đồ án thiết kế tủ sấy chuối

Thiết kế đồ án môn học

GVHD: PGs.Ts Võ Tấn Thành

MỤC LỤC LỜI NÓI ĐẦU.............................................................................................................iii CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ NGUYÊN LIỆU QUẢ CHUỐI.............................1 I.

NGUỒN GỐC.....................................................................................................1

II. PHÂN LOẠI CHUỐI Ở VIỆT NAM................................................................1 III.

ĐẶC ĐIỂM CƠ BẢN CỦA CHUỐI..............................................................1

IV.

GIÁ TRỊ DINH DƯỠNG CỦA CHUỐI........................................................2

1. Công dụng của chuối.......................................................................................2 2. Tính chất vật lí cơ bản của chuối...................................................................3 CHƯƠNG II: TÌM HIỂU VỀ VẤN ĐỀ SẤY.............................................................4 I.

ĐỊNH NGHĨA.....................................................................................................4

II.

MỤC ĐÍCH......................................................................................................4

III.

CHỌN PHƯƠNG ÁN SẤY............................................................................4

1. HTS buồng.......................................................................................................4 2. HTS hầm..........................................................................................................4 3. HTS phun.........................................................................................................4 4. HTS tháp..........................................................................................................4 5. HTS thùng quay..............................................................................................4 6. HTS tầng sôi....................................................................................................5 7.Nguyên tắc sấy........................................................................................................5 V.

ƯU ĐIỂM VÀ NHƯỢC ĐIỂM CỦA QUÁ TRÌNH SẤY.............................5

1. Ưu điểm............................................................................................................ 5 2. Khuyết điểm....................................................................................................6 CHƯƠNG III: TỔNG QUAN VỀ PHƯƠNG PHÁP SẤY CHUỐI..........................7 I.

BẢN CHẤT CỦA QUÁ TRÌNH SẤY...............................................................7

II.

PHÂN LOẠI QUÁ TRÌNH SẤY....................................................................7

III.

NHÂN TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN QUÁ TRÌNH SẤY....................................7

IV.

CÔNG NGHỆ SẤY CHUỐI...........................................................................8

1. Độ chín của chuối nguyên liệu........................................................................8 2. Hỗ trợ việc rưa bột chuối bằng hoá chất.......................................................8 3. Hiệu quả diệt khuẩn của tia cực tím..............................................................9 4. Xác định độ ẩm cân bằng của chuối sấy........................................................9


PGs.Ts Võ Tấn Thành

5. Các chỉ tiêu chất lượng của chuối sấy xuất khẩu..........................................9 V. CÔNG NGHỆ SẤY CHUỐI QUẢ....................................................................9 VI.

QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ SẤY CHUỐI..................................................11

CHƯƠNG IV: SƠ ĐỒ CÔNG NGHỆ VÀ THUYẾT MINH SƠ ĐỒ.....................13 I.

SƠ ĐỒ CÔNG NGHỆ......................................................................................13

II.

THUYẾT MINH SƠ ĐỒ CÔNG NGHỆ.....................................................13

CHƯƠNG V: TÍNH TOÁN THIẾT BỊ CHÍNH CỦA THIẾT BỊ SẤY HẦM.......14 I.

TÍNH THỜI GIAN SẤY..................................................................................14

II. CÂN BẰNG VẬT CHẤT VÀ NĂNG LƯỢNG CHO THIẾT BỊ SẤY:........14 1. Cân bằng vật chất..........................................................................................14 2. Cân bằng năng lượng....................................................................................15 III.

XÁC ĐỊNH KÍCH THƯỚC BUỒNG SẤY.................................................19

1. Tính toán thiết bị vận chuyển chuối.............................................................19 2. Xác định kích thước buồng sấy....................................................................20 CHƯƠNG VI. TÍNH TOÁN CÁC THIẾT BỊ PHỤTÍNH TOÁN CÁC THIẾT BỊ TRAO NHIỆT CÓ CÁNH ( Theo phương pháp Kern)...........................................21 I.

CÁC THÔNG SỐ PHẢI CÓ............................................................................21

II.

TÍNH TOÁN LƯỢNG HƠI ĐỐT CẦN THIẾT.........................................21

III. CHỌN CÁC THÔNG SỐ CẦN THIẾT CỦA QUÁ TRÌNH TRUYỀN NHIỆT CÓ CÁNH..................................................................................................22 IV.

TÍNH TOÁN CÁC NHIỆT ĐỘ TRUNG BÌNH..........................................22

V. TÍNH ĐƯỜNG KÍNH TƯƠNG ĐƯƠNG.......................................................22 VI.

DIỆN TÍCH CẮT NGANG KHÔNG KHÍ CÓ THỂ THỔI QUA.............23

VII. TRA BẢNG TÌM CÁC THÔNG SỐ CỦA KHÔNG KHÍ TẠI NHIỆT ĐỘ TRUNG BÌNH (Tavg = 61,5oC):...............................................................................23 VIII. IX.

TÍNH TOÁN CHO HƠI TRONG ỐNG...................................................24 SỐ VỈ ỐNG....................................................................................................25

KẾT LUẬN.................................................................................................................26 TÀI LIỆU THAM KHẢO..........................................................................................27 MỘT SỐ BẢNG ĐÍNH KÈM....................................................................................28

2



LỜI NÓI ĐẦU Trong những năm gần đây nền nông nghiệp nước ta đã đạt nhiều thành tựu to lớn.Ngoài việc đáp ứng nhu cầu tiêu dùng nội địa, nước ta đã bắt đầu xuất khẩu nông sản cùng với các chế phẩm của nó. Do đó việc ứng dụng các công nghệ mới đóng một vai trò hết sức quan trọng.Trong đó, công nghiệp sấy là khâu quan trọng trong công nghệ sau thu hoạch, chế biến và bảo quản nông sản. Sấy là một quá trình công nghệ được sử dụng trong rất nhiều ngành công nông nghiệp. Quá trình sấy không chỉ là quá trình tách nước và hơi nước ra khỏi vật liệu một cách đơn thuần mà là quá trình công nghệ. Nó đòi hỏi sau khi sấy vật liệu phải đảm bảo chất lượng cao, tiêu tốn năng lượng ít và chi phí vận hành thấp. Để thực hện quá trình sấy người ta sử dụng một hệ thống gồm nhiều thiết bị như thiết bị sấy ( hầm sấy, tháp sấy, thùng sấy….), thiết bị đốt nóng tác nhân( calorifer) hoặc thiết bị làm lạnh để làm khô tác nhân, quạt, bơm và một số thiết bị phụ như hầm đốt, cyclone… Chúng ta gọi hệ thống các thiết bị thực hiện một quá trình sấy cụ thể nào đó là một hệ thống sấy. Hầm sấy là một trong những hệ thống sấy đối lưu thông dụng nhất. Nếu hệ thống sấy hầm là hệ thống sấy từng mẻ, năng suất sấy không lớn và có thể tổ chức cho tác nhân sấy đối lưu tự nhiên hoặc cưỡng bức thì hệ thống sấy hầm có năng suất lớn hơn, có thể sấy liên tục hoặc bán liên tục và luôn luôn là hệ thống sấy đối lưu cưỡng bức. Sấy nông sản là một qui trình công nghệ phức tạp.Nó có thể thực hiện trên những thiết bị sấy khấc nhau. Ứng với một loại nông sản ta cần chọn chế đọ sấy thích hợp nhằm đạt năng suất cao,chất lượng sản phẩm sấy tốt và tiết kiệm năng lượng. Trong đồ án này em được giao nhiệm vụ thiết kế một hệ thống sấy dùng cho việc sấy sản phẩm là chuối. Với nhiệm vụ đó, công nghệ sấy được yêu cầu là sấy tủ với tác nhân sấy là không khí được gia nhiệt và nhờ quạt thổi vào. Hệ thống này được lăp đặt tại Cần Thơ với nhiệt độ không khí với độ ẩm trung bỉnh trong năm là t=25 0C; φ=80%. Đây là lần đầu tiên thiết kế hệ thống sấy nên trong quá trình tính toán có nhiều sai sót do kiến thức còn hạn chế, kính mong Thầy Cô thông cảm và tận tình giúp đỡ. Nhân tiện đây em xin chân thành cám ơn Thầy Võ Tấn Thành đã tận tình hướng dẫn chúng em hoàn thành đồ án này. Sinh viên thiết kế

Nguyễn Thị Ngọt

3



CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ NGUYÊN LIỆU QUẢ CHUỐI I.

