BỘ CÔNG THƯƠNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP THỰC PHẨM
THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
ĐỒ ÁN KỸ THUẬT THỰC PHẨM
ĐỀ TÀI:
TÍNH TOÁN THIẾT KẾ
HỆ THỐNG MÁY SẤY
THÙNG QUAY DÙNG ĐỂ SẤY TIÊU,
NĂNG SUẤT 300KG HẠT TIÊU ẨM/H
GVHD
: ĐÀO THANH KHÊ
SVTH
: NGUYỄN THỊ THANH THỦY
PHAN SA TÔ
NHÓM
: 08
6/2015
ĐỒ ÁN KỸ THUẬT THỰC PHẨM
KHÊ
GVHD: ĐÀO THANH
GVHD: ĐÀO THANH
DANH MỤC BẢNG
HỆ THỐNG MÁY SẤY THÙNG QUAY SẤY TIÊU NĂNG SUẤT 300KG HẠT TIÊU ẨM /H
TRANG 4
ĐỒ ÁN KỸ THUẬT THỰC PHẨM
KHÊ
GVHD: ĐÀO THANH
LỜI MỞ ĐẦU
Việt Nam là một trong các nước có nền sản xuất nông nghiệp lâu đời trên thế giới. Hiện
nay, nông nghiệp vẫn còn chiếm tỉ trọng khá cao trong cơ cấu kinh tế nước ta. Mặc dù vậy,
ngành nông nghiệp vẫn chưa đem lại hiệu quả tương xứng với vị trí của nó trong nền kinh
tế. Nguyên nhân chủ yếu hiện nay là do các khâu thu hoạch, bảo quản và chế biến nông sản
tại Việt Nam thực hiện chưa khoa học. Điều đó làm giảm giá trị các sản phẩm khi đưa ra thị
trường tiêu thụ.
Để cải thiện vấn đề này có rất nhiều phương pháp được đưa ra, trong đó sấy là một trong
những phương pháp thông dụng nhất hiện nay. Sản phẩm sau quá trình sấy có độ ẩm thích
hợp, thuận tiện cho việc bảo quản, vận chuyển, chế biến, đồng thời nâng cao chất lượng sản
phẩm, tăng cảm quan cũng như giá trị kinh tế.
Trong công nghiệp thực phẩm, sấy bằng thùng quay là một trong các phương pháp khá
phổ biến do mang lại hiệu quả kinh tế cao, thuận tiện khi vận hành và tiết kiệm thời gian.
Do đó, người ta thường chọn thiết bị sấy thùng quay trong việc sấy các sản phẩm lương
thực, hạt, quả,…
Trong phạm vi đồ án môn học này, chúng em sẽ trình bày về quy trình công nghệ và thiết
1.1.1. Tên gọi và phân loại khoa học
•
Tên khoa học: Piper nigrum
•
Giới: Plantae
•
Ngành: Angiospermae
•
Lớp: Magnoliidae
•
Phân lớp: Rosidae
•
Bộ: Piperales
•
Họ: Piperaceae
•
Đốt cây rất giòn, khi vận chuyển nếu không cận thận thì cây có thể chết. Quả có một hạt
duy nhất.
1.1.2. Màu sắc của hạt tiêu
Hồ tiêu được thu hoạch mỗi năm hai lần.
Hồ tiêu đen: người ta hái quả vào lúc xuất hiện một số quả đỏ hay vàng trên
chùm, nghĩa là lúc quả còn xanh; những quả còn non quá chưa có sọ rất giòn, khi
phơi dễ vỡ vụn, các quả khác khi phơi vỏ quả sẽ săn lại, ngả màu đen.
Hồ tiêu trắng (hay hồ tiêu sọ): người ta hái quả lúc chúng đã thật chín, sau đó
bỏ vỏ. Loại này có màu trắng ngà hay xám, ít nhăn nheo và ít thơm hơn (vì lớp vỏ
chứa tinh dầu đã mất) nhưng cay hơn (vì quả đã chín).
