ĐỀ tài TÍNH TOÁN và THIẾT kế hệ THỐNG sấy THĂNG HOA sản PHẨM tổ yến NĂNG SUẤT 200KG sản PHẨMME

Đề tài nghiên cứu tính toán và thiết kế hệ thố́ng sấy thăng hoa sả̉n phẩm tổ yến, năngsuất 200 kg sả̉n phẩm/mẻ chỉ tinh trên lý thuyết mà không áp dụng đươc trong thự̣c tế bởi vì ch

KHOA CÔNG NGHỆ HÓA HOC VÀ THỰC PHẨM

ĐỒ̀ ÁN MÔN HỌCQUÁ TRÌNH VÀ̀ THIẾT BỊ TRONG CÔNG NGHỆ( THỰ(C PHẨ̉M

ĐỀ TÀI:

TÍNH TOAN VÀ THIÊT KẾ HỆ THỐNG SẤY THĂNG HOA SẢN

PHẨM TỔ YÊN NĂNG SUẤT 200KG SẢ̉N PHẨ̉M/MẺ

GVHD: TS Nguyễn Tấn Dũng

SVTH: Trần Thị Ngọc Linh

MSSV: 14116085

i

Tp Hồ Chí Minh, 12/2017

i

MỤC LỤC

MỞ ĐẦU

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN

1.1 Cơ sở khoa học của công nghệ sấy thăng hoa

1.1.1 Các quá trình chuyển pha của nước

1.1.2 Cac giai đoạn cua qua trinh sây thăng hoa

1.1.3 Cơ sở khoa học của quá trình lạ ̣nh đông

1.1.4 Đồ thị động học của quá trình sấy thăng hoa

1.2 Tình hình nghiên cứu trong nước về sấy thăng hoa tổ yến

1.3 Tình hình nghiên cứu ngoài nước về sấy thăng hoa tổ yến

1.4 Nguyên liệu

1.4.1 Tô yên

1.4.3 Thành phần dinh dưỡng

1.4.4 Công dụng

1.5 Công nghệ về sấy thăng hoa

1.6 Thiêt bi hê thống sây thăng hoa

CHƯƠNG 2 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU VÀ TÍNH TOÁN

2.1 Quy hoạch mặt bằng xây dựng nha xương lắp đặt hê thống

2.1.1 Nguyên tắc chon đia điêm xây dựng nha may

2.1.2 Cac yêu tố ảnh hương quyêt đinh đên viêc xây dựng nha may

2.1.3 Sơ đồ mặ̣t bằ̀ng nhà máy

2.2 Đố́i tượng nghiên cứu và tính toán

2.3 Sơ đồ nghiên cứu và tính toán

2.3.1 Quy trình thự̣c hiện sấy thăng hoa tổ yến

2.4 Các bước tính toán, thiết kế

CHƯƠNG 3 TÍ́NH TOÁ́N VÀ̀ THIẾT KẾ HỆ THỐNG SẤY THĂNG HOA

3.1 Những thông số́ ban đầu cần thiết cho tính toán

3.2 Cân bằ̀ng vật chất

3.3 Tính toán hệ thố́ng thiết bị sấy thăng hoa

3.3.1 Tính toán, thiết kế hệ thố́ng lạ ̣nh đông sả̉n phẩm ngay trong buồng thăng hoa

3.3.2 Tính toán thiết kế các thiết bị trao đổi nhiệt của hệ thố́ng lạ ̣nh đông sả̉n phẩm

3.3.3 Tính toán thiết kế hệ thố́ng sấy thăng hoa

3.3.4 Tính toán hệ bơm chân không

3.3.5 Xác định thời gian xả̉ băng

3.3.6 Kiểm tra tính bền cho thiết bị buồng sấy thăng hoa và thiết bị ngưng tụ đóng băng

KẾT LUẬN

TÀ̀I LIỆU THAM KHẢO

ii

DANH MỤC HÌNH

Hình 1 Đô thi giản đô P-t cua nươc 4

Hình 2 Biễu diễn qua trinh sây thăng hoa 5

Hình 3 Quá trình lạ ̣nh đông nước 6

Hình 4 Đồ thị làm việc của buồng sấy thăng hoa 7

Hình 5 Huyêt yên 11

Hình 6 Hông yên 11

Hình 7 Bạch yên 12

Hình 8 Sơ đồ hệ thố́ng sấy thăng hoa tự̣ lạ ̣nh đông DS-7 15

Hình 9 Sơ đồ nhà máy 20

Hình 10 Quy trình sấy thăng hoa tổ yến 21

Hình 11 Sơ đồ nghiên cứu, tính toán 23

Hình 12 Hai nắ́p chỏm cầu của buồng sấy thăng hoa 37

Hình 13 cấu tạ ̣o lớp vỏ ba lớp của buồng thăng hoa 38

Hình 14 Chu trình lạ ̣nh hai cấp nén, bình trung gian có ố́ng xoắ́n, làm mát hoàn toàn, có hai lần tiết lưu 41

Hình 15 Đồ thị nhiệt động chu trình lạ ̣nh hai cấp nén 43

Hình 16 Phân tích quá trình quá tuyết trên giả̉n đồ ba pha của nước 45

Hình 17 Sự̣ biến thiên nhiệt độ theo diện tích trao đổi nhiệt 55

Hình 18 Đồ thị biến thiên nhiệt độ theo diện tích trao đổi nhiệt của bình trung gian 69

Hình 19 Sơ đồ nguyên lí cấu tạ ̣o thiết bị ngưng tụ – đóng băng 82

Bả̉ng 1 Thành phần dinh dưỡng của tổ yến 12

Bả̉ng 2.Thành phần acid amine trong tổ yến 13

Bả̉ng 3 Giả̉i thích quy trình công nghệ sấy thăng hoa sả̉n phẩm tổ yến 21

Bả̉ng 4 Thành phần hóa học của tổ yến nguyên liệu 25

Bả̉ng 5 Các thông số́ trạ ̣ng thái của chu trình hệ thố́ng lạ ̣nh cần thiết kế, chế tạ ̣o 42

Bả̉ng 6 Kết quả̉ tính toán kích thước buồng sấy (lạ ̣nh đông) 92

Bả̉ng 7 Kết quả̉ tính toán thiết kế thiết bị ngưng tụ - đóng băng 92

iv

Tính toán, thiết kế hệ thố́ng sấy thăng hoa tổ yến năng suất 200kg sả̉n phẩm/mẻ

MỞ ĐẦU Đặt vân đề

Hiên nay, công nghê khoa hoc-kỹ thuât ngay cang phat triên, đơi sống cua con ngươingay môt nâng cao, nên kinh tê nươc ta đã co nhưng chuyên biên đang kê Trươc sưc epcạnh tranh lơn va nhưng yêu câu vê chât lương sản phâm rât khắt khe môt khi đã hòanhâp vơi thê giơi thi cac nganh công nghiêp sản xuât noi chung va nganh công nghiêp sảnxuât thực phâm noi riêng buôc phải đâu tư thay đôi công nghê sản xuât đê nâng cao châtlương sản phâm, đap ưng nhu câu ngay môt cang cao cua ngươi tiêu dùng va xuât khâu