NGUỒN GỐC

Hình I. Nguyên liệu chuối − Chuối là tên gọi các loài cây thuộc chi Musa; trái của nó là trái cây được ăn rộng rãi nhất. Những cây này có gốc từ vùng nhiệt đới ở Đông Nam Á và Úc. Ngày nay, nó được trồng khắp vùng nhiệt đới. − Chuối được trồng ở ít nhất 107 quốc gia. Ở nhiều vùng trên thế giới và trong thương mại, "chuối" là từ thường được dùng để chỉ các loại quả chuối mềm và ngọt. Những giống cây trồng có quả chắc hơn được gọi chuối lá. Cũng có thể cắt chuối mỏng, sau đó đem chiên hay nướng để ăn giống như khoai tây. Chuối khô cũng được nghiền thành bột chuối. − Quả của những cây chuối dại (ở Việt Nam còn gọi là chuối rừng) có nhiều hột lớn và cứng. Nhưng hầu hết loại chuối được buôn bán để ăn thiếu hột (xem Trái cây không có hột) vì đã được thuần hóa lâu đời nên có bộ nhiễm sắc thể tam bội. Có hai loại chuối cơ bản: các dạng chuối tráng miệng có màu vàng và được ăn khi chín, còn các loại chuối nấu được nấu khi còn màu xanh. Hầu hết chuối được xuất khẩu thuộc về loại đầu tiên; tuy nhiên, chỉ khoảng 10–15% tổng sản lượng chuối được xuất khẩu. Hoa Kỳ và các nước trong Liên minh châu Âu nhập khẩu chuối nhiều nhất. II.

PHÂN LOẠI CHUỐI Ở VIỆT NAM Chuối có nhiều loại nhưng có 3 loại chính:

III.

− Chuối tiêu( hay còn gọi là chuối già). − Chuối gòong( hay còn gọi là chuối Tây, chuối sứ, chuối Xiêm). − Chuối bom. ĐẶC ĐIỂM CƠ BẢN CỦA CHUỐI − Chuối là một loại quả dài, vỏ nhẵn và hầu như có quanh năm. Chúng được trồng chủ yếu phục vụ cho ẩm thực, cho việc sản xuất sợi bông, dùng trong ngành công nghiệp 1


IV.


dệt và chế tạo giấy. Chúng ta có thể thưởng thức loại quả này bằng cách ăn trực tiếp khi quả chín, hoặc có thể chế biến thành nhiều món ăn hấp dẫn khác nhau từ chuối, chẳng hạn như các loại bánh chuối, món salad hoa quả, bánh nướng, các món tráng miệng… − Chuối có nhiều màu sắc và kích cỡ khác nhau. Khi chín, quả chuối có thể có màu vàng, màu đỏ sẫm hoặc màu tía( hay màu trứng quốc). Có tất cả hơn 50 loại chuối khác nhau trên thế giới. Đặc điểm chung về hình dạng của chuối là quả chuối được gắn kết với nhau thành buồng, mỗi buồng được chia thành nhiểu nãi, và trên mỗi nãi có khoảng từ 10-20 quả. Chuối là một quả rất tốt và có nhiều công dụng, đặc biệt là chuối chín cây. Khi chín, tinh bột chuyển hoá thành đườngtự nhiên, và vì thế chuối chín thường có vị ngọt dịu và thơm. GIÁ TRỊ DINH DƯỠNG CỦA CHUỐI Bảng 1:Thành phần hoá học cơ bản của quả chuối

Nước

Đường khử

Sacharose

Acid hữu cơ

Tinh bột

Protit

Acid amin

Lipid

Tanin

Vitamin (mg%)

Tro

76,38

14,18

2,35

0,326

3,298

0,92

0,083

1,13

0,068

0,565

0,7

− Chuối chứa một lượng lớn protein và hydrat cacbon. Trong chuối còn bao gồm một số loại đường khác nhau như glucose, lactose, maltose, galatose, sucrose, fructose, tinh bột. Chuối cũng rất giàu các loại vitamin như: Vitamin A,C,E,B2, sinh tố R,dưỡng chất niacin,vitamin b12 và một số khoáng chất như sắt, canxi, magie, photpho, kẽm, florua… − Ngoài ra còn có acid amin thiết yếu như chất tryptophan, lizin, Leucin, glyxin, khoáng chất agrinin…cũng có trong thành phần của chuối.trong một quả chuối có thể chứa trung bình một lượng calo là 100-125 calo. Có thể nói chuối là một loại quả rất tốt cho sức khoẻ và là một loại thực phẩm rất giàu năng lượng. 1. Công dụng của chuối − Chuối được dùng như một phương thuốc chữa bệnh rất hiệu quả. Hơn nữa, do chúng có chứa lượng đường khá cao nên cũng được xem như một thực phẩm giàu năng lượng. Với những giá trị dinh dưỡng thiết yếu, loại hoa quả này mang lại một số lợi ích cho sức khoẻ. − Chuối rất tốt trong việc cải thiện hệ tiêu hoá và khôi phục chức năng hoạt động của ruột, chuối cũng giúp giảm thiểu bị táo bón. Trong trường hợp bị tiêu chảy, cơ thể chúng ta sẽ mất một lượng chất điện giải quan trọng, nếu ăn chuối sẽ giúp cơ thể khôi phục lại chất điện giải vì trong chuối có lượng kali cao. − Acid béo có trong chuối xanh giúp nuôi dưỡng tế bào niêm mạc dạ dày. Những tế bào này rất có ích trong việc hấp thụ canxi một cách hiệu quả, rất cần thiết cho sự phát triển khoẻ mạnh của hệ xương.

2



− Chất amino acid tryptophan có trong chuối sẽ được chuyển hoá thành serotonin, giúp giảm thiểu triệu chứng trẩm cảm và cải thiện tâm trạng. Như vậy, chuối là một phương thức rất tốt nhằm giảm căng thẳng và tâm trạng stress. − Ăn chuối thường xuyên giúp giảm nguy cơ thoái hoá điiểm vàng, một trong những nguyên nhân gây giảm thị lực ở người cao tuổi. − Do chứa hàm lượng kali cao và natri thấp, nên chuối chính là sự lựa chọn thích hợp đẻ giảm thiểu nguy cơ bị huyết áp cao và đọt quỵ. − Chuối cũng rất giàu hợp chất phenolic giúp chống lão hoá,vì thế ăn chuối thường xuyên còn giúp ngăn ngừa nguy cơ ung thư thận. − Do hàm lượng sắt cao nên chuối giúp tăng thành phần hemoglobintrong máu và giảm thiểu bệnh máu. 2. Tính chất vật lí cơ bản của chuối − Khối lượng riêng: ρ=977 kg/m3 − Nhiệt dung riêng: c=1,0269 kJ/kg.độ − Hệ số dẫn nhiệt:λ=0,52 W/m.độ − Kích thước của quả chuối: đường kính 2 -5 cm − Dài 8-20 cm − Khối lượng: 50-200 gr − Độ ẩm vật liệu sấy:  Độ ẩm của chuối trước khi đem vào sấy:ω1=80%  Độ ẩm của chuối sau khi sấy: ω2=12% − Nhiệt độ sấy cho phép: t=( 60-90) 0C.

