ĐỀ TÀI TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ HỆ THỐNG SẤY THĂNG HOA SẢN PHẨM TỔ YẾN NĂNG SUẤT 200KG SẢN PHẨMME

Phương pháp thăng hoa có các ưu điểm là sấy ở nhiệt độ thấp nên giữ được các tínhchất tươi sống của sản phẩm, khi sấy thực phẩm sẽ giữ được chất lượng và hương vị củasản phẩm, không

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

KHOA CÔNG NGHỆ HÓA HỌC VÀ THỰC PHẨM

ĐỒ ÁN MÔN HỌC

QUÁ TRÌNH VÀ THIẾT BỊ TRONG CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM

ĐỀ TÀI:

TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ HỆ THỐNG SẤY THĂNG HOA SẢN

PHẨM TỔ YẾN NĂNG SUẤT 200KG SẢN PHẨM/MẺ

GVHD: TS Nguyễn Tấn Dũng

SVTH: Trần Thị Ngọc Linh

MSSV: 14116085

i

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

i

1.1 Cơ sở khoa học của công nghệ sấy thăng hoa 4

1.1.1 Các quá trình chuyển pha của nước 4

1.1.2 Các giai đoạn của quá trình sấy thăng hoa 4

1.1.3 Cơ sở khoa học của quá trình lạnh đông 5

1.1.4 Đồ thị động học của quá trình sấy thăng hoa 6

1.2 Tình hình nghiên cứu trong nước về sấy thăng hoa tổ yến 9

1.3 Tình hình nghiên cứu ngoài nước về sấy thăng hoa tổ yến 9

1.4 Nguyên liệu 9

1.4.1 Tổ yến 9

1.4.3 Thành phần dinh dưỡng 12

1.4.4 Công dụng 13

1.5 Công nghệ về sấy thăng hoa 14

1.6 Thiết bị hệ thống sấy thăng hoa 14

CHƯƠNG 2 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU VÀ TÍNH TOÁN 19

2.1 Quy hoạch mặt bằng xây dựng nhà xưởng lắp đặt hệ thống 19

2.1.1 Nguyên tắc chọn địa điểm xây dựng nhà máy 19

2.1.2 Các yếu tố ảnh hưởng quyết định đến việc xây dựng nhà máy 19

2.1.3 Sơ đồ mặt bằng nhà máy 19

2.2 Đối tượng nghiên cứu và tính toán 20

2.3 Sơ đồ nghiên cứu và tính toán 20

2.3.1 Quy trình thực hiện sấy thăng hoa tổ yến 21

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

2.4 Các bước tính toán, thiết kế 23

CHƯƠNG 3 TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ HỆ THỐNG SẤY THĂNG HOA 25

3.1 Những thông số ban đầu cần thiết cho tính toán 25

3.2 Cân bằng vật chất 25

3.3 Tính toán hệ thống thiết bị sấy thăng hoa 25

3.3.1 Tính toán, thiết kế hệ thống lạnh đông sản phẩm ngay trong buồng thăng hoa 25

3.3.2 Tính toán thiết kế các thiết bị trao đổi nhiệt của hệ thống lạnh đông sản phẩm 54

3.3.3 Tính toán thiết kế hệ thống sấy thăng hoa 74

3.3.4 Tính toán hệ bơm chân không 84

3.3.5 Xác định thời gian xả băng 86

3.3.6 Kiểm tra tính bền cho thiết bị buồng sấy thăng hoa và thiết bị ngưng tụ đóng băng 87

KẾT LUẬN 93

TÀI LIỆU THAM KHẢO 94

ii

Hình 3 Quá trình lạnh đông nước 6

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

Hình 5 Huyết yến 11

Hình 6 Hồng yến 11

Hình 7 Bạch yến 12

Hình 8 Sơ đồ hệ thống sấy thăng hoa tự lạnh 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 nắp chỏm cầu của buồng sấy thăng hoa 37

Hình 13 cấu tạo lớp vỏ ba lớp của buồng thăng hoa 38

Hình 14 Chu trình lạnh hai cấp nén, bình trung gian có ống xoắn, làm mát hoàn toàn, có hai lần tiết lưu 41

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

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

Hình 17 Sự 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 tạo thiết bị ngưng tụ – đóng băng 82

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

DANH MỤC BẢNG

Bảng 1 Thành phần dinh dưỡng của tổ yến 12

Bảng 2.Thành phần acid amine trong tổ yến 13

Bảng 3 Giải thích quy trình công nghệ sấy thăng hoa sản phẩm tổ yến 21

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

Bảng 5 Các thông số trạng thái của chu trình hệ thống lạnh cần thiết kế, chế tạo 42

Bảng 6 Kết quả tính toán kích thước buồng sấy (lạnh đông) 92

Bảng 7 Kết quả tính toán thiết kế thiết bị ngưng tụ - đóng băng 92

iv

MỞ ĐẦU Đặt vấn đề

Hiện nay, công nghệ khoa học-kỹ thuật ngày càng phát triển, đời sống của con ngườingày một nâng cao, nền kinh tế nước ta đã có những chuyển biến đáng kể Trước sức épcạnh tranh lớn và những yêu cầu về chất lượng sản phẩm rất khắt khe một khi đã hòanhập với thế giới thì các ngành công nghiệp sản xuất nói chung và ngành công nghiệp sảnxuất thực phẩm nói riêng buộc phải đầu tư thay đổi công nghệ sản xuất để nâng cao chấtlượng sản phẩm, đáp ứng nhu cầu ngày một càng cao của người tiêu dùng và xuất khẩu