Tổ yến là một trong những sả̉n phẩm thự̣c phẩm mà hiện nay nhiều ngươi tiêu dù̀ngchú ý đến vì các lợi ích của tổ yến mang lạ ̣i cho sức khỏe hay làm đẹp… Người tiêu dù̀ngcàng chú ý đến sả̉n phẩm thì yêu cầu về chất lượng của tổ yến ngày càng đò̀i hỏi khắ́t khehơn, đặ̣c biệt là việc giữ màu sắ́c, mù̀i vị và thành phần dinh dưỡng sau quá trình chế biếnhay bả̉o quả̉n Vì vậy, việc tìm và đưa ra phương pháp chế biến thích hợp để bả̉o toàn chấtlượng của tổ yến ít bị thay đổi nhất là một vấn đề vô cù̀ng quan trọng

Các phương pháp sấy thông thường ở nhiệt độ cao, một số́ phương pháp sấy ở nhiệt

độ thấp, sả̉n phẩm sẽ tiếp xúc với không khí có thể phá hủy các chất có hoạ ̣t tính sinh họcnhư: màu sắ́c, mù̀i vị, vitamin và protein… Vì thế, sấy thăng hoa là phương pháp có thểđáp ứng được các yêu cầu khắ́c khe về chất lượng sả̉n phẩm sau khi sấy gần như giữ đượccác tính chất ban đầu tự̣ nhiên của chúng, cho ra sả̉n phẩm sấy với chất lượng cao nhất sovới các phương pháp sấy khác

Phương pháp thăng hoa có các ưu điểm là sấy ở nhiệt độ thấp nên giữ được các tínhchất tươi số́ng của sả̉n phẩm, khi sấy thự̣c phẩm sẽ giữ được chất lượng và hương vị củasả̉n phẩm, không bị mất các vitamin; tiêu hao năng lượng để bay hơi sả̉n phẩm thấp Tuyvậy, sấy thăng hoa có nhược điểm là giá thành thiết bị cao, vận hành phức tạ ̣p, người vậnhành cần có trình độ kỹ̃ thuật cao, tiêu hao điện năng lớn

Dự̣a vào các ưu điểm trên nên tôi đã̃ tiến hành nghiên cứu tính toán, thiết kế hệ thố́ngsấy thăng hoa sả̉n phẩm tổ yến

Đối tượng và giới hạn nghiên cứu của đề̀ tài

Đố́i tượng nghiên cứu của đề tài là hệ thố́ng sấy thăng hoa sả̉n phẩm tổ yến, năng suất

200 kg sả̉n phẩm/mẻ

Đề tài nghiên cứu tính toán và thiết kế hệ thố́ng sấy thăng hoa sả̉n phẩm tổ yến, năngsuất 200 kg sả̉n phẩm/mẻ chỉ tinh trên lý thuyết mà không áp dụng đươc trong thự̣c tế bởi

vì chi phí để thiết kế lắ́p đặ̣t hệ thố́ng sấy thăng hoa và chi phí cho nguyên liệu rất cao

Mục tiêu của đề̀ tài

Tìm hiểu được các kết quả̉ nghiên cứu và ứng dụng hệ thố́ng sấy thăng hoa

Khẳng định tính chất hạ ̣n chế sự̣ biến đổi chất lượng của sả̉n phẩm tổ yến sau khi sấythăng hoa

Khẳng định kỹ̃ thuật sấy thăng hoa là một trong những kỹ̃ thuật sấy tố́i ưu nhất vàđược sử dụng cho các nguyên liệu có thành phần dinh dưỡng dễ̃ biến đổi

Nghiên cứu tính toán, thiết kế hệ thố́ng sấy thăng hoa sả̉n phẩm tổ yến, năng suất 200

kg sả̉n phẩm/mẻ

Nội dung của đề̀ tài

Trình bày tổng quan về cơ sở khoa học của quá trình sấy thăng hoa, vật liệu sấy, cáckết quả̉ nghiên cứu và ứng dụng hệ thố́ng sấy thăng hoa

Phương pháp nghiên cứu và tính toán hệ thố́ng sấy thăng hoa

Tính toán và thiết kế hệ thố́ng sấy thăng hoa sả̉n phẩm tổ yến, năng suất 200 kg sả̉nphẩm/mẻ

Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề̀ tài

Tính toán, thiết kế hệ thố́ng sấy thăng hoa tổ yến năng suất 200kg sả̉n phẩm/mẻ

Hệ thố́ng sấy thăng hoa giúp giả̉i quyết được các vấn đề đả̉m bả̉o chất lượng sả̉nphẩm tổ yến sau khi sấy ít bị biến đổi về màu sắ́c, mù̀i vị cũng như về chất lượng, đồngthời kéo dài thời gian bả̉o quả̉n

Đề tài mang tính ứng dụng cao có thể thiết kế và lắ́p đặ̣t cho nhà máy sả̉n xuất và bả̉oquả̉n tổ yến

Ngoài ra, khi thự̣c hiện đề tài này sinh viên cò̀n được trang bị thêm những kiến thức

về các môn học chuyên ngành, tin học và các kỹ̃ năng làm việc khác

CHƯƠNG 1 TỔ̉NG QUAN 1.1 Cơ sở khoa học của công nghệ sấy thăng hoa.

1.1.1 Các quá trình chuyển pha của nước.

Nước trong thự̣c phẩm tự̣ nhiên luôn có thể tồn tạ ̣i ở ba thể, thể rắ́n-lỏng-khí Sấythự̣c phẩm là làm cách nào đó để lấy lượng nước trong thự̣c phẩm ra khỏi nguyên liệu đểlàm tăng độ khô, giả̉m độ ẩm kéo dài thời gian sử dụng Theo nguyên tắ́c này có haiphương pháp sấy.[9], [10]

Hình 1 Đô thi giản đô P-t cua nươc [10]

 Phương pháp 1: chuyển nước ở thể lỏng trự̣c tiếp sang thể hơi, phương pháp này làsấy nhiệt bình thường làm thay đổi rất nhiều đến đặ̣c tính dinh dưỡng của thự̣c phẩm.[9]

 Phương pháp 2: chuyển nước ở thể lỏng sang thể rắ́n sau đó tạ ̣o điều kiện cho thểrắ́n thăng hoa Phương pháp này là sấy thăng hoa ở nhiệt độ thấp, đây là một trong những phương pháp tiêntiến nhất hiện nay vì nó giữ lạ ̣i toàn bộ đặ̣c

tính tự̣ nhiên cũng như về phẩm chất dinh dưỡng của thự̣c phẩm. [9]

1.1.2 Cac giai đoan cua qua trinh sây thăng hoa.

Công nghệ sấy thăng hoa luôn trả̉i qua ba giai đoạ ̣n

Tính toán, thiết kế hệ thố́ng sấy thăng hoa tổ yến năng suất 200kg sả̉n phẩm/mẻ+ Giai đoạ ̣n 1: cấp đông sả̉n phẩm, chuyển ẩm từ thể lỏng sang thể rắ́n.

