Báo cáo chuyên đề môn lò điện đề tài tính toán thiết kế lò sấy điện trở để sấy nông sản, sp là sắn thái lát công suất 4 tấnmẻ

Tinh bột khoai mì có một số tính chất đặc trưng rất có lợi khi sử dụng chúnglàm nguyên liệu trong chế biến thực phẩm như: - Tinh bột khoai mì không có mùi nên rất thuận tiện khi sử dụng

TRƯỜNG ĐẠI HỌC ĐIỆN LỰC

KHOA CÔNG NGHỆ NĂNG LƯỢNG

Tên đề tài: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ LÒ SẤY ĐIỆN TRỞ ĐỂ SẤY NÔNG SẢN, SP LÀ SẮN THÁI LÁT CÔNG SUẤT 4 TẤN/MẺ

NHÓM : 2

LỚP: D14DIENLANH

GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN: NGUYỄN THỊ THU HÀ

Hà Nội, ngày 27 tháng 9 năm 2022.

MỤC LỤC

LIST OF STUDENTS IN GROUP 2 AND ASSIGNMENT OF TASK

No Members Student id Assignment Assessment

1 Nguyễn Văn Lâm 19819120004 Phần 2 Hoàn Thành

4 Ngô Quangchương 19819110010 Phần 8, 9 Hoàn Thành

Trong các loại cây lương thực, sắn là cây trồng cho nguồn nguyên liệu cókhả năng chế biến sản phẩm vào loại phong phú nhất Sản phẩm từ cây sắn được

sử dụng trong nhiều lĩnh vực kinh tế và đời sống Giá trị từ cây sắn chỉ thực sự giatăng khi được chế biến Chính vì vậy trên thị trường giá sắn nguyên liệu mới đượctăng lên gần đây, kéo theo sự quan tâm trở lại của bà con nông dân sau nhiều nămthăng trầm của việc phát triển cây sắn

Tuy nhiên, trong điều kiện quỹ đất có hạn, sự cạnh tranh giữa các loại câytrồng ngày càng gay gắt thì dù nhu cầu thị trường đối với sản phẩm của cây sắnngày càng tăng, giá ngày càng cao thì khả năng mở rộng diện tích trồng sắn cũngkhông nhiều Hướng phát triển của cây sắn chủ yếu để đáp ứng nhu cầu của thịtrường trong và ngoài nước là thâm canh tăng năng suất để đạt giá trị tổng sảnlượng ngày càng tăng Bên cạnh đó, việc đầu tư cho khâu chế biến để tăng giá trịsản phẩm cũng là công việc rất cần phải giải quyết Đây chính là lý do chính để

chúng em lập đồ án “thiết kế thiết bị sấy khoai mì xắt lát năng suất 4000kg

nguyên liệu sấy/mẻ”.

Để sấy khoai mì xắt lát ta có rất nhiều phương pháp như sấy buồng, sấyhầm… Ở đồ án này, do yếu tố khách quan là địa điểm xây dựng được đặt tại ThànhPhố Hồ Chí Minh nên việc áp dụng phương pháp sấy hầm là thích hợp nhất

B, NỘI DUNG

I, Tổng quan về nguyên liệu

Hình 1.1 Củ sắn (khoai mì)

1.1, Đặc điểm cây sắn

Cây sắn hay còn gọi là cây khoai mì là cây lương thực ưa ấm nên được trồng

nhiều ở những nước có khí hậu nhiệt đới, có tên khoa học là Manihot esculenta Crantza.

Diện tích trồng sắn của Việt Nam trong những năm tới dự kiến sẽ không tăngnhiều Tuy nhiên, sẽ gia tăng năng suất và sản lượng do việc áp dụng trồng các

giống sắn mới có năng suất củ tươi và năng suất bột cao, đồng thời với việc đẩymạnh các biệnh pháp thâm canh như bón phân cân đối, trồng xen canh, có hệ thốngcanh tác thích hợp trên đất dốc và rải vụ thu hoạch.