Tổ yến là một trong những sản phẩm thực phẩm mà hiện nay nhiều người tiêu dùngchú ý đến vì các lợi ích của tổ yến mang lại cho sức khỏe hay làm đẹp… Người tiêu dùngcàng chú ý đến sản phẩm thì yêu cầu về chất lượng của tổ yến ngày càng đòi hỏi khắt khehơn, đặc biệt là việc giữ màu sắc, mùi vị và thành phần dinh dưỡng sau quá trình chế biếnhay bảo quản Vì vậy, việc tìm và đưa ra phương pháp chế biến thích hợp để bảo toàn chấtlượng của tổ yến ít bị thay đổi nhất là một vấn đề vô cùng quan trọng

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

độ thấp, sản phẩm sẽ tiếp xúc với không khí có thể phá hủy các chất có hoạt tính sinh họcnhư: màu sắc, mùi vị, vitamin và protein… Vì thế, sấy thăng hoa là phương pháp có thểđáp ứng được các yêu cầu khắc khe về chất lượng sản phẩm sau khi sấy gần như giữ đượccác tính chất ban đầu tự nhiên của chúng, cho ra sản 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 sống của sản phẩm, khi sấy thực phẩm sẽ giữ được chất lượng và hương vị củasản phẩm, không bị mất các vitamin; tiêu hao năng lượng để bay hơi sản phẩm thấp Tuyvậy, sấy thăng hoa có nhược điểm là giá thành thiết bị cao, vận hành phức tạp, người vậnhành cần có trình độ kỹ thuật cao, tiêu hao điện năng lớn

Dựa vào các ưu điểm trên nên tôi đã tiến hành nghiên cứu tính toán, thiết kế hệ thốngsấy thăng hoa sản phẩm tổ yến

Đối tượng và giới hạn nghiên cứu của đề tài

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

Tính toán, thiết kế hệ thống sấy thăng hoa tổ yến năng suất 200kg sản phẩm/mẻĐối tượng nghiên cứu của đề tài là hệ thống sấy thăng hoa sản phẩm tổ yến, năng suất

200 kg sản phẩm/mẻ

Đề tài nghiên cứu tính toán và thiết kế hệ thống sấy thăng hoa sản phẩm tổ yến, năngsuất 200 kg sản phẩm/mẻ chỉ tính trên lý thuyết mà không áp dụng được trong thực tế bởi

vì chi phí để thiết kế lắp đặt hệ thống sấy thăng hoa và chi phí cho nguyên liệu rất cao

Mục tiêu của đề tài

Tìm hiểu được các kết quả nghiên cứu và ứng dụng hệ thống sấy thăng hoa

Khẳng định tính chất hạn chế sự biến đổi chất lượng của sản phẩm tổ yến sau khi sấythăng hoa

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

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

kg sản phẩm/mẻ

Nội dung của đề tài

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

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

Tính toán và thiết kế hệ thống sấy thăng hoa sản phẩm tổ yến, năng suất 200 kg sảnphẩm/mẻ

Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài

 Ý nghĩa thực tiễn:

Hệ thống sấy thăng hoa giúp giải quyết được các vấn đề đảm bảo chất lượng sảnphẩm tổ yến sau khi sấy ít bị biến đổi về màu sắc, mùi vị cũng như về chất lượng, đồngthời kéo dài thời gian bảo quản

Đề tài mang tính ứng dụng cao có thể thiết kế và lắp đặt cho nhà máy sản xuất và bảoquản tổ yến

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

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

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

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

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.

Nước trong thực phẩm tự nhiên luôn có thể tồn tại ở ba thể, thể rắn-lỏng-khí Sấythực phẩm là làm cách nào đó để lấy lượng nước trong thực phẩm ra khỏi nguyên liệu đểlàm tăng độ khô, giảm độ ẩm kéo dài thời gian sử dụng Theo nguyên tắc này có haiphương pháp sấy.[9], [10]

Hình 1 Đồ thị giản đồ P-t của nước [10]

 Phương pháp 1: chuyển nước ở thể lỏng trực tiếp sang thể hơi, phương phápnày là sấy nhiệt bình thường làm thay đổi rất nhiều đến đặc tính dinh dưỡng củathực phẩm.[9]

 Phương pháp 2: chuyển nước ở thể lỏng sang thể rắn sau đó tạo điều kiện chothể rắn thăng hoa Phương pháp này là sấy thăng hoa ở nhiệt độ thấp, đây làmột trong những phương pháp tiên tiến nhất hiện nay vì nó giữ lại toàn bộ đặctính tự nhiên cũng như về phẩm chất dinh dưỡng của thực phẩm [9]

1.1.2 Các giai đoạn của quá trình sấy thăng hoa.

Công nghệ sấy thăng hoa luôn trải qua ba giai đoạn

+ Giai đoạn 1: cấp đông sản phẩm, chuyển ẩm từ thể lỏng sang thể rắn.

+ Giai đoạn 2: sấy thăng hoa thực phẩm, chuyển ẩm từ thể rắn sang thể khí, kết thúcgiai đoạn này khi nhiệt độ nguyên liệu đạt 0OC và ẩm tự do bay hơi hoàn toàn

+ Giai đoạn 3: sấy chân không thực phẩm, giai đoạn này chủ yếu là làm mất ẩm liênkết hóa lý ở trong nó, kết thúc giai đoạn này khi xảy ra sự cân bằng nhiệt độ, nhiệt

độ nguyên liệu đạt tới nhiệt độ môi trường sấy và nhiệt độ tấm bức xạ, độ ẩm cuốicùng của sản phẩm từ (2÷4)% rất khô.[9],[10]

Hình 2 Biễu diễn quá trình sấy thăng hoa [9]

1.1.3 Cơ sở khoa học của quá trình lạnh đông

Lạnh đông là một quá trình bảo quản thực phẩm và vật liệu sinh học khác một cách

có hiệu quả vì sự biến đổi của nước từ trạng thái lỏng thành tinh thể đá làm giảm hoạtđộng của nhiều enzyme và vi sinh vật [6] Vì vậy quá trình lạnh đông sẽ làm chậm lại sự

hư hỏng của thực phẩm

Lạnh đông là tiến trình chuyển đổi hầu hết lượng nước trong sản phẩm thành nước

đá Nước trong sản phẩm nói chung thường tồn tại ở dạng chất hòa tan và dạng keo Điểmlạnh đông hạ xuống dưới 0OC Điểm lạnh đông phụ thuộc vào nồng độ chất hòa tan trongdung dịch