+ Giai đoạ ̣n 2: sấy thăng hoa thự̣c phẩm, chuyển ẩm từ thể rắ́n sang thể khí, kết thúc giai đoạ ̣n này khi nhiệt độ nguyên liệu đạ ̣t 0OC và ẩm tự̣ do bay hơi hoàn toàn

+ Giai đoạ ̣n 3: sấy chân không thự̣c phẩm, giai đoạ ̣n này chủ yếu là làm mất ẩm liên kếthóa lý ở trong nó, kết thúc giai đoạ ̣n này khi xả̉y ra sự̣ cân bằ̀ng nhiệt độ, nhiệt độ nguyên liệu đạ ̣t tới nhiệt

độ môi trường sấy và nhiệt độ tấm bức xạ ̣, độ ẩm cuố́i cù̀ng của sả̉n phẩm từ (2÷4)% rất khô.[9],[10]

Hình 2 Biêu diên qua trinh sây thăng hoa [9]

1.1.3 Cơ sở khoa học của quá trình lạnh đông

Lạ ̣nh đông là một quá trình bả̉o quả̉n thự̣c phẩm và vật liệu sinh học khác một cách

có hiệu quả̉ vì sự̣ biến đổi của nước từ trạ ̣ng thái lỏng thành tinh thể đá làm giả̉m hoạ ̣tđộng của nhiều enzyme và vi sinh vật [6] Vì vậy quá trình lạ ̣nh đông sẽ làm chậm lạ ̣i sự̣

hư hỏng của thự̣c phẩm

Lạ ̣nh đông là tiến trình chuyển đổi hầu hết lượng nước trong sả̉n phẩm thành nước

đá Nước trong sả̉n phẩm nói chung thường tồn tạ ̣i ở dạ ̣ng chất hò̀a tan và dạ ̣ng keo Điểmlạ ̣nh đông hạ ̣ xuố́ng dưới 0OC Điểm lạ ̣nh đông phụ thuộc vào nồng độ chất hò̀a tan trongdung dịch

Đố́i với sấy thăng hoa thì đò̀i hỏi quá trình lạ ̣nh đông ẩm trong vật liệu phả̉i kếttinh hoàn toàn

Hình 3 Quá trình lạnh đông nước

Quá trình lạ ̣nh đông trả̉i qua 3 giai đoạ ̣n như hình 3:

Giai đoạn 1: Giai đoạ ̣n A - B là giai đoạ ̣n làm lạ ̣nh, nhiệt độ sả̉n phẩm sẽ hạ ̣ từ

nhiệt độ phò̀ng 25OC xuố́ng nhiệt độ dưới điểm kết tinh, nhưng ẩm trong sả̉n phẩm vẫnchưa kết tinh

Giai đoạn 2: Đây là giai đoạ ̣n quá lạ ̣nh và kết tinh ẩm trong sả̉n phẩm (giai đoạ ̣n B

– D)

- Giai đoạ ̣n B – C: là giai đoạ ̣n quá lạ ̣nh Hiện tượng quá lạ ̣nh phụ thuộc vào nồng độchất tan, cấu trúc màng tế bào, tố́c độ làm lạ ̣nh đông Nhiệt độ quá lạ ̣nh sẽ ả̉nh hưởng đến chất lượng quátrình lạ ̣nh đông

- Giai đoạ ̣n từ C – D: là giai đoạ ̣n kết tinh nhiệt độ kết tinh (nếu Tkt = const)

Giai đoạn 3: Giai đoạ ̣n D – E là giai đoạ ̣n cân bằ̀ng nhiệt Sau khi kết tinh xong

nhiệt sẽ giả̉m đến nhiệt độ cuố́i cù̀ng theo yêu cầu công nghệ đặ̣t ra

1.1.4 Đồ thị động học của quá trình sấy thăng hoa

Khác với phương pháp sấy thông thường, sấy thăng hoa là một trong nhữngphương pháp tiến hành trên hệ thố́ng thiết bị khá phức tạ ̣p Để hiểu rõ các quá trình tĩnh,động học của từng giai đoạ ̣n trong sấy thăng hoa, xem xét Hình 4

Giai đoạn 1: Giai đoạn làm lạnh đông

Tính toán, thiết kế hệ thố́ng sấy thăng hoa tổ yến năng suất 200kg sả̉n phẩm/mẻ

Nguyên liệu sau khi chuẩn bị xong được tiến hành lạ ̣nh đông để ẩm trong vật liệu sấykết tinh Sả̉n phẩm được làm lạ ̣nh đông từ nhiệt độ của sả̉n phẩm thự̣c phẩm từ (20÷25)OCxuố́ng đến nhiệt độ từ (-35÷-30)OC, ở nhiệt độ này nước trong thự̣c phẩm đóng băng gần nhưhoàn toàn Để đả̉m bả̉o cho sự̣ kết tinh của nước bên trong sả̉n phẩm phả̉i đạ ̣t 100%, có cácloạ ̣i sả̉n phẩm nhiệt độ cuố́i cù̀ng của giai đoạ ̣n lạ ̣nh đông chỉ̉ khoả̉ng từ (-22÷-20)OC thìnước đã̃ kết tinh hoàn toàn Từ Hình 4 cho ta thấy, đường (3) là nhiệt độ của thự̣c phẩm sấy,đồng thời trong giai đoạ ̣n này áp suất trong buồng sấy thăng hoa (đường (6)) cũng như buồnglạ ̣nh đông sả̉n phẩm hầu như không thay đổi, bằ̀ng áp suất khí quyển, thự̣c tế nó có xê dịchmột chút, xem như không đáng kể, bởi vì quá trình làm lạ ̣nh nhiệt độ không khí giả̉m dẫn đến

áp suất giả̉m (thể tích buồng sấy thăng hoa không thay đổi và kín), ở giai đoạ ̣n này lượng ẩmthoát ra rất ít, chủ yếu là sự̣ bay hơi và thăng hoa nước trên bề mặ̣t thự̣c phẩm Sự̣ thoát ẩm là

do sự̣ chênh lệch áp suất riêng phần của hơi nước trong môi trường sấy thăng hoa và lớpkhông khí sát bề mặ̣t thự̣c phẩm Ngoài ra, sự̣ chênh lệch nhiệt độ thự̣c phẩm lạ ̣nh đông vớinhiệt độ môi trường lạ ̣nh đông cũng là nguyên nhân làm bay hơi ẩm để có xu hướng đạ ̣t tớitrạ ̣ng thái cân bằ̀ng nhiệt

Hình 4 Đồ thị làm việc của buồng sấy thăng hoa [10]

Sử dụng nguồn nhiệt bức xạ ̣, nhiệt độ lạ ̣nh đông (-35 ÷ -30)ºC

1- Nhiệt độ tấm gia nhiệt2- Nhiệt độ môi trường sấy thăng hoa3- Nhiệt độ thự̣c phẩm sấy

4- Nhiệt độ ở lố́i ra buồng thăng hoa5- Độ ẩm của thự̣c phẩm sấy

6- Áp suất trong buồng sấy thăng hoa

Giai đoạn 2: Giai đoạn thăng hoa

Sau khi sả̉n phẩm đạ ̣t tới nhiệt độ lạ ̣nh đông thích hợp, ngừng quá trình làm lạ ̣nhsả̉n phẩm và kết thúc giai đoạ ̣n lạ ̣nh đông chuyển qua giai đoạ ̣n sấy thăng hoa Giai đoạ ̣nnày được tiến hành trong môi trường có nhiệt độ và áp suất thấp, dưới điểm ba thể O(0,0098OC, 4,58 mmHg) đố́i với nước đá, cò̀n dưới điểm ( Tkt; 4,58 mmHg) đố́i với ẩmkết tinh trong vật liệu sấy