CHƯƠNG II: TÌM HIỂU VỀ VẤN ĐỀ SẤY I.

ĐỊNH NGHĨA Sấy là quá trình tách ẩm ra khỏi vật liệu nhằm tránh hư hỏng trong quá trình bảo quản, tăng độ bền cho sản phẩm.Dưới thời đại công nghiệp, sấy được xem là một quá trình công nghệ được ứng dụng rộng rãi trong ngành công nghiệp, nông nghiệp. 3

Thiết kế đồ án môn học II.

III.


MỤC ĐÍCH − Giảm trọng lượng − Giảm chi phí chuyên chở và đồng thời nó cũng làm tăng giá trị cảm quan cho sản phẩm. − Vi sinh vật( vi khuẩn, nấm mốc và nấm men) cần nước trong thực phẩm để phát triển. Sấy hiệu quả ngăn cản chúng sống sót trong thực phẩm. − Loại bỏ phần nước tự do trong sản phẩm, làm giảm hoạt độ của nước a w , làm chậm bớt quá trình sinh học => bảo quản sản phẩm thực phẩm. CHỌN PHƯƠNG ÁN SẤY Hệ thống sấy (HTS) đối lưu gồm các dạng: HTS buồng, HTS hầm, HTS tháp, HTS thùng quay, HTS khí động, HTS tầng sôi, HTS phun…. 1. HTS buồng Năng suất thường nhỏ, Vật liệu sấy (VLS) được đặt cố định trên quá trình sấy hoặc xe gòong nên cố định trong suốt quá trình sấy. Do đó quá trình sấy không được đồng đều. Để khắc phục thì người ta bố trí cách đưa tác nhân sấy(TNS) theo đường dích dắc tạo nên sự đồng đều cho sàn phẩm sấy. Hệ thống này chỉ phù hợp các vật liệu sấy mà ta khó làm cho nó bị xáo trộn được trong quá trình sấy, đó là những VLS; tấm gỗ, gạch, ngói…. Trong khi đó thóc rất dễ xáo trộn nên không dùng thiết bị này. 2. HTS hầm Có năng suất lớn hơn HTS buồng, quá trình sấy(QTS) không theo chu kì như HTS buồng mà lien tục. Nhưng HTS này vẫn có nhược điểm giồng HTS buồng là không dùng để sấy thóc. 3. HTS phun Chỉ dùng để sấy các dung dịch huyền phù nên không dùng để sấy thóc. 4. HTS tháp Có thể sấy lien tục với năng suất cao, rất phù hợp cho sấy hạt.VLS chảy lien tục từ trên xuống dưới tác dụng của trọng lực bản than. Do đó quá trình sấy VLS được xáo trộn đều cùng TNS nên sản phẩm sấy đồng đều. Hơn nữa, việc phân vùng TNS nóng- lạnh cũng dễ dàng nên áp dụng được hiệu ứng A.V.Luikov. 5. HTS thùng quay Cũng như HTS tháp, HTS này rất phù hợp đẻ sấy hạt, VLS đượcxáo trộn nhờ cánh xaó trộn khi thùng quay. TNS vào đầu này và ra khỏi đầu kia của thùng sấy. Do đó QTS được lien tục. HTS này có ưu điểm xáo trộn đồng đều hơn nhiều so với HTS tháp do có cánh xáo trộn được dẫn động nhờ động cơ quay. Nhưng cũng điều này mà nó chỉ có hiệu quả khi sấy với năng suất trung bình còn khi sấy với năng suất lớn thì việc dẫn động cho thùng quay cũng đòi hỏi tốn kém và phức tạp. 6. HTS tầng sôi 4



Ngay tên gọi của HTS tầng sôi ta đã hình dung được VLS luôn xáo trộn trong quá trình sấy. VLS phù hợp vẫn là dạng hật, dưới tác dụng của TNS với thông số thích hợp→ VLS luôn bồng bềnh. QTS liên tục do hạt khô nhẹ sẽ ở phần trên của lớp sôi→lấy ra khỏi TBS. Trong HTS tầng sôi, truyền nhiệt và ẩm giữa TNS và VLS là rất tốt nên trong các HTS hạt hiện có thì sấy tầng sôi có năng suất lớn, thời gian sấy nhanh và VLS được rất đều.  Như vậy: 3 HTS tháp- thùng quay- tầng sôi đều phù hợp cho sấy thóc. Nhưng xét về chi phí đầu tư và chất lượng sản phẩm thì sấy tháp phù hợp hơn cả cho sấy thóc. HTS này có chi phí thấp hơn cả, việc xáo trộn VLS là do chính trọng lực của nó gây ra, không cần phải tác động bên ngoài như: − Quay: HTS thùng quay cần có động cơ để làm quay thùng→tốn công suất cho động cơ. − Bồng bềnh: HTS tấng sôi, TNS phải có áp lực nhất định thì mới thổi lớp VLS thành màng bồng bềnh.  Và hơn cả là VLS vẫn đảm bảo yêu cầu,độ ẩm tương đối đồng đều. còn nếu sản phẩm sấy đòi hỏi yêu cầu cao hơn thì việc chọn HTS thùng quay và tấng sôi là rất phù hợp. 7. Nguyên tắc sấy Đa số máy sấy trực tiếp hoặc đối lưu không khí nóng được sử dụng để cung cấp nhiệt cho sự bốc hơi và mang đi hơi ẩm bốc ra từ sản phẩm.trường hợp ngoại lệ đáng chú ý là máy sấy chân không hầu như chỉ được sử dụng dể sấy khô sản phẩm nhạy cảm bởi nhiệt nhưng sấy chân không đắt hơn máy sấy hoạt động gần áp suất khí quyển. Trong trường hợp nhất định, chẳng hạn như trong sấy các loại thực phẩm nhão, một số hoặc tất cả nhiệt được cung cấp gián tiếp. V. 1. − − − − − − − − − − 2. − − −

ƯU ĐIỂM VÀ NHƯỢC ĐIỂM CỦA QUÁ TRÌNH SẤY Ưu điểm Hàm lượng nước còn lại trong sản phẩm còn rất ít (2-4%). Không làm thay đổi tính chất tự nhiên của sản phẩm. Bảo quản thực phẩm sấy khô lâu. Ứng dụng rộng rãi, rẻ tiền. Quá trình sấy diễn ra nhanh. Có thể điều khiển được tỷ trọng sản phẩm. Thiết bị có năng suất cao, làm việc liên tục và có thể tự động hóa hoàn toàn. Vật liệu hầu như không tiếp xúc bề mặt kim loại của thiết bị trong quá sấy nên tránh ăn mòn. Bột sau khi sấy có độ hòa tan cao (90- 100%), độ ẩm thấp (3- 4%). Vận hành và bảo dưỡng đơn giản. Khuyết điểm Yêu cầu kĩ thuật chế tạo máy, công nghệ sấy khắc khe Kĩ thuật đóng gói phải đảm bảo môi trường đóng gói có độ ẩm thấp(<30%) và nhiệt độ thấp(<200C). Bao bì phải dùng PE, bao lớp nhôm và có chứa nitơ. 5



CHƯƠNG III: TỔNG QUAN VỀ PHƯƠNG PHÁP SẤY CHUỐI

I.