HỆ THỐNG MÁY SẤY THÙNG QUAY SẤY TIÊU NĂNG SUẤT 300KG HẠT TIÊU ẨM /H
TRANG 7
ĐỒ ÁN KỸ THUẬT THỰC PHẨM
KHÊ
GVHD: ĐÀO THANH
Hình 2: Hạt tiêu
1.1.3. Thành phần hóa học
Hồ tiêu cũng rất giàu vitamin C, thậm chí còn nhiều hơn cả cà chua. Một nửa cốc hồ tiêu
xanh, vàng hay đỏ sẽ cung cấp tới hơn 230% nhu cầu canxi 1 ngày/1 người.
Trong hạt tiêu có:
Tinh dầu: 1,2- 2%
Piperin: 5- 9%
Việt Nam hiện là một nước xuất khẩu tiêu đứng hàng đầu thế giới thế nhưng chủ yếu xuất
khẩu ở dạng thô. Vì thế vấn đề bảo quản tiêu hạt để xuất khẩu hết sức quan trọng và cần
thiết trong nền kinh tế quốc dân.
• Vấn đề bảo quản tiêu nhìn chung là khó, vì tiêu là môi trường thuận lợi rất thích hợp cho
sâu mọt phá hoại. Muốn bảo quản lâu dài thì hạt phải có chất lượng ban đầu tốt, có độ ẩm
an toàn. Vì vậy, quá trình sấy hạt sau thu hoạch có vai trò quan trọng trong bảo quản, chế
biến cũng như nâng cao chất lượng hạt. Với phương pháp này sẽ bảo quản hạt tiêu được
lâu hơn, dễ dàng trong quá trình vận chuyển, ứng dụng nhiều trong quá trình chế biến các
sản phẩm ăn liền.
1.2. Không khí và thời tiết của TP. Hồ Chí Minh
1.2.1. Giới thiệu
Nằm trong vùng chuyển tiếp giữa miền Đông Nam Bộ và Tây Nam Bộ, Thành phố Hồ
Chí Minh ngày nay bao gồm 19 quận và 5 huyện, tổng diện tích 2.095,06 km².
1.2.2. Khí hậu, thời tiết
Nằm trong vùng nhiệt đới xavan, cũng như một số tỉnh Nam bộ khác Thành phố Hồ Chí
Mình không có bốn mùa: xuân, hạ, thu, đông rõ rệt, nhiệt độ cao đều và mưa quanh năm
(mùa khô ít mưa). Trong năm Thành phố Hồ Chí Minh có 2 mùa là biến thể của mùa hè:
mùa mưa – khô rõ rệt. Mùa mưa được bắt đầu từ tháng 5 tới tháng 11 (khí hậu nóng ẩm,
nhiệt độ cao mưa nhiều), còn mùa khô từ tháng 12 tới tháng 4 năm sau (khí hậu khô mát,
nhiệt độ cao vừa mưa ít).
Trung bình, Thành phố Hồ Chí Minh có 160 tới 270 giờ nắng một tháng, nhiệt độ trung
bình 27 °C, cao nhất lên tới 40 °C, thấp nhất xuống 13,8 °C. Hàng năm, thành phố có 330
ngày nhiệt độ trung bình 25 tới 28 °C. Lượng mưa trung bình của thành phố đạt
1.949 mm/năm, trong đó năm 1908 đạt cao nhất 2.718 mm, thấp nhất xuống 1.392 mm vào
năm 1958. Một năm, ở thành phố có trung bình 159 ngày mưa, tập trung nhiều nhất vào các
tháng từ 5 tới 11, chiếm khoảng 90%, đặc biệt hai tháng 6 và 9. Trên phạm vi không gian
thành phố, lượng mưa phân bố không đều, khuynh hướng tăng theo trục Tây Nam – Ðông
Bắc. Các quận nội thành và các huyện phía bắc có lượng mưa cao hơn khu vực còn lại.
ĐỒ ÁN KỸ THUẬT THỰC PHẨM
KHÊ
GVHD: ĐÀO THANH
1.3.2. Phân loại quá trình sấy
- Người ta phân biệt ra 2 loại:
+ Sấy tự nhiên: nhờ tác nhân chính là nắng, 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.
+ 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.
- Nếu phân loại phương pháp sấy nhân tạo, ta có:
1.3.2.1. Phân loại theo phương thức truyền nhiệt
+ Phương pháp sấy đối lưu: nguồn nhiệt cung cấp cho quá trình sấy là nhiệt truyền từ môi
chất sấy đến vật liệu sấy bằng cách truyền nhiệt đối lưu. Đây là phương pháp được dùng
rộng rãi hơn cả cho sấy hoa quả và sấy hạt.
