Đang tải... (xem toàn văn)
Sấy là một quá trình công nghệ được sử dụng rất nhiều trong các công nghệ sản xuất và đời sống thực tế. Đặc biệt, trong các ngành công nghiệp thực phẩm, chế biến, hóa chất, sản xuất vật liệu xây dựng,…kỹ thuật sấy đóng một vai trò quan trọng trong dây chuyền sản xuất. Sản phẩm sau khi sấy có độ ẩm thích hợp thuận tiện cho việc bảo quản , vận chuyển, chế biến, đồng thời nâng cao chất lượng sản phẩm. Một trong những quá trình quan trọng trong công nghệ sản xuất là sấy khoai lang. Khoai lang không những là cây trồng quan trọng cung cấp lương thực cho con người mà nó còn cung cấp nguồn thức ăn cho chăn nuôi. Gần đây nhiều ý kiến cho rằng khoai lang sẽ đóng vai trò quan trọng trong việc giải quyết vấn đề lương thực toàn cầu của thế kỷ 21 - Khoai lang sẽ là một cây lương thực đặc biệt quan trọng ở các nước Châu Á và Châu Phi, những nơi mà dân số sẽ tăng mạnh trong tương lai. Một số giống khoai lang củ có chứa lượng vitamin, chất khoáng và protein cao hơn nhiều loại rau khác.Để đáp ứng được nhu cầu đó thì vấn đề đặt ra là ta sẽ vận chuyển ra sao, với khối lượng khoai lang không hề ít như vậy. Do đó phải đòi hỏi sự góp mặt của các dây chuyền sản xuất công nghệ và sấy chính là giải pháp . Sấy đã giúp cho công việc bảo quản và vận chuyển đường được thuận lợi, đồng thời hành thành phẩm bảo đảm chất lượng cũng như giá trị cảm quan. Do tính chất và thành phần của khoai lang khi sấy phải giữ được những tính chất về giá trị cảm quan và giá trị dinh dưỡng nên có thể sử dụng môt số loại thiết bị như sấy tủ, sấy buồng, sấy thùng quay, sấy hầm…Tuy nhiên thông dụng nhất trong sấy hiện nay là kiểu sấy buồng .Đặc điểm của hệ thống sấy buồng , do tính chất cấu tạo của nó , là một hệ thống sấy chu kì từng mẻ một. Do đó năng suất sấy không lớn. Tuy nhiên , nó có thể sấy được nhiều dạng vật liệu sấy khác nhau từ vật liệu dạng cục, hạt đến các vật liệu dạng thanh, tấm . Trên cơ sở những kiến thức đã được học và sự hướng dẫn của thầy giáo TS. Nguyễn Đức Trung trong đồ án môn học này, em xin trình bày đề tài về“ Tính toán thiết kế buồng sấy, sấy khoai lang với năng suất 150kg/mẻ ” với nội dung bao gồm các phần sau : Chương 1 :Tổng quan về nguyên liệu Chương 2: Tổng quan về công nghệ và thiết bị Chương 3: Tính toán công nghệ sấy Chương 4: Tính toán thiết bị phụ
VIỆN CÔNG NGHỆ SINH HỌC – CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM BỘ MƠN Q TRÌNH & THIẾT BỊ CNSH- CNTP ĐỒ ÁN CHUYÊN NGÀNH QUÁ TRÌNH VÀ THIẾT BỊ ĐỀ TÀI: Tính tốn, thiết kế hệ thống buồng sấy khoai lang suất 150 kg/mẻ Giáo viên hướng dẫn : TS Nguyễn Đức Trung Sinh viên thực : Hà Nội, 2019 LỜI MỞ ĐẦU Chương 1: Tổng quan nguyên liệu 1.1 Giới thiệu khoai lang 1.2 Thành phần tính chất hóa học 1.2.1 Gluxit 1.2.2 Protein axit amin 1.2.3.Vitamin 1.2.4.Chất khoáng 1.2.5 Caroten 1.2.6 Độc tố