Thiết kế hệ thống buồng sấy tôm năng suất 50 kg sản phẩm mẻ

Với các yêu cầu về hình thức, vệ sinh và chất lượng sản phẩm, người ta sử dụng buồng sấy làm việc gián đoạn với tác nhân sấy là không khí nóng cótuần hoàn một phần khí thải.. Ưu điểm của

KHOA CƠ KHÍ VÀ CÔNG NGHỆ

Giáo viên hướng dẫn

Sinh viên thực hiện

Lớp

: ThS Hồ Sỹ Vương : Hoàng Thị Minh Hiền : CNTP 51A

TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM HUẾ CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

KHOA CƠ KHÍ- CÔNG NGHỆ Độc Lập- Tự Do- Hạnh Phúc

“ Thiết kế hệ thống buồng sấy tôm năng suất 50 kg sản phẩm/ mẻ”

2 Số liệu ban đầu.

- Năng suất ban đầu 50kg sản phẩm/ mẻ

- Độ ẩm đầu: ω 1 = 75%

- Độ ẩm cuối: : ω 2 = 10%

3 Nội dung các phần thuyết minh và tính toán.

- Đặt vấn đề

- Chương 1: Tổng quan về nguyên liệu

- Chương 2: Tổng quan về phương pháp sấy

- Chương 3: Quy trình công nghệ sấy tôm

- Chương 4: Tính toán thiết kế hệ thống sấy buồng

- Kết luận

- Tài liệu tham khảo

4 Các bản vẽ.

- Bản vẽ chi tiết thiết bị : A1, A3

5 Ngày giao nhiệm vụ: ngày 25 tháng 2 năm 2020

6 Ngày hoàn thành: ngày 06 tháng 07 năm 2020

Thông qua bộ môn

Ngày tháng năm 2020

(Ký, ghi rõ họ và tên) (Ký, ghi rõ họ và tên)

DANH MỤC CÁC BẢNG

6

LỜI MỞ ĐẦU

Trong những năm qua, cùng với sự phát triển của khoa học công nghệthì kỹ thuật sấy đã và đang được sử dụng rộng rãi để làm khô hầu hết cácloại dược phẩm, ngũ cốc, các loại hạt, các sản phẩm thủy- hải sản và các sảnphẩm khác làm tăng hiệu quả kinh tế trong sản xuất Quá trình sấy không chỉđơn thuần là quá trình tách nước và hơi nước ra khỏi vật liệu mà là một quátrình công nghệ đòi hỏi vật liệu sau khi sấy đảm bảo chất lượng cả về mặtcảm quan , dinh dưỡng, tiêu tốn năng lượng ít nhất, chi phí vận hành thấp vàthời gian bảo quản được dài hơn

Để thực hiện quá trình sấy, người ta sử dụng một hệ thống gồm nhiềuthiết bị như thiết bị sấy( buồng sấy, hầm sấy, sấy tầng sôi, …), thiết bị đốtnóng là tác nhân sấy, quạt, bơm và một số thiết bị khác Trong bài này, emtính toán thiết kế thiết bị buồng sấy và sử dụng vật liệu sấy là tôm, cụ thể làtôm sú Tôm sú hiện nay đang là một mặt hàng xuất khẩu rất mạnh và là mộtnguồn lợi thuỷ sản rất đáng quan tâm ở Việt Nam Trong công nghệ sản xuấttôm thì sấy là một khâu không kém phần quan trọng Tôm sau khi thu hoạch

và qua xử lý sẽ được sấy khô để đáp ứng yêu cầu cho từng loại sản phẩm.Sau khi sấy, tôm phải đạt được độ khô nhất định theo yêu cầu để đảm bảochất lượng, cảm quan và tăng thời gian bảo quản

Với các yêu cầu về hình thức, vệ sinh và chất lượng sản phẩm, người ta

sử dụng buồng sấy làm việc gián đoạn với tác nhân sấy là không khí nóng cótuần hoàn một phần khí thải Vật liệu sấy được cung cấp nhiệt bằng phươngpháp đối lưu Ưu điểm của phương thức sấy này là thiết bị đơn giản, rẻ tiền,sản phẩm được sấy đều, do có tuần hoàn của một phần khí thải nên dễ dàngđiều chỉnh độ ẩm của tác nhân sấy, tốc độ của không khí đi qua phòng sấylớn, năng suất khá cao, hiệu quả

Với những kiến thức đã học cùng với sự hướng dẫn tận tình của thầy

giáo ThS Hồ Sỹ Vương, em thực hiện đồ án với đề tài: “Thiết kế hệ thống

buồng sấy tôm năng suất 50 kg sản phẩm/ mẻ”, được đặt tại tỉnh Quảng

Bình

Sau thời gian nghiên cứu và thực hiện, cũng như có sự hướng dẫn chuđáo của thầy giáo ThS Hồ Sỹ Vương thì em đã hoàn thành xong đồ án củamình Mặc dù đã có nhiều cố gắng trong nội dung kiến thức và tìm kiếm tàiliệu tham khảo nhưng vẫn còn nhiều hạn chế nên đồ án chắc chắn khôngtránh khỏi những thiếu sót Em rất mong nhận được những đóng góp ý kiếncủa thầy hướng dẫn và các thầy, cô giáo trong bộ môn và khoa để em có thể

rút kinh nghiệm và sửa lỗi, tạo điều kiện để thực hiện các đồ án tiếp theođược hoàn chỉnh hơn.

Sinh viên thực hiện Hoàng Thị Minh Hiền

8

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ NGUYÊN LIỆU.

