Hiện nay, công nghệ khoa học kỹ thuật ngày càng phát triển, đời sống của con người ngày một nâng cao, nền kinh tế nước ta đã có những chuyển đối đáng kể. Trước sức ép cạnh tranh lớn và những yêu cầu về chất lượng sản phẩm rất khắt khe một khi đã hòa nhập với thế giới thì các ngành công nghiệp sản xuất nói chung và ngành công nghiệp sản xuất thực phẩm nói riêng buộc phái đầu tư thay đổi công nghệ sản xuất để nâng cao chất lượng sản phẩm, đáp ứng nhu cầu ngày càng cao của người tiêu dùng và xuất khẩu
NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN Hưng Yên, ngày… tháng… năm 2020 Giáo viên hướng dẫn NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN Hưng Yên, ngày… tháng… năm 2020 Giáo viên phản biện MỤC LỤC DANH MỤC CÁC BẢNG DANH MỤC HÌNH VẼ Hình Chu trình làm việc hệ thống lạnh cấp đơng Hình Chu trình làm việc hệ thống lạnh LỜI NÓI ĐẦU Hiện nay, công nghệ - khoa học - kỹ thuật ngày phát triển, đời sống người ngày nâng cao, kinh tế nước ta có chuyển đối đáng kể Trước sức ép cạnh tranh lớn yêu cầu chất lượng sản phẩm khắt khe hịa nhập với giới ngành cơng nghiệp sản xuất nói chung ngành cơng nghiệp sản xuất thực phẩm nói riêng buộc phái đầu tư thay đổi công nghệ sản xuất để nâng cao chất lượng sản phẩm, đáp ứng nhu cầu ngày cao người tiêu dùng xuất Mít tiêu biểu cho sản phẩm nông nghiệp, nguồn nguyên liệu phong phú, dễ tìm, rẻ tiền lại có nhiều chất dinh dưỡng cần thiết cho thể Vì để tìm phương pháp sẩy mít, tạo sản phẩm ăn liền giòn xốp, chứa chất dinh dưỡng tự nhiên Đặc biệt giải đầu tăng giá trị sử dụng mít, tìm hiều kỹ thuật sản xuất thực phẩm đại thể giới để tạo sản phẩm có chất lượng cao nên em định chon phương pháp sấy mít thăng hoa Sấy thăng hoa phương pháp sấy tối ưu đại Nó tạo sản phẩm mà không phương pháp sấy khác làm Cho thấy cách nhìn hồn tồn khác cơng nghệ sản phẩm sấy Bên cạnh phương pháp tồn hạn chế chi phí ban đầu lớn tiêu hao nhiều lượng vận hành Vì em xin chọn đề tài ”Nghiên cứu, thiết kế công nghệ tối ưu thời gian hút ẩm sấy lạnh cho múi mít tách đơi” nhằm tìm phương pháp rút ngắn thời gian tăng hiệu cho phương pháp sấy mít thăng hoa Giúp phương pháp sấy thăng hoa ngày phổ biến tiếp xúc gần với thị trường Việt Nam Đề tài em chia làm phần sau: Chương I: Tổng quan công nghệ hút ẩm sấy lạnh tình hình bảo quản nơng sản địa phương Chương II: Cơng nghệ q trình sấy mít tách đơi Chương III: Tính tốn thiết kế cơng nghệ tối ưu thời gian hút ẩm sấy lạnh Em xin chân thành cảm ơn thầy giáo Th.S Phạm Hữu Hưng thầy giáo môn Công Nghệ Cơ Điện Lạnh Điều Hịa Khơng Khí giúp đỡ em hoàn thành đồ án thời gian sớm Tuy nhiên kiến thức học kinh nghiệm thực tế với thời gian hạn hẹp, đồ án em tránh khỏi thiếu sót Em kính mong thầy bạn đọc đóng góp ý kiến để em hồn thành đồ án tốt nhất! Hưng Yên, ngày tháng năm 2020 Sinh viên Ngô Trọng Cầu CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ CƠNG NGHỆ HÚT ẨM, SẤY LẠNH VÀ TÌNH HÌNH BẢO QUẢN SẢN PHẨM NƠNG SẢN ĐỊA PHƯƠNG 1.1 Giới thiệu 1.1.1 Định