Bảng 1.1 Đặc điểm của một số giống sắn

1.3, Phân loại, cấu tạo, thành phần hóa học của củ sắn

1.3.1, Phân loại

Sắn có nhiều loại khác nhau về màu sắc, thân cây, lá, vỏ củ, thịt củ Tuy nhiên,trong công nghiệp sản xuất tinh bột người ta phân sắn thành hai loại sắn đắng vàsắn ngọt

- Sắn đắng: cho năng suất cao, củ to, hàm lượng tinh bột trong củ cao, cónhiều nhựa củ, hàm lượng cyanhydric cao, ăn tươi bị ngộ độc

- Sắn ngọt: gồm tất cả các loại sắn có hàm lượng cyanhydric thấp, loại sắn này

có hàm lượng tinh bột thấp, ăn tươi không bị ngộ độc

Hiện nay, loại sắn mà nông dân tỉnh Tây Ninh đang trồng chủ yếu là loại sắnđắng và các giống sắn này cho năng suất và hàm lượng tinh bột tương đối cao

Hình 1.2 Cấu tạo mặt cắt ngang của củ sắn

a Vỏ gỗ (Vỏ lụa)

- Giữ vai trò bảo vệ củ Có thành phần chủ yếu là cellulose và hemicellulose

- Không có chứa tinh bột, chiếm 0,5% ÷ 2% trọng lượng củ

b Vỏ củ (Vỏ thịt)

- Dày hơn vỏ gỗ, có cấu tạo từ các lớp tế bào thành dày, thành tế bào có cấutạo chủ yếu là cellulose, bên trong là hạt tinh bột, chất chứa Nitơ và dịch bào(nhựa) có ảnh hưởng tới màu của tinh bột khi chế biến

- Trong dịch bào có tanin, sắc tố, độc tố, các enzyme

- Vỏ củ có chứa từ 5% ÷ 8% hàm lượng tinh bột khi chế biến

Bảng 1.2: Tỷ lệ % (theo khối lượng) của các thành phần có trong củ sắn

2.3.1, Chất dinh dưỡng có trong củ

gian thu hoạch Chẳng hạn như: sắn 6 tháng thì thu hoạch khoảng từ tháng 10 ÷ 11

là tốt nhất (thời gian thu hoạch phụ thuộc vào giống sắn) sẽ cho năng suất và hàmlượng tinh bột cao nhất Còn nếu thu hoạch sớm thì năng suất củ thấp, lượng tinhbột ít, lượng chất hòa tan cao Còn thu hoạch trễ quá thì hàm lượng tinh bột sẽgiảm, thành phần xơ tăng, một phần tinh bột bị thủy phân thành đường để nuôimầm non

Tinh bột trong khoai mì tồn tại dưới dạng các hạt tinh bột có kích thước 3 ÷34m

Tinh bột khoai mì có một số tính chất đặc trưng rất có lợi khi sử dụng chúnglàm nguyên liệu trong chế biến thực phẩm như:

- Tinh bột khoai mì không có mùi nên rất thuận tiện khi sử dụng chúng cùngvới các thành phần có mùi trong thực phẩm

- Tinh bột khoai mì trong nước sau khi được gia nhiệt sẽ tạo thành sản phẩm

có dạng sệt trong suốt nên rất thuận tiện trong việc sử dụng chúng cùng vớicác tác nhân tạo màu khác

- Tỉ lệ amylopectin: amylose trong tinh bột khoai mì cao (80:20) nên gel tinhbột có độ nhớt, độ kết dính cao và khả năng gel bị thoái hóa rất thấp

Hình 1.3 Hạt tinh bột củ sắn qua kính hiển vi điện tử quétb

- Đường trong củ chủ yếu là glucose và một ít maltose, saccharose.

- Trong quá trình chế biến các đường này sẽ hòa tan trong nước và theo nướcdịch ra ngoài

- Củ sắn có chứa nhiều Vitamin C và Canxi

- Ngoài ra củ sắn còn có Vitamin B và nhiều loại khoáng khác

2.3.2, Các hợp chất khác

Ngoài những chất dinh dưỡng trên, trong củ sắn còn có chứa độc tố, tanin, sắc

tố và các hệ enzyme phức tạp Đây là những chất gây ảnh hưởng xấu đến chấtlượng tinh bột sau này (chủ yếu về màu sắc)

a Độc tố

Trong củ khoai mì, HCN tồn tại dưới dạng cyanogenic glucoside gồm 2 loạilinamarin và lotaustralin.

