ĐỒ ÁN KĨ THUẬT THỰC PHẨM ĐỀ TÀI THIẾT KẾ HỆ THỐNG SẤY BĂNG TẢI KHOAI MÌ LÁT NĂNG SUẤT 585KG H

Quá trìnhnày có thể tiến hành bay hơi tự nhiên bằng năng lượng tự nhiên như năng lượngmặt trời, năng lượng gió,… phương pháp đơn giản rẻ tiền nhưng khó điều chỉnhvận tốc theo yêu cầu kĩ

BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP THỰC PHẨM TP.HCM

KHOA CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM



ĐỒ ÁN

KĨ THUẬT THỰC PHẨM

ĐỀ TÀI: THIẾT KẾ HỆ THỐNG SẤY BĂNG TẢI

KHOAI MÌ LÁT NĂNG SUẤT 585KG/H

TP HỒ CHÍ MINH, NGÀY 10 THÁNG 01 NĂM 2022

BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP THỰC PHẨM TP.HCM

KHOA CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM

ĐỒ ÁN

KĨ THUẬT THỰC PHẨM

ĐỀ TÀI: THIẾT KẾ HỆ THỐNG SẤY BĂNG TẢI

KHOAI MÌ LÁT NĂNG SUẤT 585KG/H

Sinh viên thực hiện:

1 Trần Lê Thanh Ngân – 2005190365

2 Nguyễn Thị Kim Cương – 2005190100

TP HỒ CHÍ MINH, NGÀY 10 THÁNG 01 NĂM 2022

LỜI CAM ĐOAN

Chúng em xin cam đoan đề tài: “Thiết kế hệ thống sấy băng tải khoai mì lát năngsuất 585 kg/h” do nhóm 24 nghiên cứu và thực hiện

Chúng em đã kiểm tra dữ liệu theo quy định hiện hành

Kết quả bài làm của đề tài “Thiết kế hệ thống sấy băng tải khoai mì lát năng suất

585 kg/h” là trung thực và không sao chép từ bất kỳ bài tập của nhóm khác

Các tài liệu được sử dụng trong tiểu luận có nguồn gốc, xuất xứ rõ ràng

SINH VIÊN THỰC HIỆNNguyễn Thị Kim CươngTrần Lê Thanh Ngân

LỜI CẢM ƠN

Để hoàn thành đồ án này, trước hết chúng em xin gửi lời cảm ơn chân thành đếnquý thầy, cô giáo trong Khoa Công nghệ Thực Phẩm trường Đại học Công NghiệpThực Phẩm TP Hồ Chí Minh đã truyền đạt kiến thức và kinh nghiệm quý báu chochúng em trong suốt quá trình học tập và rèn luyện tại trường

Trong quá trình thực hiện đề tài chúng em đã gặp không ít khó khăn Nhưng với

sự động viên và hướng dẫn giúp đỡ của quý thầy, cô, bạn bè chúng em đã hoàn thànhtốt đồ án của mình và có được những kinh nghiệm, kiến thức hữu ích cho bản thân.Đặc biệt em xin gửi lời cảm ơn sâu sắc tới thầy Trần Chí Hải, người đã trực tiếphướng dẫn và tận tình giúp chúng em trong suốt quá trình thực hiện đồ án

Dù đã cố gắng nhưng không tránh khỏi những sai sót Rất mong sự thông cảm vàđóng góp ý kiến của quý thầy, cô và các bạn để đồ án được hoàn thiện

Cuối cùng xin kính chúc thầy, cô và các bạn sức khỏe, luôn thành công trongcông việc và sức khỏe

DANH MỤC HÌNH

Hình 1.1 Khoai mì (sắn)

Hình 3.1 Dao tách vỏ thịt của củ khoai mì

Hình 3.2 Thiết bị rửa củ khoai mì

Hình 3.3 Thiết bị bóc vỏ lụa và tách đất cát thô

Hình 3.4 Thiết bị cắt lát

DANH MỤC BẢNG Bảng 1 Bảng giá trị dinh dưỡng của khoai mì

Bảng 2 Các thông số ban đầu

Bảng 3 Bảng tổng hợp

Bảng 4 Bảng cân bằng năng lượng

LỜI MỞ ĐẦU

Trong những năm gần đây nền nông nghiệp nước ta đạt được nhiều thành tựu tolớn Ngoài việc đáp ứng nhu cầu nội địa nước ta đang bắt đầu xuất khẩu nông sản cùngvới các chế phẩm của nó Do đó việc ứng dụng các công nghệ mới đóng một vai tròhết sức quan trọng Trong đó, công nghệ sấy là khâu quan trọng trong công nghệ sauthu hoạch, chế biến và bảo quản nông sản