nghĩa - Sấy: trình tách ẩm khỏi vật liệu nhằm tránh hư hỏng trình bảo quản, tăng độ bền cho sản phẩm, giảm trọng lượng, giảm chi phí chuyên chở đồng thời làm tăng giá trị cảm quan cho sản phẩm - Sấy khô truyền thống: trình tách ẩm khỏi vật liệu nhiệt độ cao Sử dụng trực tiếp nhiệt độ từ tự nhiên mặt trời hay từ nguồn nhiệt nhân tạo nhằm bay ẩm sản phẩm Làm giảm tỷ lệ hư hỏng, tăng thời gian bảo quản cho vật liệu sấy - Sấy lạnh: trình tách ẩm khỏi vật liệu nhiệt độ thấp, sử dụng hệ thống lạnh để bay ẩm, vật liệu sấy dải nhiệt độ thấp Sản phẩm sau sấy giữ màu sắc, hương vị hàm lượng dinh dưỡng 1.1.2 Ưu, nhược điểm phương pháp sấy lạnh So với phương pháp bảo quản khác Trong kỹ thuật sấy Nhiệt nguyên nhân gây tổn thất hương thơm chất lượng dinh dưỡng Tuy nhiên Sấy thăng hoa làm giảm hoạt độ nước mà không dùng nhiệt tác động lên thực phẩm, kết giữ hương thơm chất lượng sản phẩm tốt Trong sấy thăng hoa chi phí cho hệ thống tạo áp suất chân không làm lạnh lớn Vấn đề với vốn đầu tư ban đầu làm cho chi phí sấy thăng hoa cô đặc thực phẩm tăng cao Nên cần xem xét lại chi phí liên quan q trình sấy thăng hoa tỷ lệ làm khô Tuy nhiên người tiêu dùng chấp nhận sản phẩm có giá thành cao mà chất lượng tốt giữ hương vị cấu trúc sản phẩm tươi (ví dụ: cà phê, đơng trùng hạ thảo, nấm có mũ, thảo mộc gia vị, nước trái cây, thịt, hải sản, rau phần ăn đủ dinh dưỡng quân đội tiêu dùng hàng ngày) Ngoài ra, canh trường vi sinh dùng chế biến thực phẩm sấy thăng hoa để kéo dài thời gian lưu trữ lâu Ưu nhược điểm phương pháp sấy lạnh với phương pháp sấy khác - Ưu điểm : sấy thăng hoa có ưu điểm lớn so với phương pháp sấy khác : sản phẩm có chất lượng cao (giữ nguyên màu sắc, cấu trúc, hương vị, tính thủy hóa), giữ gìn hoạt tính sinh học, khơng làm vitamin Tiêu hao lượng để bay hàm ẩm thấp - Nhược điểm : giá thành thiết bị cao, vận hành cần có trình độ kỹ thuật kỹ thuật cao; tiêu thụ điện lớn Bảng1 So sánh sấy lạnh sấy khô truyền thống Sấy khô truyền thống Sấy lạnh -Thực phẩm sấy khô dễ dàng( rau, -Sấy hầu hết loại thực phẩm ngũ cốc) mà phương pháp khác khơng thực -Thịt nói chung khơng cho hiệu -Khoảng nhiệt độ từ 39- 930C -Rất tốt cho chế biến thịt chín sống -Áp suất khí -Nhiệt độ điểm đơng lạnh -Bốc nước từ bề mặt thực phẩm -Áp suất thấp (27-133Pa) -Làm tổn thất chất hịa tan, có -Thăng hoa nước từ mặt nước đá làm cứng sản phẩm -Sự tổn thất tối thiểu -Ứng suất tác động thực phẩm rắn nguyên nhân ảnh hưởng đến -Ít gây thay đổi cấu trúc làm co sản cấu trúc làm co sản phẩm phẩm -Sự khử nước chậm khơng hồn -Khử nước nhanh tồn -Những phần sấy khô rắn hay lỗ -Những phần sấy khơ xốp có xốp thường có mật độ cao mật độ thấp nguyên liệu nguyên liệu -Hương vị giữ lại bình thường -Tổn thất hương vị -Màu bình thường -Sản phẩm thường sẫm màu -Giữ dinh dưỡng -Giá trị dinh dưỡng giảm -Giá sản phẩm nói chung cao, -Giá sản phẩm thấp gấp lần sấy khô thông thường 1.2 Phương pháp sấy lạnh, hút ẩm Hệ thống sấy bơm nhiệt Sấy lạnh bơm nhiệt trình sấy