Hình 4.1. Nguyên lý làm việc của hệ thống sấy Quá trình vận hành:
- Khi sấy bức xạ hồng ngoại:
Bật cơng tắc quạt và cơng tắc đèn hồng ngoại cho hệ thống làm việc, khơng cho máy nén hoạt động. Tác nhân sấy sau khi vào buồng sấy đƣợc thải ra ngồi, quạt hoạt động đƣa dịng tác nhân sấy mới vào buồng sấy.
Bật cơng tắc quạt và cơng tắc cho máy nén hoạt động, khơng bật cơng tắc đèn hồng ngoại. Dịng tác nhân sấy sau khi vào buồng sấy, đƣợc tách ẩm nhờ dàn lạnh sau đĩ nhờ quạt thổi qua các dàn ngƣng rồi vào lại buồng sấy.
- Khi sấy kết hợp (bơm nhiệt, tầng sơi kết hợp bức xạ hồng ngoại):
Bật cơng tắc quạt, cơng tắc đèn hồng ngoại và cơng tắc cho máy nén hoạt động. Dịng tác nhân sấy sau khi vào buồng sấy, đƣợc tách ẩm nhờ dàn lạnh sau đĩ nhờ quạt thổi qua các dàn ngƣng rồi vào lại buồng sấy.
Hệ thống làm việc với máy nén 1 kết hợp đèn hồng ngoại:
+ Bật cơng tắc quạt và đèn hồng ngoại để quạt và đèn hồng ngoại hoạt động. + Bật cơng tắc máy nén 1, máy nén hoạt động, tiến hành quá trình sấy. + Trong quá trình sấy, ta cĩ thể điều chỉnh nhiệt độ trong buồng sấy bằng cách cài đặt ewely điều khiển đèn hồng ngoại làm việc on – off, hoặc cĩ thể giảm nhiệt độ bằng việc đĩng bớt van chặn hút 15 trên đƣờng hút về của máy nén.
Hệ thống làm việc với 2 máy nén kết hợp đèn hồng ngoại (chế độ dƣơng 00C): + Bật cơng tắc quạt và đèn hồng ngoại để quạt và đèn hồng ngoại hoạt động. + Bật cơng tắc máy nén 1, máy nén 2, máy nén hoạt động, tiến hành quá trình sấy.
+ Đối với cụm máy nén 2, khi làm việc ta mở van chặn ống mao 11 làm việc cho nhiệt độ dàn lạnh 00C, đĩng van chặn của ống mao 10 lại. Khi sấy với nhiệt độ cao, ta mở van chặn 12 trên đƣờng nén vào dàn ngƣng chính, đĩng van chặn 13 vào dàn ngƣng phụ đồng thời mở van chặn 14 nối giữa 2 dàn. + Khi sấy với nhiệt độ thấp, ta mở van chặn 13 trên đƣờng nén vào dàn ngƣng phụ, đĩng van chặn 12 vào dàn ngƣng chính đồng thời đĩng van chặn 14 nối giữa 2 dàn.
+ Trong quá trình sấy, ta cĩ thể điều chỉnh nhiệt độ trong buồng sấy bằng cách cài đặt ewely điều khiển đèn hồng ngoại làm việc on – off, hoặc cĩ thể giảm nhiệt độ bằng việc đĩng bớt van chặn 15 hút trên đƣờng hút về của máy nén.