- Linamarin có công thức phân tử C10H17O6N và công thức cấu tạo là:

- Độc tố này được phát hiện lần đầu bởi Peckolt và được gọi là manihotoxin

- Dưới tác dụng của dịch vị có chứa HCl hoặc men tiêu hóa, chất này bị phânhủy và giải phóng ra acid cyanhydric là chất độc đối với người

- Lotaustralin có công thức phân tử là C11H119O6N và công thức cấu tạo là:

Các glucoside này hòa tan tốt trong nước nên trong quá trình sản xuất tinh bột,độc tố sẽ theo nước dịch thải ra ngoài Vì vậy mặc dù sắn đắng có hàm lượng độc

tố cao nhưng sản phẩm tinh bột từ sắn vẫn có thể sử dụng làm thực phẩm

Do các glucoside này tập trung nhiều ở vỏ củ do đó khi chế biến nên tách dịchbào nhanh để không ảnh hưởng đến màu sắc của tinh bột sau này vì HCN sẽ tácdụng với Fe cho ra muối cyanate sắt có màu xám làm đen bột

b Enzyme

Các enzyme trong sắn tới nay chưa được nghiên cứu kỹ Người ta cho rằngtrong số các enzyme có trong củ sắn thì hệ enzyme polyphenoloxydase là enzym

có ảnh hưởng lớn đến chất lượng sắn trong quá trình bảo quản và chế biến

Khi chưa đào lên, các enzyme này trong củ sẽ hoạt động yếu và ổn định nhưngkhi đào củ lên thì các enzyme này có điều kiện để hoạt động mạnh, khi đó enzymepolyphenoloxydase sẽ xúc tác quá trình oxy hóa polyphenol tạo octorinon sau đótổng hợp các chất không có bản chất phenol (các acid amine) tạo ra các sản phẩm

Hình 1.4 Cơ chế tạo thành melanin từ tyrosine với sự xúc tác của enzyme

tyrosinaseNgoài tyrosinase, các enzyme oxy hóa khử khác cũng góp phần làm tổn thất chất

Một số phương pháp bảo quản khoai mì tươi:

- Bảo quản trong hầm kín: mục đích của việc bảo quản trong hầm kín là hạnchế sự hoạt động của các enzyme oxy hóa, một trong những nguyên nhân

làm hư hỏng củ Yêu cầu hầm phải kín hoàn toàn, phải có mái che để tránhnước chảy vào.

- Bảo quản bằng cách phủ cát khô: chọn củ có kích thước đều, không bị dậpnát xếp thành luống cao 0,5 ÷ 0,6m, rộng 1,2 ÷ 1,5m, chiều dài khoảng 4m.Sau đó phủ đều cát lên, chiều dày lớp cát ít nhất là 20cm

- Bảo quản bằng cách nhúng hoặc phun dung dịch nước vôi 0,5%, sau đódùng trấu hoặc cát phủ kín đống khoai mì, bảo quản theo phương pháp này

có thể bảo quản trong 15 ÷ 25 ngày

Theo tài liệu [8] sắn mua về không nên để quá 48 giờ sau thu hoạch nên ta phảichọn chế độ thu mua thích hợp để có thể chế biến trong vòng 24 giờ nhằm tránhtrường hợp hư hỏng và giảm chất lượng tinh bột của củ

1.5, Vật liệu sấy.

Nhiệt độ khoai mì vào hầm 27

Nhiệt độ khoai mì ra khỏi hầm 45

Khối lượng riêng khoai mì 1400 (Kg/m3)

Nhiệt dung riêng khoai mì C=1,46 (kJ/kgK)

Giai đoạn đầu của quá trình sấy, nhiệt cung cấp chủ yếu là để làm nóng sản phẩmsấy Khi nhiệt độ ở lớp bề mặt sản phẩm tăng dần để đạt tới nhiệt độ bay hơi thìlượng ẩm ở bề mặt lát thoát ra rất mạnh Quá trình bay hơi ở lớp bề mặt xảy rađồng thời với quá trình chuyển dịch ẩm từ trong lòng vật liệu ra lớp bề mặt.