Giai đoạ ̣n sấy thăng hoa có thể xem là giai đoạ ̣n sấy đẳng tố́c, phần nhiệt lượngbức xạ ̣ mà sả̉n phẩm sấy nhận được trong giai đoạ ̣n này dù̀ng để biến thành nhiệt ẩn thănghoa; do đó, nhiệt độ sả̉n phẩm sấy hầu như không thay đổi Thự̣c tế thì nhiệt độ sả̉n phẩmsấy có tăng nhưng tăng rất chậm, ở thời gian cuố́i của giai đoạ ̣n này nhiệt độ sả̉n phẩmsấy tăng dần từ (-30 ÷ -25)OC đến 0,0098OC, tạ ̣i đây kết thúc quá trình thăng hoa Để sả̉nphẩm sau khi sấy có chất lượng tố́t thì kết thúc giai đoạ ̣n ẩm kết tinh đã̃ thăng hoa hết, độ

ẩm sả̉n phẩm đạ ̣t yêu cầu và nhiệt độ sả̉n phẩm vượt qua nhiệt độ kết tinh của ẩm trongsả̉n phẩm (Tkt), khi đó ẩm cò̀n lạ ̣i trong sả̉n phẩm rất ít, chủ yếu là ẩm liên kết chỉ̉ tồn tạ ̣i ởpha lỏng Như vậy, quá trình sấy thăng hoa sẽ không có giai đoạ ̣n 3

Giai đoạn 3: Giai đoạn sấy chân không (nếu có)

Cuố́i quá trình thăng hoa, nhiệt độ thự̣c phẩm sấy đạ ̣t tới Tkt (OC), áp suất môitrường sấy chân không không làm thay đổi, dao động trong khoả̉ng từ (0,001÷1) mmHg,nhưng áp suất riêng phần ẩm cò̀n lạ ̣i trong sả̉n phẩm lớn hơn 4,58 mmHg (áp suất củađiểm ba) Vì vậy, ẩm trong sả̉n phẩm trở về trạ ̣ng thái lỏng Giai đoạ ̣n này cũng là giaiđoạ ̣n chủ yếu làm mất ẩm liên kết hóa lý có trong sả̉n phẩm, kết thúc giai đoạ ̣n này khixả̉y ra sự̣ cân bằ̀ng nhiệt độ môi trường sấy và nhiệt độ tấm bức xạ ̣, độ ẩm cuố́i cù̀ng củasả̉n phẩm từ 2 - 4% rất khô Do áp suất môi trường sấy là áp suất chân không (0,001÷1)

Tính toán, thiết kế hệ thố́ng sấy thăng hoa tổ yến năng suất 200kg sả̉n phẩm/mẻmmHg được duy trì bởi bơm chân không và sả̉n phẩm sấy vẫn tiếp tục gia nhiệt bằ̀ng bứcxạ ̣ nhiệt nên ẩm không ngừng biến đổi pha từ dạ ̣ng lỏng sang dạ ̣ng hơi rồi khuếch tán, bayhơi vào môi trường sấy trước khi về bình ngưng tụ - đóng băng Như vậy, giai đoạ ̣n làmbay hơi lượng ẩm cò̀n lạ ̣i chính là giai đoạ ̣n sấy chân không nhiệt độ thấp, động lự̣c củaquá trình bay hơi – khuếch tán vẫn là sự̣ chênh lệch áp suất riêng phần của hơi nước vànhiệt độ giữa sả̉n phẩm và môi trường sấy Kết thúc giai đoạ ̣n này khi độ ẩm sả̉n phẩm đạ ̣tyêu cầu hoặ̣c nhiệt độ giữa các tấm gia nhiệt bức xạ ̣, nhiệt độ môi trường sấy và nhiệt độsả̉n phẩm bằ̀ng nhau.

1.2 Tình hình nghiên cứu trong nước về̀ sấy thăng hoa tổ yến

Ở Việt Nam, công nghệ sấy thăng hoa chỉ̉ được quan tâm từ năm 1999 trở lạ ̣i đây.Nhìn chung, vấn đề nghiên cứu ứng dụng sấy thăng hoa trong bả̉o quả̉n các sả̉n phẩm dược, thự̣c phẩm, chếphẩm sinh học,… trong đó có tổ yến vẫn cò̀n rất hạ ̣n chế Nguyên nhân là do hệ thố́ng sấy thăng hoa rất đắ́t,vố́n đầu tư lớn nên không có khả̉ năng đầu tư thiết bị

Hiện nay, ở Việt Nam, sả̉n phẩm tổ yến chủ yếu được chế biến bằ̀ng phương phápsấy đố́i lưu thông thường

1.3 Tình hình nghiên cứu ngoài nước về̀ sấy thăng hoa tổ yến

Trên thê giơi, sây thăng hoa đã đươc sư dung trong công nghê chê biên tô yêntrong vai năm trơ lại đây Công nghê nay gop phân lam giảm chi phi va ngươi tiêu dùng

co thê mua môt sản phâm dinh dương co gia tri vơi mưc gia thâp hơn

1.4 Nguyên liệu

1.4.1 Tô yên

Tô yên la môt trong nhưng sản phâm thực phâm co gia tri cao nhât ơ vùng ĐôngNam Á Tô yên đươc tạo thanh tư nươc bot cua loai chim yên Co hơn 24 loai chim yênnhưng chỉ môt số it co khả năng tạo ra tô yên co thê ăn đươc Phân lơn cac sản phâm

thương mại hiên nay đươc sản xuât tư White-nest (Aerodramus fuciphagus) va Black-nest (Aerodramus maximus) Chung chu yêu sống ơ quân đảo Nicobar Ân Đô Dương va cac

đảo Palawan ơ Philippines Tô yên đã đươc sư dung trong nhiêu thê kỷ ơ Trung Quốc Nođươc sư dung như môt loại thực phâm co gia tri y hoc [1]

1.4.2 Phân loai

Do tính chất nguy hiểm của việc lấy tổ yến trong hang động nên loạ ̣i tổ yến nàythường có giá cao nhất so với các loạ ̣i tổ yến khác trên thị trường Tổ yến trong động, vớinhững điều kiện tự̣ nhiên trong hang động, thường có hình dạ ̣ng giố́ng như một cái chén,thân dày và chân chứng Hình dạ ̣ng tổ giố́ng như chén sẽ giúp bả̉o vệ trứng hoặ̣c yến nonkhông bị các loài vật khác ăn mất và ả̉nh hưởng thời tiết Chân tổ yến cần cứng để có thểgắ́n chặ̣t vào tường vì các hang động thường có độ ẩm cao Tổ yến loạ ̣i này được tìm thấy

ở Việt Nam, Thái Lan, Malaysia và Indonesia [19]

