này, em giao nhiệm vụ thiết hầm sấy để sấy nấm lim xanh với suất 445,5 kg/mẻ Hệ thống lắp đặt Quảng Nam với nhiệt độ khơng khí độ ẩm trung bình năm t 0= 26°C, φ0=81 % Mặc dù hồn thành trình độ cịn giới hạn nên khơng trách khỏi thiếu sót Kính mong thầy góp ý để đồ án em hoàn thiện Em xin chân thành cảm ơn ! CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 1.1 Tổng quan nguyên liệu: 1.1.1 Nguồn gốc: Nấm lim xanh có tên khoa học Ganoderma lucidum (Leyss Ex Fr.) Karst Trong đông y (hoặc dân gian) loại nấm gọi Tiên thảo, Nấm trường thọ, Vạn niên nhung… Tại Nhật bản, Hàn Quốc, nấm lim xanh xếp vào loại dược thảo cao cấp giới quý tộc Theo ghi chép tài liệu cổ y học để lại, nấm lim xanh đề cao nhân sâm có q giá Lồi nấm mọc thân rễ lim xanh chết vùng núi rừng Quảng Nam Ở Việt Nam, nấm lim xanh tìm thấy cánh rừng khu vực vùng núi Quảng Nam, Tây Nguyên, biên giới Lào có nhiều nấm mọc lim vang.Trong lim xanh có nhiều dược chất chuyển hóa tích lũy nấm Nên nấm lim xanh quý 1.1.2 Phân loại: Nấm lim xanh chia thành loại: • Loại mọc phần rễ lim xanh: Loài có mũ nấm chân nấm tùy vào tình hình, thời tiết mà chúng có kích thước to nhỏ, không đồng Nấm mọc phần rễ thiết lim gọi nấm lim xanh hơng chi • Lồi mọc thân lim xanh: Lồi có mũ khơng có chân nấm Kích thước chúng nhỏ nhiều so với nấm linh chi Nấm mọc thân thiết lim gọi Nấm Lim Xanh tử chi 1.1.3 Đặc điểm nấm lim xanh: • Bề mặt nấm lim xù xì gỗ; • Mặt mặt có màu nâu pha đen pha vàng; • Mũ nấm dày, dày đến 5cm, có số lỗ nhỏ bị sâu đục; • Chân nấm ngắn cứng cáp 1.1.4 Thành phần có nấm cơng dụng: Nước : 12- 13% Ligin : 13- 14% Nito : 1,6- 2,1% Phenol : 0,08- 0,1% Tro : 0,022% Glulose : 54- 56% Chất béo : 1,9- 2,0% Chất khử : 4- 5% Steroid : 0,14- 0,16% Ngồi cịn có chất acid amin, protein, saponin, steroid, dầu béo, nhiều men Trong nấm cịn có chất germanium mà hàm lượng cao nhân sâm đến 5-6 lần Bảng 1.1 Các thành phần dược chất có nấm lim xanh Germanium Có tác dụng hỗ trợ điều trị ung thư phòng chống bệnh ung thư hiệu Bên cạnh đó, thành phần cịn ẩn chứa nhiều tác dụng khác như: tăng cường sức đề kháng, tăng cường hệ miễn dịch cho thể, tăng trao đổi chất, giảm mệt mỏi, căng thẳng giúp tăng lưu thơng tuần hồn máu Adenosine Có tác dụng làm giãn mạch máu, nhờ giúp q trình vận chuyển khí oxy chất dinh dưỡng nhanh chóng Ngồi ra, hoạt chất Adenosine cịn giúp chữa lành nhanh chóng tổn thương tế bào, trị chứng khó ngủ, ngủ khơng sâu giấc, chống suy nhược thể Polysaccharid e Có tác dụng hỗ trợ điều trị chứng rối loạn hệ miễn dịch, tăng cường sức đề kháng cho thể, chống lão hóa da, xương khớp, hỗ trợ điều trị tình trạng cao huyết áp hỗ trợ điều trị bệnh lý liên quan đến phổi thận Đặc biệt hơn, thành phần hoạt chất Polysaccharide cịn có khả ngăn ngừa phát triển tế bào hình thành khối u cấp mãn tính (theo nghiên cứu Enzyme Microb Technol Trung Quốc) Triterpenes Là thành phần cực xuất số dược liệu Chính nhờ có thành phần này, vấn đề ảnh hưởng đến chức gan khơng cịn điều q lo lắng Bên cạnh đó, thành phần có giúp tăng cường sức khỏe, sức đề kháng cho sức khỏe người sử dụng Ling zhi – protein Có tác dụng chống lại số virus gây bệnh, ngăn ngừa phát triển số tế bào ung thư khác giúp tăng cường sức đề kháng, cải thiện sức khỏe Nâng cao hệ miễn dịch, kích thích thể tự sản sinh kháng thể để chống lại bệnh tật, giúp giải độc gan, chữa men gan cao, gan nhiễm mỡ Các loại kháng Giúp cải thiện sức khỏe, bổ sung