Đối với sấy thăng hoa thì đòi hỏi quá trình lạnh đông ẩm trong vật liệu phải kếttinh hoàn toàn

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

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

Hình 3 Quá trình lạnh đông nước

Quá trình lạnh đông trải qua 3 giai đoạn như hình 3:

Giai đoạn 1: Giai đoạn A - B là giai đoạn làm lạnh, nhiệt độ sản phẩm sẽ hạ từ

nhiệt độ phòng 25OC xuống nhiệt độ dưới điểm kết tinh, nhưng ẩm trong sản phẩm vẫnchưa kết tinh

Giai đoạn 2: Đây là giai đoạn quá lạnh và kết tinh ẩm trong sản phẩm (giai đoạn B

– D)

- Giai đoạn B – C: là giai đoạn quá lạnh Hiện tượng quá lạnh phụ thuộc vào nồng

độ chất tan, cấu trúc màng tế bào, tốc độ làm lạnh đông Nhiệt độ quá lạnh sẽ ảnhhưởng đến chất lượng quá trình lạnh đông

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

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

nhiệt sẽ giảm đến nhiệt độ cuối cùng theo yêu cầu công nghệ đặt 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 thống thiết bị khá phức tạp Để hiểu rõ các quá trình tĩnh,động học của từng giai đoạn trong sấy thăng hoa, xem xét Hình 4

Giai đoạn 1: Giai đoạn làm lạnh đông

Nguyên liệu sau khi chuẩn bị xong được tiến hành lạnh đông để ẩm trong vật liệusấy kết tinh Sản phẩm được làm lạnh đông từ nhiệt độ của sản phẩm thực phẩm từ(20÷25)OC xuống đến nhiệt độ từ (-35÷-30)OC, ở nhiệt độ này nước trong thực phẩm đóngbăng gần như hoàn toàn Để đảm bảo cho sự kết tinh của nước bên trong sản phẩm phảiđạt 100%, có các loại sản phẩm nhiệt độ cuối cùng của giai đoạn lạnh đông chỉ khoảng từ(-22÷-20)OC thì nước đã kết tinh hoàn toàn Từ Hình 4 cho ta thấy, đường (3) là nhiệt độcủa thực phẩm sấy, đồng thời trong giai đoạn này áp suất trong buồng sấy thăng hoa(đường (6)) cũng như buồng lạnh đông sản phẩm hầu như không thay đổi, bằng áp suấtkhí quyển, thực tế nó có xê dịch một chút, xem như không đáng kể, bởi vì quá trình làmlạnh nhiệt độ không khí giảm dẫn đến áp suất giảm (thể tích buồng sấy thăng hoa khôngthay đổi và kín), ở giai đoạn này lượng ẩm thoát ra rất ít, chủ yếu là sự bay hơi và thănghoa nước trên bề mặt thực phẩm Sự thoát ẩm là do sự chênh lệch áp suất riêng phần củahơi nước trong môi trường sấy thăng hoa và lớp không khí sát bề mặt thực phẩm Ngoài

ra, sự chênh lệch nhiệt độ thực phẩm lạnh đông với nhiệt độ môi trường lạnh đông cũng lànguyên nhân làm bay hơi ẩm để có xu hướng đạt tới trạng thái cân bằng nhiệt

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

S d ng ngu n nhi t b c x , nhi t l nh ông (-35 ÷ -30)ºC ử ụ ồ ệ ứ ạ ệ độ ạ đ

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

Tính toán, thiết kế hệ thống sấy thăng hoa tổ yến năng suất 200kg sản phẩm/mẻ1- Nhi t t m gia nhi t ệ độ ấ ệ

2- Nhi t môi tr ng s y th ng hoa ệ độ ườ ấ ă3- Nhi t th c ph m s y ệ độ ự ẩ ấ

4- Nhi t l i ra bu ng th ng hoa ệ độ ở ố ồ ă5- Độ ẩ m c a th c ph m s y ủ ự ẩ ấ

6- Áp su t trong bu ng s y th ng hoaấ ồ ấ ă

Giai đoạn 2: Giai đoạn thăng hoa

Sau khi sản phẩm đạt tới nhiệt độ lạnh đông thích hợp, ngừng quá trình làm lạnhsản phẩm và kết thúc giai đoạn lạnh đông chuyển qua giai đoạn sấy thăng hoa Giai đoạnnày được tiến hành trong môi trường có nhiệt độ và áp suất thấp, dưới điểm ba thể O(0,0098OC, 4,58 mmHg) đối với nước đá, còn dưới điểm ( Tkt; 4,58 mmHg) đối với ẩm kếttinh trong vật liệu sấy

Giai đoạn sấy thăng hoa có thể xem là giai đoạn sấy đẳng tốc, phần nhiệt lượngbức xạ mà sản phẩm sấy nhận được trong giai đoạn này dùng để biến thành nhiệt ẩn thănghoa; do đó, nhiệt độ sản phẩm sấy hầu như không thay đổi Thực tế thì nhiệt độ sản phẩmsấy có tăng nhưng tăng rất chậm, ở thời gian cuối của giai đoạn này nhiệt độ sản phẩmsấy tăng dần từ (-30 ÷ -25)OC đến 0,0098OC, tại đây kết thúc quá trình thăng hoa Để sảnphẩm sau khi sấy có chất lượng tốt thì kết thúc giai đoạn ẩm kết tinh đã thăng hoa hết, độ

ẩm sản phẩm đạt yêu cầu và nhiệt độ sản phẩm vượt qua nhiệt độ kết tinh của ẩm trongsản phẩm (Tkt), khi đó ẩm còn lại trong sản phẩm rất ít, chủ yếu là ẩm liên kết chỉ tồn tại ởpha lỏng Như vậy, quá trình sấy thăng hoa sẽ không có giai đoạn 3