1.1 Nguồn gốc [10]

Nguyên liệu: “ Tôm sú”

Tên tiếng anh: Giant tiger prawn

Tên khoa học: Penaeus monodon

Tên gọi khác: Penaeus carinatus, Asian tiger shrimp

1.2 Đặc điểm cơ bản và tính chất vật lý của tôm sú.

1.2.1 Đặc điểm cơ bản của tôm nguyên liệu.

Ở Việt Nam, tôm sú phân bố rộng, hầu hết các vùng ven biển từ MóngCái đến Kiên Giang và tập trung ở khu vực miền Trung: Nha Trang, ĐàNẵng, Quảng Bình,…

Tôm sú thường sống ở độ sâu nhỏ hơn 50m nước, có độ mặn thay đổi

từ 15- 30 ‰ , tốt nhất là từ 15- 25 ‰ Nhiệt độ thích hợp cho sự pháttriển từ 25-30 ° C, lớn hơn 35 ° C hoặc thấp hơn 12 ° C kéo dài thì tôm

sẽ sinh trưởng chậm Là đối tượng sống đáy nơi có chất bùn hoặc cát bùn,vùi mình và hoạt động bắt mồi chủ yếu về ban đêm Vòng đời dài hơn cácloại tôm khác là từ 3- 4 năm Tốc độ sinh trưởng nhanh sau mỗi lần lột xác Tôm sú thuộc loại dị hình phái tính, con cái có kích thước to hơn conđực Khi tôm trưởng thành phân biệt rõ đực cái, thông qua cơ quan sinhdục phụ bên ngoài

Trong quá trình tăng trưởng, khi trọng lượng và kích thước tăng lên mức

độ nhất định, tôm phải lột bỏ lớp vỏ củ để lớn lên Sự lột xác thường xảy ravào ban đêm Sự lột xác đi đôi với tăng thể trọng, cũng có trường hợp lột xácnhưng không tăng thể trọng Khi quan sát tôm nuôi trong bể, hiện tượng lộtxác xảy ra như sau: Lớp biểu bì giữa khớp đầu ngực và phần bụng nứt ra, cácphần phụ của đầu ngực rút ra trước, theo sau là phần bụng và các phần phụphía sau rút ra khỏi vỏ cứng với động tác uốn cong mình toàn cơ thể Lớp vỏmới mềm sẽ cứng lại sau 1-2 giờ với tôm nhỏ và 1-2 ngày đối với tôm lớn.Tôm sau khi mới lột xác thì vỏ còn mềm nên rất nhạy cảm đối với môi trườngkhi có sự thay đổi đột ngột Trong quá trình nuôi tôm, thông qua hiện tượngnày có thể điểu chỉnh môi trường nuôi kịp thời Hormone hạn chế sự lột xácđược tiết ra do các tế bào trong cơ quan của cuống mắt, truyền theo sợi trụctuyến xoang, chúng tích lũy lại và chuyển vào trong máu, nhằm kiểm soátchặt chẽ sự lột xác Các yếu tố bên ngoài như ánh sáng, nhiệt độ, độ mặn làđiều làm ảnh hưởng tới tôm đang lột xác

Ngoài ra, I- ốt trong tôm đối với cơ thể con người sẽ có tác dụng tốtcho sự hoạt động đúng của tuyến giáp, kiểm soát tỉ lệ trao đổi chất cơ bảnhoặc kiểm soát tốc độ tiêu thụ năng lượng Thiếu i- ốt có thể dẫn đến hoạt

10

động của tuyến giáp chậm chạp, do đó cơ thể dễ tăng cân hoặc cản trở việcgiảm cân.

Tôm chứa astaxanthin, một loại carotenoid có màu hồng và có thể hoạtđông như một chất chống oxy hóa và bảo vệ da khỏi lão hóa sớm Ngoài ra,các acid béo omega-3 trong tôm giúp chống oxi hóa, kẽm trong tôm đóngvai trò quan trọng trong việc sản sinh ra tế bào mới

1.2.2 Tính chất vật lý của tôm [14]

- Khối lượng riêng: ρ = 839,358 (kg/m3)

- Nhiệt dung riêng: c = 3,533 (kJ/kgK)

- Độ ẩm của vật liệu sấy:

• Độ ẩm của tôm khi đưa vào sấy: ω 1 = 75%

• Độ ẩm của tôm sau khi sấy: : ω 2 = 10%

- Nhiệt độ sấy cho phép: t = 60- 90 °℃

1.2.3 Một số loại tôm phổ biến.

- Tôm thẻ chân trắng

Tên tiếng anh: White Shrimp

Tên khoa học: Lipopenaeus vannamei

Hình 1.2 Tôm thẻ chân trắng.[10]

- Tôm thẻ đuôi đỏ

Tên tiếng anh: Indian white prawn

Tên khoa học: Fenneropenaeus indicus

Hình 1.3 Tôm thẻ đuôi đỏ.[10]

- Tôm sắt cứng

Tên tiếng anh: Spear shrimp

Tên khoa học: Parapenaeopsis hardwickiig

Hình 1.4 Tôm sắt cứng.[10]

- Tôm bạc thẻ

12

Tên tiếng anh: Banana prawn

Tên khoa học: Fenneropenaeus merguiensis

Hình 1.5 Tôm bạc thẻ.[10]

- Tôm hùm

Tên tiếng anh: Lobster

Tên khoa học: Panulirus ornatus

Hình 1.6 Tôm hùm.[10]