Sấy là quá trình làm giảm độ ẩm của hạt đến mức an toàn để tồn trữ Sấy là mộthoạt động sau thu hoạch quan trọng nhất trong chuỗi hoạt động sau thu hoạch Nếuhoạt động sấy bị chậm trễ hoặc sấy không hoàn toàn, chưa đạt đến thủy phần an toàncho bảo quản, lúa sẽ bị giảm chất lượng và dẫn đến mất mát sau thu hoạch

Đối với nước ta là nước nhiệt đới nóng ẩm, do đó việc nghiên cứu công nghệ sấy

để chế biến thực phẩm khô và làm khô nông sản có ý nghĩa rất đặc biệt Kết hợp phơisấy nhằm tiết kiệm năng lượng, nghiên cứu những công nghệ sấy và các thiết bị sấyphù hợp cho từng loại thực phẩm, nông sản phù hợp với điều kiện khí hậu và thực tiễnnước ta Từ đó tạo ra hàng hóa phong phú có chất lượng cao phục vụ cho xuất khẩu vàtiêu dùng trong nước Ở đây khoai mì cũng là cây lương thực có tầm quan trọng lớnnên việc sấy nó để tạo ra những sản phẩm vừa đạt giá trị dinh dưỡng, giá trị vệ sinh và

cả giá trị cảm quan có ý nghĩa rất lớn Với đòi hỏi về chất lượng của thị trường ngàycàng cao thì việc sấy khoai mì sau khi thu hoạch ngày càng trở nên quan trọng

Xuất phát từ những yêu cầu thực tế cũng như làm quen với việc tính toán, phácthảo và thiết kế ra một hệ thống sấy để chế biến thực phẩm, chúng em được phân công

đồ án với nhiệm vụ: “Thiết kế hệ thống thiết bị sấy băng tải khoai mì lát năng suất585kg/h”

u nần do cuống lá để lại Lá khoai mì thuộc dạng lá đơn, mọc so le với các cuống ládài, phiến lá xẻ thành 5 – 8 thùy, hình chân vịt Hoa khoai mì mọc thành cụm ở ngọn,quả hình trứng, có cánh Rễ khoai mì thuộc dạng rễ củ, phình to và có thể dài đến 60

cm với lớp vỏ dày, lớp vỏ tróc màu vàng nâu, lớp vỏ giữa màu hồng tím, chứa nhiềutinh bột bên trong và có sợi trục như tim nến ở lõi

Ở nước ta, các loại khoai mì được trồng rộng khắp để lấy củ làm thức ăn chongười, gia súc và sản xuất các sản phẩm nông nghiệp (như tinh bột)

1.2. Cấu tạo

Hình gậy 2 đầu vuốt nhỏ lại (cuống và đuôi) tùy theo giống và điều kiện canh tác,

độ màu mỡ của đất mà chiều dài của củ dao động khoảng 300-400mm, đường kính củ40-60mm

Gồm 4 phần chính: vỏ gỗ, vỏ cùi, thịt khoai mì và lõi

Vỏ gỗ: la phần bao ngoài, mỏng, 0,5 – 3% khối lượng toàn củ, thành phần chủyếu là xenluloza, không có tinh bột, giữ vai trò bảo vệ củ khỏi tác động từ bênngoài

Vỏ cùi: chiếm 8 – 15% khối lượng toàn củ, thành phần chủ yếu là tinh bột,xenluloza, hemixenluloza Nhựa khoai mì gồm polyphenoltanin, độc tố

Thịt khoai mì: là thành phần chủ yếu của củ chiếm 77 – 94% khối lượng toàn

củ, thành phần chủ yếu là tinh bột, xenluloza, protein và một số chất khác.Lõi: chiếm 0,3 – 0,4% khối lượng toàn củ ở trung tâm, dọc suốt từ cuống đến chuôi củ

1.3. Phân loại

Phân loại khoai mì theo hàm lượng độc tố trong khoai mì:

Khoai mì đắng: có hàm lượng HCN lớn hơn 50mg/kg, củ thườg có 7 cánh mũimác, cây thấp và nhỏ

Khoai mì ngọt (M Dulcis): có hàm lượng HCN dưới 50mg/kg, củ thường có 5mũi mác, cây cao và thân to

Khoai mì tươi: chứa một lượng độc tổ dạng glucoxit có công thức hóa học là

C10H17O6N gọi là manihotoxin, dưới tác động của dịch vị chứa acid clohydrichoặc men tiêu hóa, chất này bị phân hủy và giải phóng ra acid cyanhydric làchất độc đối với con người:

C10H17O6N + H2O = C6H12O(CH3)2O + HCNHàm lượng độc tố trong khoai mì trong khoảng 0,001-0,04% chủ yếu tậptrung chủ yếu ở vỏ cùi Khi sử dụng khoai mì bóc vỏ là đã loại được phần lớnđộc tố Liều gây độc cho người lớn là 20mg HCN Liều gây chết người là 1mgHCN/kg thể trọng Khoai mì được sơ chế thành các dạng sẵn lát khô, sợi khôhoặc bột khoai mì thì chất độc trong củ khoai mì đã được loại đi rất nhiều