Nhiệt dần dần tác dụng sâu vào phía trong lòng làm cho nhiệt độ phía trong của láttăng lên, thức đẩy thêm quá trình chuyển dịch ẩm từ trong lòng vật chất ra lớp bềmặt

Thời gian khô của các lát thường không đồng đều, do đó cần phải đảo trộn: đảotrộn ngay trên một khay và đảo trộn giữa các khay Nếu thực hiện tốt việc đảo trộn,

có thể làm giảm được 1/3 thời gian sấy Tuy nhiên, vì việc đảo trộn ở HTS kiểuhầm thường gặp nhiều khó do đó biện pháp tốt nhất là bố trí và kết cấu thiết bịthích hợp để tăng khả năng phân bổ nhiệt tương đối đồng đều ở các tầng khay vàkhu vực sấy

Sau mỗi 30 phút, mở cửa vào và cửa ra của hầm sấy Dùng tời kéo xe gòong ra khỏi hầm đồng thời đẩy một xe gòong mới vào hầm Tiếp tục tiến hành như vậy sau 6 giờ ta sấy xong 1 mẻ với năng suất 4 tấn khoai lang cắt lát/mẻ.

2.1.2, Bố trí thiết bị trong lò

a, Xác định kích thước xe goong

- Chọn kích thước xe goòng:

Chiều cao toàn bộ của xe: hx = 2,5m

Chiều cao làm việc của xe: h1=2,4m

Chiều dài xe: lx=2m

Chiều rộng xe: bx=1,5m

- Tính số khay trong mỗi xe goòng:

Khoảng cách giữa 2 tầng khay: h2=0,1m

Số tầng khay trong 1 xe: 2.4

0.1=24(tầng khay)

Số khay trong 1 tầng: m= 1 khay

Số khay trong 1 xe goòng: S = m x n = 1 x 24 = 24 (khay)

- Lượng khoai mì trên mỗi xe goòng, mỗi khay chứa 50kg khoai mì:

gv = 50 x 24 =1200 (kg khoai mì)

-Số xe goòng cần cho 1 mẻ sấy: 6000

1200 = 5 (xe)

- Tính khối lượng xe goòng:

+ Khối lượng khung xe:

Cần 6 thanh đứng 2,6m; 4 thanh ngang 2,2m; 4 thanh dọc 1,5m Các thanhlàm bằng thép vuông 304, có kích thước

Khối lượng thực tế 1m thép 304 nặng 0,7kg

Khung xe gòong nặng: 0,7 (6.2,5+4.2,4+4.1,5)=21,42kg

Khối lượng bánh xe goòng: Khối lượng bánh xe goòng đường kính 70 nặng2kg kèm 2 ổ bi, mỗi ổ nặng 0,5kg và 1 miếng cao su chịu va đập(0,02kg/miếng)

Khối lượng bánh xe goong: 2 + 2.0,5 + 0,02 = 3,02kg

+ Khối lượng khay

Khung khay làm bằng thép vuông 304 kích thước mm có 3 thanhdài 1,8m và rộng 1,4m

Khối lượng thực tế 1m thép 304 nặng 0,5kg

Tổng khối lượng khung khay là: 0,5.(3.1,8+3.1,4)=4,8kg

Mỗi khay có tấm lưới ở đáy, kích thước lỗ mm, làm bằng thép không

gỉ, kích thước tấm lưới m; khối lượng 2kg/tấm

- Khối lượng 1 khay:

Gk=4,8+2=6,8 (kg)

- Tổng khối lượng khay trên 1 xe =6,8 x 24 =163,2(kg)

=> Khối lượng 1 xe goòng chưa chở khoai mì: 163,2 + 21,42 + 3,02 = 187,64 (kg)

=> Khối lượng 1 xe goòng có chở khoai mì: 187,64 + 1200=1387,64 (kg)