1.3 Thành phần dinh dưỡng của tôm sú.[12]

Bảng 1.1: Thành phần dinh dưỡng trong 100g thực phẩm ăn được.[12]

Thành phần dinh dưỡng trong 100g thực phẩm ăn được

Bảng 1.2: Thành phần acid amin của tôm sú ( % so với khối lượng)[12]

Thành phần acid amin của tôm sú ( % so với khối lượng)

Vitamin B12( Cobalamin) là loại vitamin phức tạp nhất tham gia vàoquá trình sinh hóa và chuyển hóa năng lượng trong cơ thể con người Theophân tích cứ trong 100g tôm chứa 11,5µg vitamin B12

14

Sắt là thành phần dinh dưỡng thiết yếu cần có cho tất cả các cơ quan và

mô trong cơ thể Tôm là một trong những thực phẩm cung cấp nhiều chất sắtnhất

Tôm có chứa selenium, một chất giúp cho cơ thể giảm thiểu nguy cơung thư Cứ 100g tôm cung cấp hơn 1/3 lượng selenium cần thiết hàng ngày.Dưỡng chất selenium có trong tôm được xem như một “anh hùng” chuyênloại bỏ và thải trừ các kim loại nặng ra khỏi cơ thể

Không có gì ngạc nhiên khi người ta chọn tôm trong bữa ăn hàng ngày

để bổ sung canxi cần thiết cho cơ thể Vì cứ trong 100g tôm có đến 2000mgcanxi Tuy nhiên, nguồn canxi tôm chủ yếu có ở thịt, chân và càng Do đó,nếu cố gắng ăn vỏ tôm thì cơ thể sẽ không thể tiêu hóa được và cũng chỉ thải

ra ngoài

Dinh dưỡng trong tôm chứa rất nhiều omega-3, chất có tác dụng chốnglại cảm giác mệt mỏi, buồn chán và trầm cảm Ngoài ra các acid béo omega-

3 còn giúp chống oxy hóa, đẩy lùi quá trình lão hóa của cơ thể

Tôm chứa astaxanthin, một loại carotenoid có màu hồng và có thể hoạtđộng như một chất chống oxy hóa và bảo vệ da khỏi lão hóa sớm

Kẽm trong tôm đóng vai trò quan trọng trong việc sản xuất các tế bàomới (bao gồm cả tế bào tóc và tế bào da)

Vì vậy, tôm là một nguyên liệu hàng đầu đáng chú ý để đưa vào thực đơn của mỗi bữa ăn

CHƯƠNG 2 TỔNG QUAN VỀ PHƯƠNG PHÁP SẤY.

2.1 Bản chất và mục đích của quá trình sấy.

2.1.1 Khái niệm.

Sấy là một hoạt động nhằm loại bỏ nước hoặc bất kỳ các chất dễ bayhơi khác chứa trong cơ thể của vật liệu khi có sự thay đổi trạng thái bốc hơihoặc thăng hoa

Sấy là quá trình dùng nhiệt để làm bốc hơi nước ra khỏi vật liệu Và nóxảy ra đồng thời giữa hai quá trình truyền nhiệt và ẩm trong vật liệu sấy

2.1.2 Mục đích

- Làm giảm khối lượng vật liệu

- Tăng thời gian bảo quản

- Hạn chế sự phát triển của vi sinh vật và các phản ứng sinh hóa

- Tạo hình cho sản phẩm

- Tăng độ bền cho sản phẩm như cho gỗ, vật liệu là gốm sứ

- Tăng tính cảm quan cho sản phẩm

2.1.3 Đặc điểm của quá trình sấy.

Đặc điểm của quá trình sấy đối với vật thể có độ ẩm tương đối cao,nhiệt độ sấy và tốc độ chuyển động của không khí tương đối lớn và xảy ratheo ba giai đoạn: Giai đoạn làm nóng vật, giai đoạn tốc độ sấy không đổi vàgiai đoạn tốc độ sấy giảm dần Đối với các trường hợp sấy với điều kiệnkhác nhau thì quá trình sấy cũng xảy ra theo ba giai đoạn nhưng các giaiđoạn có thể đan xen khó phân biệt:

- Giai đoạn làm nóng vật: Giai đoạn này bắt đầu từ khi vật đưa vào buồng sấy

tiếp xúc với không khí nóng cho tới khi nhiệt độ của vật đạt được bằng nhiệt

độ bầu ướt Trong quá trình sấy, toàn bộ vật được gia nhiệt cho đến khi đạtđược nhiệt độ sôi tương ứng với áp suất hơi nước trong môi trường khôngkhí của buồng sấy

16

- Giai đoạn sấy tốc độ sấy không đổi: Kết thúc giai đoạn làm nóng vật, nhiệt

độ của vật bằng nhiệt độ bầu ướt Tiếp tục cung cấp nhiệt, ẩm trong vật sẽhóa hơi, còn nhiệt của vật giữ không đổi nên nhiệt cung cấp chỉ để làm hóahơi nước Ẩm sẽ hóa hơi ở lớp bề mặt vật, ẩm lỏng bên trong vật sẽ dichuyển ra bề mặt để hóa hơi Do nhiệt độ không khí nóng không đổi, nhiệt

độ vật cũng không đổi nên chênh lệch nhiệt độ giữa vật và môi trường cũngkhông đổi Điều này làm cho tốc độ giảm của độ chứa ẩm vật theo thời giancũng không đổi, có nghĩa là tốc độ sấy không đổi