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

Cuối quá trình thăng hoa, nhiệt độ thực phẩm sấy đạt tới Tkt (OC), áp suất môitrường sấy chân không không làm thay đổi, dao động trong khoảng từ (0,001÷1) mmHg,nhưng áp suất riêng phần ẩm còn lại trong sản phẩm lớn hơn 4,58 mmHg (áp suất củađiểm ba) Vì vậy, ẩm trong sản phẩm trở về trạng thái lỏng Giai đoạn này cũng là giaiđoạn chủ yếu làm mất ẩm liên kết hóa lý có trong sản phẩm, kết thúc giai đoạn này khixảy ra sự cân bằng nhiệt độ môi trường sấy và nhiệt độ tấm bức xạ, độ ẩm cuối cùng củasản phẩm từ 2 - 4% rất khô Do áp suất môi trường sấy là áp suất chân không (0,001÷1)

mmHg được duy trì bởi bơm chân không và sản phẩm sấy vẫn tiếp tục gia nhiệt bằng bứcxạ nhiệt nên ẩm không ngừng biến đổi pha từ dạng lỏng sang dạng hơi rồi khuếch tán, bayhơi vào môi trường sấy trước khi về bình ngưng tụ - đóng băng Như vậy, giai đoạn làmbay hơi lượng ẩm còn lại chính là giai đoạn sấy chân không nhiệt độ thấp, động lực củaquá trình bay hơi – khuếch tán vẫn là sự chênh lệch áp suất riêng phần của hơi nước vànhiệt độ giữa sản phẩm và môi trường sấy Kết thúc giai đoạn này khi độ ẩm sản phẩm đạtyêu cầu hoặc nhiệt độ giữa các tấm gia nhiệt bức xạ, nhiệt độ môi trường sấy và nhiệt độsản phẩm bằng nhau.

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

Ở Việt Nam, công nghệ sấy thăng hoa chỉ được quan tâm từ năm 1999 trở lại đây

Nhìn chung, vấn đề nghiên cứu ứng dụng sấy thăng hoa trong bảo quản các sản phẩmdược, thực phẩm, chế phẩm sinh học,… trong đó có tổ yến vẫn còn rất hạn chế Nguyênnhân là do hệ thống sấy thăng hoa rất đắt, vốn đầu tư lớn nên không có khả năng đầu tưthiết bị

Hiện nay, ở Việt Nam, sản phẩm tổ yến chủ yếu được chế biến bằng phương phápsấy đối lưu thông thường

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

Trên thế giới, sấy thăng hoa đã được sử dụng trong công nghệ chế biến tổ yếntrong vài năm trở lại đây Công nghệ này góp phần làm giảm chi phí và người tiêu dùng

có thể mua một sản phẩm dinh dưỡng có giá trị với mức giá thấp hơn

1.4 Nguyên liệu 1.4.1 Tổ yến

Tổ yến là một trong những sản phẩm thực phẩm có giá trị cao nhất ở vùng ĐôngNam Á Tổ yến được tạo thành từ nước bọt của loài chim yến Có hơn 24 loài chim yếnnhưng chỉ một số ít có khả năng tạo ra tổ yến có thể ăn được Phần lớn các sản phẩm

thương mại hiện nay được sản xuất từ White-nest (Aerodramus fuciphagus) và Black-nest (Aerodramus maximus) Chúng chủ yếu sống ở quần đảo Nicobar Ấn Độ Dương và các

hang động biển ở các vung ven biển của Thái Lan, Việt Nam, Indonesia, Borneo và quần

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

Tính toán, thiết kế hệ thống sấy thăng hoa tổ yến năng suất 200kg sản phẩm/mẻđảo Palawan ở Philippines Tổ yến đã được sử dụng trong nhiều thế kỷ ở Trung Quốc Nóđược sử dụng như một loại thực phẩm có giá trị y học [1]

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

 Yến nhà

Việc nuôi Yến đòi hỏi vốn đầu tư rất lớn (xây nhà cho chim yến làm tổ, đẻ trứng, nuôicon và ngủ đêm), thời gian dụ yến lâu dài và đặc biệt là không thể cho chim yến ăn bằngthức ăn nhân tạo do bản chất chim yến hoang dã và chỉ có thể bắt và ăn côn trùng baytrong thiên nhiên, chỉ có thiên nhiên là nơi cung cấp thức ăn cho chim yến Tùy theo màusắc tổ yến, tổ yếntrong nhà thường màu trắng ngà, tổ yến chất lượng phụ thuộc theo khuvực có thức ăn nhiều cho chim tìm mồi [19]

b Phân loại theo màu sắc

 Huyết Yến (Blood Nest)

Ðây là loại tổ yến có màu đỏ tươi và là loại có giá cao nhất trong số các màu vì hiếmhoi và có nhu cầu tiêu thụ cao Không phải cơ sở sản xuất nào cũng có loại tổ yến này Vànếu có đi chăng nữa thì loại huyết yến cũng chỉ có thể thu hoạch 1-2 lần trong năm với tỉ

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

Hình 5 Huyết yến.

 Hồng Yến (Pink Nest)

Giống như Huyết Yến về giá cả và sự hiếm hoi, Hồng yến có màu cam nhưng màusắc có thể thay đổi từ màu vỏ quýt đến màu vàng lòng đỏ trứng gà Màu càng đậm thì giácàng cao [19]

Hình 6 Hồng yến.