cho thể dưỡng chất chất nhóm cần thiết, thúc đẩy trình hoạt động phát triển hệ vitamin khác thần kinh não 1.2 Tổng quan phương pháp: 1.2.1 Sơ lược sấy: Sấy trình dùng nhiệt trình dùng nhiệt để làm bốc nước khỏi vật liệu Nó xảy đồng thời hai trình truyền nhiệt truyền ẩm vật liệu sấy * Mục đích: • Làm giảm khối lượng vật liệu • Tăng thời gian bảo quản, ức chế phát triển vi sinh vật • Tạo hình, tạo đồ bền cho sản phẩm • Tăng tính cảm quan cho sản phẩm Sấy chia làm phương pháp: - Sấy tự nhiên (phơi nắng): sử dụng lượng Mặt trời để tách ẩm khỏi vật liệu sấy Đây phương pháp sấy đơn giản, dễ thực giảm chi phí tận dụng nguồn lượng tự nhiên Tuy nhiên, chất lượng sản phẩm khơng cao, ngồi cịn phụ thuộc vào thời tiết dễ bám bụi -Sấy nhân tạo: sử dụng tác nhân sấy để thực trình sấy thiết bị sấy Tác nhân sấy thường khơng khí ẩm: khói lị, nước q nhiệt… Tuy nhiên, khơng khí ẩm tác nhân sấy sử dụng phổ biến * Nếu phân loại phương pháp sấy nhân tạo, ta có: - Phân loại theo phương thức truyền nhiệt: • Phương pháp sấy đối lưu: nguồn nhiệt cung cấp cho trình sấy nhiệt truyền từ môi chất sấy đến vật liệu sấy cách truyền nhiệt đối lưu Đây phương pháp dùng rộng rãi cho sấy hoa sấy hạt • Phương pháp sấy xạ: nguồn nhiệt cung cấp cho trình sấy thực xạ từ bề mặt đến vật sấy, dùng xạ thường, xạ hồng ngoại • Phương pháp sây tiếp xúc: nguồn cung cấp nhiệt cho vật sấy cách cho tiếp xúc trực tiếp vật sấy với bề mặt nguồn nhiệt • Phương pháp sấy điện trường dòng cao tần: nguồn nhiệt cung cấp cho vật sấy nhờ dòng điện cao tần tạo nên điện trường cáo tần vật sấy làm vật nóng lên • Phương pháp sấy thăng hoa: thực làm lạnh vật sấy đồng thời hút chân không vật sấy đạt đến trạng thái thăng hoa nước, nước thoát khỏi vật sấy nhờ q trình thăng hoa • Phương pháp sấy tầng sơi: nguồn nhiệt từ khơng khí nóng nhờ quạt thổi vào buồng sấy đủ mạnh làm sôi lớp hạt, sau thời gian định, hạt khô tháo ngồi • Phương pháp sấy phun: dùng để sấy sản phẩm dạng lỏng • Bức xạ: dẫn truyền nhiệt xạ từ vật liệu nóng đến vật liệu ẩm - Phân loại theo tính chất xử lí vật liệu ẩm qua buồng sấy: • Sấy mẻ: vật liệu đứng yên chuyển động qua buồng sấy nhiều lần, đến hoàn tất tháo • Sấy liên tục: vật liệu cung cấp liên tục chuyển động vật liệu ẩm qua buồng sấy xảy liên tục - Phân loại theo chuyển động tương đối dịng khí vật liệu ẩm: Loại thổi qua bề mặt Loại thổi xun vng góc với vật liệu 1.2.2 Ngun lí trình sấy: Nguyên tắc trình sấy cung cấp nhiệt lượng để biến đổi trạng thái pha lỏng nguyên liệu thành pha Cơ chế trình diễn tả bốn trình sau: + Cấp nhiệt cho bề mặt vật liệu + Dẫn nhiệt từ bề mặt vào vật liệu + Dòng ẩm di chuyển từ bên vật liệu + Dòng ẩm từ bề mặt vật liệu tách vào mơi trường xung quanh Đây q trình nối tiếp, động lực trình chênh lệch độ ẩm lòng vật liệu bên bề mặt vật liệu Quá trình khuếch tán chuyển pha xảy áp suất bề mặt vật liệu lớn áp suât riêng phần nước mơi trường khơng khí xung quanh 1.2.3 Phương pháp thực hiện: Nấm sau thu hoạch muốn bảo quản lâu vận chuyển cách dễ dàng cần thiết phải sấy khơ Phơi khơ biện pháp tốt nắng 10 4.1.1 Tính toán nhiệt calorife: Nhiệt lượng mà Calorife cần cung cấp cho tác nhân sấy : Phần lớn ống dùng calorifer khí- thỏa mãn điều kiện Nên ta tính hệ số truyền nhiệt qua ống ứng với bề mặt không làm cánh F theo cơng thức tính hệ số truyền nhiệt qua vách phẳng Trong đó: chiều dày ống : hệ số dẫn nhiệt vật liệu làm ống : hệ số cánh Α1: hệ số tỏa nhiệt nước ống (W/m2.