- Giai đoạn tốc độ sấy giảm dần: Kết thúc giai đoạn tốc độ sấy không đổi,

lượng ẩm tự do đã bay hơi hết và chỉ còn lại lượng ẩm liên kết Năng lượng

để bay hơi ẩm liên kết lớn hơn ẩm tự do và càng tăng lên khi độ ẩm của vậtcàng nhỏ Do đó, tốc độ bay hơi ẩm trong giai đoạn này nhỏ hơn tốc độ giaiđoạn sấy không đổi, nghĩa là tốc độ sấy của giai đoạn này nhỏ hơn và cànggiảm đi theo thời gian sấy Quá trình sấy càng tiếp diễn, độ ẩm của vật cànggiảm, tốc độ sấy cũng giảm cho đến khi độ ẩm của vật bằng độ ẩm cânbằng với điều kiện môi trường

- Thực hiện đơn giản nhưng không cần kỹ thuật cao

- Chi phí đầu tư, vận hành thấp, ít tốn nhiệt năng

- Bề mặt trao đổi nhiệt lớn

*Nhược điểm:

- Khó thực hiện cơ giới hóa, không điều chỉnh được nhiệt độ cần thiết

- Cường độ sấy không cao, sản phẩm sấy không đều

- Chiếm diện tích mặt bằng lớn.

- Sản phẩm không đạt vệ sinh do nhiễm bụi và nhiễm vi sinh vật

- Quá trình sấy không chủ động, phụ thuộc vào thời tiết và thời gian sấy kéodài

2.2.2 Sấy nhân tạo.

Tiến hành trong các loại thiết bị sấy để cung cấp nhiệt cho các vật liệu

ẩm Tùy theo các cách thức truyền nhiệt, trong kỹ thuật sấy chia ra cácphương pháp sấy như sau:

- Sấy đối lưu: Phương pháp sấy mà tác nhân sấy tiếp xúc trực tiếp với vật liệu

sấy và tác nhân sấy truyền nhiệt là không khí nóng hoặc khói lò,

- Sấy tiếp xúc: Phương pháp sấy không có tác nhân sấy tiếp xúc trực tiếp với

vật liệu sấy mà tác nhân sấy truyền nhiệt cho vật liệu sấy qua một vách ngăn

- Sấy bằng tia hồng ngoại: Phương pháp sấy dùng năng lượng của tia hồng

ngoại do nguồn nhiệt phát ra truyền nhiệt cho vật liệu sấy

- Sấy bằng dòng điện cao tần: Phương pháp sấy dùng năng lượng điện trường

có tần số cao để đốt nóng trên toàn bộ chiều dày của lớp vật liệu

- Sấy thăng hoa: Phương pháp sấy trong môi trường có độ chân không rất cao,

nhiệt độ rất thấp nên ẩm tự do trong vật liệu đóng băng và bay hơi từ trạngthái rắn thành hơi sang trạng thái lỏng

*Ưu điểm:

- Khắc phục được những nhược điểm của sấy tự nhiên

- Kiểm soát được chất lượng vào, nhiệt độ cung cấp

- Chất lượng sản phẩm đạt theo yêu cầu

- Tốn ít mặt bằng, nhân công

*Nhược điểm: Tốn chi phí đầu tư thiết bị và cán bộ kỹ thuật

2.3 Tác nhân sấy, chất tải nhiệt và chế độ sấy.

2.3.1 Tác nhân sấy.

18

Là những chất dùng để đưa lượng ẩm được tách từ vật liệu sấy ra khỏithiết bị sấy.

Trong quá trình sấy, môi trường bao quanh vật liệu sấy luôn luôn được

bổ sung ẩm thoát ra từ vật liệu sấy Nếu độ ẩm này không được mang đi thì

độ ẩm trong buồng sấy tăng lên và đến một lúc nào đó sẽ đạt trạng thái cânbằng giữa vật liệu sấy và môi trường sấy Tại đây, quá trình thoát ẩm của vậtliệu sấy sẽ ngừng lại

Vì vậy, nhiệm vụ của tác nhân sấy:

- Gia nhiệt cho vật liệu sấy

- Mang ẩm từ bề mặt vật ra môi trường xung quanh

- Bảo vệ vật liệu sấy tránh bị hư hỏng do quá nhiệt

2.3.2 Các loại tác nhân sấy.

- Không khí ẩm: là loại tác nhân sấy thông dụng nhất có thể dùng cho hầu hết

các loại sản phẩm Sau khi sấy, sản phẩm không bị ô nhiễm và thay đổi mùi

vị Tuy nhiên, dùng không khí ẩm làm tác nhân sấy cần trang bị thêm bộ gianhiệt không khí như calorife khí, hơi, khí hoặc khói, nhiệt độ sấy không quácao, thường nhỏ hơn 500 ° C Nếu nhiệt độ quá cao thì thiết bị trao đổinhiệt phải được chế tạo bằng thép hợp kim hay gốm sứ với chi phí cao

- Khói lò: khói lò được dùng làm tác nhân sấy có thể nâng nhiệt độ sấy lên

1000 ° C mà không cần thiết bị gia nhiệt và sau khi sấy, sản phẩm bịbám bụi và có mùi Vì vậy, khói chỉ dùng cho các vật liệu có yêu cầu vệsinh không quá cao

- Hơi quá nhiệt: tác nhân sấy được dùng cho các loại sản phẩm khó bị cháy nổ

và có khả năng chịu được nhiệt độ cao Khi cho hơi đi vào calorife, khả năngngưng tụ ở nhiệt độ thấp hơn các tác nhân sấy còn lại Do vậy, hơi dễ ngưng

tụ sẽ tạo nước, giảm áp lực và tránh hư hỏng thiết bị

- Hơi bão hòa: Tác nhân sấy có hệ số truyền nhiệt cao, khả năng truyền nhiệt

cao Khi cho hơi đi vào calorife, khả năng ngưng tụ ở nhiệt độ thấp hơn các

tác nhân sấy còn lại Do đó, hơi dễ ngưng tụ và tạo nước, giảm áp lực và hưhỏng cho thiết bị.