BẢN CHẤT CỦA QUÁ TRÌNH SẤY Sấy là sự bốc hơi nước của sản phẩm bằng nhiệt ở nhiệt độ thích hợp, là quá trình khuếch tán do chênh lệch ẩm ở bề mặt và bên trong vật liệu, hay nói cách khác là do chênh lệch áp suất hơi riêng phần ở bề mặt vật liệu và môi trường xung quanh.

II.

PHÂN LOẠI QUÁ TRÌNH SẤY Người ta phân biệt ra 2 loại: − Sấy tự nhiên: nhờ tác nhân chính là nắng và gió… Phương pháp này thời gian sấy dài, tốn diện tích sân phơi, khó điều chỉnh và độ ẩm cuối cùng của vật liệu còn khá lớn, phụ thuộc vào điều kiện thời tiết khí hậu.

6



− Sấy nhân tạo: quá trình cần cung cấp nhiệt, nghĩa là phải dùng đến tác nhân sấy như khói lò, không khí nóng, hơi quá nhiệt… và nó được hút ra khỏi thiết bị khi sấy xong. Quá trình sấy nhanh, dễ điều khiển và triệt để hơn sấy tự nhiên. Phân loại theo tính chất xử lí vật liệu ẩm qua buồng sấy: − Sấy mẻ: vật liệu đứng yên hoặc chuyển động qua buồng sấy nhiều lần, đến khi hoàn tất sẽ được tháo ra. − Sấy liên tục: vật liệu được cung cấp liên tục và sự chuyển động của vật liệu ẩm qua buồng sấy cũng xảy ra liên tục. Phân loại theo sự chuyển động tương đối giữa dòng khí và vật liệu ẩm:

III.

− Loại thổi qua bề mặt. − Loại thổi xuyên vuông góc với vật liệu. NHÂN TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN QUÁ TRÌNH SẤY − Trong quá trình sấy chuối quả xảy ra một loạt biến đổi sinh hoá, hoá lí, cấu trúc cơ học và các biến đổi bất lợi khác, làm ảnh hưởng tới chất lượng sản phẩm. Những biến đổi cơ học bao gồm sự biến dạng, nứt, cong queo, biến đổi độ xốp… sự thay đổi hệ keo do pha rắn( protein, tinh bột, đường…)bị biến tính thuộc về những biến đổi hoá lí. Những biến đổi sinh hoá trong quá trình sấy là những phản ứng tạo thành melanoidin, caramen, những phản ứng oxy hoá và polymer hoá các hợp chất polyphenol, phân huỷ vitamin và các biến đổi màu. − Hàm lượng vitamin trong chuối quả sấy thường thấp hơn trong chuối quả tươi vì chúng bị phá huỷ một phần trong quá trình sấy và xử lí trước khi sấy. Trong các vitamin thì acid ascorbic và carotene bị tổn thương là do quá trình oxy hoá. Riboflavin nhạy cảm với ánh sáng còn thiamin bị phá huỷ bởi nhiệt và sự sulfit hoá. − Để tránh hoặc làm chậm các biến đổi không thuận nghịch ấy, cũng như tạo điều kiện để ẩm thoát ra khỏi chuối quả một cách đễ dàng, cần có chế độ sấy thích hợp cho từng loại sản phẩm. − Nhiệt độ sấy: nhiệt độ sấy càng cao thì tốc độ sấy càng nhanh, quá trình càng có hiệu quả cao. Nhưng không thể sử dụng nhiệt độ sấy cao cho loại chuối quả vì chuối quả là sản phẩm chịu nhiệt kém. Trong môi trường ẩm, nếu nhiệt độ cao hơn 60 0C thì protein đã bị biến tính, trên 900C thì fructose bắt đầu bị caramen hoá, các phản ứng tạo ra melanoidin, polymer hoá các hợp chất cao phân tử xảy ra mạnh. Còn ở nhiệt độ cao hơn nữa, chuối quả có thể bị cháy.vì vậy, để sấy chuối quả thường dùng chế độ sấy ôn hoà, nhiệt độ sấy không quá cao. − Ngoải ra, độ ẩm tương đối củ chuối, độ ẩm cân bằng… ảnh hưởng trực tiếp đến quá trình sấy. IV.

CÔNG NGHỆ SẤY CHUỐI 1. Độ chín của chuối nguyên liệu Chuối khi thu hái phải đủ già nghĩa là có thể tự chin. Tuy nhiên để chuối tự chin thì chuối chín chậm và không đồng loạt. Dấm dú là cách để chuối chín đều và nhanh. 7



Độ chín của chuối nguyên liệu là một yếu tố quyết định đến chất lượng chuối sấy. Có nhiều cách xác định độ chín, trong đó cách xác định theo màu vỏ là phổ biến nhất. Trong chế biến hoặc ăn tráng miệng chuối thường được dùng theo 3 độ chin sau đây: − Vỏ vàng hai đầu xanh, vịn ngọt đậm đà, hơi chat, hơi cứng, chưa thật thơm, vỏ còn chắc, chuối có hàm lượng đường acid cực đại, còn có tinh bột và tannin. − Vỏ vàng, hoàn toàn vị ngọt, độ chát giảm, thơm, dễ bóc vỏ. Đường và acid bắt đầu giảm, tinh bột và tannin có ít. − Vỏ vàng, có màu chấm nâu, vị ngọt, không chát, mềm vỏ dễ gãy. Đường acid hữu cơ giảm, tinh bột hầu như không còn, tannin có rất thấp. 2. Hỗ trợ việc rưa bột chuối bằng hoá chất Trên bề mặt chuối có một lớp bột bao quanh nếu không được loại bỏ sẽ làm chuối có màu trắng loang lỗ và xù xì. Để loại bỏ lớp bột này người ta xoa chuối bằng tay trong chậu nước có chứa khoảng 3kg chuối/3 lít nước, mỗi mẻ cần 2-3 phút. Việc lựa chọn hoá chất để rửa nhằm 2 mục đích: − Giảm thời gian thao tác. − Cải thiện màu sản phẩm. Hoá chất được chọn phải rẻ, không độc, không gây mùi vị cho sản phẩm, không ảnh hưởng tới người thao tác và dụng cụ, làm bong nhanh lớp bột,có tính khử. Thông thường chọn một số hoá chất phổ bến sau: hỗn hợp dung dịch( NaHSO 3 và HCl) và hỗn hợp dung dịch( NaHSO3 và Al2(SO4)3)… Tổ hợp dung dịch hiệu quả nhất là (HCl 0,05% và Al2(SO4)3 0,5%). HCl ở nồng độ trên không làm ảnh hưởng xấu đến người sản xuất và phương tiện bảo hộ lao động, dễ mua, dễ xử lí, chi phí thấp. Có tác dụng thay đổi môi trường các phản ứng sinh hoá không có lợi và sát trùng nhẹ. Phèn chua ở nồng độ trên cũng có tác dụng sát trùng nhẹ, tăng cường bề mặt cấu trúc cho chuối, không gấy vị chát, giá rẻ, dễ sử dụng. 3. Hiệu quả diệt khuẩn của tia cực tím Sau khi sấy khô chuối được làm nguội và phục hồi trạng thái do hút ẩm trở lại để có độ mềm dẻo nhất định( do sấy đến độ ẩm dưới 20%) rồi mới đóng gói. Thời gian này từ vài giờ đến vài ngày. Trong môi trường khí quyển thông thường và không thực hiện nghiêm chỉnh vệ sinh công nghiệp, sản phẩm dễ bị nhiễm vi sinh vật. Nhiều cơ sở đã sử dụng đèn tia cực tím để diệt khuẩn coi đó là biện pháp an toàn cần thiết cho vệ sinh thực phẩm. 4. Xác định độ ẩm cân bằng của chuối sấy Độ ẩm cân bằng của chuối sấy là hàm lượng nước của nó trong môi trường xác định (t và φ xác định của không khí) mà không xảy ra quá trình nhã nước( bốc hơi) hay hút ẩm( hấp thụ) giữa nó và môi trường. Chuối sau khi sấy đến độ ẩm dưới độ ẩm cân bằng thường là 15-20% sau vài giờ đến vài ngày để ngoài không khí sẽ tăng hàm lượng ẩm tới độ ẩm cân bằng. Xác định độ ẩm 8



