SVTH: NHÓM 3 TRANG 3 MỞ ĐẦU Sấy là quá trình dùng nhiệt năng để làm bay hơi nước ra khỏi vật liệu rắn hoặc lỏng với mục đích nâng cao chất lượng sản phẩm và giúp quá trình vận chuyể
Trang 1SVTH: NHÓM 3 TRANG 1
MỤC LỤC
MỞ ĐẦU 1
CHƯƠNG I : TỔNG QUAN 4
1.1 TỔNG QUAN VỀ PHƯƠNG PHÁP SẤY 4
1.1.1 Bản chất của sấy 4
1.1.2 Mục đích của quá trình sấy 4
1.1.3 Phân loại 4
1.1.4 Yếu tố ảnh hưởng đến quá trình sấy 4
1.2 CÔNG NGHỆ SẤY NẤM BÀO NGƯ 6
1.2.1 Giới thiệu về nấm bào ngư 6
1.2.2 Sơ đồ và thuyết minh qui trình sấy: 8
1.2.2.1 Sơ đồ qui trình: 8
1.2.2.2 Qui trình sấy được thuyết minh như sau: 8
1.2.3 Phương pháp và chế độ sấy 9
CHƯƠNG II: TÍNH TOÁN CÂN BẰNG NHIỆT ẨM CỦA HỆ THỐNG SẤY 10
2.1 CÁC THÔNG SỐ BAN ĐẦU 10
2.1.1 Vật liệu sấy 10
2.1.2 Tác nhân sấy: khôngkhí 10
2.2 TÍNH TOÁN 11
2.2.1 Tính cân bằng vật chất: 11
2.2.2 Tính cân bằng năng lượng 11
2.2.3 Tính thiết bị chính: 12
2.2.3.2 Khối lượng khay: 13
2.2.3 Hầm sấy: 13
CHƯƠNG III: CHỌN THIẾT BỊ PHỤ 15
Trang 23.1 Thiết bị Caloripher 15
3.2 Chọn quạt 16
3.3 Chọn động cơ kéo tời 16
3.4 Thiết bị cyclon 17
KẾT LUẬN 18
TÀI LIỆU THAM KHẢO 19
Trang 3SVTH: NHÓM 3 TRANG 3
MỞ ĐẦU
Sấy là quá trình dùng nhiệt năng để làm bay hơi nước ra khỏi vật liệu rắn hoặc lỏng với mục đích nâng cao chất lượng sản phẩm và giúp quá trình vận chuyển, bao gói được thuận tiện
Sấy là một quá trình công nghệ được sử dụng rất nhiều trong sản xuất thực phẩm.Sản phẩm sau quá trình sấy có độ ẩm thích hợp.Ngày nay việc trồng nấm bào ngư cũng rất phổ biến trong ngành nông nghiệp nên việc chế biến và bảo quản rất quan trọng Và hiện nay cách bảo quản phổ biến nhất được sử dụng là sấy bằng các hệ thống sấy khác nhau Ttrong đồ án này nhóm em chọn trình bàythiết kế hầm sấy nấm bào ngư
Với đề tài của đồ án là:
“Tính toán thiết kế máy hầm dùng để sấy nấm bào ngư, năng suất 300kg nấm khô/h”
Máy sấy: loại hầm sấy(Tuy-Nen)
Trang 4CHƯƠNG I : TỔNG QUAN 1.1 TỔNG QUAN VỀ PHƯƠNG PHÁP SẤY
1.1.1 Bản chất của sấy
Sấy là quá trình làm bốc hơi nước ra khỏi vật liệu bằng nhiệt.Mục đích của quá trình sấy là làm giảm khối lượng của vật liệu, tăng độ bền và bảo quản được tốt Trong quá trình sấy nước được cho bay hơi ở nhiệt độ bất kỳ do sự khuếch tán bởi sự chênh lệch độ ẩm ở bề mặt và bên trong vật liệu và bởi sự chênh lệch áp suất hơi riêng phần của nước tại bề mặt vật liệu và môi trường chung quanh Sấy là quá trình không ổn định, độ ẩm của vật liệu thay đổi theo không gian và thời gian
1.1.2 Mục đích của quá trình sấy