chất ức chế 1.2.7.Enzim 1.3 Ứng dụng khoai lang Chương : Tổng quan công nghệ thiết bị 2.1 Tổng quan công nghệ 8 2.1.1 Khái niệm sấy 2.1.2 Mục đích 2.1.3.Các phương pháp tách ẩm 2.1.4 Phân loại phương pháp sấy 2.1.5.Ngun lí q trình sấy 2.1.6.Các loại tác nhân sấy 10 2.1.7 Ưu nhược điểm trình sấy 11 2.2 Tổng quan thiết bị 11 2.2.1.Buồng sấy 11 2.2.2 Hầm sấy 12 2.2.3.Sấy tháp 12 2.2.4 Sấy thùng quay 13 2.2.5 Sấy khí động 13 2.2.6 Thiết bị sấy tầng sôi 14 2.2.7 Thiết bị sấy phun 14 2.3 Công nghệ sấy khoai lang 14 2.4 Lựa chọn phương pháp sấy chế độ sấy 15 Chương 3: Tính tốn thiết kế hệ thống sấy buồng –Sấy khoai lang 16 3.1 Tính tốn thơng số vật liệu 16 3.2 Tính tốn q trình sấy lí thuyết 17 3.2.1 Trạng thái khơng khí bên ngồi.( điểm A) 17 3.2.2 Trạng thái khơng khí vào buồng sấy.( điểm B) 17 3.2.3 Trạng thái khơng khí khỏi buồng sấy.(điểm C) 18 3.2.4 Lượng khơng khí khơ lí thuyết 19 3.2.5 Nhiệt lượng tiêu hao 20 3.3 Xác định kích thước buồng sấy 20 3.3.1 Khay đựng vật liệu 20 3.3.2 Chọn kích thước xe goong 20 3.3.3 Kích thước buồng sấy 20 3.4 Tính tốn trình sấy thực tế 22 3.4.1 Xác định tổn thất 22 3.4.2 Tính tốn q trình sấy thực tế 25 3.4.3 Tính tốn cân nhiệt 26 Chương : Tính tốn thiết bị phụ trợ 27 4.1 Chọn Calorrifer 28 4.2 Chọn quạt cho buồng 30 4.2.1 Tính tốn trở lực 30 4.2.2 Chọn quạt 34 Kết luận 36 Tài liệu tham khảo 37 LỜI MỞ ĐẦU Sấy trình công nghệ sử dụng nhiều công nghệ sản xuất đời sống thực tế Đặc biệt, ngành cơng nghiệp thực phẩm, chế biến, hóa chất, sản xuất vật liệu xây dựng,…kỹ thuật sấy đóng vai trò quan trọng dây chuyền sản xuất Sản phẩm sau sấy có độ ẩm thích hợp thuận tiện cho việc bảo quản , vận chuyển, chế biến, đồng thời nâng cao chất lượng sản phẩm Một q trình quan trọng cơng nghệ sản xuất sấy khoai lang Khoai lang trồng quan trọng cung cấp lương thực cho người mà cịn cung cấp nguồn thức ăn cho chăn nuôi Gần nhiều ý kiến cho khoai lang đóng vai trị quan trọng việc giải vấn đề lương thực toàn cầu kỷ 21 - Khoai lang lương thực đặc biệt quan trọng nước Châu Á Châu Phi, nơi mà dân số tăng mạnh tương lai Một số giống khoai lang củ có chứa lượng vitamin, chất khoáng protein cao nhiều loại rau khác.Để đáp ứng nhu cầu vấn đề đặt ta vận chuyển sao, với khối lượng khoai lang khơng Do phải địi hỏi góp mặt dây chuyền sản xuất cơng nghệ sấy giải pháp Sấy giúp cho công việc bảo quản vận chuyển đường thuận lợi, đồng thời hành thành phẩm bảo đảm chất lượng giá trị cảm quan Do tính chất thành phần khoai lang sấy phải giữ tính chất giá trị cảm quan giá trị dinh dưỡng nên sử dụng mơt số loại thiết bị sấy tủ, sấy buồng, sấy thùng quay, sấy hầm…Tuy nhiên thông dụng sấy kiểu sấy buồng Đặc điểm hệ thống sấy buồng , tính chất cấu tạo , hệ thống sấy chu kì mẻ Do suất sấy khơng lớn Tuy nhiên , sấy nhiều dạng vật liệu sấy khác từ vật liệu dạng cục, hạt đến