tiến hành áp suất khí quyển, tác nhân sấy khơng khí đưa vào thiết bị bay hệ thống lạnh bơm nhiệt để hạ nhiệt độ xuống điểm đơng sương Hơi nước khơng khí bị ngưng tụ tách làm cho khơng khí có độ chứa giảm 0, áp suất riêng phần nước khơng khí giảm (nhưng khơng thể 0) dẫn qua thiết bị ngưng tụ hệ thống lạnh bơm nhiệt, sau đốt nóng, nhiệt độ khơng khí tăng lên đến nhiệt độ ngưng tụ môi chất lạnh thiết bị ngưng tụ Sau đó, chúng dẫn vào buồng sấy chứa sản phẩm Dưới chênh lệch ấp suất riêng nước bề mặt sản phẩm với áp suất riêng nước khơng khí (tác nhân sấy), nước sản phẩm tự bốc làm khô sản phẩm Do nhiệt độ môi trường sấy thấp, nên chất lượng sản phẩm bị ảnh hưởng so với ban đầu, đảm bảo giá trị kinh tế cao cho nguyên liệu Cấu tạo máy sấy lạnh gồm máy bơm nhiệt lắp đặt gọn gàng, tạo hướng cấp nhiệt thoát ẩm phù hợp nhằm đảm bảo vật sấy khô Hệ thống sấy chân khơng Hệ thống sấy chân khơng gồm có buồng sấy, thiết bị ngưng tụ bơm chân không Vật sấy cho vào buồng kín, sau buồng hút chân không áp suất lớn 4,56 mmHg Lượng ẩm vật tách khỏi vật hút Nhiệt độ buồng sấy lạnh dao động xung quanh nhiệt độ trời Nguyên lý làm việc phương pháp sấy chân khơng phụ thuộc vào áp suất điểm sôi nước Nếu làm giảm (hạ thấp) áp suất thiết bị chân không xuống đến áp suất mà nước vật bắt đầu sơi bốc tạo nên dịng chênh lệch áp suất đáng kể dọc theo bề mặt vật, làm hình 10 ηel = 0,7: hiệu suất động Như vậy: = 6,96 [kW] j Công suất động điện máy nén cấp thấp N1đc = ( 1,12 – 2,5) N1el = 1,3 6,96 = 9,05 [kW] Vậy : N1đc = 9,05 [kW] 3.1.4.2 Tính cho phần cao áp a) Tính lưu lượng m2 Lưu lượng m2 mơi chất lạnh tuần hồn qua máy nén cấp cao xác định từ phương trình cân nhiệt ∑ Q vào = ∑ Q bình trung gian Ta viết được: m1.h2 + m1.h5 + (m2 – m1).h6 = m2.h3 + m1.h7 Suy ra: m1.h2 + m1.h5 - m1.h7 – m1.h6 = m2.h3 – m2.h6 Do trình tiết lưu đẳng entalpi nên: h5 = h6 Suy ra: m1.h2 - m1.h7 = m2.h3 – m2.h6 → m1(h2 – h7) = m2(h3 – h6) m2 = m1 = 0,042 = 0,07 [Kg/s] b) Tính hút thực tế vào xi lanh = m2 v3 = 0,07.0,07 = 0,0049 [m3/s] c) Hệ số thị thể tích hệ số tổn thất tăng nhiệt độ 2 λ CA = λ i λ w’ Trong đó: Pk = 15,315 [bar]; Ptg = 3,309 [bar] C = 0.05: hệ số khơng gian có hại ( C = 0,03 – 0,05) n = 1,12: hệ số mũ đa biến trình nén ∆Pk = ∆Ptg = 0,051 [bar]: tổn thất áp suất hút áp suất trung gian Ta tính được: = = 0,837 = - = 0,86 = 0,837 0,83 = 0,695 d Thể tích hút lý thuyết máy nén cấp cao = 0,007 [m3/s] e Công suất nén đoạn nhiệt 61 N2s = m2 (h4 – h3) = 0,07 (445,5 – 398) = 3,33 [kW] f Công suất thị = [kW] = λ2w’ + b ttg = 0,83 + 0,0025 (-12) = 0,8 Với b = 0,0025: hệ số xác định thực nghiệm môi chất lạnh R22 Như vậy: = = 4,16 [kW] g Cơng suất ma sát [kW] Trong đó: Pms = (0,4 – 0,6) [bar]: môi chất nén sử dụng mơi chất lạnh R22, nên chọn: Pms = 50.103 [N/m]; = 0,049 [m3/s] Như vậy: = 0,24 [kW] h Cơng suất hữu ích N2e = N2ms + N2i = 0,24 + 4,16 = 4,4 [kW] i Công suất tiếp diện cho động máy nén cấp cao = [kW] Trong đó: ηtđ= 0,95: hiệu suất truyền động