cân bằng của chuối sấy nhằm chọn đọ ẩm có lợi khi kết thúc sấy và đề ra cách xử lí, đóng gói, bảo quản phù hợp. Muốn bảo quản chuối sấy tốt cần giữ độ ẩm của nó dưới 25% tốt nhất là 20-22%. Do vậy sau khi sấy khô nên quạt nguội và lựa chọn đóng gói ngay, không nên để ngoài không khí lâu sẽ làm cho độ ẩm của chuối sấy thấp hơn độ ẩm cân bằng. Nếu chưa lựa chọn bao gói ngay thì trữ trong bao kín để nơi thoáng mát để hôm sau xữ lí.Bao bì cần làm từ vật liệu chống không khí ẩm đi qua và dán kín. 5. Các chỉ tiêu chất lượng của chuối sấy xuất khẩu 5.1 Chỉ tiêu cảm quan − Trạng thái: mềm dẻo, đàn hồi, không được quách, chắc cứng sượng. − Màu sắc: từ nâu đến vàng, tương đối đồng đều trong một túi, không được thâm đen, nâu xỉn, nâu đỏ, không được loang lổ. − Mùi vị: vị ngọt và mùi vị đặc trưng cho chuối sấy, không được chát hay chua do lên men. 5.2 Chỉ tiêu hoá lí − Kích thước: loại nguyên quả dài không quá 7 cm. − Độ ẩm: 20-25%. 5.3 Chỉ tiêu vi sinh vật- côn trùng Lượng vi sinh vật tính bằng số tế bào/ g sản phẩm V.

CÔNG NGHỆ SẤY CHUỐI QUẢ Ta lựa chọn công nghệ sấy là công nghệ sấy tủ vì phù hợp với tính chất của vật liệu sấy và yêu cầu về năng suất không quá lớn nên lựa chọn công nghệ sấy tủ là hợp lí và về yêu cầu công nghệ và hiệu quả kinh tế, với tác nhân sấy là không khí được gia nhiệt nhờ đi qua Calorifer dạng khí- hơi không khí có nhiệt độ vào khoảng 80-95 0C, được thổi cưỡng bức vào tủ sấy. Vận tốc của dòng không khí nóng phụ thuộc vào lượng ẩm thoát ra trong một đơn vị thời gian. Yêu cầu đối với chuối nguyên liệu: chuối quả phát triển đầy đủ, tươi tốt, nguyên vẹn, sạch sẽ. Vỏ chuối mỏng, dễ bóc, có màu từ vàng toàn trái đén vàng có chấm nâu. Ruột chín mềm nhưng chưa nhũ, hương thơm, vị ngọt, không chát.

9



Hình III. Sản phẩm chuối sấy

VI.

QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ SẤY CHUỐI Chuối nguyên liệu

Phân loại

Bóc vỏ Rửa hoá chất (lần 1) Cắt lát

10



Rửa lần 2 Sấy Phân loại Xử lí đèn, tia tử ngoại (nếu có) Đóng gói Bảo quản Sản phẩm

Thuyết minh quy trình Chuối nguyên liệu đem rửa sạch, bóc vỏ, cắt đầu rồi rửa lại và lao nhẹ để làm sạch các lớp trong vỏ quả còn dính lại và lớp ngoài ruột quả. Sau đó đem xử lí hoá chất như ngâm vào dung dịch Canxi Clorua(2-4%), natri cacbonat(5%) nhưng hiệu quả nhất là sunfit hoá bằng phương pháp khô hoặc bằng phương pháp ướt. Khi sunfit hoá người ta nhúng ruột chuối vào dung dịch có hàm lượng SO 2 tự do là( 0,2-1%) trong (5-20 phút). Sau khi xử lí bằng hoá chất chuối được cho vào máy cắt lát rồi xếp vào các khay tre hoặc nhôm và đưa vào thiết bị sấy hầm.Sấy ở nhiệt độ 80-95 0C cho đến khi độ ẩm của chuối giảm xuống còn 10-12%. Sau khi sấy xong, cần tiến hành phân loại để loại bỏ những cá thể không đạt chất lượng( do cháy hoặc chưa đạt độ ẩm yêu cầu). Dạng vật liệu thường dùng để bảo quản rau quả khô là giấy carton và chất dẻo( PE,PVC, xenlophan….). Bao giấy và hộp carton có đặc tính nhẹ,rẻ, có thể tái sinh, nhưng hơi thấm khí, không đều dưới tác dụng của nước và cơ học. Bao túi chất dẻo có đặc tính trong suốt, đàn hồi, dễ dàng kín bằng

11



nhiệt, chi phí thấp nhưng có một số bị thấm nước, thấm khí(PE), chịu nhiệt kém (PVC, PET). Bao túi chất dẻo dùng để bảo quản hoa quả khô có thể chỉ gồm một mảng chất dẻo hoặc kết hợp nhiều mảng.

CHƯƠNG IV: SƠ ĐỒ CÔNG NGHỆ VÀ THUYẾT MINH SƠ ĐỒ I.

SƠ ĐỒ CÔNG NGHỆ

12


Không khí ngoài trời Calorifer t=250C φ=80%

Lưới lọc bụi


t=800C t=980C H0=0,0025 Không khí tự nhiên Vật liệu khô t=36,50C Hi=0,01605 Ống thoát h φ =12%

Sấy

Quạt

Vật liệu ẩm t=250C φ=80%

II.

THUYẾT MINH SƠ ĐỒ CÔNG NGHỆ Nguyên liệu chuối trước khi đem vào sấy có nhiệt độ là 25 0C và độ ẩm tương đối là 80%. Không khí ngoài trời có nhiệt độ 250C và độ ẩm tương đối là 80% sẽ được quạt sấy hút vào qua tấm lưới lọc bụi có tác dụng làm sạch không khí sấy, tiếp đó không khí được dẫn đến calorifer để gia nhiệt không khí lên 980C. Calorifer là thiết bị gia nhiệt dạng ống chùm có cánh giúp tăng diện tích tiếp xúc để quá trình làm nóng không khí có hiệu quả, ở thiết bị này thì bên trong ống truyền nhiệt là nước nóng có nhiệt độ 1050C khi không khí đi qua các ống sẽ được gia nhiệt lên 98 0C và độ ẩm tuyệt đối của không khí lúc này là 0,01605kg ẩm/ kg không khí khô. Ta bố trí thêm một ống dẫn không khí tự nhiên ngoài môi trường vào để giúp ổn định nhiệt độ sấy tránh qua calorifer rồi nhiệt độ tăng quá cao làm cháy chuối, khi đó không khí ra khỏi tủ sấy là 800C và độ ẩm tuyệt đối là 0,0025kg ẩm/ kg không khí khô. Sau quá

13



trình sấy thì ta thu được sản phẩm có nhiệt độ là 36,5 0C và độ ẩm tương đối của sản phẩm là 12%.

CHƯƠNG V: TÍNH TOÁN THIẾT BỊ CHÍNH CỦA THIẾT BỊ TỦ SẤY I.