vật liệu dạng thanh, Trên sở kiến thức học hướng dẫn thầy giáo TS Nguyễn Đức Trung đồ án môn học này, em xin trình bày đề tài “ Tính toán thiết kế buồng sấy, sấy khoai lang với suất 150kg/mẻ ” với nội dung bao gồm phần sau : Chương :Tổng quan nguyên liệu Chương 2: Tổng quan công nghệ thiết bị Chương 3: Tính tốn cơng nghệ sấy Chương 4: Tính tốn thiết bị phụ Do trình dộ, kinh nghiệm nghiên cứu tài liệu tham khảo hạn chế nên em khơng thể tránh khỏi sai sót q trình tính tốn , thiết kế đồ án này, mong thầy góp ý để làm em hoàn thiện Em xin chân thành cảm ơn! Chương 1: Tổng quan nguyên liệu 1.1 Giới thiệu khoai lang Cây khoai lang có thời gian sinh trưởng ngắn (trung bình 120 - 130 ngày) thành phần dinh dưỡng củ khoai lang cao so với nhiều loại trồng khác Kết cho thấy khoai lang dẫn đầu số lương thực quan trọng nước phát triển mặt suất lượng/ha/ngày Khoai lang cung cấp 201MJ/ha/ngày gần tương đương với khoai tây (205MJ/ha/ngày), cao nhiều so với cao lương, lúa, lúa mì, sắn, ngơ 1.2 Thành phần tính chất hóa học 1.2.1 Gluxit ● Gluxit thành phần chủ yếu chất khô, chiếm tới 80 - 90% lượng chất khô (24 - 27% trọng lượng chất tươi) Thành phần gluxit chủ yếu tinh bột đường Ngồi cịn có hợp chất khác pectin, hemicellulose chiếm số lượng Thành phần tương đối gluxít biến động khơng phụ thuộc vào giống độ chín củ, mà cịn phụ thuộc vào thời gian bảo quản, nấu nướng, chế biến có ảnh hưởng đáng kể đến yếu tố chất lượng độ cứng, độ khô, cảm giác ngon miệng hương vị ● Tinh bột: Tinh bột thành phần quan trọng gluxít, chiếm 60 - 70% chất khơ Giống yếu tố quan trọng ảnh hưởng đến hàm lượng tinh bột củ khoai lang Ngồi giống, cịn có số yếu tố khác ảnh hưởng đến hàm lượng tinh bột thời vụ, địa điểm trồng, phân bón, thời gian thu hoạch, thời gian bảo quản, cách nấu nướng, chế biến ● Đường : Hàm lượng đường tổng số củ khoai lang biến động phụ thuộc vào nhiều yếu tố: chất di truyền giống, thời gian thu hoạch, bảo quản Còn Việt Nam hàm lượng đường biến động từ 12,26 - 18,52% chất khô từ 3,63 - 6,77% chất tươi) Trong củ khoai lang tươi đường chủ yếu saccaroza, glucoza fructoza, đường mantoza có với lượng nhỏ ● Xơ tiêu hóa : Nhóm xơ tiêu hoá bao gồm hợp chất pectin, hemixenlulose xenlulose Xơ tiêu hố có khả làm giảm bệnh ung thư, bệnh đường tiêu hoá, đái đường, tim mạch Các hợp chất pectin có vai trị lớn việc tạo tính chất lưu hố 1.2.2 Protein axit amin ● Trung bình hàm lượng protein thô 5% chất khô 1,5% chất tươi ● Hàm lương protein tùy thuộc vào giống, điều kiện canh tác, điều kiện môi trường ● Thực tế nghiên cứu cho thấy khoai lang vụ xuân có hàm lượng protein cao vụ đơng,khoai lang vùng ơn đới có protein thấp vùng nhiệt đới ● Lượng phân đạm cao đất dẫn đến lượng protein củ cao ● Tuy nhiên cần ý lượng protein củ tăng dẫn đến lượng nước tăng, lượng tinh bột giảm, gây khó khăn cho q