Chế biến: có thể dùng phương pháp sấy để sản xuất các mặt hàng ăn liền
Vận chuyển: do khi ta tách bớt ẩm ra khỏi vật liệu thì khối lượng của nó giảm rất nhiều nên quá trình vận chuyển đơn giản và giảm chi phí
Kéo dài thời gian bảo quản: lượng nước tự do trong thực phẩm là môi trường cần thiết cho vi sinh vật và enzyme hoạt động Do đó sấy làm giảm lượng ẩm
có trong vật liệu nên kéo dài thời gian bảo quản, làm cho chất lượng sản phẩm sấy ít bị thay đổi trong thời gian bảo quản với điều kiện bảo quản tốt
1.1.3 Phân loại
Phân loại các phương pháp sấy theo phương thức cung cấp nhiệt:
Phương pháp sấy đối lưu
Phương pháp sấy bức xạ
Phương pháp sấy tiếp xúc
Phương pháp sấy bằng điện trường dòng cao tần
Phương pháp sấy thăng hoa
1.1.4 Yếu tố ảnh hưởng đến quá trình sấy
Ảnh hưởng của nhiệt độ không khí: Trong các điều kiện khác nhau không đổi như độ ẩm không khí, tốc độ gió…, việc nâng cao nhiệt độ sẽ làm tăng nhanh tốc độ sấy Nhưng nhiệt độ làm khô cao sẽ làm ảnh hưởng lớn đến chất lượng sản phẩm, dễ làm cho nguyên liệu bị chín và gây nên sự tạo màng cứng ở lớp bề ngoài cản trở tới sự chuyển động của nước từ lớp bên trong ra bề mặt ngoài.Nhưng với nhiệt độ làm khô quá thấp, dưới giới hạn cho phép thì quá
Trang 5SVTH: NHÓM 3 TRANG 5
trình làm khô sẽ chậm lại dẫn đến sự thối rữa, hủy hoại nguyên liệu.Khi sấy ở những nhiệt độ khác nhau thì nguyên liệu có những biến đổi khác nhau.Nếu nhiệt độ cao hơn nữa thì nguyên liệu có thể bị cháy làm mất giá trị dinh dưỡng
và mất giá trị cảm quan của sản phẩm
Ảnh hưởng của tốc độ chuyển động không khí: Tốc độ chuyển động của không khí có ảnh hưởng lớn đến quá trình sấy, tốc độ gió quá lớn hoặc quá nhỏ đều không có lợi cho quá trình sấy Vì tốc độ chuyển động của không khí quá lớn khó giữ nhiệt lượng trên nguyên liệu để cân bằng quá trình sấy, còn tốc độ quá nhỏ sẽ làm cho quá trình sấy chậm lại Hướng gió cũng ảnh hưởng rất lớn đến quá trình làm khô, khi hướng gió song song với bề mặt nguyên liệu thì tốc độ làm khô rất nhanh
Ảnh hưởng của độ ẩm tương đối của không khí Độ ẩm tương đối của không khí cũng là nhân tố ảnh hưởng quyết định đến quá trình làm khô, độ ẩm của không khí càng lớn thì quá trình làm khô sẽ chậm lại
Ảnh hưởng của kích thước nguyên liệu: Kích thước nguyên liệu cũng ảnh hưởng đến quá trình sấy Nguyên liệu càng bé, càng mỏng thì tốc độ sấy càng nhanh, nhưng nếu nguyên liệu có kích thước quá bé và quá mỏng sẽ làm cho nguyên liệu bị cong, dễ gãy vỡ
Ảnh hưởng của bản thân nguyên liệu: Tùy vào bản thân nguyên liệu mà người