 Bạch Yến (White Nest)

Bạch Yến là loại tổ yến thông dụng nhất trên thị trường Mỗi năm có thể thu hoạch

3-4 lần Số lượng Bạch Yến (bao gồm cả 3 loài yến kể trên) bán trên thị trường thế giớichiếm khoảng 90% tổng số lượng tổ yến trên thị trường [19]

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

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

Tổ yến là một nguyên liệu giàu dinh dưỡng

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

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

Thành phần Hàm lượng (molar percent basis)Aspartic + asparagines 2.8-10.0

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

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

Bên cạnh đó, tổ yến cũng được cho là có giá trị chữa bệnh cao, bao gồm việc sửdụng nó trong chống lão hóa, chống ung thư, tăng cường miễn 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 về sấy thăng hoa

Sấy thăng hoa (freeze drying) là một kỹ thuật còn được gọi là “làm khôlạnh”(lyophilisation) hay còn gọi là kỹ thuật khử nước (dehydration), thường được sửdụng để bảo quản các loại vật liệu nói chung và thực phẩm nói riêng, giúp thuận tiện hơncho vận tải, cũng như giữ được các phẩm chất của sản phẩm ban đầu Freeze drying hoạtđộng bằng cách cấp đông nhanh các nguyên liệu và sau đó giảm áp suất môi trường đểcho phép các tinh thể đá đông (ẩm đóng băng) trong nguyên liệu có thể thăng hoa trựctiếp từ pha rắn sang pha khí

1.6 Thiết bị hệ thống sấy thăng hoa

Thông thường một hệ thống sấy thăng hoa nhất thiết phải có các thiết bị chính sauđây:

- Buồng sấy thăng hoa (còn được gọi là bình thăng hoa) Nếu hệ thống sấy thăng hoatự lạnh đông thì buồng sấy thăng hoa cũng chính là buồng lạnh đông thực phẩm sấy

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

- Hệ bơm chân không

- Hệ thống điều khiển

Ngoài ra, hệ thống sấy thăng hoa còn có hệ thống cấp lạnh cho thiết bị ngưng tụ đóng băng, hệ thống làm lạnh đông thực phẩm

-Các hệ thống sấy thăng hoa:

- Hệ thống sấy thăng hoa cấp đông riêng: Hệ thống cấp đông sản phẩm bằng một

hệ thống lạnh độc lập, sau khi lạnh đông xong sản phẩm đưa vào buồng thăng hoa để thực

hiên quá trình sấy Như vậy, hệ thống lạnh trong hệ thống sấy thăng hoa chỉ thực hiệnnhiệm vụ là ngưng ẩm thoát ra từ sản phẩm trước khi bơm chân không hút thải ra ngoài.

[10]

`

- Hệ thống lạnh tự cấp đông: Hệ thống này thực hiện quá trình lạnh đông sản phẩm

ngay tại buồng sấy thăng hoa Như vậy, hệ thống lạnh trong hệ thống sấy thăng hoa thựchiện hai nhiệm vụ: một là lạnh đông sản phẩm ở giai đoạn 1, hai là ngưng ẩm thoát ra từsản phẩm trước khi bơm chân không hút thải ra ngoài ở giai đoạn 2 sấy thăng hoa và giaiđoạn 3 sấy chân không nhiệt độ thấp (nếu có). [10]

- Hệ thống sấy thăng hoa liên tục: hệ thống này lạnh đông sản phẩm liên tục Như

vậy, hệ thống lạnh trong hệ thống sấy thăng hoa liên tục cũng chỉ thực hiện nhiệm vụ làngưng ẩm thoát ra từ sản phẩm trước khi bơm chân không hút thải ra ngoài.[10]

Vì mục đích tiết kiệm vốn đầu, tiết kiệm diện tích phân xưởng sản xuất, giảm giáthành cho việc thiết kế hệ thống… từ việc dựa vào nhiệm vụ của hệ thống sấy thăng hoasản phẩm nên bước đầu tôi chọn tính toán và thiết kế hệ thống lạnh đông sản phẩm ngaytrong buồng thăng hoa của hệ thống sấy thăng hoa

Thiết kế dựa trên hệ thống sấy thăng hoa tự lạnh động DS-7

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

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

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

1-Máy nén cấp 2 11-Bình trung gian2-Bình tách dầu 12-Thiết bị hóa đá3-Thiết bị ngưng tụ 13-Bơm hút chân không4-Bình chứa cao áp 14-Buồng thăng hoa5-Phin lọc 15-Tấm truyền nhiệt6-Mắt gas 16-Đường xả nước ngưng7-Van điện từ Pk- Áp kế cao áp

8-Van tiết lưu Po- Áp kế thấp áp9-Bình tách lỏng PTG- Áp kế trung gian10-Máy nén cấp 1 Pck- Áp kế chân không

- Buồng sấy thăng hoa: trong hệ thống này cũng chính là buồng lạnh đông sản phẩm

Thông thường, buồng thăng hoa được cấu tạo bởi hai dạng cơ bản: dạng hình trụ vàdạng hình hộp Đối với dạng hình trụ thì khả năng chịu lực của nó tốt hơn, cường độ bayhơi tốt hơn so với hình hộp Nhược điểm của thiết kế hình trụ lad mật độ không gian chứathực 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 dạng hình trụ với cửa nhập liệu

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

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

hoa

Hơi ẩm bốc ra từ sản phẩm được làm lạnh để hóa tuyết trước khi bơm chân không hút

ra ngoài Nó đảm bảo cho bơm chân không làm việc ổn định, không gây va đập thủy lựcdẫn đến làm bơm bị hư hỏng Ngoài ra còn 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]

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

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

Ở đây tôi chọn thiết kế thiết bị ngưng tụ - đóng băng không có bộ phận cào nạo tuyết

Ưu điểm của thiết bị có cấu tạo đơn giản, gia công dễ, dễ vận hành cũng như sửa chữabảo dưỡng, tiết kiệm năng lượng tuy nhiên nhược điểm là tuyết bám trên bề mặt dàn lạnh

sẽ làm giảm khả năng truyền nhiệt [10] Thiết bị ngưng tụ - đóng băng được thiết kế ở dạngống chùm, hơi ẩm và không khí đi bên ngoài, còn môi chất lạnh đi bên trong