trình bảo quản 1.2.3.Vitamin ● Khoai lang nguồn cung cấp vitamin C đáng kể, ngồi cịn cung cấp thêm vitamin nhóm B B1, B2, B5, B6 axit folic Hơn cịn nguồn cung cấp caroten( tiền vitamin A) cần thiết cho người gia súc , đặc biệt giống khoai lang ruột vàng ● Vitamin C thường dao động khoảng 20-50mg/100g chất tươi.Lượng vitamin C phụ thuộc vào loại giống ● Caroten ( tiền vitamin a) có vai trị dinh dưỡng quan trọng người gia súc Việc thiếu hụt vitamin A có thẩ dẫn tới số bệnh lí mắt, chí dẫn đến mù 1.2.4.Chất khống ● Hàm lượng tro trung bình khoảng 1% chất tươi ● Hàm lượng Kali nhiều sau đến P, Mg, Ca ● Ngồi cịn có số ngun tố vi lượng Zn, Cl, Fe, Cu, Mn Thậm chí cịn có số chất Ni, Pb, Hg, Si ● Hàm lượng khoáng phụ thuộc vào giống, nơi trồng, điều kiện chăm bón 1.2.5 Caroten ● Sắc tố caroten định màu sắc thịt ruột củ màu kem, màu da cam, màu vàng, màu tím…tùy theo hàm lượng β- caroten.Tỉ lệ thường cao giống ruột vàng, vàng đậm.Các giống ruột màu trắng thường khơng có caroten ● β-Caroten hoạt tính tiền vitamin A 1.2.6 Độc tố chất ức chế ● Độc tố khoang lang thường gây độc cho gan phổi Đó độc tố furanotecpenoit, sesquitecpen hay ipoeamaron ● Những độc tố sinh thường sâu bọ, nấm mốc xâm nhập 1.2.7.Enzim ● Enzim xúc tác cho trình cắt mạch hay tổng hợp riêng lẻ chất tế bào củ.Trong enzim ảnh hưởng lớn đến chất lượng bảo quản α-amilaza ● Enzym amylaza bao gồm α - amylaza β- amylaza ● α -amylaza có khả phân cách ngẫu nhiên mối liên kết - glucozit, thủy phân tinh bột chủ yếu tạo thành lượng dextrin mantoza glucoza ● β - amilaza thủy phân tinh bột chủ yếu tạo mạch mantoza lượng nhỏ dextrin phân tử lớn ● Ngồi enzym amylaza cịn có enzym polyphenol oxyclaza gây ảnh hưởng đến chất lượng cảm quan, màu sắc sản phẩm 1.3 Ứng dụng khoai lang Ở nước trồng khoai lang giới, khoai lang sử dụng rộng rãi với mục đích làm lương thực, thực phẩm, làm rau cho người, làm thức ăn cho gia súc chế biến thành nhiều sản phẩm khác công nghiệp Theo số liệu thống kê Tổ chức Lương thực - Nông nghiệp giới (FAO) củ khoai lang giới sử dụng sau: ● ● ● ● ● Làm lương thực: 77% Thức ăn gia súc : 13% Nguyên liệu chế biến : 3% Số bị loại thải, bỏ : 6% Việc sử dụng khoai lang nhiều vào mục đích phụ thuộc trình độ phát triển nước trồng Chương : Tổng quan công nghệ thiết bị 2.1 Tổng quan công nghệ 2.1.1 Khái niệm sấy Sấy trình tách ẩm khỏi vật liệu nhằm tránh hư hỏng trình bảo quản, tăng độ bền cho sản phẩm Tách nước khỏi vật liệu rắn hay dung dịch trình kĩ thuật phổ biến quan trọng nhiều ngành cơng nghiệp, đặc biệt ngành hóa chất cơng nghiệp thực phẩm 2.1.2 Mục đích ● Giảm trọng lượng ● Giảm chi phí chuyên chở đồng thời làm tăng giá trị cảm quan cho sản phẩm ● Ngăn cản vi sinh vật nấm mốc, nấm men, vi khuẩn phát triển ● Loại bỏ phần nước tự sản phẩm, làm giảm hoạt độ nước, chậm bớt trình sinh học giúp bảo