ta chọn chế độ làm khô cho phù hợp, cần phải xét đến thành phần hóa học của nguyên liệu như: nước, lipit, protein, chất khoáng, Vitamin, kết cấu tổ chức chắc hay lỏng lẻo
Trang 61.2 CÔNG NGHỆ SẤY NẤM BÀO NGƯ
1.2.1 Giới thiệu về nấm bào ngư
Nguồn gốc nấm bào ngư:Nấm bào ngư (danh pháp:Pleurotus ostreatus) là một
loài nấm ăn được thuộc họ Pleurotaceae Nấm bào ngư còn có tên là nấm sò, nấm hương trắng, nấm dai và có 2 nhóm lớn: nhóm chịu nhiệt (nấm kết quả thể từ 200C – 300C) và nhóm chịu lạnh (nấm kết quả thể từ 150C – 250C)
Nó được trồng lần đầu ở Đức để ăn trong thế chiến 1 nhưng mãi cho đến năm
1970 nấm bào ngư mới được nuôi trồng đại trà khắp thế giới, tuy nhiên việc trồng được ghi chép trong tài liệu đầu tiên là bởi Kaufert Loài nấm này mọc trên các thân cây khô hoặc suy yếu, thành những tai nấm xen kẽ nhau như hình bậc thang.Có 3 loại nấm bào ngư chủ yếu:Nấm bào ngư trắng, nấm bào ngư xám, nấm bào ngư Nhật
Thành phần: Các loài nấm bào ngư pleurotus là nguồn thực phẩm bổ dưỡng quý giá với hàm lượng protein cao tới 33 - 43% sinh khối khô, thành phần acid amin phong phú, có đủ các acid amin không thay thế, bên cạnh đó là các thành phần gluxid, vitamin, khoáng chất, acid béo (chủ yếu là acid không no, acid hữu cơ)
Cấu tạo:Cơ quan sinh sản có cấu tạo đặc biệt gọi là tai nấm Tai nấm chủ yếu gồm mũ và cuống.Mũ thường có dạng nón hay phễu, với cuống dính ở giữa hay
Hình 1.1: nấm bào ngư tươi
Trang 7SVTH: NHÓM 3 TRANG 7
bên Mặt dưới mũ của nhóm này cấu tạo bởi các phiến mỏng xếp sát vào nhau như hình nan quạt Ở một số trường hợp, phiến còn kéo dài từ mũ xuống cuống Bào tử tập chung ở phía dưới cấu trúc đặc biệt gọi là mũ nấm hay tai nấm Mũ nấm thường có cuống nâng lên cao để có thể nhờ gió đưa bào tử bay xa.Bào tử nảy mầm lại cho hệ sợi mới Đời sống của nấm ra 2 giai đoạn là: giai đoạn tăng trưởng (hay sinh dưỡng) là tản dinh dưỡng, và giai đoạn quả thể (hay cơ quan sinh bào tử hữu tính của nấm, giai đoạn sinh thực) là tản nấm sinh sản
Lợi ích của nấm bào ngư:Bào tử tập chung ở phía dưới cấu trúc đặc biệt gọi là
mũ nấm hay tai nấm Mũ nấm thường có cuống nâng lên cao để có thể nhờ gió đưa bào tử bay xa.Bào tử nảy mầm lại cho hệ sợi mới Đời sống của nấm ra 2 giai đoạn là: giai đoạn tăng trưởng (hay sinh dưỡng) là tản dinh dưỡng, và giai đoạn quả thể (hay cơ quan sinh bào tử hữu tính của nấm, giai đoạn sinh thực)
là tản nấm sinh sản
Trang 81.2.2 Sơ đồ và thuyết minh qui trình sấy:
1.2.2.1 Sơ đồ qui trình:
Hình 1.2: Sơ đồ quy trình công nghệ
