Thiết kế hệ thống sấy trà năng suất 150kg/mẻ bằng năng lượng mặt trời

.1.1 Tìm hiểu lượng mặt trời 1.1.2 Sấy lượng mặt trời 1.2 Mục đích 1.3 Dụng cụ thực nghiên cứu 1.4 Nội dung nghiên cứu 1.5 Địa điểm nghiên cứu 1.6 Thời gian nghiên cứu 1.7 Phương pháp nghiên cứu Chương TỔNG QUAN 2.1 Tìm hiểu VLS a Tìm hiểu trà b Nguồn gốc trà c Các biện pháp khắc phục hạn chế, để phát triển chè bền vững d Điều tra, khảo sát tình hình chế biến chè TP Bảo Lộc e Lịch sử trà Thái Nguyên f Tình hình sản xuất trà Thái Nguyên g Công dụng trà Thái Nguyên h Các sản phẩm chế biến từ trà 2.2 Tìm hiểu máy sấy 2.3 Sơ lược lý thuyết sấy 2.4 Quy trình chế biến chè kỹ thuật sấy chè thường gặp Quy trình chế biến trà xanh Chương TÍNH TỐN THIẾT BỊ CHÍNH 3.1 Chọn chế độ sấy 3.2 Thơng số TNS trước q trình sấy 3.3 Tính tốn q trình sấy lý thuyết 3.4 Tính tốn tổn thất nhiệt 3.4.1 Tổn thất nhiệt qua vách, trần buồng sấy 3.4.2 Tổn thất nhiệt vật liệu mang 3.4.3 Tổn thất nhiệt tác nhân sấy mang 3.5 Cân nhiệt ẩm trình sấy thực Chương TÍNH TỐN THIẾT BỊ PHỤ 4.3 Tính tốn thiết kế thiệt bị phụ 4.3.1 Thiết kế gia nhiệt 4.3.3 Tính tốn chọn quạt 4.3.4 Bộ phận cấp thoát liệu

BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP TP HCM

KHOA CÔNG NGHỆ NHIỆT LẠNH

-BÁO CÁO TIỂU LUẬN MÔN: THIẾT KẾ HỆ THỐNG CUNG CẤP NHIỆT

ĐỀ TÀI: THIẾT KẾ HỆ THỐNG SẤY TRÀ NĂNG SUẤT 150KG/MẺ BẰNG

NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI

GVHD: Th.S LÊ ĐÌNH NHẬT HOÀI Lớp học phần: DHNL15B

Nhóm thực hiện: NHÓM 5

SVTH:

Thành phố Hồ Chí Minh, Ngày 20 tháng 3 năm 2022

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP TP HCM CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT

NAM

Khoa Công Nghệ Nhiệt Lạnh Độc Lập – Tự Do- Hạnh Phúc

NHIỆM VỤ MÔN HỌC THIẾT KẾ HỆ THỐNG CUNG CẤP NHIỆT

Ngành: Công nghệ Nhiệt Lạnh Năm học: 2021-2022

Tên đề tài: THIẾT KẾ HỆ THỐNG SẤY TRÀ NĂNG SUẤT 150KG/MẺ BẰNG NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI

Thông tin thực hiện đề tài

Bản vẽ mặt bằng, mặt đứng

Các yêu cầu thiết kế

Phân chia công việc

3 Nguyễn Bảo Duy

NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

1.3 Dụng cụ thực hiện nghiên cứu

1.4 Nội dung nghiên cứu

1.5 Địa điểm nghiên cứu

1.6 Thời gian nghiên cứu

1.7 Phương pháp nghiên cứu

g Công dụng của trà Thái Nguyên

h Các sản phẩm được chế biến từ trà

2.2 Tìm hiểu về máy sấy

2.3 Sơ lược về lý thuyết sấy

2.4 Quy trình chế biến chè và kỹ thuật sấy chè thường gặp

Quy trình chế biến trà xanhChương 3

TÍNH TOÁN THIẾT BỊ CHÍNH

3.1 Chọn chế độ sấy3.2 Thông số TNS trước quá trình sấy3.3 Tính toán quá trình sấy lý thuyết3.4 Tính toán tổn thất nhiệt

3.4.1 Tổn thất nhiệt qua vách, trần và nền buồng sấy3.4.2 Tổn thất nhiệt do vật liệu mang ra

3.4.3 Tổn thất nhiệt do tác nhân sấy mang đi3.5 Cân bằng nhiệt ẩm của quá trình sấy thực

Chương 4

TÍNH TOÁN THIẾT BỊ PHỤ

4.3 Tính toán thiết kế thiệt bị phụ

4.3.1 Thiết kế bộ gia nhiệt4.3.3 Tính toán chọn quạt4.3.4 Bộ phận cấp và thoát liệuChương 5

KẾT LUẬN VÀ ĐỀ XUẤT Ý KIẾN

5.0 TÍNH TOÁN HIỆU QUẢ KINH TẾ

- Tốn bao nhiêu tiền (chi phí sản xuất nhà sấy – tiền điện tiêu thụ hàng tháng)

- Thuê bao nhiêu nhân công (tiền)

- Sau bao lâu thì huề vốn

TÓM TẮT

 Đề tài “Thiết kế hệ thống sấy trà năng suất 150kg/mẻ bằng năng lượng mặt trời”,thời gian từ … đến … năm 2022 Bằng phương pháp điều tra khảo sát và phân tích lýthuyết, các thành viên trong nhóm đã tiến hành điều tra, khảo sát một số thiết bị sấytrà xanh hiện có tại khu vực Thái Nguyên, và trên cơ sở đó, để tiến hành tính toán,thiết kế hệ thống sấy trà năng suất 150kg/mẻ bằng năng lượng mặt trời Kết quả thuđược:

 Đề tài đã điều tra, khảo sát các loại máy sấy chè ở khu vực Thái Nguyên với các

cỡ công suất khác nhau

 Tính toán, thiết kế máy sấy băng tải dùng để sấy chè xanh năng suất 150 kg/mẻ

 Hệ thống có các thông số cơ bản như sau:

 Năng suất: 150 kg/mẻ

 Sử dụng bộ gia nhiệt khí – khí để gia nhiệt cho không khí sấy

 Nhiệt độ sấy đầu vào: t1 = 95oC

 Nhiệt độ không khí ra: t2 = 60oC

 Công suất quạt: N = 15HP

 Độ ẩm trước sản phẩm:65-70%

 Độ ẩm sản phẩm: 5%

CHƯƠNG 1: MỞ ĐẦU

1 Đặt vấn đề.

a Năng lượng mặt trời là gì?

Năng lượng mặt trời (NLMT) là nguồn năng lượng thiên nhiên quý giá và vôtận Khai thác tối đa nguồn NLMT là một mắt xích quan trọng trong chiến lượccủa thế giới hiện nay với những định hướng: Phát triển các nguồn năng lượngnhằm đáp ứng nhu cầu phát triển kinh tế ngày càng tăng Đồng thời nỗ lực giảmmạnh sự phát thải khí "nhà kính" CO2 nhằm ngăn chặn mối hiểm họa biến đổi khíhậu toàn cầu.Vì vậy, việc tìm kiếm một nguồn năng lượng sạch, dễ sử dụng, nhằmcung cấp nước nóng, phục vụ cho các mục đích công nghiệp, sinh hoạt và dịch vụtrong xã hội hiện đại là hết sức cấp bách

Nguồn năng lượng này cần đáp ứng các đòi hỏi:

Có thể thay thế các nguồn năng lượng hiện sử dụng - Là nguồn năng lượngsẵn có và giàu tiềm năng ở Việt Nam - Là nguồn năng lượng sạch, không gây ônhiễm môi trường - Dễ sử dụng và khai thác

b Sấy bằng năng lượng mặt trời:

Cấu tạo Máy sấy năng lượng mặt trời Nhà kính sấy nông sản có cấu tạo khá đơn giản, bao gồm các bộ phận:

 Tấm kính hấp thụ ánh sáng: Là tấm Poly Twinlite với nhiệm vụ hấp

thụ năng lượng ánh sáng mặt trời, có khả năng hấp thụ nhiệt đồng thời giữ nhiệt tốt hơn ở bên trong nhà sấy