ηel = 0,85: hiệu suất động Như vậy: = 5,46 [kW] j Công suất động điện máy nén cấp cao N2đc = ( 1,12 – 2,5) N2el = 1,2 5,46 = 6,55 [kW] Vậy : N2đc = 6,55 [kW] 3.1.4.3 Tổng công suất tiếp diện động Nđc = N1đc + N2đc = 9,05 + 6,55 = 15,6 [kW] = 20,38 [Hp] Khi lắp đặt đơng ta phải lường trước động làm việc chế độ khắc nhiệt nhất, cần lắp đặt động với tổng công suất: 15,6 [kW] = 20,38 [Hp] 3.2 Tính tốn thiết kế hệ thống sấy thăng hoa 3.2.1 Tính tốn thiết kế buồng thăng hoa 62 3.2.1.1 Tính tốn nhiệt cho buồng thăng hoa Phương trình cân nhiệt trình sấy: Q = Qth + Qbh – Qmt.τ [kJ] Trong đó: Các thơng số kỹ thuật cần thiết tính tốn nhiệt cho trình sấy thăng hoa: Năng xuất buồng sấy: G = 50 [kg] nguyên liệu/ mẻ Thời gian sấy mẻ: = 12 [h] Độ ẩm mít W1 = 88,7 [%], hàm lượng chất khô: Wk = 0,113 [%] Độ ẩm sản phẩm sau sấy: W2 = 14 [%] Nhiệt độ thăng hoa: tth = - 18 [0C] Nhiệt độ đốt nóng xạ: tdn = 35 [0C] Nhiệt độ môi trường 30 [0C] - Ở giai đoạn cấp đông vật liệu sấy: Thời gian: =1 [h] Hàm lượng ẩm bay từ bề mặt sản phẩm, chon Wa.1 = 10 [%] - Ở giai đoạn thăng hoa: Thời gian: = 7,5[h] Hàm lượng ẩm bay từ bề mặt sản phẩm, chon Wa.2 = 80 [%] - Ở giai đoạn sấy chân không: Thời gian: = 3,5[h] Hàm lượng ẩm bay từ bề mặt sản phẩm, chon Wa.3 = 10 [%] Tổng lượng ẩm bốc trình sấy xác định: W −W 88, − 14 Wa = G1 × = 50 × = 43, 43 100 − W2 100 − 14 [kg/mẻ] Sản phẩm sau sấy: Gsp = G1 - Wa =50 – 43,43 = 6,57 [kg/mẻ] Lượng ẩm cần thiết bốc giai đoạn - Ở giai đoạn cấp đơng: 63 W11 = Wa.1 ×Wa 0,1.43, 43 = = 4,34 [kg / h] τ1 - Ở giai đoạn thăng hoa: W12 = Wa.2.Wa 0,8.43, 43 = = 4,63 [kg / h] τ2 7,5 - Ở giai đoạn sấy chân khơng: W13 = Wa.3 ×G sp τ3 = 0,1.43, 43 = 1, 24 [kg / h] 3,5 - Nhiệt lượng cần thiết cho trình thăng hoa giờ: qth = rth.W12 = 2897,97 4,6325 = 12664,12 [kJ/h] = 3729,12 [W] - Nhiệt lượng cần thiết cho trình thăng hoa: Qth = qth v2 = 12664.12.7,5 = 94980,9 [kJ] - Tính nhiệt lượng cần thiết cho q trình sấy chân khơng: Vì giai đoạn nhiệt độ vật liệu sấy nâng lên là: t vls = [0C] ( nhiệt độ trạng thái điểm ba thể), áp suất P th = 0,1 [mmHg] ẩn nhiệt hóa nước: rhh = 592,32 [kCal/kg] = 2479,45 [kJ/kg] - Nhiệt lượng cần thiết cho trình sấy chân không: Qbh = qbh v3 = rhh.W13 v3 = 2479,45 1,24.3,5 = 10769,49 [kJ] Nhiệt lượng từ môi trường bên xâm nhập vào làm giảm bớt lượng nhiệt cung cấp, dịng nhiệt có lợi Để thuận tiện cho việc tính tốn nhiệt lượng xâm nhập từ bên vào bên buồng thăng hoa buồng cấp đơng với nhiệt xâm nhập từ môi trường vào giai đoạn cấp đông: Qmt = 0,263 [kW] = 941,5 [kJ/h] ⇒ Qmt v = 941,5.12 = 11298,2 [kJ] - Tổng nhiệt lượng cần thiết cho trình sấy xác định: Q = Qth + Qbh – Qmt.