2.3.3 Chế độ sấy.

Chế độ sấy là cách thức tổ chức quá trình truyền nhiệt và truyền chấtgiữa tác nhân sấy, vật liệu sấy và các thông số của nó để đảm bảo năngsuất, chất lượng sản phẩm yêu cầu và chi phí vận hành cũng như chi phínăng lượng là hợp lý

Chọn chế độ sấy: Do điều kiện sấy trong mỗi trường hợp khác nhau nên

có nhiều cách để phân loại thiết bị sấy

- Dựa vào tác nhân sấy: các thiết bị sấy bằng không khí ẩm, khói lò, hơi quá

nhiệt hay hơi bão hòa

- Dựa vào áp suất làm việc: các thiết bị hoạt động ở áp suất thường hoặc áp

suất cao

- Dựa vào phương thức làm việc: liên tục hoặc gián đoạn.

- Dựa vào phương pháp cung cấp nhiệt cho quá trình sấy: sấy tiếp xúc, sấy

đối lưu, sấy bức xạ nhiệt,…

- Dựa vào cấu tạo thiết bị: buồng sấy, hầm sấy, sấy băng tải, sấy trục, sấy

thùng quay, sấy phun,…

- Dựa vào chiều chuyển động của vật liệu sấy và tác nhân sấy: sấy cùng

chiều, ngược chiều, chéo dòng

2.4 Giới thiệu về sấy buồng.

2.4.1 Giới thiệu chung.

Hệ thống sấy buồng là một trong các hệ thống sấy đối lưu phổ biếnnhất, dùng để sấy các loại vật liệu sấy khác nhau và thích hợp cho các cơ sởsản xuất nhỏ lẻ, phân tán Hệ thống sấy buồng có thể được tổ chức trao đổinhiệt- ẩm bằng đối lưu tự nhiên hoặc đối lưu cưỡng bức

Cấu tạo cơ bản của hệ thống sấy buồng là buồng sấy Buồng sấy có thểxây bằng gạch hoặc được chế tạo từ các tấm thép có bọc cách nhiệt Trong

20

buồng sấy có thiết bị truyền tải Tùy thuộc vào dạng vật liệu mà có các thiết

bị truyền tải khác nhau như xe goòng, sào gác,…

2.4.2 Một số hệ thống sấy buồng.

- Hệ thống buồng sấy bằng khói lò

- Hệ thống buồng sấy bằng hơi nước

- Hệ thống buồng sấy bằng không khí nóng

- Hệ thống buồng sấy liên tục hay theo mẻ

2.4.3 Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình sấy.

- Ảnh hưởng của nhiệt độ không khí

- Ảnh hưởng của tốc độ chuyển động không khí

- Ảnh hưởng của kích thước nguyên liệu

- Ảnh hưởng của quá trình ủ ẩm

- Ảnh hưởng của bản thân nguyên liệu

2.4.4 Giới thiệu về buồng sấy đang thiết kế.

Hệ thống buồng sấy là thiết bị làm việc theo chu kỳ Buồng sấy đượcchế tạo bằng thép có bọc cách nhiệt Ngoài buồng sấy còn trang bị thêm thiết

bị truyền tải xe goòng và được bố trí thêm calorifer, quạt và ống thải ẩm và

hệ thống lọc khí Tác nhân trong thiết bị buồng sấy ta dùng không khí nóng,

là loại tác nhân sấy thông dụng nhất có thể dùng cho hầu hết các loại sảnphẩm Khi dùng không khí nóng thì cần sử dụng thêm bộ phận gia nhiệtcalorife không khí bằng khí- hơi Nhiệt độ không khí sấy không thể quá cao,thường nhỏ hơn 500 ℃C Vì nếu sử dụng nhiệt quá cao sẽ làm ảnh hưởngđến chất lượng của sản phẩm và vật liệu dùng để chế tạo phải chịu đượcnhiệt độ cao, chứng tỏ vật liệu phải được thay đổi làm chi phí thiết bị tănglên

Hình 2.1: Sơ đồ nguyên lý hệ thống buồng sấy.[16]

1 Quạt hút; 2 Calorife; 3 Buồng sấyKhông khí đi qua hệ thống lọc khí rồi được quạt hút hút vào và đốtnóng lên nhờ calorife Trong buồng sấy cần bố trí các giá đỡ và xe goòng,khay,… sao cho tác nhân sấy dễ dàng đi qua vật liệu sấy để truyền nhiệt chovật liệu và kéo theo ẩm ra ngoài Vì vậy, mật độ vật liệu sấy trên khay, khe

hở giữa thành khay với tường thiết bị sấy, kích thước và vị trí lỗ thoát ẩm có

ý nghĩa đặc biệt trong thiết bị buồng sấy Khe hở giữa thành khay và tườngthiết bị được bố trí đủ sao cho thao tác dễ dàng Mật độ vật liệu trên khaycũng có ý nghĩa đặc biệt Nếu mật độ vật liệu trên khay quá lớn thì tác nhânsấy khó lưu chuyển, dẫn đến thời gian sấy lớn, vật liệu không đồng đều, do