Hệ thống làm việc với 2 máy nén kết hợp đèn hồng ngoại (chế độ dƣơng -50 C):
Quá trình vận hành tƣơng tự với chế độ 00
C nhƣng ta mở van chặn ống mao 10 làm việc cho nhiệt độ dàn lạnh -50
C, đĩng van chặn của ống mao 11 lại. Bảng 4.1. Thơng số trong quá trình vận hành
t0C Dịng điện (A) Máy nén 1 Máy nén 2 37 4,7 5,4 38 4,9 5,4 39 5,1 5,6 40 5,1 5,7 41 5,2 5,7
Bảng 4.2. Thơng số trong quá trình vận hành (điều chỉnh van chặn hút) t0C Dịng điện tổng (A) Cơng suất hệ thống (W)
45 12,19 2145,5
37 11,75 2068
36 11,15 1962,4
34 10,85 1909,6
4.2. Đƣờng cong sấy và ƣờng cong tốc ộ sấy
Hình 4.2: Đƣờngcong sấy của hành sấy ở chế độ tối ƣu và sấy lạnh
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4 4.5 5 5.5 6
Thời gian sấy (h)
Tố c độ s ấ y ( % /h) Mẫu sấy lạnh Mẫu sấy tối ưu
Hình 4.3: Đƣờng cong tốc độ sấy của hành sấy ở chế độ tối ƣu và hành sấy lạnh Qua hình 4.2 và hình 4.3 cho thấy, sự biến đổi độ ẩm, tốc độ sấy của hành ở chế độ sấy tối ƣu (sấy bức xạ hồng ngoại kết hợp sấy lạnh) và sấy lạnh cĩ sự khác biệt rõ rệt. Ở giai đoạn đầu nhiệt độ bề mặt hành tăng lên làm tăng áp suất hơi nƣớc trên bề mặt hành, dẫn đến sự chênh lệch về áp suất hơi nƣớc trên bề mặt hành và áp suất riêng phần của hơi nƣớc trong khơng khí ẩm tăng và lƣợng ẩm thốt ra nhanh, vì vậy tốc độ sấy tăng. Tuy nhiên, do đặc tính ƣu việt của sấy bức xạ hồng ngoại kết hợp sấy lạnh tạo ra sự chênh lệch áp suất hơi nƣớc cao làm động lục cho quá trình khuếch tán nội nên tốc độ sấy tăng. Cịn sấy lạnh, thì nhiệt độ tại bề mặt hành và nhiệt độ ẩm ƣớt của khơng khí ẩm, vì vậy áp suất hơi nƣớc trên bề mặt hành gần nhƣ khơng đổi nên lƣợng ẩm thốt ra theo thời gian sấy thấp và tốc độ sấy thấp.
4.3. Chất ƣợng cảm quan
Chất lƣợng cảm quan là chỉ tiêu rất đƣợc coi trọng đối với bất kỳ một sản phẩm nào, thƣờng đƣợc áp dụng vào thực tế vì cho kết quả nhanh chĩng, phản ánh tƣơng đối chính xác chất lƣợng của sản phẩm.
0 5 10 15 20 25 30 92.1 83.3 75.1 67.3 59.6 52 44.4 36.8 29.3 21.8 14.4 7.51 5.13 Độ ẩm (%) Tố c độ s ấ y ( % /h) Mẫu sấy lạnh Mẫu sấy tối ưu
Hình 4.4: Điểm chất lƣợng cảm quan của mẫu sấy tối ƣu và mẫu sấy lạnh Qua hình 4.4, ta thấy mẫu sấy tối ƣu cĩ điểm chất lƣợng cảm quan cao hơn mẫu sấy lạnh do sấy ở chế độ tối ƣu thời gian sấy ngắn hơn nên màu săc sản phẩm ít bị biến đổi do tác động của nhiệt độ trong thời gian dài, đồng thời sự bay hơi của các hợp chất tạo mùi cũng giảm, mẫu tối ƣu sau khi sấy vẫn giữ đƣợc mùi thơm đặc trƣng, vì vậy điểm cảm quan cao hơn. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
4.4. Kiểm nghiệm hàm ƣợng Vitamin C
Hàm lƣợng vitamin C là một trong những chỉ tiêu để đánh giá mức độ biến đổi chất lƣợng sản phẩm sau khi sấy. Xác định hàm lƣợng vitamin C bằng phƣơng pháp chuẩn độ Iot. Kết quả xác định vitamin C của mẫu sấy ở chế độ tối ƣu đƣợc thể hiện trong hình 4.5. 18.88 18.32 18 18.1 18.2 18.3 18.4 18.5 18.6 18.7 18.8 18.9 19
Mẫu tối ưu Mẫu sấy lạnh
Đ iể m c hấ t lư ợ ng c ả m qu a n
Hình 4.5: Hàm lƣợng vitamin C của mẫu sấy tối ƣu, mẫu sấy lạnh và mẫu sấy bức xạ hồng ngoại
Kết quả thí nghiệm trên hình 4.5 cho thấy ở cùng một điều kiện sấy thì hàm lƣợng vitamin C trong mẫu tối ƣu cao hơn mẫu sấy lạnh và sấy bức xạ hồng ngoại Vì mẫu sấy tối ƣu cĩ thời gian ngắn hơn, nên mức độ tác động đến các thành phần trong hành sẽ ít hơn, vì vậy sự tổn thất vitamin C ở mẫu sấy tối ƣu là thấp hơn mẫu sấy lạnh. 0.023 0.0179 0.0183 0 0.005 0.01 0.015 0.02 0.025
Mẫu sấy tối ưu Mẫu sấy lạnh Mẫu sấy bức xạ hồng ngoại H à m l ư ợ ng V it a m in C
CHƢƠNG V
SƠ BỘ TÍNH CHI PHÍ NĂNG LƢỢNG VÀ GIÁ THÀNH CHO 1Kg THÀNH PHẨM
5.1. Sơ bộ gi thành hệ thống
Máy nén LG QK175PAG tổng cơng suất 1,4 KW giá thành 3.000.000 đ/máy Cụm dàn ngƣng giá thành 2.000.000 đ/máy
Dàn ngƣng phụ giá thành 2.000.000đ/máy Cụm dàn lạnh giá thành 2.500.000 đ/máy
Tổng ống gas cần dùng 8 cuộn, kích thƣớc các cuộn: Φ18: 1 cuộn
Φ16: 2 cuộn Φ12: 2 cuộn Φ10: 2 cuộn
Tổng chi phí là 2.500.000đ
Tủ điện hệ thống bao gồm CB, cơng tắc, dây dẫn tổng chi phí hết 1.000.000đ Ewely 181-H giá 500.000đ
Ống mao giá thành 500.000đ/1 bộ
Hệ thống dùng 2 quạt FANTECH model FLD504ER giá thành mỗi quạt 2.000.000đ/quạt.