τ = 94980,9 + 10769,49 – 11298,2 = 94452,1[kJ] - Nhiệt lượng cần thiết để tách [kg] ẩm khỏi vật liệu sấy: q= Q 94452,1 = = 2174,8 Wa 434,3 [kJ/kg ẩm] 3.2.1.2 Tính tốn thiết kế buồng thăng hoa 64 Buồng cấp đơng buồng sấy thăng hoa, lắc thiết bị bay xạ nhiệt - Hệ số xạ quy dẫn xác định: ε qd = 1 = = 0,859 1 1 + −1 + −1 ε1 ε1 0,95 0,90 Chọn k = 1,13: hệ số điều chỉnh có hệ số trao đổi nhiệt đối lưu Chọn s1 = 0,95: độ đen xạ; s2 = 0,90: độ đen vật liệu sấy Diện tích gia nhiệt xạ để sấy vật liệu buồng sấy thăng hoa: F= q th T T k ×C0 ×ε qd ì dn ữ th ữ 100 100 4 m C0 = 5,67 [W/(m2K4)]: số xạ vật đen tuyệt đối F= Suy ra: 37291, 35 + 273,15 4 −18 + 273,15 4 1,13.5, 67.0,859 ÷ − ÷ 100 100 = 14,17 m Đúng với diện tích trao đổi nhiệt thiết bị bay hệ thống lạnh Vì phù hợp để chế tạo buồng lạnh đông vật liệu sấy buồng thăng hoa Ftbx = F 14,17 = = 2,8 m 5 Diện tích xạ xác định: Tính điện trở xạ lưu lượng chất tả nhiệt gia nhiệt thiết bị sấy: Q = Ctn.Gtn.(tv – tr) = RI2.vgn , [kJ] Trong đó: Ctn,Gtn: nhiệt dung riêng [kJ/(kgK)] lưu lượng chất tải nhiệt tv,tr: nhiệt độ vào [0C] chất tải nhiệt R: điện trở xạ nhiệt [Ω] I: cường độ dòng điện chạy qua điện trở xạ [A] vgn: thời gian gia nhiệt trình sấy [s] 65 Trong hệ thống sấy chọn phương pháp gia nhiệt nhiệt trở xạ Do đó, điện trở xạ cần thiết để gia nhiệt xác định: Thời gian gia nhiệt: vgn = 0,5v = 0,5.12 = [h] = 6.3600 = 21600 [s].cường độ dòng điện chạy qua: I= U ,U = 220[V ] R U ×tgn 220 ×21600 R= = = 11, 06 [Ω] Q 94452,1 ×103 Từ tính được: Điện trở xạ gia nhiệt xác định: có gia nhiệt điện trở mắc song song nhau: Rtgn = 5.R = 5.11,06 = 255,30 [Ω] Mỗi đặt điện trở xạ mắc song song Như điện trở xạ là: Rcbx = 2.Rtgn =2 28,6 = 110 [Ω] = 0,11 [kΩ] Tổng số điện trở xạ có Rcbx = 0,11 [kΩ], U = 220 [V], cần lắp đạt cho xạ nhiệt xác định: N = 5.2 = 10 [cây] C c Q = N.h.f = N.h × = n.N A h × λ λ Tính bước sóng điện trở xạ: Trong đó: NA =6,02.1023 [phân tử/mol]: số phân tử mol n = 9,1.106: số proton phát từ chất liệu điện trở xạ [phân tử/mol] c = 3.108 [m/s]: vận tốc ánh sáng h = 6,625.10-34 [J.s]: số Plank.R Như vậy: λ= n ×N A ×h ×c 9,1 ×106 ×6, 02 ×10 23 ×6, 625 ×10 −34 ×3 ×108 = = 0, 01×10−3 [m] Q 94452,1×10 λ = 0,01 [mm] Chọn loại điện trở xạ MITSUBISH công suất 150W Vậy công suất gia nhiệt: Ngn = 150.5.2 = 1500 [W] = 1,5 [kW] 3.2.2 Tính tốn hệ bơm chân không 66 Năng suất bơm hút chân không: V B − Pgh N b = β1 ×β × ln ,[ lít / h] τ d Pth − Pgh Trong đó: V [lít]: thể tích buồng thăng hoa, tính tốn V = 0,56 [m3] = 560 [lít] τd [h]: thời gian đuổi hết khí buồng thăng hoa, thực tế thời gian đuổi hết khơng khí buồng thăng hoa (0,5 ÷ 2,5) [phút], chọn [h] τd = [phút] = 60 B = 760 [mmHg]: áp suất khí Pgh = 0,008 [mmHg]: áp suất giới hạn mà bơm chân khơng tạo Pth = 0,1 [mmHg]: áp suất làm việc buồng thăng hoa β1 = (1,2 ÷ 1,5): hệ số rị rỉ buồng thăng hoa hay hệ số đặc trưng cho độ kính buồng thăng hoa β = (1,12 ÷ 1,15): hệ số an tồn bơm chân khơng 560 760 − 0, 008 N b = 1, 2.1,12 × ×ln = 203, 64 m / h 0,1 − 0, 008 60 Như vậy: Công suất động bơm chân khơng: ∆Pb ×N h N dc = β × 1000 ×η H ×η v ×ηck [kW] Trong đó: Nh = 203,64 Năng suất bơm hút chân không ∆Pb = 0,1 [mmHg] = 13,33 [Pa]: áp suất chân không cần tạo η H : hiệu suất thủy lực bơm hút chân khơng (0,97 ÷ 0,98), chọn η H = 0,98 η v : hiệu suất