Việc nuôi Yến đò̀i hỏi vố́n đầu tư rất lớn (xây nhà cho chim yến làm tổ, đẻ trứng, nuôicon và ngủ đêm), thời gian dụ yến lâu dài và đặ̣c biệt là không thể cho chim yến ăn bằ̀ngthức ăn nhân tạ ̣o do bả̉n chất chim yến hoang dã̃ và chỉ̉ có thể bắ́t va ăn côn trù̀ng baytrong thiên nhiên, chỉ̉ có thiên nhiên là nơi cung cấp thức ăn cho chim yến Tù̀y theo màusắ́c tổ yến, tổ yến trong nhà thường màu trắ́ng ngà, tổ yến chất lượng phụ thuộc theo khuvự̣c có thức ăn nhiều cho chim tìm mồi [19]

b Phân loai theo mau sắc  Huyết Yến (Blood Nest)

Ðây là loạ ̣i tổ yến có màu đỏ tươi và là loạ ̣i có giá cao nhất trong số́ các màu vì hiếmhoi và có nhu cầu tiêu thụ cao Không phả̉i cơ sở sả̉n xuất nào cũng có loạ ̣i tổ yến này Vànếu có đi chăng nữa thì loạ ̣i huyết yến cũng chỉ̉ có thể thu hoạ ̣ch 1-2 lần trong năm với tỉ̉

lệ rất nhỏ mà thôi Số́ lượng Huyết Yến và Hồng Yến chiếm chưa đầy 10% tổng sả̉nlượng tổ yến trên thị trường thế giới [19]

Tính toán, thiết kế hệ thố́ng sấy thăng hoa tổ yến năng suất 200kg sả̉n phẩm/mẻ

Hình 5 Huyêt yên.

Giố́ng như Huyết Yến về giá cả̉ và sự̣ hiếm hoi, Hồng yến có màu cam nhưng màusắ́c có thể thay đổi từ màu vỏ quýt đến màu vàng lò̀ng đỏ trứng gà Màu càng đậm thì giácàng cao [19]

Hình 6 Hông yên.

Bạ ̣ch Yến là loạ ̣i tổ yến thông dụng nhất trên thị trường Mỗi năm có thể thu hoạ ̣ch

3-4 lần Số́ lượng Bạ ̣ch Yến (bao gồm cả̉ 3 loài yến kể trên) bán trên thị trường thế giớichiếm khoả̉ng 90% tổng số́ lượng tổ yến trên thị trường [19]

Hình 7 Bach yên.

c Phân loai theo cach chê biên  Tổ yến thô

Là loạ ̣i tổ yến nguyên chất, vẫn cò̀n lông yến bám vào, chưa qua quá trình chế biếnnào Tổ yến thô được thu hoạ ̣ch trự̣c tiếp từ nơi nuôi yến và bán ra thị trường

Tổ yến là một nguyên liệu giàu dinh dưỡng

Bả̉ng 1 Thành phần dinh dưỡng của tổ yến [2], [3], [4]

Độ ẩmTroChất béoProtein

Ngoài ra, tổ yến cò̀n được xem là một nguồn nguyên liệu mà trong đó có chứanhiều acid amine thiết yếu Thành phần acid amine có trong tổ yến được liệt kê trongbả̉ng sau

Tính toán, thiết kế hệ thố́ng sấy thăng hoa tổ yến năng suất 200kg sả̉n phẩm/mẻ

Bả̉ng 2.Thành phần acid amine trong tổ yến [4], [5]

Do có chứa các protein hò̀a tan, carbohydrate, sắ́t, muố́i vô cơ và chất xơ, tổ yến đượcđánh giá là món ăn có giá trị dinh dưỡng quan trọng.[4]

Bên cạ ̣nh đó, tổ yến cũng được cho là có giá trị chữa bệnh cao, bao gồm việc sửdụng nó trong chố́ng lã̃o hóa, chố́ng ung thư, tăng cường miễ̃n dịch, trị ho, chữa bệnh lao,suy nhược cơ thể, giúp phục hồi sức khỏe sau phẫu thuật, tăng cường trao đổi chất vànăng lượng,…[4]

1.5 Công nghệ về̀ sấy thăng hoa

Sấy thăng hoa (freeze drying) là một kỹ̃ thuật cò̀n được gọi là “làm khôlạ ̣nh”(lyophilisation) hay cò̀n gọi là kỹ̃ thuật khử nước (dehydration), thường được sửdụng để bả̉o quả̉n các loạ ̣i vật liệu nói chung và thự̣c phẩm nói riêng, giúp thuận tiện hơncho vận tả̉i, cũng như giữ được các phẩm chất của sả̉n phẩm ban đầu Freeze drying hoạ ̣tđộng bằ̀ng cách cấp đông nhanh các nguyên liệu và sau đó giả̉m áp suất môi trường đểcho phép các tinh thể đá đông (ẩm đóng băng) trong nguyên liệu có thể thăng hoa trự̣ctiếp từ pha rắ́n sang pha khí

1.6 Thiêt bi hê thông sây thăng hoa

Thông thường một hệ thố́ng sấy thăng hoa nhất thiết phả̉i có các thiết bị chính sauđây:

- Buồng sấy thăng hoa (cò̀n được gọi là bình thăng hoa) Nếu hệ thố́ng sấy thăng hoa tự̣ lạ ̣nh đông thì buồng sấy thăng hoa cũng chính là buồng lạ ̣nh đông thự̣c phẩm sấy

-Thiết bị ngưng tụ-đóng băng, hay cò̀n gọi là thiết bị hóa đá

Ngoài ra, hệ thố́ng sấy thăng hoa cò̀n có hệ thố́ng cấp lạ ̣nh cho thiết bị ngưng tụ - đóng băng, hệ thố́ng làm lạ ̣nh đông thự̣c phẩm

Các hệ thố́ng sấy thăng hoa:

- Hệ thống sấy thăng hoa cấp đông riêng: Hệ thố́ng cấp đông sả̉n phẩm bằ̀ng một hệ

thố́ng lạ ̣nh độc lập, sau khi lạ ̣nh đông xong sả̉n phẩm đưa vào buồng thăng hoa để thự̣c

Tính toán, thiết kế hệ thố́ng sấy thăng hoa tổ yến năng suất 200kg sả̉n phẩm/mẻhiên quá trình sấy Như vậy, hệ thố́ng lạ ̣nh trong hệ thố́ng sấy thăng hoa chỉ̉ thự̣c hiệnnhiệm vụ là ngưng ẩm thoát ra từ sả̉n phẩm trước khi bơm chân không hút thả̉i ra ngoài.[10]

`

- Hệ thống lạnh tự cấp đông: Hệ thố́ng này thự̣c hiện quá trình lạ ̣nh đông sả̉n phẩm

ngay tạ ̣i buồng sấy thăng hoa Như vậy, hệ thố́ng lạ ̣nh trong hệ thố́ng sấy thăng hoa thự̣c hiện hai nhiệm vụ:một là lạ ̣nh đông sả̉n phẩm ở giai đoạ ̣n 1, hai là ngưng ẩm thoát ra từ sả̉n phẩm trước khi bơm chân khônghút thả̉i ra ngoài ở giai đoạ ̣n 2 sấy thăng hoa và giai đoạ ̣n 3 sấy chân không nhiệt độ thấp (nếu có) [10]