độ) α2: hệ số tỏa nhiệt toàn bề mặt ngồi vách có cánh (W/m2.độ) * Chọn ống: Calorife gồm ống chùm có cánh Ống làm thép CT3 có: Hệ số dẫn nhiệt = 50 W/m2.độ Đường kính d1 = 28 mm Đường kính ngồi d2 = 30 mm Ta có Chiều dài ống l = 1,2m Cánh làm đồng có: Hệ số dẫn nhiệt = 110 W/m2.độ Đường kính cánh dc = 40 mm Chiều dày cánh δc = 1mm Khoảng cách cánh t = 24mm 42 Hình 4.1 Các diện tích bề mặt ống có cánh Chiều dày vách ống: Bước cánh: Chiều cao cánh: Số cánh ống: Ta chọn loại cánh cánh tròn ống nên áp dụng công thức: Thay số vào ta được: 43 * Tính αc: Ống xếp so le ta có: Tiêu chuẩn Reynold tính theo tốc độ khe hẹp qua cánh ω max đường kính tương đương dE Đường kính tương đương ống: Trong đó: Fc1: diện tích cánh ống (m2) F01: diện tích mặt ngồi ống phía khơng làm cánh (m2) Suy ra: dE = 0,036 (m) Chọn vận tốc khơng khí vào calorife ω=3m/s Tốc độ khơng khí khe hẹp: 44 Thay số vào ta được: Nhiệt độ trung bình khơng khí ngồi ống: Các thơng số khơng khí tra theo nhiệt độ trung bình: Tra bảng I.255 STQTTBT1 trang 318 ta - Hệ số dẫn nhiệt: λ=2,798.10−2 W/m.độ - Độ nhớt khơng khí: γ=17,497.10−6 m2/s Ta có Re > 4000: Chế độ chảy xốy Suy ra: * Tính α2: Trong đó: αc: hệ số tỏa nhiệt từ bề mặt cánh tới khơng khí (W/m2.độ) F21: diện tích tồn mặt ngồi ống (m2) ηc= 0,95 Suy ra: * Tính α1: Ta có: Trong đó: r: ẩn nhiệt hóa J/kg, tra bảng I.250/Tr313 45 ∆t: hiệu số nhiệt độ nhiệt độ ngưng tụ nước áp suất 2at nhiệt độ mặt ống Chọn nhiệt độ bên ống tbn= 119°C Δt=tngưng – tbn =119,6- 119= 0,6 0C Nhiệt độ màng chất ngưng tụ Tra bảng trang 29, STQTTB suy ra: A =187,677 W/m2độ (trang 30 – [2]) d =0,028 m: đường kính ống r =2208 KJ/Kg: ẩn nhiệt hóa hơi nước bão hòa (Bảng I 251 trang 318) Suy ra: Hệ số truyền nhiệt Kiểm tra lại chênh lệch nhiệt độ ∆t= 0,60C: => giả thiết nhiệt độ chấp nhận 4.1.2 Kích thước calorife: * Diện tích bề mặt ống: * Tổng số ống cần thiết: Số ống hàng m Chọn số hàng ống Z=16, đó: Như tổng số ống N là: 46 Vậy kích thước calorifer: Chiều dài: l= 1,2m Chiều rộng: Chiều cao: 4.1.3 Trở lực calorife: Trong đó: ρ=1,093kg/m3: khối lượng riêng khơng khí nhiệt độ 50°C Ωmax=9,65 m/s : vận tốc không khí calorife z: số hàng ống calorife : hệ số trở kháng Vậy trở lực calorife: 4.2 Tính chọn quạt: Để vận chuyển tác nhân sấy hệ thống sấy thường dùng loại quạt: quạt li tâm quạt hướng trục Chọn loại quạt nào, số hiệu phụ thuộc vào đặc trưng hệ thống sấy, trở lực, quạt phải khắc phục , suất, quạt cần tải nhiệt độ độ ẩm tác nhân sấy Khi chọn quạt, giá trị cần xác định hiệu suất quạt A, B, C trạng thái không khí vào calorife, vào hầm khỏi hầm sấy ΡA, ρB, ρC khối lượng riêng khơng khí ứng với trạng thái ΝA, νB, νC độ nhớt động học khơng khí ứng với trạng thái QA, QB, QC suất quạt ứng với trạng thái khơng khí 47 Năng suất quạt tính cơng thức: L= (kg KKK/h): lượng khơng khí khơ cần cho q trình sấy : khối lượng riêng khơng khí khơ điều kiện tiêu chuẩn Trạng thái khơng khí t(0C) ρ(kg/m3) ν(m2/s) Q(m3/h) A 26 1,181 15,617.10-6 22036,063 B 65 1,044 19,488.10-6 24927,768 C 35 1,146 16,473.10-6 22709,066 4.2.1 Trở lực từ quạt đến calorife: Chọn ống dẫn đầu quạt có đường kính d = 0,55 (m) Tiết diện mặt cắt ngang ống dẫn: Vận tốc dịng khí khỏi quạt: Chiều dài ống dẫn từ quạt đến calorife l=0,5m Trở lực ma sát từ quạt đến calorife: * Xác định hệ số ma sát λ1 λ1: hệ số ma sát thành ống Tính số: ε=0,08mm: độ nhám tuyệt đối ống dẫn 48 => Regh