Thiết bị: Để thực hiện quá trình sấy, người ta sử dụng hệ thống gồm nhiều thiết
bị chính và thiết bị phụ Trong đồ án này ta sử dụng các loại thiết bị như sau:
Thiết bị chính: Hầm sấy, xe goòng
Thiết bị phụ: Quạt đẩy, caloripher, quạt hút, tời kéo,cyclon
1.2.2.2 Qui trình sấy được thuyết minh như sau:
Nguyên liệu:
Nấm bào ngư được xếp lên các khay, các khay lần lượt được xếp vào xe goòng.Các xe goòng được chuyển vào trong hầm sấy (vì có bộ phận tời kéo nên việc vận chuyển xe goòng vào hầm sẽ thuận tiện và dễ dàng hơn), đóng cửa hầm, tác nhân sấy được đưa vào hầm và quá trình sấy bắt đầu
Sau mỗi 15 phút, mở cửa vào và cửa ra của hầm sấy Dùng tời kéo xe goòng ra khỏi hầm đồng thời đẩy một xe goòng mới vào hầm Tiếp tục tiến hành như vậy sau 6 giờ ta sấy xong 1 mẻ với năng suất 300 kg/giờ
Trang 9SVTH: NHÓM 3 TRANG 9
Tác nhân sấy:
Không khí bên ngoài được đưa vào caloriphe nhờ quạt đẩy Tại caloriphe không khí được đốt nóng lên đến nhiệt độ cần thiết (caloriphe dùng chất tải nhiệt là hơi nước).Sau đó không khí được dẫn vào hầm sấy
Nhiệt độ không khí tại đầu hầm sấy sao cho phù hợp với vật liệu đem sấy (phải nhỏ hơn nhiệt độ cao nhất mà vật liệu có thể chịu được).Trong hầm sấy, không khí nóng đi xuyên qua các lỗ lưới của khay đựng vật liệu và tiếp xúc đều với vật liệu sấy
Ẩm của vật liệu sẽ bốc hơi nhờ nhiệt của dòng khí nóng trên.Quạt hút được đặt cuối hầm sấy để hút tác nhân sấy ra khỏi hầm và đưa vào cylone lắng bụi sau đó thảy ra ngoài
Yêu cầu:
Vật liệu phải đảm bảo chất lượng cao
Sản phẩm thu được:Màu sắc: trắng đều, không có đốm nâu đen trên bề mặt
Độ ẩm: không quá 5%
Tiêu tốn năng lượng ít và chi phí vận hành thấp
1.2.3 Phương pháp và chế độ sấy
Lựa chọn phương pháp sấy: Trong mỗi phương pháp sấy sẽ có nhiều phương thức khác nhau Ở đồ án sấy này phương pháp sấy được sử dụng là cấp nhiệt theo cách đối lưu (tức là việc cấp nhiệt cho vật ẩm thực hiện bằng cách trao đổi nhiệt đối lưu (tự nhiên hay cưỡng bức), môi chất sấy làm nhiệm vụ cấp nhiệt
Chọn chế độ sấy: Liên tục
Trang 10CHƯƠNG II: TÍNH TOÁN CÂN BẰNG NHIỆT ẨM CỦA HỆ THỐNG
SẤY 2.1 CÁC THÔNG SỐ BAN ĐẦU
2.1.1 Vật liệu sấy
Địa điểm sấy: TP.HCM
Nhiệt độ sấy: 70oC
Độ ẩm nguyên liệu trước khi sấy w1 = 90% = 0,9
Độ ẩm nguyên liệu sau khi sấy: w2 = 5% = 0,05
Năng suất: G2 = 300kg/h
Nhiệt độ môi trường sấy: to = 27oC
Độ ẩm môi trường: φo = 83%
Thời gian sấy 6h
Độ ẩm cân bằng: wcb=8%
Độ ẩm tới hạn: 1 8 8 58 %
90 8
1
1
w wcb w
2.1.2 Tác nhân sấy: khôngkhí