 Giàn khung: Được làm bằng tôn kẽm để đảm bảo sự chắc chắn cho

nhà sấy nông sản Có kết cấu dạng vòm parabol để tăng diện tích tiếp xúc với ánh sáng, giúp thu nhiệt tốt hơn

Hình 1.1 Giàn khung

 Quạt gió: Làm nhiệm vụ thổi khí nóng từ buồng thu nhiệt qua

buồng sấy và hút hết khí ấm trong nhà sấy nông sản ra bên ngoài

 Xe đẩy và khay sấy: Tùy vào quy mô nhà sấy thì số xe đẩy và khay

sấy sẽ khác nhau Tuy nhiên điểm chung là tất cả chúng đều đượclàm bằng inox 304, có khả năng chống gỉ và chịu nhiệt tốt → Đảmbảo an toàn thực phẩm và giúp dễ dàng vệ sinh lau chùi

Hình 1.2 Xe đẩy và khay sấy vật liệu

 Bảng điều khiển: Cài đặt tự động, bao gồm điều khiển của quạt gió

và hệ thống điện trở Khi trời mưa, bão không có ánh sáng mặt trời thì bạn có thể bật hệ thống điện trở lên để gia nhiệt cho nhà sấy hiệu ứng nhà kính

Hình 1.3 Bảng điều khiển

Nguyên lý hoạt động:

Năng lượng bức xạ của ánh sáng mặt trời sẽ chiếu xuyên qua tấm Poly Twinlite đi đến một vật màu đen có trong nhà sấy Do tính phản xạ ánh sáng kém của màu tối nên năng lượng bức xạ sẽ không phản chiếu ngược lại được, lúc này nó sẽ chuyển thành nhiệt năng.

Sau đó, buồng thu nhiệt sẽ thu nguồn nhiệt mặt trời giúp tăng nhiệt độ không khí sấy lên cao hơn so với môi trường trong nhà sấy Mức nhiệt có thể

lên đến 50 – 70 độ Trong lúc này, hệ thống quạt đối lưu sẽ liên tục thổi khí

nóng từ buồng thu nhiệt sang buồng sấy, đồng thời sẽ hút ẩm liên tục và đưa

không khí ẩm ra bên ngoài lò sấy năng lượng mặt trời.

Dòng không khí sấy đối lưu tiếp xúc với cả trên và dưới của sản phẩm sấy nên sản phẩm sấy có độ khô đồng đều, đồng thời nhờ kiểm soát nhiệt ẩm nên độ ẩm cuối của sản phẩm luôn đồng đều, ổn định và màu sắc đạt yêu cầu.

Các loại máy sấy trên thị trường:

Hiện nay trên thị trường có khá nhiều loại máy sấy phù hợp với từng nhucầu của các doanh nghiệp, cơ sở sản xuất Tuy nhiên có 2 loại máy sấy đang được

ưa chuộng nhất là tủ sấy công nghiệp và nhà sấy năng lượng mặt trời.

 Giống nhau:

 Có thể sấy đa dạng các loại thực phẩm như: Nông sản, hoa quả, hải sản, thuốc bắc,…

 Chất liệu khay sấy được làm từ inox 304 hoàn toàn đảm bảo an toàn vệ sinh cho thực phẩm sấy.

 Khác nhau:

Tủ sấy công nghiệp Nhà sấy năng lượng mặt trời

Hoạt động với nguyên lý liên tục thổi hơi

nóng đối lưu để lấy đi hơi nước

Buồng thu nhiệt thu nguồn nhiệt mặttrời,sau dó được hệ thống quạt đối lưu thốikhí nóng sang buồng sấy

Không mất thời gian phải canh chừng,tùy

theo từng loại nông sản mà bạn cài nhiệt

độ,hẹn thời gian sấy phù hợp

Cần phải căn thời gian để canh chừng vàkiểm tra nông sản,tránh trường hợp bị sấyquá khô