TÍNH THỜI GIAN SẤY Tính toán trên Mathcad có: − Độ ẩm ban đầu của chuối: x0=80% − Độ ẩm cuối: x=12% − Độ ẩm cân bằng: xs=10% − Độ ẩm tại thời điểm t( tính theo căn bản khô): 

x 12  100  x 100 - 12

X= =0,136 − Độ ẩm ban đầu( theo căn bản khô): x0 80  100  x0 100 - 80

X0 = =4 − Độ ẩm cân bằng( theo căn bản khô): xs 10  100  x s 100 - 10

X= =0,111 − Chiều dày của vật liệu: L=0.0025m − Hệ số khuếch tán ẩm: Dff=2,1.10-10 Từ công thức tính toán: 2 2   ( 2 n 1) . . Dff . 2  X  Xs 8 100  1 4L    .  .e X 0  X s  2 n 1  ( 2n  1) 2





t 

 

Ta được thời gian sấy là: 16,173 giờ II.

CÂN BẰNG VẬT CHẤT VÀ NĂNG LƯỢNG CHO THIẾT BỊ SẤY: 1. Cân bằng vật chất Nước bay hơi W

Nhập liệu F,xF

Sản phẩm P,xP Thiết bị tủ sấy

14



Cân bằng vật chất cho tiến trình Chọn căn bản tính là 1 giờ  Cân bằng vật chất theo cấu tử chất khô : F.xF=P.xP(1) Với:

F = 500kg /mẻ =30,9157kg/ mẻ/h xF = 1 – 0,8 = 0,2 chất khô xp = 1 – 0,12 = 0,88 chất khô

Từ (1) suy ra được:

P=

F .x F 500.0,2  xP 0,88

113,64  16,173

=113,64 (kg/mẻ)=

7,063kg/mẻ/h

Cân bằng vâ ât chất tổng quát: F = W + P (2) Từ (2) tính được lượng nước bay hơi là: 386,36  16,173

W = F – P =500-113,64=386,36 (kg/mẻ)=

23,8894kg/mẻ/h

2. Cân bằng năng lượng  Cân bằng năng lượng cho hệ thống được thể hiện ở hình vẽ sau:

15



Ethalpy bay hơi, Eevp Ethalpy sản phẩm, EP

Tổn thất năng lượng, Eloss

Thiết bị tủ sấy Ethalpy không khí ra, Eaout

Ethalpy nhập liệu, EF

Ethalpy không khí vào, Eain  Phương trình cân bằng năng lượng cho hệ thống: EF + Eain = EP + Eaout + Eloss + Eevp − Enthalpy của nhập liệu: EF=F. CF.TF Trong đó: CF: Nhiệt dung riêng của nhập liệutại nhiệt độ TF(kJ/kgoC) TF: Nhiệt độ nhập liệu(oC) F: Năng suất nhập liệu (kg/h) Ta có:F = 30,9157 kg/giờ và TF = 25oC Ta có thành phần của chuốisau khi cô đă câ trước khi đem vào thiết bị sấy: Carbohydrate

Nước

20%

80%

Tra nhiệt dung riêng ở TF=250C, được: CF=3,661(kJ/kg0C) (http://rpaulsingh.com/problems/what_if/specheat.html)  Enthalpy của nhập liệu: EF = F.CF.TF= 30,9157.3,661.25= 2829,5594 − Enthalpy của sản phẩm 16



Ep = P.Cp.Tp Cp:

Nhiệt dung riêng của sản phẩm tại nhiệt độ Tp (kJ/kgoC)

Tp: Nhiệt độ sản phẩm ra khỏi thiết bị (oC) bằng nhiệt độ bầu ướt tại nhiệt độ không khí ra khỏi thiết bị (Taout) và độ ẩm tuyệt đối của không khí ra khỏi thiết bị(Ho) Thành phần sản phẩm chuối sau khi sấy: Carbohydrate

Nước

98%

2%

Chọn nhiệt độ không khí ra khỏi thiết bị : Taout = 800C Giả sử chọn độ ẩm tuyệt đối của không khí ra khỏi thiết bị: H0 = 0,0225 kgH20/kgKKK (Tra giảng đồ không khí ẩm với Taout = 800C và H0 = 0,0225 kgH20/kgKKK) Ta được: TP = 36,50C Nhiệt dung riêng của sản phẩm: CP = 1,921 (kJ/kgoC) (http://rpaulsingh.com/problems/what_if/specheat.html)  Enthalpy của sản phẩm: Ep = P.Cp.Tp = 7,0263.1,921.36,5= 429,6596 − Enthalpy không khí vào: E¿a

¿ ¿ ¿ = Ca . Ma . T a

C¿a = 1,005 + 1,88.H i

Hi : Độ ẩm tuyệt đối của không khí vào máy sấy được xác định bằng cách tra dãn đồ với nhiệt độ không khí ngoài trời và độ ẩm không khí tương ứng (kgH 2O/kg Không khí khô). M ¿a

Khối lượng khí vào máy sấy (kg/h)

T ¿a

Nhiệt độ không khí vào máy sấy (oC)

Nhiệt độ không khí ngoài trời: 250C Độ ẩm không khí tương ứng: 80%  Độ ẩm tuyệt đối của không khí vào máy sấy: 17



Hi = 0,01605(kgH2O/kg không khí khô) (Tra dãn đồ với nhiệt độ không khí ngoài trời là 25oC và độ ẩm không khí tương ứng là 80%). Tain = 980C C¿a = 1,005 + 1,88.H = 1,005 + 1,88.0,01605 = 1,0352(kJ/kgoC) i E¿a

¿ ¿ ¿ = C a . M a . T a = 1,0352.Main.98 = 101,4496.Main

− Enthalpy không khí ra khỏi máy sấy Eout a

out out out = Ca . Ma . T a

C out a

= 1,005 + 1,88.Ho

Ho Độ ẩm tuyệt đối của không khí ra khỏi thiết bị sấy (kgH2O/kg Không khí khô) M out a T out a out

Khối lượng khí ra khỏi máy sấy (kg/h) out Nhiệt độ không khí ra khỏi máy sấy (oC), T a =800C



Ca

= 1,005 + 1,88.Ho = 1,0473(kJ/kgoC)



Eout a

out = 83,784. M a

− Enthalpy của bốc hơi Eevp = λ.W λ: Ẩn nhiệt bốc hơi của ẩm λ = 2287,4 (kJ/kg) (Tra bảng I.1250 trang 313 sổ tay quá trình và thiết bị công nghệ hóa chất tập 1 Tra bảng tại nhiệt độ trung bình không khí vào và ra là 890C) W:

Ẩm thoát ra khỏi vật liệu (kg/min)

 Eevp = λ.W = 2287,4.23,8894= 54644,614 − Tổn thất năng lượng Tổn thất do mất mát năng lượng có thể giả là 25%, Trong đó tính toán giả sử

M ¿a

=

M out a ¿ Eloss = 0,25.(Eain - Eaout) =0,25.(101,4496-84,16).Main=4,4164. M a

18



Phương trình cân bằng năng lượng với giả thuyết Ho và với giả thuyết Main = Maout EF + Eain = EP + Eaout +Eevp+ Eloss EF + Eain= EP + Eaout + Eevp+ 0,25.(Eain - Eaout) out  2829,5594+101,4496.Main=429,6596+83,784. M a + 54644,614 +4,4164.Main out  Main = M a = 3943,2354(kg/giờ)

− Kiểm tra lại giả thuyết Ho(đã sử dụng ban đầu) Dựa trên nguyên tắc cân bằng vật chất: ¿ out Ho. M a = M a .Hi + W

¿ out (do M a = M a )