+ Phương pháp sấy bức xạ: nguồn nhiệt cung cấp cho quá trình sấy là thực hiện bằng bức
xạ từ một bề mặt nào đó đến vật sấy, có thể dùng bức xạ thường, bức xạ hồng ngoại.
+ Phương pháp sấy tiếp xúc: nguồn cung cấp nhiệt cho vật sấy bằng cách cho tiếp xúc
trực tiếp vật sấy với bề mặt nguồn nhiệt.
+ Phương pháp sấy bằng điện trường dòng cao tầng: nguồn nhiệt cung cấp cho vật sấy
nhờ dòng điện cao tần tạo nên điện trường cao tần trong vật sấy làm vật nóng lên.
+ Phương pháp sấy thăng hoa: thực hiện bằng làm lạnh vật sấy đồng thời hút chân không
để vật sấy đạt đến trạng thái thăng hoa của nước, nước thoát khỏi vật sấy nhờ quá trình
thăng hoa.
+ Phương pháp sấy tầng sôi: nguồn nhiệt từ không khí nóng nhờ quạt thổi vào buồng sấy
đủ mạnh và làm sôi lớp hạt, sau một thời gian nhất định, hạt khô và được tháo ra ngoài.
ĐỒ ÁN KỸ THUẬT THỰC PHẨM
KHÊ
GVHD: ĐÀO THANH
Máy sấy thùng quay là 1 thùng hình trụ đặt nghiêng 1– 6 o, có 2 vành đai đỡ, vành đai
này tỳ vào con lăn đỡ khi thùng quay. Vật liệu vào sấy qua phễu nạp vật liệu. Vật liệu trong
thùng không quá 20- 25% thể tích thùng. Sau khi sấy xong, thành phẩm qua bộ phận tháo
sản phẩm ra ngoài.
Bên trong thùng có lắp các cánh đảo để xáo trộn vật liệu làm cho hiệu suất sấy đạt được
cao hơn, phía cuối thùng có hộp tháo sản phẩm còn đầu thùng cấm vào lò đốt hoặc nối với
ống tạo tác nhân sấy. Giữa thùng quay, hộp tháo và lò có cơ cấu bịt kín để không khí và
khói lò không thoát ra ngoài. Ngoài ra còn có xyclone để thu hồi sản phẩm bay theo khí và
thải khí sạch ra môi trường.
Khí nóng và vật liệu có thể đi cùng chiều hay ngược chiều ở bên trong thùng. Phía đầu
chỗ nạp liệu bên trong thùng sấy có lắp cánh xoắn 1 đoạn khoảng 700- 1000mm, chiều dài
của đoạn này phụ thuộc vào đường kính của thùng.
Tốc độ khói lò hoặc không khí nóng đi trong thùng không quá 3 m/s để tránh vật liệu bị
cuốn nhanh ra khỏi thiết thùng. Vận tốc quay của thùng là 5– 8 vòng/phút.
Các đệm ngăn trong thùng chứa có tác dụng phân phối vừa có tác dụng phân phối đều
cho vật liệu theo tiết diện thùng, đảo trộn vật liệu vừa làm tăng bề mặt tiếp xúc giữa vật liệu
sấy và tác nhân sấy. Cấu tạo của đệm ngăn (cánh trộn) phụ thuộc vào kích thước vật liệu sấy
và độ ẩm của nó.
Các loại đệm ngăn dùng phổ biến là:
- Đệm ngăn mái chèo nâng và loại phối hợp: dùng khi sấy những vật liệu cực to, ẩm,...
Loại này có hệ số chất đầy vật liệu không quá 0,1– 0,2.
- Đệm ngăn hình quạt có những khoảng thông với nhau.