Trạng thái A: Trước khi vào Caloripher
Không khí tại Tp HCM có to = 27o
C có độ ẩm tương đối 83 %
Áp suất riêng phần:Ph1 = 21,55mmHg
Trạng thái B: Trước khi vào hầm: chọn nhiệt độ sấy t =700C
Trạng thái C: Sau khi ra khỏi hầm
Sấy lý thuyết: tra đồ thị ramdzim ta được bảng sau
Hàm lượng hơi ẩm d(g/kgkkk) 19,3 19,3 30,6
Áp suất riêng phần Ph(nnHg) 21,55 33,62 33,62
Áp suất bão hòa Pb (mmHg) 36,2 50,8 50,8
Bảng 2.1 Thông số của quá trình sấy
Trang 11SVTH: NHÓM 3 TRANG 11
Khi chọn nhiệt độ sấy là 700
C thì tra giản đồ ta được nhiệt độ bầu ướt khoảng
340C nhỏ hơn nhiệt độ bề mặt của vật liệu sẽ không làm cháy vật liệu trong quá trình sấy.Thời gian sấy: 6h/mẻ
2.2 TÍNH TOÁN
2.2.1 Tính cân bằng vật chất:
Khối lượng vật liệu sấy vào thiết bị:
) / ( 2850 90
100
5 100 300 100
100
1
2 2
w
w G
[3] Lượng ẩm bốc hơi: W= G1 – G2= 2850 - 300 = 2550 (kg/h) [3] Năng suất nguyên liệu cho 1 mẻ:
) / ( 17100 6
* 2850
* 1
[3] Lượng không khí khô tổn thất:
) /
( 5 , 88 0193 , 0 0306 , 0
1 1
0 2
kgam kgkkk
d d
[3] Lượng không khí cần thiết để làm bốc hơi 1kg ẩm vật liệu:
) / (
225675 5
, 88
l W
2.2.2 Tính cân bằng năng lượng
Dựa vào đồ thị H-d ta tra được các thông số:
d1 = 19,3 (g/kgkkk)
d2 = 30,6 (g/kgkkk)
H0 = 18,2 (kcal/kgkkk)
H2 = 28,2 (kcal/kgkkk)
Nhiệt lượng cần thiết để làm bốc hơi 1kg ẩm trong quá trình sấy lý thuyết:
) / ( 12 , 3699 1000
18 , 4 3 , 19
6
,
30
2 , 18
2
,
28
1000 18
, 4
0 2
2
k g
k J
d d
H H
[4] Nhiệt lượng cần thiết để làm bốc hơi 1kg ẩm trong 1 giờ:
Q = q x W = 3699,12 x2550 = 9432756 (kJ/h) = 2620,21(kJ/s) = 2620,21 (KW) [4] Nhiệt lượng tổn thất ra môi trường trong 1s:
QMT = 10% x Q = 10% x 2620,21 = 262,021 (KW) [4]
Trang 12Nhiệt lượng của caloriphe:
QC = Q + QMT = 2620,21+262,021 = 2882,231 (KW) = 2882231(W) [4]
2.2.3 Tính thiết bị chính:
2.2.3.1 Xe goòng:
Chọn kích thước xe goòng:
Chiều cao toàn bộ của xe: hx=1,8m
Chiều cao làm việc của xe: h1=1,6m
Chiều dài xe: lx= 2m
Chiều rộng xe: bx=1,7m
Tính số khay trong mỗi xe goòng:
Khoảng cách giữa 2 tầng khay: h2=0,05m
Số tầng khay trong 1 xe: 32
05 , 0
6 , 1
2
h
h
Hình 2.1: xe sấy
Số khay trong 1 tầng: m = 1 khay
Số khay trong 1 xe goòng: s = m * n = 1* 32= 32(khay)
Lượng nấm bào ngưtrên mỗi xe goòng, mỗi khay chứa 11,5kg nấm bào ngư
gv= 11,5 * 32 = 368(kg nấm/xe)
Trang 13SVTH: NHÓM 3 TRANG 13
Số xe goòng cần cho 1 mẻ sấy: 46 ( )
368
17100
0
xe g
G n
v
Tính khối lượng xe goòng:
Khối lượng khung xe:
Cần 4 thanh đứng 1,6m; 4 thanh ngang 2m; 4 thanh dọc 1,7m Các thanh làm
bằng inox 304, có kích thước 30 30 1,5mm