thề tích bơm hút chân khơng (0,95 ÷ 0,99), chọn η v = 0,97 ηck : hiệu suất khí bơm hút chân khơng (1,12 ÷ 1,15), chọn ηck = 1,14 Như vậy: N dc = β 13,33.203, 64 = 2,55 [kW] = Hp 1000.0,98.0,97.1,14 Chọn bơm chân cơng suất kW, số vịng quay 1400 vịng, hiệu PMK 3.3 Tối ưu thời gian sấy lạnh, hút ẩm 3.3.1 Thơng số q trình sấy thăng hoa mít sử dụng máy nén cấp 67 Nc1 = 9,2 [kW]: Công suất máy nén cấp - Ở giai đoạn lạnh đông: Thời gian lạnh đông là: sđ1 = [h] Phần trăm lượng ẩm bốc : Wa1 = 10 [%] Nhiệt độ buồng lạnh đông tủ cấp đông: tbl = – 18 [0C] Nhiệt độ trung bình sản phẩm cấp đơng là: tsp1= – 10 [0C] - Ở giai đoạn thăng hoa: Thời gian thăng hoa là: th1 = 7,5 [h] Phần trăm lượng ẩm bốc là: Wa2 = 80 [%] Áp suất buồng thăng hoa là: Pth1 = [mmHg] - Ở giai đoạn sấy chân không Thời gian sấy chân không là: ck1 = 3,5 [h] Phần trăm lượng ẩm bốc là: Wa3 = 10 [%] - tổng thời gian sấy v1 = 12 [h] = 720 phút 3.3.2 Thời gian tối ưu dùng máy nén cấp Thơng số q trình sấy thăng hoa sử dụng máy nén cấp: Nc2 = 15,6 [kW]: Công suất máy nén cấp Thời gian lạnh đông là: sđ2 =sđ1 = [h] Nhiệt độ buồng lạnh đông tủ cấp đông: tbl2 = – 26 [0C] Nhiệt độ trung bình sản phẩm cấp đông là: tsp2 = – 18 [0C] Tra Bảng (Mối quan hệ áp suất nhiệt độ hoá nước) ứng với tsp2 = – 18 [0C] ứng với áp suất thăng hoa Pth2 = [mmHg] - Tỷ số nhiệt độ cấp đông loại động cơ: t’bl = || = ||= 1,44 - Tỷ số áp suất thăng hoa loại động cơ: P’ th = || = | | = 0,5 - Phần trăm lượng ẩm bốc giai đoạn đông lạnh sau dùng máy nén cấp: 68 Wb1 = Wa1.t’bl = 10.1,44 = 14,4[%] - Phần trăm ẩm bôc gian đoạn thăng hoa sấy chân không dùng máy nén cấp: Wa2+b2 = 80 + 10 = 90 [%] - Phần trăm ẩm bốc giai đoạn thăng hoa sấy chân không sau dùng máy nén cấp: Wb2+b3 = W - Wb1 = 100 – 14,4 = 85,6 [%] - Chênh lệch lượng ẩm bốc loại máy nén trình thăng hoa sấy chân không: W’23 = Wa2+b2 - Wb2+b3 = 90 – 85,6 = 4,4 [%] - Phần trăm lượng ẩm bốc giai đoạn thăng hoa máy nén cấp: Wb2 = Wa2 - = 80 - = 76,7 [%] Từ tính thời gian thăng hoa là: = Wb2 = 76,7 = 7,19 [h] th2 - Phần trăm lượng ẩm bốc giai đoạn sấy chân không máy nén cấp: Wb3 = Wa3 - = 10 - = 6,7 [%] Từ tính thời gian sấy chân không: = Wb3 = 6,7 = 2,34 [h] ck2 Suy tổng thời gian sấy: = sđ2 + th2 + vck2 = + 7,19 + 2,34 = 10,53 [h] 10h32p - Thời gian tối ưu trình thăng hoa: ’th = th1 - th2 = 7,5 – 7,19 = 0,31 [h] = 18,6 (phút) - Thời gian tối ưu trình sấy chân khơng: ’ck = ck1 - ck2 = 3,5 – 2,34 = 1,16 [h] = 69,6 (phút) - Tổng thời gian tối ưu giảm nhiệt độ sản phẩm: ’nđ = ’th + ’ck = 18,6 + 69,6 = 88,2 (phút) 88 (phút) 3.3.3 Thời gian tối ưu tăng nhiệt độ xạ 69 Dựa vào bảng (Kết thí nghiệm xác định ảnh hưởng nhiệt độ nguồn nhiệt xạ) măng có độ ẩm sản phẩm ω1=68% ta có kết sau: T0 = 35 (oC) ứng với = (h) T1 = 36 (oC) ứng với = 8,7 (h) T2 = 38 (oC) ứng với = 7,92 (h) T3 = 40 (oC) ứng với = 7,4 (h) Mít có độ ẩm sản phẩm ω1=88,7% chênh lệch 20,7% so với măng nên thời gian sấy mít chênh lệch so với măng Với nhiệt độ xạ sấy 35oC