- Hệ thống sấy thăng hoa liên tục: hệ thố́ng này lạ ̣nh đông sả̉n phẩm liên tục Như vậy,

hệ thố́ng lạ ̣nh trong hệ thố́ng sấy thăng hoa liên tục cũng chỉ̉ thự̣c hiện nhiệm vụ là ngưng ẩm thoát ra từ sả̉nphẩm trước khi bơm chân không hút thả̉i ra ngoài.[10]

Vì mục đích tiết kiệm vố́n đầu, tiết kiệm diện tích phân xưởng sả̉n xuất, giả̉m giáthành cho việc thiết kế hệ thố́ng… từ việc dự̣a vào nhiệm vụ của hệ thố́ng sấy thăng hoasả̉n phẩm nên bước đầu tôi chọn tính toán và thiết kế hệ thố́ng lạ ̣nh đông sả̉n phẩm ngaytrong buồng thăng hoa của hệ thố́ng sấy thăng hoa

Thiết kế dự̣a trên hệ thố́ng sấy thăng hoa tự̣ lạ ̣nh động DS-7

Hình 8 Sơ đồ hệ thống sấy thăng hoa tự lạnh đông DS-7.

Tính toán, thiết kế hệ thố́ng sấy thăng hoa tổ yến năng suất 200kg sả̉n phẩm/mẻ

- Buồng sấy thăng hoa: trong hệ thố́ng này cũng chính là buồng lạ ̣nh đông sả̉n phẩm.

Thông thường, buồng thăng hoa được cấu tạ ̣o bởi hai dạ ̣ng cơ bả̉n: dạ ̣ng hình trụ vàdạ ̣ng hình hộp Đố́i với dạ ̣ng hình trụ thì khả̉ năng chịu lự̣c của nó tố́t hơn, cường độ bayhơi tố́t hơn so với hình hộp Nhược điểm của thiết kế hình trụ lad mật độ không gian chứathự̣c phẩm sấy nhỏ, gia công thiết bị khó hơn so với hình hộp [10]

Trong nội dung đồ án, tôi tiến hành thiết kế buồng có dạ ̣ng hình trụ với cửa nhập liệu

mở ngang, có các tấm truyền nhiệt bố́ trí song song; có một kính quan sát sả̉n phẩm; cácvan và phụ kiện phục vụ công nghệ

- Thiết bị ngưng tụ-đóng băng: đây là thiết bị quan trọng trong hệ thố́ng sấy thăng hoa.

Hơi ẩm bố́c ra từ sả̉n phẩm được làm lạ ̣nh để hóa tuyết trước khi bơm chân không hút

ra ngoài Nó đả̉m bả̉o cho bơm chân không làm việc ổn định, không gây va đập thủy lự̣cdẫn đến làm bơm bị hư hỏng Ngoài ra cò̀n làm nhiệt độ bơm chân không ổn định, cường

độ bay hơi trong quá trình sấy tăng ổn định, bởi vì nhiệt độ ngưng tụ - đóng băng luôn ổnđịnh.[10]

Ở đây tôi chọn thiết kế thiết bị ngưng tụ - đóng băng không có bộ phận cào nạ ̣o tuyết Ưuđiểm của thiết bị có cấu tạ ̣o đơn giả̉n, gia công dễ̃, dễ̃ vận hành cũng như sửa chữa bả̉o dưỡng, tiết kiệmnăng lượng tuy nhiên nhược điểm là tuyết bám trên bề mặ̣t dàn lạ ̣nh

sẽ làm giả̉m khả̉ năng truyền nhiệt [10] Thiết bị ngưng tụ - đóng băng được thiết kế ở dạ ̣ngố́ng chù̀m, hơi ẩm và không khí đi bên ngoài, cò̀n môi chất lạ ̣nh đi bên trong

- Bơm chân không: Vấn đề tạ ̣o môi trường chân không của hệ thố́ng sấy thăng hoa rất

quan trọng

Về độ chân không của môi trường sấy có hai yêu cầu cơ bả̉n sau:

 Á́p suất chân không của môi trường sấy phả̉i nhỏ hơn áp suất điểm ba (Po=4,58mmHg) Nhưng để rút ngắ́n thời gian thăng hoa, rút ngắ́n thời gian sấy sả̉n phẩm thì phả̉i tăng cường độbay hơi và thự̣c nghiệm cho thấy cường độ bay

hơi lớn nhất khi áp suất môi trường sấy nằ̀m trong khoả̉ng (0,001-1,0) mmHg.[10]

 Thời gian hút khí trong môi trường sấy từ áp suất khí quyển đến áp suất chân không(0,001-1,0) mmHg phả̉i đủ nhỏ Đây là yêu cầu rất quan trọng trong công nghệ sấy thăng hoa, bởi vì nó giữcho nhiệt độ sả̉n phẩm không bị dao động tăng lên trong thời gian tạ ̣o môi trường chân không, thông thườngthời gian này phả̉i nằ̀m trong khoả̉ng từ 30 giây đến 2,5 phút.[10]

- Hệ thống lạnh: bao gồm máy nén tạ ̣o lạ ̣nh để ngưng và sinh nhiệt để cấp cho buồng sấy

làm lạ ̣nh sả̉n phẩm, cũng như để ngưng ẩm thoát ra từ sả̉n phẩm trong quá trình sấy

- Đường ống chân không: liên kết buồng sấy với buồng ngưng, van cách ly hai buồng.

 Nguyên lý hoạt động của hệ thống lạnh trong hệ thống sấy thăng hoa:

Sau khi đặ̣t vật liệu sấy vào buồng sấy, đầu tiên tiến hành lạ ̣nh đông sả̉n phẩm Hệthố́ng lạ ̣nh làm việc, môi chất lạ ̣nh từ bình chứa cao áp (4) đi qua ố́ng xoắ́n trong bìnhtrung gian (11) để làm quá lạ ̣nh, sau đó ra khỏi bình trung gian chia làm hai nhánh: nhánhthứ nhất đi về buồng lạ ̣nh đông (hay buồng sấy thăng hoa); nhánh thứ hai đi về thiết bịngưng tụ - đóng băng (hay thiết bị hóa đá) Thiết bị ngưng tụ - đóng băng và buồng lạ ̣nhđông làm việc không đồng thời cù̀ng một lúc Khi lạ ̣nh đông sả̉n phẩm ở buồng thăng hoa

Tính toán, thiết kế hệ thố́ng sấy thăng hoa tổ yến năng suất 200kg sả̉n phẩm/mẻ

ở giai đoạ ̣n 1 thì van điện tử số́ (7) trên nhánh thứ 2 đóng, không cấp môi chất lạ ̣nh cho thiết

bị ngưng tụ đóng băng làm việc, cò̀n van điện từ số́ (7) trên nhánh thứ nhất mở cung cấp môi chất lạ ̣nh chobuồng lạ ̣nh đông hoạ ̣t động Kết thúc giai đoạ ̣n 1 lạ ̣nh đông, nhiệt độ sả̉n phẩm đạ ̣t tới nhiệt độ lạ ̣nh đôngthích hợp, nước trong sả̉n phẩm đóng băng hoàn toàn, khi đó van điện từ số́ (7) trên nhánh thứ nhất đóng,cò̀n nhánh thứ 2 mở, ngưng cấp môi chất lạ ̣nh cho buồng lạ ̣nh đông, bắ́t đầu cung cấp môi chất lạ ̣nh chothiết bị ngưng tụ đóng băng làm việc, bơm chân không không làm việc, thự̣c hiện giai đoạ ̣n 2 sấy thăng hoasả̉n phẩm Quá trình này diễ̃n ra cho đến khi sả̉n phẩm đạ ̣t độ ẩm yêu cầu

CHƯƠNG 2 PHƯƠNG PHAP NGHIÊN CỨU VÀ TÍNH TOAN 2.1 Quy hoach mặt bằng xây dưng nha xương lắp đặt hê thông.