- Bơm chân không: Vấn đề tạo môi trường chân không của hệ thống sấy thăng hoa rất

quan trọng

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

 Áp suất chân không của môi trường sấy phải nhỏ hơn áp suất điểm ba (Po=4,58mmHg) Nhưng để rút ngắn thời gian thăng hoa, rút ngắn thời gian sấy sảnphẩm thì phải tăng cường độ bay hơi và thực nghiệm cho thấy cường độ bayhơi lớn nhất khi áp suất môi trường sấy nằm trong khoảng (0,001-1,0) mmHg

[10]

 Thời gian hút khí trong môi trường sấy từ áp suất khí quyển đến áp suất chânkhông (0,001-1,0) mmHg phải đủ nhỏ Đây là yêu cầu rất quan trọng trongcông nghệ sấy thăng hoa, bởi vì nó giữ cho nhiệt độ sản phẩm không bị daođộng tăng lên trong thời gian tạo môi trường chân không, thông thường thờigian này phải nằm trong khoảng từ 30 giây đến 2,5 phút [10]

- Hệ thống lạnh: bao gồm máy nén tạo lạnh để ngưng và sinh nhiệt để cấp cho buồng

sấy làm lạnh sản phẩm, cũng như để ngưng ẩm thoát ra từ sản phẩm trong quá trìnhsấy

- 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 đặt vật liệu sấy vào buồng sấy, đầu tiên tiến hành lạnh đông sản phẩm Hệthống lạnh làm việc, môi chất lạnh từ bình chứa cao áp (4) đi qua ống xoắn trong bìnhtrung gian (11) để làm quá lạnh, sau đó ra khỏi bình trung gian chia làm hai nhánh: nhánhthứ nhất đi về buồng lạnh 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 lạnhđông làm việc không đồng thời cùng một lúc Khi lạnh đông sản phẩm ở buồng thăng hoa

ở giai đoạn 1 thì van điện tử số (7) trên nhánh thứ 2 đóng, không cấp môi chất lạnh chothiết bị ngưng tụ đóng băng làm việc, còn van điện từ số (7) trên nhánh thứ nhất mở cungcấp môi chất lạnh cho buồng lạnh đông hoạt động Kết thúc giai đoạn 1 lạnh đông, nhiệt

độ sản phẩm đạt tới nhiệt độ lạnh đông thích hợp, nước trong sản phẩm đóng băng hoàntoàn, khi đó van điện từ số (7) trên nhánh thứ nhất đóng, còn nhánh thứ 2 mở, ngưng cấpmôi chất lạnh cho buồng lạnh đông, bắt đầu cung cấp môi chất lạnh cho thiết bị ngưng tụđóng băng làm việc, bơm chân không không làm việc, thực hiện giai đoạn 2 sấy thăng hoasản phẩm Quá trình này diễn ra cho đến khi sản phẩm đạt độ ẩm yêu cầu

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

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

CHƯƠNG 2 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU VÀ TÍNH TOÁN 2.1 Quy hoạch mặt bằng xây dựng nhà xưởng lắp đặt hệ thống.

2.1.1 Nguyên tắc chọn địa điểm xây dựng nhà máy

Nhà máy phải được xây dựng nơi gần nguồn nguyên liệu, ở đây cụ thể là tổ yến

Phải chọn khu đất rộng, thoáng, có tiềm năng phát triển kinh tế Địa hình khu đấtphải bằng phẳng, không bị đọng nước vào mùa mưa, thoát nước dễ dàng

Nhà máy phải được đặt gần mạng lưới giao thông quốc gia, gần đường bộ, đườngsắt, sân bay, cảng biển,…để thuận tiện cho việc vận chuyển và tiêu thụ sản phẩm

Nhà máy phải được đặt gần nơi cung cấp nhiên liệu, khí đốt, điện, nước,…

Nhà máy phải đặt gần khu dân cư để tận dụng được nguồn lao động

Phải đảm bảo vấn đề môi trường, an ninh trật tự, quốc phòng

Nơi xây dựng nhà máy phải được sự cho phép và ủng hộ của các cơ quan địaphương

2.1.2 Các yếu tố ảnh hưởng quyết định đến việc xây dựng nhà máy

- Nguồn nguyên liệu

- Hệ thống giao thông

- Điều kiện cơ sở hạ tầng (điện, nước,…)

- Thị trường tiêu thụ sản phẩm

- Địa hình và đặc điểm địa chất

- Nguồn lao động

Từ các luận chứng trên, có thể thấy Khánh Hòa đáp ứng hầu hết các yêu cầu trên Do

đó, Khánh Hòa được lựa chọn là nơi lắp đặt hệ thống sấy thăng hoa sản phẩm tổ yến

2.1.3 Sơ đồ mặt bằng nhà máy

Hình 9 Sơ đồ nhà máy

Chú thích:

1- Khu vực sản xuất2- Nhà hành chính3- Phòng gửi đồ4- Phòng ăn5- Khu vực vệ sinh6- Khu vực xử lý nước thải

7- Khu vực xử lý điện8- Khu vực xử lý chất thải9- Phòng kỹ thuật

10-Phòng y tế11-Nhà xe12-Phòng bảo vệ

2.2 Đối tượng nghiên cứu và tính toán

Trong nội dung của đồ án, tôi tiến hành tính toán hệ thống sấy thăng hoa tự cấpđông sản phẩm tổ yến năng suất 200 kg sản phẩm/mẻ

Nguyên liệu sấy: tổ yến

Thiết bị: hệ thống sấy thăng hoa tự lạnh đông

2.3 Sơ đồ nghiên cứu và tính toán 2.3.1 Quy trình thực hiện sấy thăng hoa tổ yến

SVTH: Trần Thị Ngọc Linh Tổ yến 21

Rửa

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

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

Hình 10 Quy trình sấy thăng hoa tổ yến.