thời gian sấy sản phẩm khác - Thời gian sấy măng : = [h] - Thời gian sấy mít: = 11[h] Suy thời gian chênh lệch: cl = – = 11 – = [h] Vậy ta có kết sau: ’1 = 1+cl = 8,7 + 2= 10,7 [h] T1 = 36 (oC) ứng với = 8,7 (h) T2 = 38 (oC) ứng với = 7,92 (h) T3 = 40 (oC) ứng với = 7,4 (h) Vậy T3 = 40 (oC); ’2 = 2+cl = 7,92 + = 9,92 [h] ’3 = 3+cl = 7,4 + = 9,4 [h] ’3 = 9,4 [h] thời gian tối ưu Suy thời gian tối ưu: ’bx = – ’3 = 11 – 9,4 = 1,6 [h] = 96 (phút) 3.3.4 Thời gian tối ưu giảm áp xuất Dựa vào bảng (Kết thí nghiệm xác định ảnh hưởng áp suất chân khơng bình thăng hoa) măng có độ ẩm sản phẩm ω1=68% ta có kết sau: P0 = 2,5 (mmHg) ứng với P1 = (mmHg) ứng với P2 = 1,5 (mmHg) ứng với = 6,73 (h) = 5,6 (h) = 4,9 (h) 70 P3 = (mmHg) ứng với = 4,5 (h) Mít có độ ẩm sản phẩm ω1=88,7% chênh lệch 20,7% so với măng nên thời gian sấy mít chênh lệch so với măng Với áp suất buồng sấy 2,5 mmHg thời gian sấy sản phẩm khác - Thời gian sấy măng : - Thời gian sấy mít: = 6,7 [h] = 11[h] Suy thời gian chênh lệch: cl = - = 11 – 6,73 = 4,27 [h] Vậy ta có kết sau: P1 = (mmHg) ứng với = 5,6 (h) P2 = 1,5 (mmHg) ứng với P3 = (mmHg) ứng với Vậy P3 = (mmHg); ’1 = +cl = 5,6 + 4,27 = 9,87 [h] ’2 = +cl = 4,9 + 4,27 = 9,17 [h] = 4,9 (h) = 4,5 (h) ’3 = +cl = 7,4 + 4,27 = 8,78 [h] ’3 = 8.78 [h] thời gian tối ưu Suy thời gian tối ưu: ’as = – ’2 = 11 – 8,78 = 2.22 [h] = 133 (phút) 3.3.5 Thời gian tối ưu thay đổi chiều dày vật liệu Chiều dày vật liệu múi mít xác định từ mm đến 12 mm Dựa vào bảng (Kết thí nghiệm xác định ảnh hưởng chiều dày vật liệu đến thời gian sấy) măng có độ ẩm sản phẩm ω1 = 68% ta có kết sau: δ0 = 12 (mm) ứng với = 5,58 (h) δ = 10 (mm) ứng với = 5,03 (h) δ = (mm) ứng với = 4,56 (h) Mít có độ ẩm sản phẩm ω1=88,7% chênh lệch 20,7% so với măng nên thời gian sấy mít chênh lệch so với măng Với chiều dày vật liệu 12 mm thời gian sấy sản phẩm khác - Thời gian sấy măng : - Thời gian sấy mít: = 5,58 [h] = 11 [h] Suy thời gian chênh lệch: cl = 71 - = 11 – 5,58 = 5,42 [h] Vậy ta có kết sau: δ = 10 (mm) ứng với δ = (mm) ứng với = 4,56(h) Vậy δ = (mm); = 5,03(h) ’1 = +cl = 5,03 + 5,42 = 10,54 [h] ’2 = +cl = 4,56 + 5,42 = 9,98 [h] ’2 = 9,98 [h] thời gian tối ưu Suy thời gian tối ưu: ’cd = – ’2 = 11 – 9,98 = 1,02 [h] 60 (phút) 3.3.6 Kết q trình tính tốn tối ưu - Thời gian tối ưu giảm nhiệt độ sản phẩm sấy:’nđ = 88 (phút) Suy việc sử dụng máy nén cấp thay cho máy nén cấp làm giảm nhiệt độ sản phẩm từ -10oC xuống -18oC tối ưu thời gian sấy 88 phút - Thời gian tối ưu tăng nhiệt độ xạ:’bx = 96 (phút) Suy tăng nhiệt độ xạ trình thăng hoa từ 35 oC lên 40oC ta tối ưu thời gian sấy 96 phút - Thời gian tối ưu giảm áp suất buồng sấy: ’as = 133 (phút) Suy giảm áp suất buồng sấy từ 2,5 mmHg xuống mmHg ta tối ưu thời gian sấy 133 phút - Thời gian tối ưu giảm chiều dày vật liệu: ’cd = 60 (phút) Suy giảm chiều dày vật liệu từ 12 mm xuống mm ta tối ưu thời gian sấy 60 phút - Tổng thời gian tối ưu ’ = + ’bx + ’cd = + 96 + 60 = 266 (phút) Vậy tổng thời gian