quản thực phẩm lâu ● Là công đoạn sơ chế cho bước chế biến 2.1.3.Các phương pháp tách ẩm Tùy theo tính chất độ ẩm, tùy theo yêu cầu mức độ làm khô vật liệu mà người ta tiến hành phương pháp tách ẩm khỏi vật liệu theo cách sau: ● Phương pháp học: Dùng máy ép, máy lọc, máy li tâm,… để tách nước Dùng không cần tách triệt tách sơ lượng nước khỏi vật liệu ● Phương pháp hóa lý: Dùng hóa chất có tính hút nước cao để tách ẩm khỏi vật liệu CaCl2 khan, H2SO4 đậm đặc,… Phương pháp đắt phức tạp nên dung chủ yếu để hút ẩm hỗn hợp khí để bảo quản máy thiết bị ● Phương pháp nhiệt: Dùng nhiệt làm bốc nước khỏi vật liệu, sử dụng rộng rãi công nghiệp đời sống 2.1.4 Phân loại phương pháp sấy ● Sấy tự nhiên: phương pháp sử dụng trực tiếp lượng tự nhiên lượng mặt trời, lượng gió,… để làm bay nước Phương pháp đơn giản, không tốn lượng, rẻ tiền nhiên không điều chỉnh tốc độ sấy theo yêu cầu kỹ thuật nên suất thấp, phụ thuộc vào thời tiết, cần diện tích bề mặt lớn, điều kiện vệ sinh kém,… Do phương pháp áp dụng cho sản xuất quy mơ lẻ, hộ gia đình ● Sấy nhân tạo: phương pháp sấy sử dụng nguồn lượng người tạo ra, thường tiến hành thiết bị sấy, cung cấp nhiệt cho vật liệu ẩm Sấy nhân tạo có nhiều dạng: ● Sấy đối lưu: phương pháp sấy cho tiếp xúc trực tiếp vật liệu sấy với khơng khí nóng, khói lị,…( gọi tác nhân sấy ) ● Sấy tiếp xúc: phương pháp sấy không cho tác nhân sấy tiếp xúc với nhiệt độ sấy mà tác nhân sấy truyền nhiệt cho vật liệu sấy gián tiếp qua vách ngăn ● Sấy tia hồng ngoại: phương thức sấy dùng lượng tia hồng ngoại nguồn điện phát truyền cho vật liệu sấy ● Sấy dòng điện cao tần: phương pháp sấy dùng lượng điện trường có tần số cao để đốt nóng tồn chiều dày lớp vật liệu ● Sấy thăng hoa: phương pháp sấy mơi trường có độ chân khơng cao, nhiệt độ thấp nên ẩm tự vật liệu đóng băng bay trừ trạng thái rắn thành mà khơng qua trạng thái lỏng 2.1.5.Ngun lí trình sấy ● Quá trình sấy trình chuyển khối có tham gia pha rắn phức tạp bao gồm q trình khuếch tán bên bên vật liệu rắn đồng thời với trình truyền nhiệt Đây trình nối tiếp nghĩa trình chuyển lượng nước vật liệu từ pha lỏng sang pha sau tách pha khỏi vật liệu ban đầu 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 suất riêng phần nước ... Công nghệ sấy khoai lang 14 2.4 Lựa chọn phương pháp sấy chế độ sấy 15 Chương 3: Tính tốn thiết kế hệ thống sấy buồng ? ?Sấy khoai lang 16 3.1 Tính tốn thơng số vật liệu 16 3.2 Tính tốn q trình sấy. .. nhiên thông dụng sấy kiểu sấy buồng Đặc điểm hệ thống sấy buồng , tính chất cấu tạo , hệ thống sấy chu kì mẻ Do suất sấy khơng lớn Tuy nhiên , sấy nhiều dạng vật liệu sấy khác từ vật liệu dạng... đề tài “ Tính tốn thiết kế buồng sấy, sấy khoai lang với suất 15 0kg/mẻ ” với nội dung bao gồm phần sau : Chương :Tổng quan nguyên liệu Chương 2: Tổng quan cơng nghệ thiết bị Chương 3: Tính tốn