1.4. Giá trị dinh dưỡng.

Bảng 1 Bảng giá trị dinh dưỡng của khoai mì

Hàm lượng tinh bột (%) 27- 36Đường tổng số (% FW) 0,5-2,5

- Khoai mì giàu chất bột, năng lượng, khoáng, vitamin C, hạt bột khoai

mì nhỏ mịn, độ dính cao nhưng nghèo chất béo và nhất là nghèo đạm, hàmlượng các acid amin không cân đối, thừa arginin nhưng thiếu các acid aminchứa lưu huỳnh Tùy theo giống khoai mì, vụ trồng, số tháng thu hoạch sautrồng và kỹ thuật phân tích mà tổng số vật chất khô và hàm lượng đạm, béo,khoáng, xơ, đường, bột có sự thay đổi

- Khoai mì lát khô thường có hai loại: có vỏ và không vỏ Khoai mì látkhô có vỏ bao gồm: vỏ thịt, thịt, lõi và có thể là một phần vỏ gỗ Khoai mì látkhô không vỏ chỉ bao gồm thịt và lõi Số liệu phân chất về khoai mì lát khôkhông vỏ của Việt Nam bình quân: đạt vật chất khô: 90,01%, đạm thô: 2,48%,béo thô:1,40%, xơ thô: 3,72%, khoáng tổng số 2,04%, dẫn xuất không đạm78,59%, Ca 0,15%, P 0,25% Khoai mì lát khô có vỏ vật chất khô: 90,57%, đạmthô: 4,56%, béo thô: 1,43%, xơ thô: 3,52%, khoáng tổng số: 2,22%, dẫn xuấtkhông đạm: 78,66%, Ca: 0,27%, P: 0,50%

Sấy là quá trình dùng nhiệt năng làm bay hơi nước trong vật liệu Quá trìnhnày có thể tiến hành bay hơi tự nhiên bằng năng lượng tự nhiên như năng lượngmặt trời, năng lượng gió,… phương pháp đơn giản rẻ tiền nhưng khó điều chỉnhvận tốc theo yêu cầu kĩ thuật, năng suất thấp,… Vì vậy trong các ngành côngnghiệp thường tiến hành quá trình sấy nhân tạo (dùng nguồn năng lượng do conngười tạo ra)

2.2 Bản chất của quá trình sấy

Quá trình sấy bản chất là quá trình tách ẩm ra khỏi vật liệu cần sấy để thải rangoài môi trường Ẩm có mặt trong vật liệu nhận được năng lượng theo mộtphương thức nào đó tách ra khỏi vật liệu cần sấy và dịch chuyển từ trong lòng vậtthể ra bề mặt, từ bề mặt vật vào môi trường xung quanh

Việc dịch chuyển ẩm phụ thuộc vào độ chênh phần áp suất của hơi nước ở cácvùng khác nhau Ẩm sẽ dịch chuyển từ khu vực có phần áp suất cao đến khu vực

có phần áp suất thấp Do vậy để ẩm di chuyển được từ vật liệu cần tách ẩm ra môitrường thì cần phải:

- Tăng phần áp suất của hơi nước trong vật liệu bằng cách tăng nhiệt độcủa vật liệu, giữ nguyên phân áp suất của hơi trong môi trường xung quanh

⇨ cơ sở tạo ra các thiết bị sấy bức xạ, thiết bị sấy bằng dòng điện caotần…

- Tăng phần áp suất của hơi nước trong vật liệu bằng cách tăng nhiệt độcủa vật liệu, giảm phân áp suất của hơi trong môi trường xung quanh là cơ sởtạo ra các thiết bị sấy đối lưu như thiết bị sấy buồng và thiết bị sấy hầm

- Nếu vật liệu cần tách ẩm không được đốt nóng, nghĩa là phân áp suất củavật liệu không đổi, chúng ta giảm phân áp suất hơi nước của môi trường xungquanh thì quá trình sấy vẫn xảy ra, đây là cơ sở của phương pháp sấy đẵngnhiệt, sấy chân không hoặc sấy thăng hoa

2.3 Nguyên tắc của quá trình sấy

Nguyên tắc của quá trình sấy là cung cấp nhiệt lượng để biến đổi trạng tháipha lỏng trong nguyên liệu thành pha hơi Cơ chế của quá trình được diễn tả bởi 4quá trình sau:

- Cấp nhiệt cho bề mặt vật liệu

- Dẫn nhiệt từ bề mặt vào vật liệu

- Dòng ẩm di chuyển từ bên trong vật liệu ra ngoài

- Dòng ẩm từ bề mặt vật liệu tách ra đi vào môi trường xung quanh

Đây là 1 quá trình nối tiếp, động lực của quá trình là sự chênh lệch độ ẩm ởtrong lòng vật liệu và bên trên bề mặt vật liệu Quá trình khuếch tán chuyển phanày chỉ xảy ra khi áp suất hơi trên bề mặt vật liệu lớn hơn áp suất riêng phần củahơi nước trong môi trường không khí xung quanh

2.4 Phân loại phương pháp sấy

- Quá trình sấy gồm 02 phương thức: sấy tự nhiên và sấy nhân tạo

Sấy tự nhiên: Tiến hành bay hơi bằng năng lượng tự nhiên nhưmặt trời, năng lượng gió…còn gọi là phơi sấy tự nhiên Phương pháp này đỡtốn nhiệt năng, nhưng không chủ động điều chỉnh được vận tốc quá trình theoyêu cầu kỹ thuật, năng suất thấp,…

- Không tốn chi phí đầu tưthiết bị sấy

- Giá thành thấp

- Cần diện tích lớn để phơi,

sử dụng nhiều nhân công

- Thời gian sấy lâu, khôngkiểm soát được chất lượng sảnphẩm

- Thời gian bảo quản ngắn,phụ thuộc vào điều kiện thời tiết

- Năng suất thấp, không tiệttrùng, dễ nhiễm khuẩn, nấm độc

- Không thể tham gia chuỗi

tự động hóa, năng suất thấp,không tiệt trùng

- Không đảm bảo an toàn

vệ sinh thực phẩm (đặc biệt làsản phẩm xuất khẩu)

Sấy nhân tạo: Thường được tiến hành trong các loại thiết bị sấy

để cung cấp nhiệt cho các vật liệu ẩm

- Thời gian Sấy nhanh

- Có thể kiểm soát thời giansấy, nhiệt độ sấy, chất lượng sảnphẩm

- Thời gian bảo quản dài

- Không phụ thuộc vào thời

Đầu tư thiết bị Sấy

Giá thành cao

tiết

- Năng suất cao

Sấy nhân tạo có nhiều dạng, tùy theo phương pháp truyền nhiệt mà trong kỹ thuậtsấy có thể được phân loại như sau:

Phân loại theo cách cấp nhiệt:

Phương pháp sấy đối lưu: là phương pháp sấy cho tiếp xúc trực tiếp vật liệu sấyvới tác nhân sấy là không khí nóng, khói lò,…

Phương pháp sấy tiếp xúc: cấp nhiệt cho vật liệu sấy thực hiện bằng dẫn nhiệt dovật sấy tiếp xúc với bề mặt có nhiệt độ cao hơn

Phương pháp sấy dùng điện trường cao tần: để vật ẩm trong điện trường tần sốcao Vật ẩm sẽ được nóng lên Trường hợp này môi chất sấy không làm nhiệm vụ gianhiệt cho vật

Phương pháp sấy bằng tia hồng ngoại: là phương pháp sấy dùng năng lượng củatia hồng ngoại do nguồn nhiệt phát ra truyền cho vật liệu sấy

Phương pháp sấy lạnh: là phương pháp sấy trong điều kiện nhiệt độ và ẩm củatác nhân sấy thấp hơn nhiều so với môi trường

Phương pháp sấy chân không: Là phương pháp sấy được vật liệu không chịuđược nhiệt độ cao hay dễ bị oxy hoá, vật liệu dễ bị bụi hay vật liệu thoát ra dung môiquý cần thu hồi và vật liệu dễ nổ

Phân loại theo chế độ thải ẩm:

Phương pháp sấy bằng áp suất khí quyển: áp suất buồng sấy bằng áp suất khíquyển Việc thoát ẩm do môi chất sấy đảm nhiệm hoặc sấy ở nhiệt độ cao hơn 100oCthì ẩm tự thoát vào môi trường

Phương pháp sấy chân không: áp suất buồng sấy nhỏ hơn áp suất môi trường Vìvậy, không thể dùng môi chất sấy đảm nhiệm việc thải ẩm Việc thải ẩm phải dùngmáy hút chân không hoặc kết hợp với thiết bị ngưng tụ hay ngưng kết ẩm

Phân loại theo cách xử lý không khí:

Phương pháp sấy dùng nhiệt: người ta gia nhiệt cho không khí để làm giảm độchứa hơi, sau đó đưa vào buồng sấy, tùy vào yêu cầu của vật liệu sấy ta có hai dạng làsấy nóng và sấy lạnh

Phương pháp sấy dùng xử lý ẩm (hút ẩm): dùng vật liệu hút ẩm như silicagen haythiết bị hút ẩm