tối ưu: ’= 266 (phút) 25 phút KẾT LUẬN Trong chương tính tốn cho hệ thống lạnh cấp đơng sản phẩm, kích thước tủ, cơng suất máy nén, buồng thăng hoa Qua tìm thời gian tối ưu cho trình sấy lạnh, hút ẩm mít sấy thăng hoa Đáp ứng yêu cầu mục tiêu đề tài 72 73 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Trong chế biến, sản xuất bảo quản mít sau thu hoạch cơng nghệ sấy thăng hoa đóng vai trị quan trọng làm tăng thời gian bảo quản sản phẩm, giúp dự trữ nguyên liệu thời gian kéo dài, đồng thời đưa thị trường sản phẩm lạ độc đáo Nhưng cơng nghệ sấy thăng hoa cịn chưa thực phổ biến thị trường nên việc tính tốn tối ưu thời gian sấy việc cần thiết Để tối ưu thời gian sấy lạnh hút ẩm cho q trình sấy thăng hoa mít việc quan trọng cần phải xác định nhiệt tải Đây thơng số quan trọng nên cần phải tính tốn xác sở để tối ưu thời gian hút ẩm sấy lạnh Nếu tính tốn khơng xác làm sai lệch thơng số khơng khơng tối ưu thời gian mà cịn làm ảnh hưởng đến chất lượng sản phẩm dẫn đến làm ý nghĩa đề tài Sau thời gian thực đồ án tơi hồn thành đề tài Qua q trình tính tốn thiết kế tơi xin rút số nhận xét sau: Ưu điểm: Đã vận dụng kiến thức số mơn học vào q trình tính tốn thiết kế qua củng cố thêm kiến thức phục vụ cho q trình cơng tác sau Đồ án giải đưa phương pháp tối ưu thời gian sấy lạnh hút ẩm cho quy trình sấy thăng hoa mít Tuy nhiên cịn số nhược điểm: Giá thành cao, công nghệ phức tạp, địi hỏi người vận hành có kiến thức chun mơn cao Việc tính tốn nhiệt tải tối ưu thời gian cịn mang tính lí thuyết, chưa áp dụng công nghệ dẫn đến thông số mang tính ước lượng chưa sát thực Một lần em chân thành cảm ơn thầy giáo Th.S Phạm Hữu Hưng, thầy cô môn bạn giúp đỡ em hoàn thành đồ án Hưng Yên, ngày tháng năm 2020 Sinh viên Ngô Trọng Cầu 74 TÀI LIỆU THAM KHẢO Hoàng Văn Chước, Kỹ thuật Sấy, NXB Khoa Học– Kỹ Thuật (1999) Nguyễn Văn Lụa, Quy trình thiết bị Cơng Nghệ Hóa học thực phẩm Tập : Kỹ thuật Sấy, NXB ĐH Quốc gia TP.HCM (2006) Nguyễn Văn May, Giáo trình Kỹ thuật Sấy nơng sản thực phẩm, NXB Khoa học – Kỹ thuật (2007) Lê Văn Việt Mẫn, Công Nghệ Chế Biến Thực Phẩm, NXB ĐH Quốc Gia TP.HCM (2009) Lê Bạch Tuyết, Các trình cơng nghệ sản xuất Thực Phẩm, NXB Khoa học – Kỹ Thuật, (1994) Trần Văn Phú, Tính tốn thiết kế hệ thống Sấy, NXB Giáo dục – 2002 Christopher Baker, Industrial drying of foods, Blackie Academic & Professional (1997) 75 ... đóng góp ý kiến để em hồn thành đồ án tốt nhất! Hưng Yên, ngày tháng năm 2020 Sinh viên Ngô Trọng Cầu CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ HÚT ẨM, SẤY LẠNH VÀ TÌNH HÌNH BẢO QUẢN SẢN PHẨM NƠNG SẢN... Thiết bị sấy thăng hoa Yêu cầu thiết bị sấy thăng hoa - Trong buồng sấy phải có dàn cấp nhiệt dàn lạnh để làm lạnh đông vật sấy - Cấu tạo phù hợp với suất yêu cầu - Độ bền độ kín cao - Nạp... tính tốn thiết kế 2.3.1 Xác định thơng số u cầu ban đầu tính tốn thiết kế - Năng xuất nhập liệu G [kg/mẻ] - Hệ thống sử dụng mơi chất ? 42 - Nhiệt độ yêu cầu cấp đông phải đạt nhiệt độ - Hệ thống