Sử dụng điện năng để sấy,gây ra hao tổn

Tiện lợi trong mọi trường hợp

Năng suất thấp ( tủ sấy công nghiệp 32

khay:100-150 kg/ lần sấy)

Năng suất cao (nhà sấy nông sản 24

m2:300-400 kg/ lần sấy) Giá dao động từ 75-82 triệu đồng Giá dao động

→ Với nhu cầu thiết yếu để tăng trưởng nhanh thì việc lựa chọn công cụ sấy để được thành phẩm với số lượng lớn trong khoảng thời gian ngắn và tiết kiệm được chi phi điện năng tiêu thụ thì nhà sấy năng lượng mặt trời là công cụ lý tưởng nhất, tuy nhiên bên cạnh đó cũng có nhiều mặt hạn chế như giá thành ban đầu khá cao, cần thời gian để canh chừng và kiểm tra Nhưng với kỹ thuật và công nghệ ngày càng phát triển thì những mặt hạn chế này sẽ sớm được khắc phục.

2 Mục đích.

Tìm hiểu việc sản xuất và chế biến trà tại Thái Nguyên

Điều tra, khảo sát một số máy sấy trà tại khu vực Thái Nguyên nhằm làm

cơ sở cho việc tính toán, thiết kế máy sấy bằng năng lượng mặt trời (MSNLMT)dùng để sấy chè xanh năng suất 150 kg/mẻ

Tính toán, thiết kế MSNLMT dùng để sấy chè xanh năng suất 150 kg/mẻ

Trà là sản phẩm được chế biến từ là trà non & búp trà (đọt trà) của cây trà.Quá trình chế biến trà thông qua nhiều công đoạn: làm héo, vò, sàng, lên men,sấy… Trong đó sấy là một công đoạn hết sức quan trọng Mục đích của sấy trà:dùng nhiệt độ cao để diệt enzyme, đình chỉ quá trình lên men nhằm giữ lại tối đanhững chất có giá trị trong lá trà giúp hình thành hương vị, màu sắc của trà Làmgiảm hàm ẩm trong trà bán thành phẩm đến mức tối thiểu, phù hợp yêu cầu bảoquản chất lượng trà trước khi phân loại.

Trong thời gian sấy khô, lá trà bị biến đổi cả về tính chất vật lí cũng như tính chất hóa học:

 Tổng hàm lượng các chất hồ tan giảm đi so với lá chè xong

 Hàm lượng cafein giảm đi một ít Đó là do sự bay hơi một phần và do sự thăng hoa của các hợp chất này khi sấy khô

Sự biến đổi của Nitơ hòa tan và Cafein trong khi sấy:

Giai đoạn chế biến Nitơ hòa tan,mg Cafein, mg Nitơ amonic, mg

 Nhóm chất hydratcacbon có những biến đổi như sau:

 Giảm một ít hàm lượng glucose, saccharose, tinh bột

 Giảm mạnh hàm lượng hidropectin (lá trà lên men chứa 2,73% so với 1,74% của trà đen bán thành phẩm)

 Lượng protein cũng giảm đi trong thời gian sấy này

 Lượng vitamin C giảm mạnh: từ 2,64 g/kg chất khô trước khi sấy còn lại 1,81 g/kg sau khi sấy

 Trong khi sấy trà cần chú ý:

- Tốc độ không khí nóng thổi vào buồng sấy quá nhỏ sẽ gây ra tình trạng ứ đọng hơi ẩm làm giảm chất lượng trà rõ rệt

- Nhiệt độ sấy quá cao & không khí thổi vào quá lớn sẽ làm cho trà bị cháyvụn, nhiệt độ càng cao sẽ làm giảm hương thơm của càng mạnh Nhiệt độ quá cao

sẽ gây ra hiện tượng tạo trên bề mặt lá trà một lớp màng cứng, ngăn cản ẩm từbên trong thốt ra ngồi, kết quả không tiêu diệt được men triệt để & trà vẫn chứanhiều ẩm bên trong làm cho chất lượng của trà nhanh chóng xuống cấp trong thờigian bảo quản

Để thưởng thức, các sợi trà khô cần được hãm trong ấm với nước nóng đểcác hợp chất hòa tan vào nước Trong nước trà có chứa 3 thành phần chínhnhư sau:

 Tinh dầu: Đây là thành phần chính quyết định mùi vị và hương thơm

của trà

 Polyphenols: Hoạt chất này tạo ra vị chát trong miệng và mang lại nhiều

lợi ích cho sức khỏe

 Caffeine: Caffeine cũng là một trong những hoạt chất có trong trà.