Hình 2.1, Hầm sấy xe goong

Hình 2.2, Xe goong

2.2, Xác định kích thước nội hình hầm sấy

- Chiều dài hầm sấy:

n x: số xe

l x chiều dài của xe

Với L1 là khoảng cách 2 xe, L2 là khoảng cách 2 đầu hầm, thường lấy L1+ L2=0,5lx

 Lh = 5 x 2 + 0.5 x 2 = 11m

- Chiều rộng hầm sấy:

B h =b x +2b1=1,5+2× 0,05=1,6(m)

b x: chiều rộng xe goong

b1: khoảng trống bên hông xe tới vách tường

- Chiều cao hầm sấy:

Hh = hx + b2 = 2,5 + 0,1= 2,6 (m)

h x: chiều cao toàn bộ của xe

b2: Khoảng cách từ trần hầm xuống khay xe

- Hầm sấy được xây bằng gạch có chiều dày =0,25m; δ2=0,75 m là chiều dày lớptrần bê tông cốt thép nhẹ; δ3=1m là lớp cách nhiệt

- Chiều rộng phủ bì của hầm:

B=B h +2 δ1= 1,6 + 2 x 0,25 = 2,1m

chiều cao phủ bì của hẩm

Chiều dày lớp vật liệu sấy trên khay: 0,06 (m)

Khoảng cách giữa các khay: 0,1 (m)

Chiều rộng hầm sấy: 1,6 (m)

Chiều cao hầm sấy: 2,6 (m)

Chiều dài hầm sấy: 11 (m)

 Như vậy phù hợp với giả thiết đã chọn

Hình 2.3, Cấu tạo cảu hầm sấy xe goong

3.1 Lớp chịu nóng

Lớp chịu nóng xây bằng gạch chịu nóng tiêu chuẩn hoặc gạch định hình Lớp chịu nóng kiến tạo không gian buồng lò có hình dạng cũng như kích thước theo đúng bản vẽ thiết kế,

3.1.1 Những yêu cầu cơ bản của vật liệu chịu nóng

1) Phải đáp ứng được độ chịu nóng ứng với nhiệt độ làm việc cao nhất của buồng lỗ

2) Bền nhiệt khi nhiệt độ lò thay đổi (khí lò làm việc theo mẻ)

3) Bản cơ học khi vận chuyển cũng như khí xây dựng

4) Có khả năng giữ chắc chắn dạy điện trở (thanh điện trở),

5) Không tác dụng hoá học với xỉ lòng, kim loại lỏng hoặc khí quyển lò 6) Khả năng tích nhiệt nhỏ (nhiệt dung riêng nhỏ) khi lò làm việc theo chế

độ chu kỳ

7) Hệ số dẫn nhiệt nhỏ nhằm hạn chế tổn thất nhiệt do dẫn nhiệt qua the xay

3.1.2 Những nguyên tắc khi thiết kế và thi công lớp chịu nóng

1) Đối với nhiệt độ làm việc cho trước, cần chọn vật liệu chịu nóng rẻ nhất,

để kiếm nhất nhưng phải thoả mẩn những điều kiện làm việc cụ thể của lò lic

2) Chiều dày của lớp gạch chịu nóng không nên quá dày, ta chọn ở mức độ nhỏ nhất cho phép, nhưng phải đảm bảo được những điều kiện bản xây dựng, đạt được điều kiện thuận lợi để bố trí và giữ chắc chắn dạy điện trở Nếu chiếu dầy tưởng là quá lớn, lượng nhiệt tích ở tưởng tăng, thời gian3) Khi thi công cần chọn gạch đúng tiêu chuẩn về chất lượng và hình dáng Nếu sử dụng quá nhiều gạch định hình có hình dạng phức tạp thì thời gian thi công sẽ dài và giá thành mua gạch định hình đắt hơn gạch tiêu chuẩn 4) Nên hạn chế việc gia công gạch, vì việc chặt, đẽo gạch sẽ làm giảm độ bền cơ học của gạch, tạo ra bề mặt không phẳng dễ bị môi trường xâm thực (đặc biệt là sự ăn mòn của xỉ lỏng và kim loại lỏng),

5) Để đảm bảo độ bền cơ học, đảm bảo tính bền vững của khối xây ta cần xây chéo mạch: những mạch xây của hàng gạch trên phải lệch so với mạch xây của hàng dưới