Giải thích quy trình

Bảng 3 Giải thích quy trình công nghệ sấy thăng hoa sản phẩm tổ yến

Công đoạn Mục đích Tiến hànhRửa Loại bỏ bớt một số tạp chất ( đất, đá,

phân,…)

Tổ yến sau khi thu nhận về đượcrửa sơ bộ với nước

Ngâm Giúp tổ yến trương nở, dễ dàng thực

hiện quá trình làm sạch sau này

Ngâm tổ yến trong nước để các sợi

tổ yến trương nở

Làm sạch Loại bỏ các tạp chất còn sót, lông,… Tiến hành làm sạch bằng thủ công,

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

Lạnh đông Kết tinh hoàn toàn nước trong tổ yến

về thể rắn để chuẩn bị quá trình sấythăng hoa

Tổ yến được đưa vào buồng lạnhđông, cũng chính là buồng sấy đểlạnh đông

Nhiệt độ buồng lạnh đông: -40oCNhiệt độ sản phẩm: -18,33oCSấy thăng

Ghép mí Hoàn thiện sản phẩm, kéo dài thời

gian bảo quản

Tiến hành ghép mí chân không

Sử dụng bao bì plastic

2.3.2 Sơ đồ nghiên cứu và tính toán

Sấy thăng hoa

Ngâm Làm sạchLạnh đông

Ghép mí chân khôngBao bì

Tổ yến sấy thăng hoa

Hình 11 Sơ đồ nghiên cứu, tính toán

Nghiên cứu đối tượng

Nghiên cứu thiết bị và quy trình

Xác định thông số

Tính toán hệ thống lạnh

đông

Tính toán hệ thiết bị trao đổi nhiệt

Hiệu chỉnhHiệu chỉnhHiệu chỉnh

Chưa đạt

ĐĐ

ĐS

SS

S

Đ

Sản phẩm

Hệ thống lạnh sấy thăng hoa

sản phẩm tổ yến

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

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

2.4 Các bước tính toán, thiết kế

Khi tính toán thiết kế hệ thống lạnh sấy thăng hoa thì người ta thường tiến hành cácbước sau: [10]

1 Xác định thông số kỹ thuật của buồng lạnh đông (cũng chính là buồng thăng hoa)

2 Xác định nhiệt tải của quá trình lạnh đông thực phẩm Qmn

0 (kW) trước khi sấythăng hoa

3 Xác định năng suất lạnh riêng q0 (kJ/kg) của chu trình và lưu ượng khối lượng mtt

(kg/s), lưu lượng thể tích Vtt (m3/s) môi chất lạnh tuần hoàn qua hệ thống lạnh

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

5 Xác định công suất nén đoạn nhiệt của máy nén Ns (kW), công suất chỉ thị củamáy nén Ni (kW), công suất ma sát Nms (kW), công suất hữu ích của máy nén Ne

(kW), công suất tiếp điện trên động cơ Nel (kW)

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

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

CHƯƠNG 3 TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ HỆ THỐNG SẤY THĂNG HOA 3.1 Những thông số ban đầu cần thiết cho tính toán

Khi chế tạo hệ thống sấy thăng hoa cần các thông số cơ bản sau:

- Độ ẩm nguyên liệu ban đầu: do sản phẩm chưa được nghiên cứu thực nghiệm, nênchọn độ ẩm ban đầu của nguyên liệu là W1 = 70%

- Độ ẩm cuối cùng: W2 = 5%

- Năng suất lạnh đông sản phẩm là 200kg sản phẩm/mẻ

- Chọn hệ thống sử dụng môi chất lạnh R22 vì dễ kiếm, dễ sử dụng

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

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

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

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

Hợp chất Tỷ lệ tính theo

nguyên liệu thô (%)

Tỷ lệ tính theo nguyênliệu trước khi sấy (%)

Tỷ lệ tính theo chất khôcủa nguyên liệu (%)

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

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

a Thể tích chứa sản phẩm

Để tổ yến có thành phần dinh dưỡng như bảng 1 khi lạnh đông ẩm kết tinh hoàn toànthì quá trình lạnh đông tiến hành theo các thông số công nghệ tối ưu sau:

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

Nhiệt độ buồng lạnh đông là tf2 = -400CNhiệt độ trung bình sản phẩm sau khi lạnh đông để nước trong sản phẩm đóng bănghoàn toàn là tfopt = -18,330C

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

Vsp = , m3 (1)Trong đó:

Gsp - khối lượng sản phẩm tổ yến chứa tối đa ở trong buồng lạnh đông, (kg);

Vsp - thể tích sản phẩm tổ yến chứa tối đa ở trong buồng lạnh đông, (m3);

ρ ≈ 1086,22 kg/m3 - khối lượng riêng trung bình sản phẩm tổ yến chứa tối đa ở trongbuồng lạnh đông, (kg/m3);

Vsp = ¿

633,33 1086,22= 0,583 m3

b Thể tích và kích thước buồng sấy thăng hoa

Số khay chứa tổ yến để lạnh đông và sấy thăng hoa được xác định như sau:

Chiều dài của khay là ak = 500 mm =0,5 m

Chiều rộng của khay là bk = 250 mm =0,25 m

Chiều cao của khay là hk = 28 mm =0,028 mThể tích của mỗi khay là:

Vk = ak x bk x hk = 0,5.0,25.0,028 = 0,0035 m3

Chọn thể tích tổ yến chứa trong mỗi khay là: Vsock = 0,0016 m3

Như vậy, số khay thủy tinh đặt trong buồng lạnh đông là:

Buồng lạnh đông sản phẩm được thiết kề ở dạng 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 m (3)Chiều rộng: a > 4.0,25 = 1 m

Hai nắp buồng lạnh 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 m Số tấm truyền nhiệt trong buồng lạnh đông là:

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

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

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

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

∑h = Nttn.h = 19.0,062 = 1,178 m (6)Cần chọn giá trị a sao cho thỏa mãn 2 điều kiện a > 1 m và a ≥1,178 m