đó mà chất lượng của sản phẩm có thể giảm đi Ngược lại, nếu mật độ vậtliệu trên khay quá bé, điều kiện truyền nhiệt- truyền chất tăng cường làmcho thời gian sấy giảm đi thì cũng có thể làm cho chất lượng sản phẩm kém

đi, năng suất thiết bị không lớn Vì vậy, mật độ vật liệu trên khay phải phùhợp Tùy vào loại vật liệu và thực nghiệm mà có thể xác định được giá trị tối

ưu của vật liệu sấy trên khay

2.5 Chọn chế độ sấy.

Để thực hiện quá trình sấy nguyên liệu tôm sú ta chọn chế độ sấy:

- Trao đổi nhiệt- ẩm đối lưu cưỡng bức

- Nhiệt độ tác nhân sấy vào thiết bị sấy t1 = 60℃C và ra khỏi thiết bị sấy t2 =

80,645℃C

- Thời gian sấy τ = 10h

22

Tôm tươi Phân loại Rửa lần 1 Nước

Bóc vỏ

Rửa lần 2

Để ráo Xếp khay Sấy(3 giai đoạn) Phân loại

Xử lý đèn tia tử ngoại( nếu có)

CHƯƠNG 3 QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ SẤY TÔM.

3.1 Sơ đồ quy trình công nghệ sấy tôm.

Hình 3.1: Sơ đồ quy trình sấy tôm.

3.2 Thuyết minh quy trình.

3.2.1 Phân loại.

Nguyên liệu được chế biến từ tôm sú, tôm phải đạt mức độ trưởngthành, màu xanh đen đặc trưng, mức độ bóng mẩy tốt và nguyên vẹn cao.Loại bỏ những con tôm đang trong quá trình thay vỏ, những con bầm dập,chuyển đổi sang màu hồng và có những biểu hiện không mong muốn

Tiến hành phân loại nguyên liệu thành từng nhóm có kích cỡ khácnhau Công nhân tiến hành phân loại ở hai bên băng tải Vận tốc băng tải0,1- 0,15 m/s và chiều rộng băng tải khoảng 60-80 cm

3.2.2 Rửa lần 1.

Trong sản xuất, ta sử dụng nước để rửa nhằm loại bỏ các tạp chất, bụiđất, cát bám xung quanh nguyên liệu, đồng thời loại bỏ một số lượng đáng

kể vi sinh vật bám trên bề mặt

Yêu cầu đối với công đoạn rửa:

- Nguyên liệu rửa xong phải sạch, không bị bầm dập để đảm bảo cho suốt quátrình thực hiện thì vi sinh vật xâm nhập và phát triển ít nhất Trong quá trìnhtiến hành, các thành phần dinh dưỡng có trong nguyên liệu phải ít bị tổn thất

về khối lượng và cả về chất dinh dưỡng, tức là mức độ hao hụt ra ngoài môitrường rửa là ít nhất Thời gian rửa phải ngắn nhất, tiết kiệm nước, lượngnước rửa dung từ 0,7- 1 Lít/kgnguyên liệu

- Nước rửa phải đạt những chỉ tiêu do Bộ Y Tế quy định Sử dụng nước có độcứng 20mg/L Khi sử dụng nước có độ cứng cao thì sẽ làm cho tôm sau khisấy cứng hơn

Quá trình thực hiện:

- Nguyên liệu trải qua hai giai đoạn là ngâm và xối

+ Ngâm là quá trình làm cho nước thấm ướt nguyên liệu, các chất bẩnhút nước trương nở lên làm giảm lực bám của nó vào vật liệu, quá trình nàyđược hỗ trợ bằng tác dụng cơ học là thổi khí

+ Thiết bị: Dùng máy ngâm- rửa- xối- tưới.

Hình 3.2 Thiết bị ngâm- rửa- xối- tưới.[6]

3.2.3 Bóc vỏ.

Mục đích công đoạn bóc vỏ để loại bỏ những phần không ăn được, cógiá trị dinh dưỡng thấp không phù hợp cho việc sản xuất như vỏ, đầu, đườngruột…

Do hình dạng và cấu trúc của nguyên liệu phức tạp nên công đoạn nàyphải làm thủ công Sau khi bóc vỏ xong thì chỉ còn phần thịt tôm

3.2.4 Rửa lần 2.

Rửa lại lần hai nhằm mục đích để loại bỏ dịch ở đầu tôm bị vỡ ra, baogồm các cơ quan nội tạng không cần thiết ra ngoài và rửa trôi một lượng visinh vật bám vào nguyên liệu trong suốt quá trình bóc vỏ và các thành phầntạp chất do quá trình bóc vỏ và các công đoạn trước gây nên

3.2.5 Để ráo.

Mục đích để loại bỏ bớt nước trong nguyên liệu, giảm khả năng chấtdinh dưỡng trong tôm đi vào nước, tiết kiệm được thời gian, năng lượng khisấy và thuận lợi cho các công đoạn tiếp theo Công nhân sử dụng sọt nhựađục lỗ để thực hiện

3.2.6 Xếp khay.

Nguyên liệu sau khi để ráo thì được xếp vào khay có đục lỗ để gópphần ráo nước và thuận lợi trong quá trình sấy

26

*Lưu ý: Khi xếp nguyên liệu vào khay thì mật độ xếp không quá dày,không chồng lên nhau, vì như vậy nguyên liệu sẽ không đều sau quá trìnhsấy Và cũng không nên xếp nguyên liệu có khoảng cách quá xa, vì khi thựchiện như vậy thì sẽ làm tốn năng lượng, hiệu quả sấy và chất lượng sảnphẩm có thể sẽ không cao và dễ cháy hơn.