Ta có

Ho =

M ¿a . H i+W M ¿a

3943,2354.0,01605  23,8894 3943,2354

=

= 0,0221

Thử lại kết quả so với H0 giả sử ta được: 0,0225  0,0221 0,0221

= 0,01772<5% Như vậy ta nhận H0 = 0,0225 từ giả thuyết. Từ tính toán trên cuối cùng ta sẽ có được Lượng không khí vào máy sấy: Main=

M ¿a

¿ .Hi + M a =3943,2354.0,01605 +3943,2354 =4006,5243(kg/h)

Lượng không khí khô ra khỏi máy sấy: ¿ ¿ Maout = M a .Ho + M a =3943,2354.0,0225+ 3943,2354= 4031,9582(kg/h)

Thể tích không khí vào: Qin = Main.Vin Từ: T = 98oC Hi = 0,01605

Vin =1,0751 (m3/kg) (tra giãn đồ không khí ẩm)

Qin = 3943,2354.1,0751=4239,3724(m3/giờ) 19



Thể tích không khí ra: Qout =Main.Vout Từ: T = 80oC Ho = 0,0225

Vout = 1,0361(m3/kg) (Tra giãn đồ không khí ẩm)

Qout = 3943,2354.1,0361 = 4085,5862(m3/giờ) III. XÁC ĐỊNH KÍCH THƯỚC BUỒNG SẤY 1. Tính toán thiết bị vận chuyển chuối Sử dụng xe goòng có các tham số sau: − Chiều cao, chiều dài, chiều rộng:1200x1800x1300mm − Khay để chuối là khay lưới: 850x600x5mm − Khoảng cách giữa các khay là 10cm 1.1 Xác định số lượng chuối trên khay − Mỗi traí chuối đem vào sấy có khối lượng tịnh là:120 gram − Số trái chuối đem vào sấy là 500/(120.10-3)=4167 trái chuối − Mỗi miếng chuối có độ dài trung bình là:10cm, chiều rộng:3cm − Mỗi miếng chuối được xếp cách nhau 1cm Nếu xếp theo chiều rộng của khay thì được:14 miếng Tương tự nếu xếp theo chiều dài khay thì được: 8 miếng Vậy một khay sẽ xếp được 14 miếng chuối theo chiều rộng và 8 miếng chuối theo chiều dài khay. Tức, số miếng chuối trong 1 khay là: 14.8=112miếng. 1.2 Xác định số xe gòong Bố trí số khay trên xe gòongsao cho 1 xe chứa được 2 khay theo chiều dài xe và 2khay theo chiều rộng xe. Như ta đã chọn kích thước của xe gòong như ở trên và chiều dày mỗi khay là 5mm và khoảng cách giữa các khay là 10cm thì số khay xếp được trên 1 xe gòong theo chiều cao xe là 10 khay. Vậy số khay trên một xe gòong là: 2.2.10=40 khay. → Số miếng xếp trên một xe: 112.40=4480 miếng Giả sử 1 trái chuối có chiều dày là 3cm, mỗi miếng chuối có độ dày là 5mm→ mỗi trái sau khi cắt lát được 6 miếng→tổng số miếng chuối đem sấy= 4167.6=25000 miếng. 25000  6 xe 4480

→Số xe gòong cần dùng để sấy hết số chuối trên là:

20



Theo như kích thước tủ sấy đã chọn thì tủ chỉ chứa được 1 xe gòong nên muốn sấy hết 500kg chuối thì phải sấy 6 lần. 2. Xác định kích thước tủ sấy − Chiều cao của tủ sấy: h=2,2m. − Chiều dài của tủ sấy: L=2,3m. − Chiều rộng của tủ sấy: R=1,5m. − Tất cả vật liệu thiết kế nên tủ sấy đều được chọn làm bằng thép. − Tủ sấy được thiết kế có vỏ tủ và khoảng cách từ vỏ tủ đến khong gian sấy là 20 mm.

CHƯƠNG VI. TÍNH TOÁN CÁC THIẾT BỊ PHỤ TÍNH TOÁN CÁC THIẾT BỊ TRAO NHIỆT CÓ CÁNH ( Theo phương pháp Kern) I.

CÁC THÔNG SỐ PHẢI CÓ Tại: T=250C, Hi=0,01605 (kgH2O/kg không khí khô)

 VKK=0,8665 (m3/kg) (Tra giãn đồ không khí ẩm) Khối lượng riêng của không khí vào caloriphere: 21


kk =

1 Vkk


1 0,8665

=1,1541 (kg/m3)

=

Lượng không khí vào máy sấy: M = Main =3943,2354(kg/h) Lưu lượng khí thổi qua thiết bị:

Wk =

M  kk

3943,2354  3416,72 1,1541

(m3/h)

=

Nhiệt độ không khí trước khi vào caloriphere: Tairin =25oC Nhiệt độ không khí sau khi ra khỏi caloriphere: Tairout =98oC Nhiệt độ trung bình của không khí:

Tavg =

in out Tair  Tair 2

=

25  98  61,5 2

Nhiệt dung riêng trung bình của không khí: Cair =1,005776 (kJ/kgoC) (Tra bảng I.179, trang 204 sổ tay quá trình và thiết bị công nghệ hóa chất tập 1 tại nhiệt độ trung bình 61,5oC) Nhiệt lượng cần cung cấp: Qair = M. Cair.( Tairout – Tairin) =3943,2354.1,005766.(98-25)=289515,963(kJ/h) =80,4211(kJ/s) II.

TÍNH TOÁN LƯỢNG HƠI ĐỐT CẦN THIẾT Chọn nhiê ât đô â của hơi nước là105oC: Tsteam =105oC Ẩn nhiệt ngưng tụ của hơi nước: R = 2248 (kJ/kg) ( Tra bảng I.250 trang 313 sổ tay quá trình và thiết bị công nghệ hóa chất tập 1 Tra bảng tại nhiệt độ1050C)

Dsteam = III.

Qair R.3600

=

289515,963 2248.3600

= 0,03578(kg/s)

CHỌN CÁC THÔNG SỐ CẦN THIẾT CỦA QUÁ TRÌNH TRUYỀN NHIỆT CÓ CÁNH 22



Đường kính ngoài của ống truyền nhiệt: Dn = 0,026 (m) (Chọn theo đúng ống tiêu chuẩn). Đường kính trong của ống truyền nhiệt: Dt = 0,02286 (m) (Tra bảng dùng ống truyền nhiệt tiêu chuẩn). Đường kính ngoài của cánh: Dnc = 0,0441 (m) (Chọn theo đúng tiêu chuẩn cánh truyền nhiệt). Hệ số dẫn nhiệt của ống truyền nhiệt: K = 385 (W/m2oC) (Tra bảng I.123, trang 125 chọn ống bằng đồng - Sổ tay các quá trình thiết bị và hóa chất, tâpâ 1). Số cánh trên 1m chiều dài: So = 346 (cánh/m) IV.

(Chọn theo sổ tay)

TÍNH TOÁN CÁC NHIỆT ĐỘ TRUNG BÌNH ∆Ti = Tsteam – Tairin = 105-25 =80oC ∆Tf = Tsteam – Tairout =105-98 =7oC ∆Tair = Tsteam – Tairout =105-98 =7oC Nhiệt độ trung bình logarit là: Ti  T f T ln( i ) T f

LMT = V.

=

80  7 80 ln( ) 7

= 29,96570C

TÍNH ĐƯỜNG KÍNH TƯƠNG ĐƯƠNG Diện tích cánh:

Af =

 4

.(D2nc – D2n).2.S0 =

 4

.(0,04412 - 0,0262).2. 346 = 0,6896 (m2)

Diện tích ngoài ống: Ao = π(Dn) – π(Dn.Lc.So) = π. 0,026 - π. 0,026. 0,0003. 346 = 0,0732 (m2) Chu vi cắt ngang: 23



Cv = 2.( Dnc – Dn).So + 2.Dn – So.Lc = 2.( 0,0441 - 0,026). 346 + 2. 0,026 – 346. 0,0003 = 12,4734 (m) Đường kính tương đương: A f  A0

D0 = 2. VI.