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

 Đường kính trong của buồng lạnh đông được xác định:

Chiều dài thân hình trụ: L1 =2,6 m

Chiều cao của mỗi chỏm cầu: hc = 0,2 m

Đường kính trong: D1 = 2R1 = 1,7 m

Đường kính ngoài: D2 = 2R2 = 1,716 m

Tổng diện tích truyền nhiệt: Fdl = 118,56 m2

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

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

cn = T 1

1−T kt∫

T kt

T1 (4167,2−9086,4.10 −5 T+54¿73,1.10 −6.T2 ) ¿dT (11)

= 4171,57 J/(kg.K) = 4,172 kJ/(kg.K)

cck = 1869,86 J/(kg.K): nhiêt dung riêng của chất khô của tổ yến theo thành phầndinh dưỡng

 C1 = 4,172.0,7 + 1,87.(1 - 0,7) = 3,481 kJ/(kg.K)

 Các thông số nhiệt vật lý cần thiết:

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

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

α2 = 8,2 W/(m.K);

- L (kJ/kg): ẩn nhiệt đóng băng của nước trong tổ yến xác định theo công thức:[17]

Rnc = L = 333601,5 + 1054.10-3.T – 21.10-6.T2, (J/kg) (13)Với T (0C), ở nhiệt độ tkt = -1,040C ẩm bắt đầu kết tinh cho đến tFopt = -18,330C thì

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

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

τ1 = − A R 3600.a2

1(2,3

Bi1+0,8)lg(t kt −t0

t1−t0)+0,12 (15)với A=1 vì xem tổ yến gần đúng với dạng tấm phẳng,

3.3.1.2 Tính toán phụ tải lạnh (hay năng suất) cho quá trình lạnh đông sản phẩm

Công suất của hệ thống lạnh: [10]

Q =¿ + Q mt +Q qn¿.β, kW (17)Với:

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

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

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

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

Qqn (kW) – nhiệt lượng từ môi trường xâm nhập đường ống làm quá nhiệt hơi về máynén;

τ (s) – thời gian một mẻ làm đông;

β – hệ số tải an toàn

a Chi phí lạnh của quá trình làm đông sản phẩm

Lượng nhiêt cần tải trong suốt quá trình cấp đông được tính theo công thức sau:

Qsp = Q1 + Q2 + Q3 + Q4 + Q5 , kJ (18)Trong đó:

Q1 (kJ) – lượng nhiệt lấy ra để giảm nhiệt độ sản phẩm từ nhiệt độ ban đầu đến nhiệt

độ đóng băng của nước ở trong sản phẩm

Q2 (kJ) – nhiệt lượng lấy ra để làm toàn bộ nước trong sản phẩm đóng băng

Q3 (kJ) – lượng nhiệt lấy ra để giảm nhiệt độ của băng đến nhiệt độ cuối cùng của quátrình làm đông

Q4 (kJ) – lượng nhiệt lấy ra để giảm nhiệt độ của thành nước không đóng băng trongsản phẩm

Q5 (kJ) – lượng nhiệt lấy ra để giảm nhiệt độ của thành phần chất khô

Chọn:

Nhiệt độ đóng băng ban đầu của tổ yến t1 (thường lấy bằng nhiệt độ phòng) t1 = 250C;

Nhiệt độ của tổ yến cuối quá trình lạnh đông để làm nước kết tinh hoàn toàn t2 = TFopt

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

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

L = 333591,29 J/kg = 333,59 kJ/kg: ẩn nhiệt đóng băng của nước;

G = Gsp = 633,33 kg: khối lượng sản phẩm cấp đông;

Wa = 0,7: lượng nước trung bình trong tổ yến;

ω = 1,0; lượng nước trong tổ yến đóng băng

Như vậy, ta tính được Q2:

 C3 kJ/(kg.K): nhiệt dung riêng của nước đá trong tổ yến xác định theo công thứcsau: [10]

cnd = 2062,3 + 6076,9.10-3.T, J/(kg.K) (22)

= 2003,45 J/(kg.K) = 2,003 kJ/(kg.K)

 t2 = -18,330C: nhiệt độ trung bình của tổ yến cuối quá trình lạnh đông;

 Tkt = -1,040C: nhiệt độ trung bình của nước trong tổ yến đóng băng;

 Wa = 0,45: lượng nước trung bình trong tổ yến;

 ω = 1,0: lượng nước đóng băng trong tổ yến;

Như vậy, ta tính được Q3:

Q3 = 2,003.633,33.0,7.1,0.[(-1,04) – (-18,33)] = 15353,38 kJ

Q3 = 15353,38 kJ

a.4 Tính Q 4

Lượng nhiệt Q4 được tính theo công thức sau: [10]

Q4 = C4.G.Wa.(1- ω).(tkt – t2) [kJ] (24)Trong đó:

ω = 1,0: lượng nước đóng băng trong tổ yến;

Các thông số khác giống như trên

Như vậy, ta tính được Q4:

Q4 = 0

a.5 Tính Q 5

Dòng nhiệt Q5 được tính theo công thức sau: [10]

Q5 = cck.G.(1 – Wa).(tkt- t2) , kJ (25)Trong đó:

cck = 1869,86 J/(kg.K) = 1,87 kJ/(kg.K): nhiệt dung riêng của phần chất khô trong tổyến;

Các thông số khác giống như trên

Như vậy, ta tính được Q5:

Q5 = 1,87.633,33.(1-0,7).(-1,04+18,33) = 6143,1 kJ

Q5 = 6143,1 kJ Như vậy, chi phí lạnh của quá trình cấp đông sản phẩm là:

Qsp = 57408,35+147890,79+15353,38+0+6143,1 = 226795,62 kJ

b Tính lượng nhiệt lấy ra làm lạnh khay chứa sản phẩm

Số lượng khay chứa 633,33 kg nguyên liệu là: Nsk = 365 khay;

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