Thành phần này giúp cung cấp năng lượng, mang lại sự tỉnh táo và gâynghiện

 Trên thế giới:

Đứng đầu là Trung Quốc với sản lượng 2.400.000 tấn/năm, Trung Quốc đứng đầuthế giới về sản xuất chè và chiếm gần 40% sản lượng trà của toàn thế giới Hiệnnay, Trung Quốc đang sản xuất các giống trà tiêu biểu như trà ô long, trà xanh, tràvàng, cùng với trà hoa nhài và một số loại trà ướp hương khác

Đứng thứ hai là Ấn Độ với sản lượng trà bình quân 900.000 tấn/năm Quy mô dân

số khoảng 1 tỷ người nên ngành sản xuất trà của quốc gia này chủ yếu phục vụnhu cầu trong nước, tiêu thụ 70% sản lượng trà mỗi năm Asam và Darjeeling lànhững giống trà phổ biến nhất ở Ấn Độ

Đứng thứ ba là Kenya, mặc dù điều kiện địa hình khác biệt khiến Kenya không cónhiều diện tích để phát triển các đồn điền lớn để trồng trà, nhưng vẫn có đến 90%diện tích trà của quốc gia này được trồng ở các trang trại nhỏ với diện tích phổbiến là ít hơn một mẫu Tuy nhiên, sản lượng trà vẫn đạt 305.000 tấn/năm nhờ tậptrung nghiên cứu các giống mới, năng suất cao, phát triển nguồn nhân lực chấtlượng để khắc phục các hạn chế về mặt tự nhiên

Còn ở Việt Nam đứng ở vị trí thứ bảy, nước ta bắt đầu sản xuất trà từ năm thời kỳ người Pháp bắt đầu xâm lược, sản xuất trà phát triển nhanh và ngày càng

1880-mở rộng quy mô Sản phẩm sản xuất ra chủ yếu xuất khẩu sang các nước châu Âu

và châu Phi Mặc dù có một thời gian trì trệ vì chiến tranh nhưng bắt đầu từ năm

1980 đến nay ngành trà Việt Nam đã khôi phục lại vị thế và cho sản lượng trungbình 117.000 tấn/năm Các giống trà Việt Nam rất phong phú, nhiều chủng loạinhư trà đen chiếm 60%, trà xanh khoảng 35% và 5% còn lại là các giống trà ướphoa sen, hoa nhài

Trà được bắt nguồn từ những địa phương phía Bắc giáp với Trung Quốc Tuynhiên, nhờ vào việc phát triển có quy hoạch, hiện nay đã có hơn một nửa số tỉnhtrên cả nước trồng và khai thác Các vùng như Tây Bắc và Đông Bắc của ViệtNam là nơi tập trung trồng nhiều nhất, ngoài ra khu vực Tây Nguyên và LâmĐồng cũng nổi tiếng với các loại trà ngon Bên cạnh những địa phương được quyhoạch phát triển thành vùng nguyên liệu thì cũng có những nơi mà cây trà được

người dân trồng hoang vẫn rất nổi tiếng nhờ vào hương vị độc đáo tại các tỉnhnhư: Điện Biên, Sơn La, Lai Châu, Lào Cai, Yên Bái, Hà Giang

Ngành chè là ngành có ý nghĩa xã hội đặc biệt to lớn, thu hút được một lựclượng lao động khoảng hơn 6 triệu người ở 34 tỉnh trên cả nước, đặc biệt lànông dân nghèo ở các tỉnh miền núi Hiện tại, Việt Nam đã xuất khẩu chè tới