2.1.1 Nguyên tắc chon đia điêm xây dưng nha may

Nha may phải đươc xây dựng nơi gân nguôn nguyên liêu, ơ đây cu thê la tô yên Phải chon khu đât rông, thoang, co tiêm năng phat triên kinh tê Đia hinh khu đât phải bằng phăng, không bi đong nươc vao mùa mưa, thoat nươc dễ dang

Nha may phải đươc đặt gân mạng lươi giao thông quốc gia, gân đương bô, đương sắt, sân bay, cảng biên,…đê thuân tiên cho viêc vân chuyên va tiêu thu sản phâm

Nha may phải đươc đặt gân nơi cung câp nhiên liêu, khi đốt, điên, nươc,…

Nha may phải đặt gân khu dân cư đê tân dung đươc nguôn lao đông

Phải đảm bảo vân đê môi trương, an ninh trât tự, quốc phòng

Nơi xây dựng nha may phải đươc sự cho phep va ung hô cua cac cơ quan đia phương

2.1.2 Cac yêu tô ảnh hương quyêt đinh đên viêc xây dưng nha may

- Điêu kiên cơ sơ hạ tâng (điên, nươc,…)

Từ các luận chứng trên, co thê thấy Khánh Hò̀a đáp ứng hầu hết các yêu cầu trên Do

đó, Khánh Hò̀a được lự̣a chọn là nơi lắ́p đặ̣t hệ thố́ng sấy thăng hoa sả̉n phẩm tổ yến

2.1.3 Sơ đồ mặ(t bằ̀ng nhà máy

Tính toán, thiết kế hệ thố́ng sấy thăng hoa tổ yến năng suất 200kg sả̉n phẩm/mẻ

Hình 9 Sơ đồ nhà máy

Chú thích:

6- Khu vự̣c xử lý nước thả̉i 12-Phò̀ng bả̉o vệ

2.2 Đối tượng nghiên cứu và tính toán

Trong nội dung của đồ án, tôi tiến hành tính toán hệ thố́ng sấy thăng hoa tự̣ cấp đông sả̉n phẩm tổ yến năng suất 200 kg sả̉n phẩm/mẻ

Nguyên liệu sấy: tổ yến

Thiết bị: hệ thố́ng sấy thăng hoa tự̣ lạ ̣nh đông

2.3 Sơ đồ nghiên cứu và tính toán

2.3.1 Quy trình thực hiện sấy thăng hoa tổ yến

Tính toán, thiết kế hệ thố́ng sấy thăng hoa tổ yến năng suất 200kg sả̉n phẩm/mẻ

Giả̉i thích quy trình

Lạnh đông

Bả̉ng 3 Giả̉i thích quy trình công nghệ sấy thăng hoa sả̉n phẩm tổ yến

Rửa Loạ ̣i bỏ bớt một số́ tạ ̣p Ghép mí chân yến sau khi thu nhận về được

phân,…) Bao bì

Ngâm Giúp tổ yến trương nở, dễ̃ dàng thự̣c Ngâm tổ yến trong nước để các sợi

hiện quá trình làm sạ ̣ch

thăng hoa

dù̀ng các dụng cụ chuyên dù̀ng(kẹp, nhíp) để lấy các sợi lông lẫntrong tổ yến

Lạ ̣nh đông Kết tinh hoàn toàn nước trong tổ yến Tổ yến được đưa vào buồng lạ ̣nh

về thể rắ́n để chuẩn bị quá trình sấy đông, cũng chính là buồng sấy để

Nhiệt độ buồng lạ ̣nh đông: -40oCNhiệt độ sả̉n phẩm: -18,33oCSấy thăng Chuyển toàn bộ nước đã̃ đóng băng Điều chỉ̉nh áp suất, nhiệt độ buố́ng

Giúp giả̉m độ ẩm sả̉n phẩm, kéo dàithời gian bả̉o quả̉n

Ghép mí Hoàn thiện sả̉n phẩm, kéo dài thời Tiến hành ghép mí chân không

2.3.2 Sơ đồ nghiên cứu và tính toán

TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com moi nhat

Hệ thống lạnh

sấy thăng hoa

sản phẩm tổ yến

Nghiên cứu đố́i tượng

Nghiên cứu thiết bị và

trao đổi nhiệt

Tính toán hệ thố́ng sấy

Chưa đạ ̣t

2.4 Các bước tính toán, thiết kế

Khi tính toán thiết kế hệ thố́ng lạ ̣nh sấy thăng hoa thì người ta thường tiến hành các bước sau:[10]

1 Xác định thông số́ kỹ̃ thuật của buồng lạ ̣nh đông (cũng chính là buồng thăng hoa)

2 Xác định nhiệt tả̉i của quá trình lạ ̣nh đông thự̣c phẩm Qmn0 (kW) trước khi sấy thăng hoa

3 Xác định năng suất lạ ̣nh riêng q0 (kJ/kg) của chu trình và lưu ượng khố́i lượng mtt (kg/s), lưu lượng thể tích Vtt (m3/s) môi chất lạ ̣nh tuần hoàn qua hệ thố́ng lạ ̣nh

4 Xác định hệ số́ cấp (năng suất hút) của máy nén λmn và chọn máy nén

5 Xác định công suất nén đoạ ̣n nhiệt của máy nén Ns (kW), công suất chỉ̉ thị của máynén Ni (kW), công suất ma sát Nms (kW), công suất hữu ích của máy nén Ne (kW), công suất tiếp điện trênđộng cơ Nel (kW)

6 Xác định công suất động cơ cho máy nén Nđc (kW) và chọn động cơ

7 Xác định thông số́ tính toán các thiết bị trao đổi nhiệt và các thiết bị phụ

Tính toán, thiết kế hệ thố́ng sấy thăng hoa tổ yến năng suất 200kg sả̉n phẩm/mẻ

CHƯƠNG 3 TÍ́NH TOÁN VÀ̀ THIẾT KẾ HỆ( THỐ́NG SẤ́Y THĂNG HOA 3.1 Những thông số ban đầu cần thiết cho tính toán

Khi chế tạ ̣o hệ thố́ng sấy thăng hoa cần các thông số́ cơ bả̉n sau:

- Độ ẩm nguyên liệu ban đầu: do sả̉n phẩm chưa được nghiên cứu thự̣c nghiệm, nên

chọn độ ẩm ban đầu của nguyên liệu là W1 = 70%

- Độ ẩm cuố́i cù̀ng: W2 = 5%

- Năng suất lạ ̣nh đông sả̉n phẩm là 200kg sả̉n phẩm/mẻ

- Chọn hệ thố́ng sử dụng môi chất lạ ̣nh R22 vì dễ̃ kiếm, dễ̃ sử dụng

- Nhiệt độ môi trường tỉ̉nh Khánh Hò̀a nóng nhất trong năm là: tft = 350C

- Nhiệt độ kết tinh của nước trong tổ yến tkt = -1,040C

- Xem tổ yến có dạ ̣ng tấm phẳng, kích thước trung bình 0,1×0,06×0,0015 (m3).[8]

Bả̉ng 4 Thành phần hóa học của tổ yến nguyên liệu.