Đèn hồng ngoại (4 đèn) giá 250.000đ/1 đèn Giấy cách nhiệt 2 cuộn trị giá 400.000đ
Chi phí nhân cơng lắp đặt trong 4 tuần, số lƣợng 2 ngƣời chi phí nhân cơng hết 10.000.000đ
Chi phí phụ trợ hết 2.000.000đ
5.2. Sơ bộ hạch to n gi thành sản phẩm 5.2.1. Chi phí nguyên iệu, nhiên iệu
Các thơng số đã cĩ: - Tỉ lệ tƣơi/khơ = 12
- Năng suất sấy : 0,67 kg/mẻ
- Cơng suất tổng: 4,99 kW(Máy nén 1,4 kW và quạt 2,54kW, chiếu sáng 1,05kW).
- Giá thành điện : 1200đ/hWh
- Giá thành một kg nguyên liệu đầu vào 6000 đ/kg Ta tính đƣợc:
- Năng suất sấy (kg/h) = Năng suất sấy /thời gian sấy mỗi mẻ = 0,67/6 = 0,11 kg/h
- Chi phí nhiên liệu để sấy 1kg Hành khơ.
Chi năng lƣợng (đ/kg) = Năng lƣợng động cơ (kWh)*giá năng lƣợng(đ/kWh) /năng suất sấy (kg/h) = 4,99.1200/0,11 = 54436 đ/kg (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
5.2.2.Chi phí ao ộng
- Tiền nhân cơng 1 ngƣời là: 150000 VNđ/1ngƣời/1 mẻ
- Chi phí lao động cho một kg thành phẩm là: 150000/0,67= 223880 đ/kg
5.2.3. Chi khấu hao
Giả sử ta cĩ thể sấy 24 giờ mỗi ngày.
Năng suất sấy mỗi ngày (kg) = Năng suất sấy (kg/h)*24(h/ngày) = 0,11.24 = 2,64 kg/ngày
→ Năng suất sấy mỗi năm (kg) = số ngày sấy mỗi năm* Năng suất sấy mỗi ngày (kg/ngày) = 365.2,64 = 963,6 kg/năm
Tuổi thọ của hệ thống cĩ thể 20 năm. Do diện tích đặt máy sấy khơng nhiều nên bỏ qua khấu hao nhà xƣởng.
Khầu hao phần sấy và động cơ mỗi năm là:
Khấu hao = tổng đầu tƣ / tuổi thọ =39.900.000/20 = 1.995.000 đ => Chi khấu hao = khấu hao mỗi năm/ Lƣợng sấy mỗi năm
= 1.995.000/963,6= 2070 đ/kg
Bảng 5.1: Tổng hợp các thành phần chi phí
Các loại chi phí Thành phần chi phí sấy Chi phí (đ) Chi phí cố định Chi phí khấu hao và sữa chữa 2070
Chi phí nguyên liệu tƣơi 6000 Chi phí vận hành Chi phí năng lƣợng động cơ 54436
Chi phí lao động 223880 Tổng cộng chi phí để cĩ 1kg Hành sấy khơ (đ/kg) 286386
5.3. Kết luận
Dựa trên các kết quả tính tốn và thực nghiệm nghiên cứu quá trình sấy lạnh rau quả ở các chế độ sấy khác nhau trên mơ hình máy sấy lạnh tại Bộ mơn Kỹ thuật Nhiệt Lạnh, Khoa Cơ khí Trƣờng Đại học Nha Trang ta rút ra kết luận:
Bƣớc đầu xây dựng đƣợc quy trình cơng nghệ sấy Hành trên mơ hình máy sấy bơm nhiệt tầng sơi kết hợp bức xạ hồng ngoại của Bộ mơn Kỹ thuật Nhiệt Lạnh, Khoa Cơ khí, Đại học Nha Trang, thơng qua các chế độ sấy tiến hành thực nghiệm.