Phương pháp kết hợp gia nhiệt và hút ẩm

2.5 Thiết bị sấy và phương thức sấy

2.5.1 Thiết bị sấy

Sấy băng tải là một trong các phương thức sấy thuộc nhóm sấy đối lưu, thích hợpcho việc sấy nông sản, rau quả… Nên sẽ được chọn để sấy khoai mì cắt lát như mộtphương thức hiệu quả Máy sấy băng tải là máy sấy đa năng nhất được sử dụng để sấynhiều loại nguyên liệu với kích cỡ, cấu tạo và hình dạng khác nhau

Nhìn chung nó thích hợp với vật liệu dạng hạt tròn và lát mỏng, không thích hợpvới nguyên liệu dạng huyền phù, dạng màng…

Ưu điểm của hệ thống sấy băng tải:

Nguyên liệu được đảo trộn và sắp xếp lại nên tăng diện tích sấy

Phù hợp với nhiều loại vật liệu sấy

Hoạt động liên tục

Có thể sấy cùng chiều, ngược chiều hoặc chéo dòng

Năng suất sấy tương đối cao

2.5.2 Phương thức sấy

Tác nhân cho quá trình sấy có thể là không khí nóng hoặc khói lò Quá trình sấykhoai mì cắt lát đảm bảo tính vệ sinh cao cho sản phẩm vì thế tác nhân sấy nên chọn làkhông khí, được làm nóng bởi calorifer, nhiệt cung cấp cho không khí trong calorifer

là từ quá trình ngưng tụ hơi nước bão hòa

Phương thức sấy được sử dụng là sấy ngược chiều, tức vật liệu và tác nhân sấy đingược chiều với nhau Ưu điểm phương pháp này là khá đơn giản, rẻ tiền, tác nhân sấyban đầu có nhiệt độ tương đối thấp (72oC) nên không khí đi chùng chiều sẽ đạt được

độ ẩm cuối (13%), tốc độ sấy ban đầu cao, sản phẩm ít bị biến tính, ít bị co ngót, giảm

Biến đổi sinh họá:

Giai đoạn đầu của quá trình sấy Nhiệt độ tăng dần và chậm tạo ra sự hoạt độngmạnh mẽ của các hệ enzyme oxy hóa khử Gây ảnh hưởng xấu đến nguyên liệu

Giai đoạn sấy, hoạt độ enzyme giảm vì lượng nước giảm

Giai đoạn cuối, enzyme oxy hóa khử tiếp tục hoạt động yếu trong thời gian bảoquản Đến giai đoạn nào đó có thể phục hồi khả năng hoạt động

Biến đổi sinh học: Cấu tạo tế bào thường xảy ra hiện tượng tế bào sống biếnthành tế bào chết Do nhiệt độ làm biến tính không thuận nghịch chất nguyên sinh vànước

Biến đổi cảm quan: Màu sắc tố bị giảm do tác dụng của nhiệt độ Có màu thẩm,màu nâu đỏ do phản ứng caramel hóa, phản ứng melanodin và oxy hóa các phenol Do

ẩm giảm nên nồng độ các chất gia vị tăng lên nhất là vị ngọt và vị mặn Một số chấtthơm bay theo ẩm và do nhiệt độ bị phân hủy gây tổn thất chất thơm

2.5.4 Các yếu tố ảnh hưởng

Nhiệt độ: Khi nhiệt độ tăng, chênh lệch nhiệt độ giữa môi trường truyền nhiệt vàvật liệu sấy càng lớn, tốc độ truyền nhiệt vào vật liệu càng lớn và tốc độ thoát nướcđược tăng tốc

Diện tích bề mặt: Diện tích bề mặt của vật liệu sấy tiếp xúc với tác nhân sấy cànglớn thì độ ẩm được lấy đi càng nhanh Độ ẩm tương đối của không khí trong phòngsấy càng thấp, thì ẩm trong vật liệu sẽ được thải ra càng nhanh Diện tích bề mặt là độdày lát của vật liệu Trong quá trình sấy, vị trí của vật liệu cũng ảnh hưởng đến chấtlượng sấy Có quá nhiều vật liệu trong buồng sấy, nghĩa là diện tích bề mặt quá lớn.Thì ở một số vị trí, gió lưu thông có thể không đến được và tính đồng nhất sẽ bị ảnhhưởng Nếu vật liệu được đặt quá ít, diện tích bề mặt quá nhỏ và năng lượng bị lãngphí Tốc độ sấy quá nhanh và không đáp ứng yêu cầu chất lượng cho quá trình sấy vậtliệu

Độ ẩm:

Khi sấy, độ ẩm không khí tương đối càng thấp Tốc độ sấy của vật liệu càngnhanh Mức độ mất độ ẩm của vật liệu cũng được xác định bởi độ ẩm của không khí.Trong hệ thống mở, độ ẩm của không khí bên ngoài ảnh hưởng trực tiếp đến độ ẩmcủa không khí bên trong phòng sấy Độ ẩm càng lớn, khả năng xả ẩm của hệ thốngcàng mạnh Nếu không, tốc độ sấy của vật liệu sẽ giảm, và vật liệu sẽ bị ảnh hưởngnghiêm trọng sau khi chất lượng