Hợp chất Tỷ̉ lệ tính theo Tỷ̉ lệ tính theo nguyên Tỷ̉ lệ tính theo chất khô

nguyên liệu thô (%) liệu trước khi sấy (%) của nguyên liệu (%)

3.3.1 Tính toán, thiết kế hệ thống lạnh đông sả̉n phẩm ngay trong buồng thăng hoa 3.3.1.1 Tính toán buồng lạnh đông

a Thể tích chứa sả̉n phẩm

Để tổ yến có thành phần dinh dưỡng như bả̉ng 1 khi lạ ̣nh đông ẩm kết tinh hoàn toàn thì quá trình lạ ̣nh đông tiến hành theo các thông số́ công nghệ tố́i ưu sau:

Năng suất lạ ̣nh đông là Gsp = 633,33 kg nguyên liệu/mẻ

Nhiệt độ buồng lạ ̣nh đông là tf2 = -400CNhiệt độ trung bình sả̉n phẩm sau khi lạ ̣nh đông để nước trong sả̉n phẩm đóng băng hoàn toàn là tfopt = -18,330C

Thể tích chứa sả̉n phẩm được tính toán theo công thức sau:

Vsp =, m3Trong đó:

Gsp - khố́i lượng sả̉n phẩm tổ yến chứa tố́i đa ở trong buồng lạ ̣nh đông, (kg);

Vsp - thể tích sả̉n phẩm tổ yến chứa tố́i đa ở trong buồng lạ ̣nh đông, (m3);

ρ ≈ 1086,22 kg/m3 - khố́i lượng riêng trung bình sả̉n phẩm tổ yến chứa tố́i đa ở trong

buồng lạ ̣nh đông, (kg/m3);

b Thể tích và kích thước buồng sấy thăng hoa

Số́ khay chứa tổ yến để lạ ̣nh đông và sấy thăng hoa được xác định như sau:

Chiều dài của khay là ak = 500 mm =0,5 mChiều rộng của khay là bk = 250 mm =0,25 mChiều cao của khay là hk = 28 mm =0,028

m Thể tích của mỗi khay là:

Vk = ak x bk x hk = 0,5.0,25.0,028 = 0,0035 m3Chọn thể tích tổ yến chứa trong mỗi khay là: Vsock = 0,0016 m3

Tính toán, thiết kế hệ thố́ng sấy thăng hoa tổ yến năng suất 200kg sả̉n phẩm/mẻNhư vậy, số́ khay thủy tinh đặ̣t trong buồng lạ ̣nh đông là:

0,583

Thể tích không gian của Nsk chiếm chổ trong buồng lạ ̣nh đông được xác định như sau:

VNsk = 365.0,0035 = 1,28 m2Buồng lạ ̣nh đông sả̉n phẩm được thiết kề ở dạ ̣ng hình trụ có đường kính trong là D1(m), đường kính ngoài là D2 (m), chiều dài L (m)

Mỗi tấm truyền nhiệt chứa nt = 20 khay, vì thế, để 20 khay lọt lồng trong diện tíchcủa tấm truyền nhiệt khi:

Chiều dài thân trụ: L1 > 5.0,5 = 2,5 m Chọn L1 = 2,6 mChiều rộng: a > 4.0,25 = 1 m

Hai nắ́p buồng lạ ̣nh đông hình trụ là hai chỏm cầu có chiều cao là: hc = 0,2 m;

Chiều dài của hình trụ buồng sấy thăng hoa:

L = 2 hc + L1 = 2.0,2 + 2,6 = 3 mSố́ tấm truyền nhiệt trong buồng lạ ̣nh đông là:

δ2 = hk +12 mm =28+12 = 40 mm = 0,04Như vậy: h = δ1 + δ2 = 0,022 + 0,04 = 0,062 m

 Tổng chiều cao để bố́ trí 19 tấm truyền nhiệt là:

∑ h = Nttn.h = 19.0,062 = 1,178 mCần chọn giá trị a sao cho thỏa mã̃n 2 điều kiện a > 1 m và a ≥1,178 m

Vì vậy, ta chọn a = 1,2 m là phù̀ hợp (nếu chọn lớn hơn thì chi phí tăng, cò̀n chọn nhỏhơn thì sắ́p xếp không lọt lồng 20 khay/ tấm truyền nhiệt)

 Đường kính trong của buồng lạ ̣nh đông được xác định:

c Tính toán thời gian lạnh đông của sả̉n phẩm tổ yến

 Nhiệt dung của tổ yến trước khi nước đóng băng [17]

Tính toán, thiết kế hệ thố́ng sấy thăng hoa tổ yến năng suất 200kg sả̉n phẩm/mẻ

 Các thông số́ nhiệt vật lý cần thiết:

- Xem sả̉n phẩm tổ yến gần đúng với dạ ̣ng tấm phẳng, có bề dày ẟ=2R=12,8mm;

- Hệ số́ dẫn nhiệt của tổ yến khi nước chưa kết tinh: [17] λ1 = 0,605.0,7 + (1-0,7).0,256 = 0,5 W/(m.K)

- Hệ số́ dẫn nhiệt của tổ yến khi nước chưa kết tinh: [17]

ẩm trong tổ yến kết tinh hoàn toàn Vì thế, ẩm nhiệt đóng băng trung bình trong tổyến được xác định:

−T

Fopt T Fopt

TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com moi nhat

Tính toán, thiết kế hệ thố́ng sấy thăng hoa tổ yến năng suất 200kg sả̉n phẩm/mẻ

3.3.1.2 Tính toán phụ tả̉i lạnh (hay năng suất) cho quá trình lạnh đông sả̉n phẩm

Công suất của hệ thố́ng lạ ̣nh: [10]

Q =¿ + Q mt +Q qn ¿.β, kWVới:

Qsp (kJ) – chi phí lạ ̣nh của quá trình cấp đông;

Qk (kJ) – nhiệt lượng lấy ra làm lạ ̣nh khuôn, khay;

Qkk (kJ) – nhiệt lượng lấy ra làm lạ ̣nh không khí;

Qmt (kW) – nhiệt lượng tổn thất do môi trường bên ngoài xâm nhập qua vách buồng lạ ̣nh đông;

Qqn (kW) – nhiệt lượng từ môi trường xâm nhập đường ố́ng làm quá nhiệt hơi về máy nén;

τ (s) – thời gian một mẻ làm đông;

β – hệ số́ tả̉i an toàn