Xác định đƣợc các thơng số quá trình của các chế độ sấy qua đĩ xác định đƣợc ƣu nhƣợc điểm của mỗi chế độ, từ đĩ xây dựng đƣợc những quy trình sấy rau quả riêng biệt.
- Việc sử dụng máy sấy bơm nhiệt tầng sơi kết hợp bức xạ hồng ngoại để sấy các loại vật liệu địi hỏi nhiệt độ thấp, với các yêu cầu khắt khe về chất lƣợng nhƣ màu sắc, mùi vị là rất khả thi. Việc xây dựng một mơ hình hồn chỉnh cĩ thể ứng dụng vào quá trình sản xuất thực tế.
- Đối với máy sấy bơm nhiệt tầng sơi kết hợp bức xạ hồng ngoại việc xác định năng suất lạnh của dàn lạnh đĩng vai trị hết sức quan trọng trong việc xác định chế độ sấy tối ƣu của thiết bị, chi phí đầu tƣ, chi phí vận hành thiết bị.
5.4. Đề nghị
- Vì thời gian thực hiện đề tài hạn chế nên việc tiến hành thực nghiệm mơ hình với các chế độ khác nhau về thơng số vận tốc tác nhân sấy, cũng nhƣ chƣa tìm
đƣợc dải nhiệt độ sấy tối ƣu đối với các vật liệu, địi hỏi phải nghiên cứu sâu hơn để xây dựng nên mơ hình chuẩn đối với nhiều vật liệu sấy khác nhau.
- Việc kết hợp quá trình sấy bơm nhiệt tầng sơi kết hợp bức xạ hồng ngoại với việc thu hồi tinh dầu của vật liệu sấy bay hơi ngƣng tụ ở dàn lạnh đối với một số vật liệu cĩ nhiều tinh dầu cũng cần đƣợc nghiên cứ phát triển.
- Cần phải cải tiến máy sấy bơm nhiệt tầng sơi kết hợp bức xạ hồng ngoại cĩ khả năng sấy phù hợp với các loại VLS khác nhau để tăng khả năng làm việc của máy.
- Cần lắp thêm mạch điều khiển và mạch bảo vệ để làm tăng tính tự động hĩa của thiết bị.
- Lắp đặt thêm bộ biến tần điều khiển vận tốc của quạt, qua đĩ cĩ thể điều khiển chế độ sấy ở những vận tốc khác nhau để tìm ra chế độ sấy tối ƣu.
TÀI LIỆU THAM KHẢO
1. PGS.TS Võ Chí Chính (2000) – Giáo trình Điều Hồ Khơng Khí – NXB (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Khoa Học và Kỹ Thuật.
2. Hồng V n Chƣớc (2006)–Thiết kế hệ thống thiết bị sấy- Nhà xuất bản
Khoa Học và Kỹ Thuật.
3. Phạm Lê Dần, PGS.TS Bùi Hải (2004) - Nhiệt Động Lực Học Kỹ Thuật –
Nhà xuất bản Khoa Học và Kỹ Thuật.
4. Trần Thanh Kỳ (2006) - Máy Lạnh - NXB Đại Học Quốc Gia TP Hồ Chí
Minh.
5. Nguyễn Đức Lợi, Phạm V n Tùy (1994) – Kỹ thuật lạnh cơ sở - Nhà xuất
bản Giáo Dục.
6. Nguyễn Đức Lợi, Phạm V n Tùy (1994) - Kỹ thuật lạnh cơ sở – Nhà xuất
bản Giáo Dục.
7. Nguyễn V n Lụa (2006) - Kỹ Thuật Sấy Vật Liệu - – NXB Đại Học
Quốc Gia TP Hồ Chí Minh.