118 quốc gia và vùng lãnh thổ Việt Nam cũng là nước xuất khẩu chè lớn thứ 5trên thế giới, chất lượng chè nguyên liệu của chúng ta cũng luôn được đánh giácao với nhiều giống chè quý Tuy nhiên, giá chè xuất khẩu bình quân của ViệtNam chỉ ở mức khoảng 1.100 USD/tấn, trong khi giá bình quân trên thị trườngthế giới là 2.200 USD/tấn Chưa kể, một số khách hàng của ngành chè ViệtNam tại Anh, sau khi mua chè nguyên liệu về chế biến đã bán ra với giá khoảng9.800 USD/tấn, trong khi đó, hiện nay hơn 90% lượng chè của chúng ta vẫnxuất khẩu thô ở dạng nguyên liệu, có rất ít các doanh nghiệp đầu tư vào thươnghiệu, đóng gói gia tăng giá trị cho chè để phân phối tới tay người tiêu dùng

Ngành chè là ngành có ý nghĩa xã hội đặc biệt to lớn, thu hút được một lựclượng lao động khoảng hơn 6 triệu người ở 34 tỉnh trên cả nước, đặc biệt là nôngdân nghèo ở các tỉnh miền núi “ Đệ nhất danh trà” Thái Nguyên với tổng diệntích trồng và khai thác khoảng 20.00 ha, Thái Nguyên là nơi cung cấp nguồn tràlớn nhất của Việt Nam, từ sản lượng cho đến chất lượng Ở đây, cây chè đượctrồng, chăm sóc theo phương thức cổ truyền, cùng với quy trình thu hoạch và chếbiến theo cách thức truyền thống đảm bảo giữ được mùi vị, màu sắc đặc trưngcủa từng lá trà Trà xanh truyền thống Thái Nguyên nổi tiếng có hương vị thơm,

vị đầu lưỡi đắng, hậu vị ngọt, mà sắc đẹp được nhiều người yêu thích Đây cũng

là nơi mà Garden Việt lựa chọn phát triển vùng nguyên liệu, mong muốn đem lạinguồn trà tốt nhất ở địa phương cho khách hàng của mình

Vùng trồng trà ở Mộc Châu - Sơn La, là một tỉnh thuộc khu vực Tây Bắc -ViệtNam Mộc Châu có đặc trưng khí hậu và thời tiết mát mẻ, nguồn đất đai thổnhưỡng màu mỡ phù hợp với giống trà truyền thống, cũng như những loại được

cập nhật từ Nhật Bản Nhờ vào điều kiện môi trường như vậy, Mộc Châu -Sơn

La nổi tiếng với những loại trà ngon, cũng như là nơi cung cấp nguyên liệu đểsản xuất các loại Matcha chất lượng cao

 Khu vực trồng trà ở Suối Giàng – Yên Bái, nơi đây có độ cao hơn

1.400m, khí hậu đặc trưng ôn hòa, mát mẻ Tại vùng Suối Giàng – Yên Bái nổi tiếng với loại trà được thu hái từ những cây chè cổ thụ tự nhiên lâu đời Nổi tiếng với thương hiệu chè Shan Tuyết với đặc trưng lá trà phủ lông trắng, là loại trà được ưa chuộng trên thế giới Những cây chè ở đây đều có độ tuổi trên 100 năm, đặc biệt có những cây có tuổi thọ lên đến 300 năm Chính điều này đã mang lại sự nổi tiếng về chất lượng, cũng như đặc trưng riêng của trà Shan Tuyết mà chỉ nơi này mới có Khu vực trồng chè ở Tuyên Quang Với diện tích trồng và khai thác hiện có vào khoảng 8.000 ha được quy hoạch tập trung ở các vùng như Sơn

Dương, Yên Sơn, Hàm Yên Tuyên Quang cũng được biết đến là vùng nguyên liệunổi tiếng với những loại trà ngon của Việt Nam Trong đó bao gồm những loại trà nổi tiếng như:

ôn hòa, quanh năm mát dịu và nhiều ngày có sương mù, cường độ mưa lớn Nhữngtrang trại trồng chè nổi tiếng như Tâm Châu, Phương Nam là nơi nổi tiếng với các loại trà xanh, trà Ô Long, trầ Atiso và Trà Hoa Lài