- Đệm ngăn phân phối hình chữ nhật và kiểu vạt áo được xếp trên toàn bộ tiết diện của
thùng được dùng để sấy các vật liệu dạng cục nhỏ, xốp, khi thùng quay vật liệu đảo trộn
1.4.1. Sơ đồ quy trình công nghệ
Sàng tạp chất
Sàng đá
Phân loại tỉ trọng xoắn ốc
Xử lý vi sinh
Sấy
Làm nguội
Tiêu đen
Bảo quản
Đóng bao
Cân
HỆ THỐNG MÁY SẤY THÙNG QUAY SẤY TIÊU NĂNG SUẤT 300KG HẠT TIÊU ẨM /H
TRANG 14
ĐỒ ÁN KỸ THUẬT THỰC PHẨM
KHÊ
GVHD: ĐÀO THANH
Công đoạn 3: Phân loại tỷ trọng xoắn ốc
Hạt tiêu sau quá trình làm sạch, phân loại kích cỡ, tách đá sạn và phân loại bằng khí động
học vẫn còn khác nhau về hình dạng: móp méo hoặc tròn hay còn lẫn những cọng tiêu.
HỆ THỐNG MÁY SẤY THÙNG QUAY SẤY TIÊU NĂNG SUẤT 300KG HẠT TIÊU ẨM /H
TRANG 15
ĐỒ ÁN KỸ THUẬT THỰC PHẨM
KHÊ
GVHD: ĐÀO THANH
Máy phân loại hình dạng kiểu oắn ốc được cấu tạo bởi những vách ngăn xoắn ốc quanh
trục thẳng đứng. Hỗn hợp hạt tiêu gồm hạt tiêu biến dạng và hạt tròn được nạp vào miệng
trên của máy phân loại. Bởi vì hạt tiêu chảy xuống theo chiều xoắn ốc dưới tác động của
trọng lực. Các hạt tròn xoay tròn trên gia tốc tăng dần đến một điểm mà chúng xoay tròn
theo độ nghiêng vách ngăn nằm rìa ngoài và được tách ra, còn những hạt biến dạng khi rơi
tự do trên máng xoắn ốc bị lực ma xát cao hơn tốc độ dòng chảy không bằng hạt tròn. Do đó
các hạt biến dạng chảy gần hơn trục của máy xoắn ốc và được đưa ra ngoài.
•
Công đoạn 4: Rửa và xử lí vi sinh bằng hơi nước
Để khử các vi sinh vật có hại nhất là khuẩn Salmonella, người ta sử dụng hơi nước với áp
suất từ 2– 3 kg/cm2 có nhiệt độ từ 120– 1400C để phun vào hạt tiêu trong thời gian ngắn
nhất (khoảng 20– 40 giây). Trong quá trình hấp thụ hơi nước nóng hạt tiêu được chuyển qua
trống trích ly nước trước khi qua hệ thống sấy.
GVHD: ĐÀO THANH
- Nhiệt độ sấy:
Rau quả, hạt là sản phẩm chịu nhiệt kém: trên 90 0C thì đường fructose bắt đầu bị caramel
hoá, các phản ứng tạo ra melanoidin, polime hoá các hợp chất cao phân tử xảy ra mạnh. Còn
ở nhiệt độ cao hơn nữa, nó có thể bị cháy. Do vậy, để sấy hạt nông sản thường dùng chế độ
sấy ôn hoà. Tuỳ theo loại nguyên liệu, nhiệt độ sấy không quá 80- 900C.
Quá trình sấy còn phụ thuộc vào tốc độ tăng nhiệt của vật liệu sấy. Nếu tốc độ tăng nhiệt
quá nhanh thì bề mặt mặt quả bị rắn lại và ngăn quá trình thoát ẩm. Ngược lại, nếu tốc độ
tăng chậm thì cường độ thoát ẩm yếu.
- Độ ẩm không khí:
Muốn nâng cao khả năng hút ẩm của không khí thì phải giảm độ ẩm tương đối của nó
xuống. Sấy chính là biện pháp tăng khả năng hút ẩm của không khí bằng cách tăng nhiệt độ.
Thông thường khi vào buồng sấy, không khí có
độ ẩm 10- 13%. Nếu độ ẩm của không khí quá thấp
sẽ làm hạt nông sản nứt hoặc tạo ra lớp vỏ khô trên
bề mặt, làm ảnh hưởng xấu đến quá trình thoát hơi
ẩm tiếp theo. Nhưng nếu độ ẩm quá cao sẽ làm tốc
độ sấy giảm.
Khi ra khỏi lò sấy, không khí mang theo hơi ẩm
của rau quả tươi nên độ ẩm tăng lên (thông thường
khoảng 40- 60%). Nếu không khí đi ra có độ ẩm quá thấp thì sẽ tốn năng lượng.Ngược lại,
nếu quá cao sẽ dễ bị đọng sương, làm hư hỏng sản phẩm sấy.Người ta điều chỉnh độ ẩm của
không khí ra bằng cách điều chỉnh tốc độ lưu thông của nó và lượng rau quả tươi chứa trong
lò sấy.