=> Dựa vào các yêu cầu trên nhóm 2 đưa ra 2 loại gạch chịu lửa để lựa chọn

là :

- Gạch chịu lửa cao nhôm: Là loại vật liệu cách nhiệt được thêm vào

thành phần là nhôm oxit khi sản xuất Thành phần chính trong gạch chịu lửa cao nhôm là α-Al2O3 và Mulite (3Al2O3.2SiO2) Do đó sản phẩm này có cường độ cơ học và độ chịu lửa cao, độ bền sỉ tốt, độ giãn nở nhiệt thấp Độ chịu nhiệt của các sản phẩm gạch cao nhôm phụ thuộc vào hàm lượng cao nhôm trong từng sản phẩm Là loại vật liệu chịu lửa phổ biến sau gạch sa mốt, được dùng rộng rãi trong tất cả các loại lò công nghiệp ở những bộ phận đòi hỏi nhiệt độ cao mà gạch sa mốthay gạch dinat không đáp ứng được

Căn cứ vào độ chịu nhiệt tương ứng với hàm lượng Al2O3 trong sản phẩm chia gạch chịu lửa cao nhôm thành các loại:

- Gạch cao nhôm 50÷55%

- Gạch cao nhôm 60÷65%

- Gạch cao nhôm 70÷75%

- Gạch cao nhôm 70÷85%

- Gạch cao nhôm > 85%

Công dụng: dùng xây vách lò, tường lò, nóc lò, buồng đốt của các loại lò

sắt, thép, tuynel, gốm sứ, thủy tinh,lò hơi, lò nấu gang, lò nấu đồng, lò nấu nhôm ,

lò đốt rác y tế, lò đốt rác thải công nghiệp, lò điện các loại

- Gạch chịu lửa sa mốt: Là loại gạch có độ bền và chịu được nhiệt cao

hơn so với những loại gạch chịu lửa khác Là sản phẩm chịu lửa định hình được ép

và nung tại nhiệt độ kết khối

- Nguyên liệu chính : sạn sa mốt + bột sét + chất kết dính

Ứng dụng:

- Trong các lò tuy nen, nấu gang, nhôm , lò xấy

- Lò trong công nghiệp hóa chất và xây dựng

- Lò xử lý đốt rác thải công nghiệp ,sinh hoạt

Gạch chịu lửa sa mốt với thành phần AL2O3 -36-40% Gạch có độ bền caochịu được nhiệt độ từ 1250-1650 , khả năng dẫn nhiệt thấp và chịu được sốcnhiệt ,sản phẩm được sản xuất hàng loạt Sản phẩm được sử dụng rộng rãi trong thicông các loại lò tuynen.lò hơi.lò đốt rác.lò nấu nhôm lò nấu đồng , gốm sứ ,sắtthép ,lò xấy và các lò công nhiệp khác.,

3.2 Lớp cách nhiệt

3.2.1 Chức năng của lớp cách nhiệt

Chức năng của lớp cách nhiệt là làm giảm tổn thất nhiệt ra môi trường bên ngoài, giữ cho không gian buồng lò nhiệt độ cao Phần lớn các lò điện đều

có vỏ kim loại bao bên ngoài Trong trường hợp này, chất cách nhiệt được độn giữa vỏ lò và lớp gạch chịu nóng, vì vậy chất cách nhiệt không cần độ bền cơ học (trừ trường hợp: lớp cách nhiệt nằm ở phần dưới đáy lò phải chịutải trọng của vật liệu gia công nhiệt nằm trên đáy và khối lượng gạch chịu nóng phía trên, trong trường hợp này, vật liệu cách nhiệt phải có độ bền cơ học)

Những lò điện trở không có vỏ kim loại bao kín, lớp cách nhiệt phải có độ bền cơ học tuỳ theo yêu câu cụ thể của lò

3.2.2 Những yêu cầu cơ bản của vật liệu cách nhiệt

1) Hệ số dẫn nhiệt thấp ( [W/m.K] có giá trị nhỏ)

2) Khả năng tích nhiệt nhỏ (nhiệt dung riêng C [kJ/kg.K] có giá trị nhỏ))