8. Gi o n kỹ thuật sấy nơng sản thực phẩm- Nguyễn Văn Lụa, NXB Khoa
Học Kỹ Thuật, 2003.
9. Nguyễn Đức Lợi (2006) - Hƣớng dẫn thiết kế hệ thống lạnh- Nhà xuất bản
Khoa Học và Kỹ Thuật.
10.Nguyễn V n May (2005) - Bơm Quạt Máy Nén – NXB Khoa Học và Kỹ
Thuật.
11.Nguyễn Phong Nhã - Nghiên cứu thực nghiệm đặc tính động học quá trình
bám tuyết trên bề mặt dàn bay hơi- tách ẩm máy sấy lạnh-, Hà Nội, 2007.
12.Trần V n Phú (2004) – Tính tốn và thiết kế hệ thống sấy – NXB Khoa
Học và Kỹ Thuật.
13.Bùi Hải – Tính tốn thiết kế Thiết bị trao đổi nhiệt - NXB Khoa Học và Kỹ
14.Phạm V n Tùy (2005) - Phƣơng Pháp Tính Tốn Và Phân Tích Hiệu Quả Các Hệ Thống Lạnh - NXB Khoa học và Kỹ Thuật, Hà Nội.
15.Phạm V n Tùy, Đỗ Th i Sơn, Vũ Khuy Huê, Nguyễn Thanh Liêm,
Dƣơng V n Vƣờng, Nguyễn Đắc Tuyên - Nghiên Cứu Cơng Nghệ Hút
Ẩm Và Sấy Lạnh Nơng Sản Thực Phẩm – Báo cáo tổng kết đề tài NCKH cấp Bộ B2001-28-30, Hà Nội 7/2003.
16.Phạm V n Tùy, Nguyễn Thanh Liêm, Dƣơng V n Vƣờng - Bơm nhiệt
khơng khí/khơng khí với cơng nghệ hút ẩm và sấy khơ –; Tạp Chí KH&CN Nhiệt No (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
5 (2001).
17.Phạm V n Tùy - Đặc điểm tính tốn, thiết kế hút ẩm và sấy lạnh bằng bơm
nhiệt máy nén – Tạp Chí KH&CN Nhiệt No
54 (11/2003).
18.Phạm V n Tùy, Đỗ Th i Sơn, Nguyễn Luận - Hiệu quả sử dụng bơm
nhiệt sấy lạnh ở cơng ty Bánh kẹo Hải Hà – Tạp Chí KH&CN Nhiệt No 2 (1999).
19.Bùi Trung Thành (2009) - Lý Thuyết & Tính Tốn Thiết Kế Hệ Thống
Sấy -Trƣờng ĐH Cơng Nghiệp TP HCM.
20.Quy trình cơng nghệ sản xuất c c sản phẩm rau quả ạnh ơng và rau
PHỤ LỤC PHỤ LỤC I
PHƢƠNG PHÁP ĐÁNH GIÁ CÁC MẪU THÍ NGHIỆM
Phƣơng ph p nh gi
X c ịnh ộ ẩm của vật iệu sấy theo thời gian sấy
Dùng cân điện tử cĩ độ chính xác 10-2
gam để kiểm tra khối lƣợng của vật liệu sấy sau mỗi giờ sấy. Từ khối lƣợng đã kiểm tra ở trên cĩ thể tính đƣợc độ ẩm của vật liệu sấy ở mỗi thời điểm theo cơng thức sau:
( ) ( ) Trong đĩ:
Wi:Độ ẩm cần xác định ở thời điểm thứ i (%) W1: Độ ẩm ban đầu của mực nguyên liệu (%)
G1:Khối lƣợng của tơm nguyên liệu trƣớc khi sấy (g)
PHỤ LỤC II
TIÊU CHUẨN VIỆT NAM – TCVN 3215-79: SẢN PHẨM THỰC PHẨM - PHÂN TÍCH CẢM QUAN – PHƢƠNG PHÁP CHO ĐIỂM
Mơ tả thang iểm cho sản phẩm tơm sấy
Tên chỉ tiêu
Hệ số quan
trọng Điểm Yêu cầu
Màu sắc 1,2 5 4 3 2 1 0
- Màu đỏ tƣơi, cĩ ánh, đồng đều. - Màu đỏ, cĩ ánh, tƣơng đối đồng đều. - Màu đỏ, kém đồng đều.
- Màu đỏ, cĩ chấm đen, kém đồng đều.
- Màu gần giống màu vàng hoặc trắng cĩ