- Lưu thông của không khí:
Trong quá trình sấy, không khí có thể lưu thông tự nhiên hoặc cưỡng bức. Trong các lò
sấy, không khí lưu thông tự nhiên với tốc độ nhỏ (nhỏ hơn 0,4 m/s), do vậy thời gian sấy
thường kéo dài, làm chất lượng sản phẩm sấy không cao. Để khắc phục nhược điểm này,
hóa điều khiển bằng hệ thống điện tử có hiển thị số
với giai bậc từ 30– 60kg mà sai số cho phép là
45g/50kg năng suất 200bao/giờ.
- Sản phẩm thu được: tiêu đen sạch đạt tiêu chuẩn
ASTA.
Hình 6: Hạt tiêu sấy thành phẩm
1
- Công suất: 4000 tấn/ năm.
14,[1]
HỆ THỐNG MÁY SẤY THÙNG QUAY SẤY TIÊU NĂNG SUẤT 300KG HẠT TIÊU ẨM /H
TRANG 19
ĐỒ ÁN KỸ THUẬT THỰC PHẨM
KHÊ
GVHD: ĐÀO THANH
CHƯƠNG 2: CÂN BẰNG VẬT CHẤT-NĂNG LƯỢNG
2.1. Tính cân bằng vật chất
Bảng 2: Ký hiệu một số đại lượng
STT
Đại lượng
Ký hiệu
1
Khối lượng vật liệu khô tuyệt đối (Kg/h)
Gk
7
Lượng không khí khô (kkk) tuyệt đối qua máy sấy (kg/h)
L
8
Hàm ẩm của không khí ngoài trời (kg ẩm/kg kkk)
do
9
Hàm ẩm của không khí trước khi vào buồng sấy (kg ẩm/kg kkk)
d1
10
Hàm ẩm của không khí sau khi sấy (kg ẩm/kg kkk)
d2
HỆ THỐNG MÁY SẤY THÙNG QUAY SẤY TIÊU NĂNG SUẤT 300KG HẠT TIÊU ẨM /H
GVHD: ĐÀO THANH
Chọn nhiệt độ ở Thành phố Hồ Chí Minh có giá trị: t0 = 300C và φ0 = 80%
=> Ta được Điểm A trên đồ thị Ramzimd
Chọn nhiệt độ sấy vật liệu ở t1 = 900C
=> Ta được điểm B trên đồ thị Ramzimd
Chọn độ ẩm sau sấy của vật liệu ở φ2 = 70%
=> Ta được điểm C trên đồ thị Ramzimd
Từ 3 điểm A, B, C trên đồ thị Ramzimd ta được bảng số liệu sau:
Bảng 3: Thông số tra từ đồ thị Ramzimd qua 3 điểm A, B, C
STT
Đại lượng
Điểm A
Điểm B
Điểm C
1
Nhiệt độ (0C)
30
90
36
- Lượng tác nhân tiêu hao riêng:
- Lượng tác nhân khô cần thiết làm bay hơi 1kg không khí ẩm:
- Năng lượng cần bay hơi 1kg nguyên liệu:
HỆ THỐNG MÁY SẤY THÙNG QUAY SẤY TIÊU NĂNG SUẤT 300KG HẠT TIÊU ẨM /H
TRANG 23
ĐỒ ÁN KỸ THUẬT THỰC PHẨM
KHÊ
GVHD: ĐÀO THANH
Bảng 4: Chọn các thông số sau:
STT
Thông số
Ký hiệu
Chọn
Đơn vị
1
Tốc độ trung bình của TNS
δV
750
Kg/m3
5
Đường kính thùng
Dt
1,2
m
6
Tốc độ thùng quay
nt
0,5
Vòng/phút
-Tổng nhiệt lượng tiêu hao cho quá trình sấy:
- Nhiệt lượng tổn thất là 10% tổng nhiệt lượng tiêu hao cho quá trình sấy
4
5
6
7
8
9
10
M
1,43
1,25
1,00
0,83
0,70
0,60
0,53
Copyright: Tài liệu đại học ©