3.2.7 Sấy (3 giai đoạn).

+Biến đổi hóa lý:

• Khuếch tán ẩm: ban đầu bề mặt vật liệu mất nước, sau đó ẩm sẽ dịch chuyển

từ trong vật liệu sấy ra bên ngoài và tiếp tục mất nước

• Chuyển pha từ lỏng sang hơi

+ Biến đổi hóa học: Tốc độ phản ứng hóa học tăng lên do nhiệt độ vậtliệu sấy tăng lên như phản ứng oxy hóa- khử, phản ứng Maillard là phản ứngtạo màu không enzyme của protein và đường khử, phản ứng phân hủyprotein làm giảm khả năng thích nghi với sự tách nước

+ Biến đổi hóa sinh: Ở giai đoạn đầu, khi nhiệt độ tăng lên thì sẽ làmtăng cường sự hoạt động của enzyme nội tại của nguyên liệu và mức độ tổnthất dinh dưỡng tăng lên, do enzyme xúc tác các quá trình phản ứng bởi cácchất dinh dưỡng có trong tôm Sau khi nhiệt độ tăng lên và đạt ở mộtngưỡng nhất định thì enzyme sẽ bị bất hoạt

+ Biến đổi sinh học: Tiêu diệt một lượng lớn vi sinh vật trên bề mặtnguyên liệu và một ít bên trong nguyên liệu sấy

+ Biến đổi cảm quan:

• Màu sắc chuyển sang màu đỏ hồng do tác dụng của nhiệt độ Độ cứng, giòntăng lên

28

• Mùi: Một số mùi thơm được tạo thành mùi đặc trưng cho tôm sấy Bên cạnh

đó, một số chất thơm cuốn theo hơi ẩm và do nhiệt độ phân hủy gây tổn thấtchất thơm

• Vị: có sự biến đổi nhỏ về vị nhưng không đáng kể

Thiết bị: thiết bị buồng sấy

*Chú ý: Trong quá trình sấy nguyên liệu thì ta phải nâng nhiệt độ lêndần qua các giai đoạn để tạo điều kiện thuận lợi nhất cho ẩm từ trong nguyênliệu dịch chuyển ra bề mặt và từ bề mặt khuếch tán ra môi trường dễ dàngnhất Nên tránh trường hợp nâng nhiệt quá cao ở giai đoạn đầu làm cho bềmặt vật liệu khô, cứng tạo điều kiện bất lợi cho ẩm thoát ra ngoài Tức là sauquá trình sấy, bề mặt nguyên liệu bị khô cứng nhưng bên trong thì ẩm bị giữlại

Hình 3.3: Thiết bị buồng sấy.[15]

3.2.8 Phân loại, xử lý đèn tia tử ngoại, bao gói.

Phân loại sản phẩm theo màu sắc và kích cỡ tôm

Nếu có điều kiện trang bị bộ xử lý chiếu đèn tia tử ngoại thì cho mẻtôm vừa được sấy xong đi qua bộ phận chiếu đèn để tiêu diệt vi sinh vật có ởcác giai đoạn trước đó

Khi bao gói thì ta có thể sử dụng các phương pháp bao gồm: bao góitừng con và ép nhẹ trong các bao hoặc cho nguyên liệu vào bao theo khốilượng yêu cầu rồi tiến hành hút chân không Cuối cùng thì đưa đi bảo quản

và tiêu thụ, thời gian bảo quản có thể từ 6 tháng đến 1 năm

CHƯƠNG 4 TÍNH TOÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG SẤY BUỒNG 4.1 Ký hiệu chung.

- G1, G2: Lượng vật liệu trước khi vào và sau khi ra khỏi thiết bị sấy; kg/h

- ω 1, ω 2: Độ ẩm của vật liệu trước và sau khi sấy; %

- L0: Lượng không khí khô lý thuyết cần thiết

- l0: Lượng không khí khô cần thiết để bốc hơi 1 kg ẩm; kgkkk /kg ẩm.

- d0: Hàm ẩm của không khí khô ban đầu; kg/kgkkk.

- d1, d2: Hàm lượng ẩm của không khí trên căn bản trước và sau khi vào sấy

- W: Lượng ẩm bốc hơi; kg

- I0, I1, I2: Nhiệt hàm của không khí trước khi vào buồng đốt, sau khi ra khỏibuồng đốt và sau khi ra khỏi buồng sấy; J/kgkkk

4.2 Chọn các thông số ban đầu.

Điều kiện thiết kế:

Thiết kế hệ thống buồng sấy để sấy tôm sú, năng suất 50 kg sản phẩmkhô/mẻ

Vật liệu: Tôm sú có độ ẩm ban đầu ω 1= 75%, độ ẩm cuối ω 2 =10%

Môi chất sấy là không khí nóng

Thời gian sấy τ = 10h ứng với các điều kiện sau:

Chế độ sấy có 3 giai đoạn:

Giai đoạn I: Thời gian sấy τ 1 =5h

Nhiệt độ môi chất sấy vào t11 = 60℃C Vật liệu có độ ẩm vào ω 11= 75%

Vật liệu có độ ẩm ra ω 12

Giai đoạn II: Thời gian sấy τ 2= 4h

Nhiệt độ môi chất sấy vào t21 = 75℃C Vật liệu có độ ẩm vào ω 21 = ω 12Vật liệu có độ ẩm ra ω 22