 .C v

= 2.

0,6896  0,0732  .12,4734

= 0,0389 (m)

DIỆN TÍCH CẮT NGANG KHÔNG KHÍ CÓ THỂ THỔI QUA − Chiều dài vỉ ống: Lv=2m − Chiều rộng vỉ ống: Rv=1,4m − Bước ống chuẩn: Bo=0,525  Số ống trên một vỉ ống: n

Rv 1,4   27 B0 0,525

(ống/vỉ)

 Diện tích cắt ngang:(m2) As  Rv .Lv  n.Dn .Lv  2.n.Lc .

Dnc  Dn  1,3957 2

 Vận tốc khí thổi qua vỉ ống: U

VII.

W k 3416,72   0,68 As .3600 1,3957.3600

(m/s) TRA BẢNG TÌM CÁC THÔNG SỐCỦA KHÔNG KHÍ TẠI NHIỆT ĐỘTRUNG BÌNH (Tavg = 61,5oC): 2034,625.10 8

 Độ nhớt không khí: µair = (Pa.s) o (Tra bảng I.114 trang 118 tại 61,5 C, Sổ tay quá trình và thiết bị tập 1).  Nhiệt dung riêng của không khí: Cairavg = 1,005776(kJ/kgoC) (Tra bảng I.179 trang 205 tại nhiệt độ trung bình 61,5oC,Sổ tay quá trình và thiết bị tập 1)  Hệ số dẫn nhiệt của không khí: Kair= 282,4188.10-4 (W/moC) (Tra bảng I.137 trang 149 tại 61,50C, Sổ tay quá trình và thiết bị tập 1).  Khối lượng riêng của không khí: ρair= 1,05535 (kg/m3) (Tra bảng phụ lục 4_thông số vật lí của không khí khô trang 536 tại nhiệt độ trung bình 61,5oC, sách Truyền nhiệt & Tính toán thiết bị trao đổi nhiệt, Hoàng Đình Tín.)  Với chỉ số Reynold: Re 

D0 .U . air 1,05535  0,0389.0,7556.  1372  air 2034,625.10 8

24



Jf =3,9(Tra giãn đồ)  Tính Tem:   Tem   C airavg . air  K   

1 3



2034,625.10 8     1,005766. 385  

1 3

 3,7599.10 3

Chọn Qs = 1:  K h f  Qs .J f . air  D0



 282,4188.10 4  .Tem  1.3,9. 0,0389  



 .3,7599.10 3  0,01065 

VIII. TÍNH TOÁN CHO HƠI TRONG ỐNG  Diện tích mặt cắt ngang của ống: Ai   .

2

Dt 0,02286 2  .  4,1043.10 4 4 4

(m2)

 Diện tích mặt cắt ngang của một vỉ ống: A= Ai.n = 4,1043.10-4 . 27 = 0,0111 ( m2)  Lượng hơi qua một đơn vị diện tích trong một đơn vị thời gian: U steam 

Dsteam 0,03578   3,2234 A 0,0111

(kg/m2.s)  Tra đồ thị ta tìm được: hi =  Ta có: re 

Dnc 0,0441   0,02205 2 2

rb 

Dn 0,026   0,013 2 2

yb 

Lc 0,0003   1,5.10 4 2 2

 hf  Tem 1   re  rb .   K . yb 

0, 5

3815,6

 0,01092    0,02205  0,013. 4   385.1,5.10 

25


PGs.Ts Võ Tấn Thành 3,9354.10 3

= Tem 2 

re 0,02205   1,6962 rb 0,013

 Tra bảng kèm theo ta tìm được: Ω = 1  Tính hfi:  hf   h fi   . A f  A0 . A  i  1.0,6896  0,0732 .

0,01065  19,7934 4,1043.10  4

Hệ số truyền nhiệt: U0 

h fi .hi h fi  hi



19,7934.3815,6  19,6912 19,7934  3815,6

(W/m2oC) IX.

SỐ VỈ ỐNG Bề mặt truyền nhiệt: A2 

Qair 80421,1   136,3 U 0 .LMT 19,6912.29,9657

(m2)

Diện tích bên trong ống: Ain = π.Dt.Lv. n = π. 0,02286.2.27 = 3,878(m2) Số vỉ ống cần thiết: Vi 

A2 136,3   35 Ain 3,878

vỉ

26



KẾT LUẬN Trong suốt thời gian thực hiện đồ án về để tài “THIẾT KẾ HỆ THỐNG TỦ SẤY CHUỐI VỚI NĂNG SUẤT 500KG/MẺ” em xin chân thành cám ơn các Thầy Cô đã hướng dẫn và chỉ bảo em một cách tận tình và em muốn đặc biệt gửi lời cám ơn này đến Thầy Võ Tấn Thành là người hướng dẫn đề tài đồ án lần này đã tận tình giúp đỡ cho em về những điều thắc mắc,đưa ra hướng đi cụ thể cho đề tài này và cung cấp thật nhiều kiến thức cũng như là các trang tài liệu để em có thể hình tượng ra thế nào là sấy hầm. Và em cũng muốn gửi lời cám ơn đến các bạn cùng làm chung đề tài sấy và những bạn cùng lớp đã luôn hỗ trợ em cùng nhau trao đổi về những điều vướng mắc, thảo luận về cách trình bày cũng như là những sai sót nhỏ mà em mắc phải. Qua đề tài đồ án lần này đã giúp em hiểu thêm về quy trình công nghệ, nguyên tắc hoạt động và sơ đồ cấu tạo của thiết bị sấy hầm cũng như là quy trình làm chuối sấy, đặc tính và giá trị dinh dưỡng của chuối. Do kiến thức còn nhiều hạn chế và lỗ hỏng nên trong đề tài này có rất nhiều sai sót nhưng nhờ sự giúp đỡ của Thầy em đã cố gắng hoàn thành nó một cách tốt nhất có thể. Đối với em những kinh nghiệm mà Thầy Cô truyền đạt đã cho em thật nhiều kiến thức để sau này có thể giúp ích cho em sau khi ra trường. Em xin chân thành cám ơn Thầy Cô!

27



TÀI LIỆU THAM KHẢO  1. Sổ tay quá trình và thiết bị công nghệ hóa chất. Tập 1,2 – Nhà xuất bản khoa học kỹ thuật. 2. PGS.TS. Nguyễn Thọ – Kỹ thuật sản xuất cà phê.Vietnam OpenCourseWare's Lens. 3. Hoàng Đình Tín – Tính toán và thiết kế thiết bị truyền nhiệt. 4. CYT Soft Psychrometric Chart. 5. http://sites.google.com/site/votanthanhsite/giang-day/huong-dan-do-an-mon-hoc. 6. http://community.h2vn.com/index.php?topic=771.0 7. Giáo án Kỹ thuật sấy nông sản thực phẩm: fdlserver.files.wordpress.com/2008/06/kythuatsaynongsan.pd 8. Community.h2vn.com - Công nghệ chế biến trà, cà phê, ca cao 9. Giáo trình Kỹ thuật nhiệt của PGS. TS Bùi Hải – PGS TS Trần Thế Sơn, Nhà xuất bản Khoa học và Kỹ thuật, Hà Nội – 2007.

28



MỘT SỐ BẢNG ĐÍNH KÈM

29



30



31

đồ án thiết kế tủ sấy chuối

Recommend Documents