Trong một hệ thống kín, ảnh hưởng của độ ẩm của không khí đến quá trình sấyvật liệu càng rõ ràng hơn, bởi vì lượng không khí trong phòng sấy bị giới hạn, độ ẩmcàng lúc càng lớn, lúc này, việc tách ẩm của vật liệu càng khó khăn

Tốc độ dòng khí: Khi tốc độ dòng khí được tăng lên Vật liệu được hấp thụ càngnhiều nhiệt và tốc độ sấy càng nhanh Không chỉ bởi vì lượng hơi nước có thể đượccung cấp bởi không khí nóng sẽ cao hơn không khí lạnh Mà còn hấp thụ nhiều nướchơn Không khí ẩm bão hòa được thu thập gần bề mặt của vật liệu có thể được lấy đikịp thời Có lợi cho sự bay hơi hơn nữa của độ ẩm trong vật liệu Đồng thời, lượngkhông khí tiếp xúc với bề mặt vật liệu tăng lên Điều này làm tăng đáng kể sự bay hơicủa độ ẩm của vật liệu

Áp suất khí quyển: Áp suất khí quyển ảnh hưởng đến sự cân bằng của nước Do

đó ảnh hưởng đến quá trình làm khô vật liệu

CHƯƠNG 3 QUY TRÌNH SẢN XUẤT 3.1 Quy trình công nghệ

Thời gian: 4 ÷ 8 giờ tùy theo loại nguyên liệu và mức độ nhiễm bẩn từ củ.

Hóa chất sử dụng: cho CaO vào nước ngâm với khối lượng 1,5 kg/m3để ức chế

sự hoạt đông của vi sinh vật đồng thời làm tăng độ hòa tan của một số chất màusinh ra do phản ứng oxy hóa

3.2.2 Bóc vỏ và rửa

- Mục đích:

Nguyên liệu sau khi ngâm thì được đem đi rửa và bóc vỏ Mục đích của quá trìnhrửa và bóc vỏ là làm sạch nguyên liệu và tách bỏ phần vỏ gỗ của củ vì nếu rửa khôngsạch thì đất cát bám trên củ sẽ làm mòn răng máy nghiền và làm giảm hiệu suấtnghiền

Mặt khác, nếu tạp chất lẫn vào tinh bột sẽ làm tăng độ tro, độ màu thành phẩm,tinh bột sẽ không có chất lượng cao

- Các biến đổi trong quá trình rửa và bóc vỏ:

Biến đổi vật lý: Sau khi rửa sẽ tách được 94 ÷ 97% tạp chất ra khỏi củ, khối lượng

củ giảm còn 93 ÷ 94,5%

Biến đổi hóa lý: Có sự tách một số chất hoà tan trong nguyên liệu như độc tố, sắc

tố, tannin… vào trong nước rửa

Biến đổi hóa sinh: Sự hoạt động của các enzyme oxy hóa làm đen củ khoai mì ởnhững chỗ bị trầy xước

- Phương pháp rửa và bóc vỏ:

Phương pháp thủ công:

Ở những nhà máy vừa và nhỏ, người ta tách bỏ nguyên phần vỏ (gồm phần vỏlụa và vỏ thịt) và chỉ dùng phần lõi của củ – phần có cấu trúc mềm xốp để sản xuấttinh bột

Với những thiết bị đơn giản có sẵn và nguồn năng lượng hạn chế của các nhàmáy, việc dùng nguyên củ để sản xuất sẽ gặp khó khăn trong khâu nghiền cũng nhưtrong khâu rửa đất cát, gọt vỏ… trong khi lượng tinh bột thu được là không cao (donghiền không hiệu quả)

Người ta có thể tách vỏ củ bằng tay Củ được khía ngang, dọc đến một độ sâunhất định tùy vào bề dày của vỏ, sau đó dễ dàng được lột ra Bụi bẩn, đất cát… cònvương lại trên bề mặt lõi của củ bây giờ có thể được rửa sạch một cách dễ dàng vànhững củ đã được lột vỏ được đẩy vào bồn ximăng, ngâm trong nước cho đến khiđược lấy ra để nghiền Thỉnh thoảng dùng chân đạp nhẹ cũng rửa được những chất bẩncòn bám

Hình 3.2 Dao tách vỏ thịt của củ khoai mì

Phương pháp cơ giới:

Ở những nhà máy lớn, người ta sử dụng nguyên củ để sản xuất Việc rửa củ ởđây không chỉ để rửa sạch củ mà còn để tách lớp vỏ lụa bên ngoài của vỏ Vì chỉ cólớp vỏ lụa bị tách nên ta sẽ thu được tinh bột trong phần vỏ cùi, như vậy tính kinh tế sẽcao hơn Phần vỏ cùi chiếm đến 8,5% khối lượng toàn củ