Khối lượng thực tế 1m inox 304 nặng 0,7kg
Khung xe gòong nặng: 0,7*(4*1,6+4*2+4*1,7) = 21,2kg
Khối lượng bánh xe goòng: 12,08kg Khối lượng bánh xe goòng đường kính 70cm nặng 2kg kèm 2 ổ bi, mỗi ổ nặng 0,5kg, 1 miếng cao su chịu va đập 0,02kg/miếng Vậy mỗi bánh nặng 3,02kg, mỗi xe có 4 bánh nên nặng 12,08kg
2.2.3.2 Khối lượng khay:
Khung khay làm bằng inox 304 kích thước 15*15*2mm có 2 thanh dài 1,95m
và 2 thanh ngang 1,65m
Khối lượng thực tế 1m inox 304 nặng 0,7kg
Tổng khối lượng khung khay là: 0,7* ( 2 *1,65 + 2 * 1,95) = 7,2 (kg)
Mỗi khay có tấm lưới ở đáy, kích thước lỗ 30x30mm, làm bằng inox, kích thước tấm lưới 1,65*1,95m; khối lượng 1,3kg/tấm
Khối lượng 1 khay: Gk = 7,2 +1,3 = 8,5 (kg)
Tổng khối lượng 32 khay trên 1 xe = 32* 8,5 = 272(kg)
Khối lượng 1 xe goòng chưa chở nấm bào ngư:
21,2 + 12,08 + 272 = 305.28 (kg) Khối lượng 1 xe goòng có chởnấm bào ngư: 305,28 + 368= 673,28(kg)
2.2.3 Hầm sấy:
Chiều dài hầm sấy: Lh= nx * lx + L1 + L2 [1] Với L1 là khoảng cách 2 xe, L2 là khoảng cách 2 đầu hầm, thường lấy L1+ L2=0,5lx Vậy Lh = 46 * 2 + 0,5 * 2 = 93(m)
Chiều rộng hầm sấy: Bh = bx + 2b1= 1,7 + 2*0,05 = 1,8 (m) [1]
b1: khoảng trống bên hông xe tới vách tường
Chiều cao hầm sấy: Hh = Bh +Hx =1,8 + 0,1 = 1,9 (m) [1]
Hx : là khoảng trống từ xe tới trần
Trang 14Hầm sấy đƣợc xây bằng gạch có chiều dày 1= 0,3m; 2 lớp hồ vữa mỗi lớp dày
m
025
,
0
3
2
phủ 2 bên lớp gạch
Chiều rộng phủ bì của hầm:
) ( 5 , 2 ) 025 , 0 2 3 , 0 ( 2 8 , 1 ) 2 (
B
B h [1]
Chiều dài phủ bì của hầm: L = 93 + 2 x (0,3 + 2 x 0.025) = 93,7 (m)
Trần hầm sấy có lớp bêtông dày 4 0,35m
Chiều cao phủ bì của hầm: H H h3= 1,9+ 0,35 = 2,25(m) [1]
Trang 15SVTH: NHÓM 3 TRANG 15
CHƯƠNG III: CHỌN THIẾT BỊ PHỤ
3.1 Thiết bị Caloripher
Caloriher là thiết bị dùng để đốt nóng không khí trước khi đưa không khí vào hầm sấy Trong kỹ thuật sấy thường dùng 2 loại caloripher: caloripher khí-hơi và caloripher khí khói Ở đây ta sấy nấm bào ngư bằng hầm sấy với nhiệt độ tác nhân sấy không quá cao nên ta chọn loại caloripher khí-hơi
Caloripher khí-hơi là thiết bị trao đổi nhiệt có vách ngăn Trong ống là hơi bão hòa ngưng tụ, ngoài ống là không khí chuyển động Do hệ số trao đổi nhiệt khi ngưng
tụ của hơi nước n rất lớn so với hệ số trao đổi nhiệt đối lưu giữa mặt ngoài của ống với không khí k Vì vậy, phía không khí thường được làm cánh để tăng cường truyền nhiệt Hơi nước trong ống có áp suất không cao; nhiệt độ bão hòa của hơi nước là th=
80o
C
Hình 3.1: thiết bị caloriphe