Giai đoạn III: Thời gian sấy τ 3= 1h

Nhiệt độ môi chất sấy vào t31 = 90℃C Vật liệu có độ ẩm vào ω 31 = ω 22Vật liệu có độ ẩm ra ω 32 = 10%

Tốc độ môi chất sấy cả 3 giai đoạn là v = 2 ÷ 3 m/s

Trạng thái không khí bên ngoài nơi đặt thiết bị sấy ở Quảng Bình nên tachọn:

Chia ẩm bốc hơi theo các giai đoạn như sau:

4.3.1 Giai đoạn I.

32

4.4 Tính toán quá trình sấy lý thuyết.

4.4.1 Tính toán trạng thái không khí bên ngoài.

34

Địa điểm đặt thiết bị tại Quảng Bình nên sử dụng nhiệt độ và độ ẩm củamôi trường tại đó dựa theo bảng VII.1/99,[3].

Trạng thái không khí bên ngoài: t0 =24,4℃C; φ 0= 84%

= 0,622 0,84 0,03040,981-0,84 0,0304 = 0,017 (kgẩm/ kgkkk)

Nhiệt dung riêng dẫn xuất Cdx là:

Cdx(d0)= Cpk+Cpa.d0 (CT7.10/130,[5])

=1,004+1,842.0,016= 1,035 (kJ/kgkkk)

Entanpy của không khí ẩm I0

I0 = Cpk.t0+ d0.( r+ Cpa.t0) (CT2.24/29,[5])

Trong đó: Cpk, Cpalần lượt là nhiệt dung riêng của không khí khô, hơinước và r là nhiệt ẩm hóa hơi

Có thể lấy Cpk = 1,004 (kJ/kg.K); Cpa =1,842 (kJ/kg.K) và r = 2500(kJ/kg)

Suy ra: I0 = 1,004.t0+ d0.( 2500+ 1,842.t0) (CT2.25/29,[5])

=1,004.24,4+0,017.(2500+1,842.24,4) = 66,744 (kJ/kgkkk)

Khối lượng riêng của không khí là:

ρ k0 = P- φRk.(273+t0 Pbh00) = (0,981-0,84.0,0304 ) 10

5 287.(273+24,4) = 1,119 (kg/m3)

4.4.2 Giai đoạn I.

Giai đoạn này năng suất bốc hơi là lớn nhất, ẩm bốc hơi nhiều nên nhiệt

độ tác nhân sấy ra khỏi buồng sấy thấp Vì vậy không cần hồi lưu

4.4.2.1 Trạng thái không khí vào buồng sấy t 11 = 60°℃

Phân áp suất bảo hòa hơi nước Pbh1 tại t11 = 60℃C là:

Pbh11 = Exp(12- 4026,42235,5+ t11 )= Exp(12- 4026,42235,5+60 )= 0,197(bar)

k11 = P- φRk.(273+ t11 Pbh1111) = (0,981-0,1296 0,197 ) 10

5 287.(273+60) = 0,9998(kg/m3)

4.4.2.2 Trạng thái không khí ra khỏi buồng sấy.

Giai đoạn này là giai đoạn sấy tốc độ không đổi, nhiệt độ vật liệu khôngđổi và bằng nhiệt độ nhiệt kế ướt Nhiệt độ và độ ẩm không khí vào buồng là

t11= 60℃C; φ 11= 12,96% Ta chọn nhiệt độ không khí ra khỏi buồng sấy là

t12= 34℃C

Áp suất hơi bão hòa hơi nước ra khỏi buồng sấy là:

Pbh12 = Exp(12- 4026,42235,5+ t12 ) = Exp(12- 4026,42235,5+34 ) = 0,053 (bar) Lượng chứa ẩm:

ρ

k12 = P- φRk.(273+ t12 Pbh1212) = ((0,981- 0,776.0,0528 ) 10

5)

287.(273+34) = 1,067 (kg/m3)Nhiệt độ điểm sương ở giai đoạn I:

Ở nhiệt độ điểm sương ta có φ = 100%

Lượng chứa ẩm tại nhiệt độ điểm sương :

4.4.2.3 ℃ân bằng nhiệt lý thuyết.

Tiêu hao không khí lý thuyết:

Q01h = Qτ101 = 228000,819 5 = 45600,164 (kJ/h) = 12,667 (kW)

Cân bằng nhiệt lý thuyết ở giai đoạn I:

Nhiệt do không khí đưa vào:

4.4.3 Giai đoạn II.

4.4.3.1 Trạng thái không khí vào buồng sấy t 21 = 75°℃

Giai đoạn này nhiệt độ môi chất vào lớn hơn, năng suất bốc hơi ẩm nhỏhơn nên nhiệt độ khí thoát lớn hơn, vì vậy cần hồi lưu để tiết kiệm nhiệt Trong giai đoạn II, nhiệt độ môi chất vào buồng sấy là t21= 75℃C Vì cóhồi lưu nên độ ẩm tương đối của môi chất vào buồng sấy sẽ lớn hơn ở giaiđoạn I ( φ 11= 12,96%)

Ta chọn độ ẩm tương đối của môi chất vào φ 21= 20%

Pbh21 = Exp(12- 4026,42235,5+ t21 ) = Exp(12- 4026,42235,5+75 ) = 0,38(bar)

Để tiện lợi cho việc điều chỉnh quạt gió, ta thiết kế sao cho lưu lượngkhối không khí ở cả 3 giai đoạn như nhau, tức là L1= L2= L3 hay W1 .l1= W2