Nguyên tắc: sự ma sát giữa các củ cũng như ma sát giữa củ với thành thiết bị, vớicánh quay sẽ làm tróc lớp vỏ lụa và dưới áp lực của nước sẽ rửa sạch lớp vỏ lụa nàycũng như đất cát bám bên ngoài củ

Thiết bị: Thiết bị rửa củ thường dùng trong sản xuất tinh bột khoai mì là thiết bịthùng hình trụ có đục lỗ, để ngập trong nước

Nguyên tắc hoạt động:

Một bàn chải trục vít sẽ vừa đảo trộn mạnh củ vừa đẩy củ về phía trước

Một bơm ly tâm được lắp ở một đầu của thùng và được nối với một loạt các cánhquay sắp xếp dọc theo thùng Những cánh quay này sẽ tạo ra dòng nước ngược vớihướng chuyển động của củ, đảm bảo cho củ được rửa sạch

Khi củ được đẩy ra đến đầu bên kia, chúng đã được rửa sạch đất cát và được lột

vỏ một phần

Tạp chất nhẹ sẽ nổi lên trên theo nước ra ngoài, tạp chất nặng, đất cát… lắngxuống và được tháo theo chu kỳ qua lỗ của bồn ximăng

Hình 3.3 Thiết bị rửa củ khoai mì

Để tăng hiệu quả của quá trình rửa, sau giai đoạn ngâm người ta cho củ khoai mì

đi qua thiết bị bóc vỏ gỗ và tách đất cát lớn bám trên củ Thiết bị này dạng thùng quayvới ống bên trong để xịt nước rửa củ Thùng có thể làm bằng gỗ hay bằng lưới kimloại, chiều dài 3 ÷ 4 m, đường kính 1m, được lắp vào bệ ximăng, cánh quay được lắpdọc theo thùng

Hình 3.4 Thiết bị bóc vỏ lụa và tách đất cát thô

Tùy thuộc mức độ và đặc tính tạp chất của nguyên liệu mà thới gian rửa có thể từ

8 ÷15 phút, chi phí nước rửa từ 2 ÷ 4 tấn /1 tấn nguyên liệu

3.2.3 Cắt lát

Mục đích: Nguyên liệu sau khi được rửa sạch và bóc vỏ thì được đưa vào thiết

bị cắt lát Mục đích của quá trình cắt lát là cắt mỏng nguyên liệu để quá trìnhsấy tiếp theo đạt hiệu quả cao hơn

Các biến đổi trong quá trình cắt lát:

Biến đổi vật lý: Củ khoai mì ban đầu có kích thước 15 ÷ 20 cm được cắt thànhnhững lát nhỏ hơn có kích thước 0,5 ÷ 1 cm

Biến đổi hóa sinh: Sự hoạt động của các enzyme oxy hóa làm biến màu củ khoai

mì ở những chỗ bị cắt

- Thiết bị cắt lát:

Cấu tạo: Thiết bị cắt lát có dạng hình hộp chữ nhật thông hai đầu Một đầu chonguyên liệu đi vào, một đầu để tháo nguyên liệu ra sau khi lát Thực hiện chức năngcắt lát là hệ thống dao cắt được bố trí xung quanh một trục chuyển động nhờ động

Hình 3.5 Thiết bị cắt lát

CHƯƠNG 4 TÍNH TOÁN CÂN BẰNG VẬT CHẤT VÀ THIẾT BỊ CHÍNH 4.1 Các thông số ban đầu

4.1.1 Vật liệu sấy

Bảng 2 Các thông số ban đầu

Nhiệt độ khoai mì vào hầm (t0) 27oC

Nhiệt độ của tác nhân sấy vào (t1) 720C

Nhiệt độ của tác nhân sấy ra (t2) 35oC

Độ ẩm vật liệu sấy vào (W1) 47%

Đô ẩm vật liệu khô vào (W’1)

W1

= 47 = 88,68%

100−W1 100−47(CT 7.19-286 [12])

4.1.2 Tác nhân sấy

Là không khí nóng với các thông số được tra và chọn như sau:

⁺ Không khí vào caloriphe t0= 27oC, φo= 79,3 %

⁺ Không khí vào hầm sấy t1= 72oC

⁺ Không khí ra khỏi hầm sấy t2= 35oC

Trạng thái A: không khí trước khi vào calorife:

t =270C φ=79,3 %

- Áp suất hơi bão hòa:

P =exp 12− 4026,42, ¯¿

235,5+

t

¿exp(12−¿4026,42)=0,0355¿ ¿

235,5+27

¿ 0,612 0,793 0,0355 =0,0178(kg ẩm/ kg kkk)

1,013−0,793 0,0355Với P là áp suất khí quyển lấy Pkq= 1atm =1,013bar

- Entanpi của không khí:

Cph: nhiệt dung riêng của hơi nước,c ph ≈ 1,9 kj / kgK

r: nhiệt ẩn hóa hơi của hơi nước,r ≈ 2500 kj / kg

Trạng thái B: không khí sau khi qua calorife, trước khi vào hầm sấy

Chọn nhiệt độ tác nhân sấy trước khi vào hầm sấy t1= 72oC

- Áp suất hơi bảo hòa của không khí:

Pbh1= exp(12− 4026,42)= exp(12− 4026,42)= 0,335 (bar) = 251,25 (mmHg)

2 2500+1,842 t

¿118,1−1,004.35 =0,0323(kg ẩm/ kg kkk)2500+1,842.35

- Độ ẩm tương đối của không khí :

v: thể tích riêng của không khí được tra trong bảng Phục lục 5/ trang 257 [2]

4.2 Thời gian sấy

- Chọn độ chênh lệch nhiệt độ giữa thiết bị sấy và vật liệu là:

(tm- tb) = 72 – 35 = 37oC với tb= tư≈ 35oC, tu= t1= 72oC

- Độ ẩm vật liệu khô vào W ’= W1 = 47 = 88,68% (CT 7.19-286

[12])

CT 2,37a/trang 32 [1]

Vì v≥ 0,5m/s nên theo thực nghiệm: A = 65 + 6,75 10−5CT 2.37b/trang 32 [1]

6,75 10−5=65 -50,5.3600

l= L= 15343,62=67,11(kg kkk/kgẩm) CT 2.4/trang47 [5]

W 228,62

V1, G1,ρ1: thể tích, khối lượng và khối lượng riêng của vật liệu vào thiết bị.

τ :thời gian sấy

- Năng suất củathiết bị sấy băng tải: V

δ :chiều dày của lớp vật liệu trên băng tải, mδ =0,01 m

B : chiều rộng của băng, B = 2,5m

⇨ L = V1 τ= 0,43.2.73=46.96 ≈ 47 m

b δ B 0,01.2,5

Ta chia băng tải thành nhiều băng tải ngắn Số tầng băng tải chọn i = 3

⇨ Chiều dài của mỗi

băng tải bằng Lb

4.4.2 Kích thước con lăn

- Khoảng cách giữa hai con lăn ởnhánh có tải:

47=15,67 ≈ 15 m

3

l t =A−0,625 B CT: 5.2/trang 190 [6]

Trong đó:

B: chiều rộng băng tải, B = 2,5m

A phụ thuộc vào khối lượng riêng của vật liệu

Khi:ρ =1000÷ 1500 kg / m3 Suy ra A =1640mm Vậy:l t = A−0,625

4.4.3 Động cơ băng tải

Băng tải di chuyển với tốc độthấp (số vòng quay của tangnhỏ) Vận tốc băng tải:

Vận tốc tang:

= τ =2,73.3600 =0,00478 m/ s=0,29 m / phút

n = υ= 0,29=0,31 v / p

❖ Chọn động

cơ điện:N đ

CT 2.1-27[4])

N lv: công suất làm việc (kW)

η: hiệu suất truyền động

P: lực kéo băng tải,P=( m băng +m vl) g

Tính mbăngta chọn băng là thép không rỉ có ρ = 7900 kg/m3, bề dàyδ= 1mm

=0,12

k W

1000

Chọn η1=0,95 η2=0,98 η3=0,94Tính hiệu suất chung: η=η1η2η3

=>η=0,954 0,983 0,943=0,64

=>N đm ≥0,12=0,19 kW

0,64

Do đó ta chọn động cơ loại A02-41-8, (bảng 2P-322[4])

Loại động cơ Công suất động cơ Số vòng quay động

cơ

❖ Cơ cấu truyền động:

- Ta dùng truyền động đai cho hệ thống băng tải khoai mì do ưu điểm

là có kết cấu đơn giản, giữ an toàn cho các chi tiết máy khác khi bị quá tải độtngột, ngoài ra truyền động đai còn có cơ cấu làm việc êm phù hợp với dạng vậtliệu nhẹ như khoai mì

- Ta dùng loại đai cao su do giá thành phù hợp, có sức bền đọ đàn hồicao và ít bị tác động của nhiệt độ và độ ẩm

❖ Đường kính bánh đai dẫn:

D =(1100 ÷ 1300) √3 N1(CT 5.6−84[ 4] )

D =1100.√3 N1=1100.√30,19=934,36 mm

Trong đó: N1: công suất trên trục dẫnN1=0,19kW (đã tính ở trên)

n1: số vòng quay trong 1 phút trên trục dẫn,n1=0,31 v/p (tận tốc tang đãtính trên)

Theo (bảng 5.1-85[4]), ta chọn đường kính bánh đai dẫnD1=900mm