Đồ án tìm hiểu máy sấy lạnh

Ở nước ta nhịp độ phát triển của các ngành nônglâmhải sản ngày càng tăng. Sấy là một khâu quan trọng trong dây chuyền chế biến và bảo quản sản phẩm với mục đích tăng thời gian bảo quản sản phẩm, sản phẩm sẽ được sấy khô với chất lượng tốt trong điều kiện tiêu tốn năng lượng ít nhất.

ĐỒ ÁN SẤY LẠNH

LỜI NÓI ĐẦU

Ở nước ta nhịp độ phát triển của các ngành nông-lâm-hải sản ngày

càng tăng Sấy là một khâu quan trọng trong dây chuyền chế biến và

bảo quản sản phẩm với mục đích tăng thời gian bảo quản sản phẩm,

sản phẩm sẽ được sấy khô với chất lượng tốt trong điều kiện tiêu tốn

năng lượng ít nhất

Sấy không đơn thuần là tách nước và hơi nước ra khỏi vật liệu sấy mà còn

là một quá trình công nghệ phức tạp.Trong quá trình sấy người ta luôn chú

ý đến chất lượng sản phẩm và giảm chi phí năng lượng, do đó tùy theo loại vật liệu sấy mà người ta chọn các phương pháp sấy và hệ thống sấy khác nhau Người ta chia ra hai phương pháp sấy: phương pháp sấy nóng và phương pháp sấy lạnh Để thực hiện quá trình sấy người ta sử dụng một hệ thống các thiết bị gồm thiết bị sấy như buồng sấy, hầm sấy, tháp sấy… Tùy thuộc vào loại vật liệu mà ta chọn các phương pháp sấy và thiết bị sấy khác nhau Trong bài này chúng ta tìm hiểu trong bốn chương

MỤC LỤC

Chương I : TÌM HIỂU CHUNG VỀ VẤN ĐỀ SẤY ……… Chương II: CHỌN PHƯƠNG ÁN SẤY ĐỐI LƯU ……… Chương III : QUÁ TRÌNH SẤY NẤM ……… Chương IV : CHỌN VÀ TÍNH TOÁN THIẾT BỊ SẤY …………

CHƯƠNG I TÌM HIỂU CHUNG VỀ VẤN ĐỀ SẤY

I ĐỊNH NGHĨA :

Sấy là quá trình tách ẩm ra khỏi vật liệu bằng phương pháp nhiệt Dựa vào phương thức cung cấp nhiệt cho vật liệu người ta phân chia thiết bị sấy ra: sấy đối lưu, sấy tiếp xúc, sấy bức xạ, nhằm tránh hư hỏng trong quá trình bảo quản , tăng độ bền cho sản phẩm , trong thời đại hiện nay sấy được ứng dụng rộng rãi trong công , nông nghiệp

Sấy là một quá trình công nghệ được sử dụng rất nhiều trong thực tế, sản xuất và đời sống Trong công nghiệp như chế biến nông sản-hải sản, chế biến gỗ, sản xuất vật liệu xây dựng…kỹ thuật sấy đóng một vai trò quan trọng trong dây chuyền sản xuất Trong công nghiệp, sấy là một trong những công đoạn quan trọng của công nghệ sau thu hoạch…Sản phẩm sau quá trình sấy có độ ẩm thích hợp, thuận tiện cho việc bảo quản, vận chuyển, chế biến, đồng thời nâng cao chất lượng sản phẩm

II MỤC ĐÍCH :

• làm giảm trọng lượng của vật liệu

• Vận chuyển vật liệu dễ dàng hơn

• làm chậm bớt quá trình sinh học để bảo quản lâu hơn

III PHƯƠNG PHÁP SẤY

Tác nhân sấy :

Để duy trì động lực của quá trính sấy cần một môi chất mang ẩm thoát từ bể mặt vật liệu sấy thải vào môi trường Môi trường làm nhiệm vụ nhận ẩm từ bề mặt vật liệu để thải vào môi trường gọi chung là tác nhân sấy Tác nhân sấy có thể khói lò , không khí hoặc một số chất lỏng như dầu mỏ ……

IV.PHÂN LOẠI :

1 HỆ THỐNG SẤY LẠNH

• Hệ thống sấy lạnh ở nhiệt độ t >0

• Hệ thống sấy thăng hoa

• Hệ thống sấy chân không

2 HỆ THỐNG SẤY NÓNG

• Hệ thống sấy tiêp xúc

• Hệ thống sấy đối lưu

V ƯU ĐIỂM VÀ NHƯỢC ĐIỂM CỦA QUÁ TRÌNH SẤY

1 ƯU ĐIỂM :

• Hàm lượng nước còn lại trong sản phẩm rât ít ( 2 - 4 % )

• Không làm thay đổi các tố chất tự nhiên của sản phẩm

• Bảo quản thực phẩm sấy khô lâu

• ứng dụng rộng rãi rẻ tiền

2 NHƯỢC ĐIỂM :

• Yêu cầu chế tạo máy khắt khe kỹ thuật cao

• Đóng gói sản phẩm ở nhiệt độ có độ ẩm thấp < 30 % hoặc < 20%

VI NGUYÊN TẮC SẤY

Đa số máy sấy trực tiếp hoặc đối lưu , không khí nóng đều sử dụng để cung cấp nhiệt cho sự bốc hơi và mang đi hơi ẩm bốc ra từ sản phẩm

VII GIỚI THIỆU PHƯƠNG PHÁP SẤY BUỒNG

Phương pháp sấy buồng được dùng để sấy các sản phẩm nông nghiệp

mà vẫn giữ được chất dinh dưỡng và màu sắc của sản phẩm Bộ phận chính của phương pháp sấy buồng là buồng sấy (tủ sấy) Tủ sấy phù hợp cho nhiều loại nguyên liệu dạng định hình, dạng hạt, dạng cục…

Tủ sấy là một khối hình chữ nhật hoặc hình vuơng tương ứng với từng thể tích sản phẩm.

Nguyên lý làm việc:

tác nhân là khơng khí ẩm được làm lạnh từ trạng thái ban đầu 3 đến trạng thái 1, quá trình làm lạnh này cĩ < ứng với trạng thái 3 của khơng khí ẩm, phần lớn lượng nước trong khơng khí ẩm được tách ra trong giai đoạn này Ở trạng thái 1 khơng khí cĩ độ ẩm =100% và nhiệt

độ thấp nhất Do đĩ ta phải gia nhiệt cho khơng khí bằng điện trở hay dàn nĩng của máy lạnh đến nhiệt độ (ứng với độ ẩm tương đối nhỏ đến giá trị cần thiết) Sau đĩ khơng khí ở trạng thái 2 được đưa vào

buồng sấy Do ở trạng thái 2 khơng khí cĩ độ ẩm tương đối rất nhỏ nên nĩ sẽ hấp thụ nước từ vật sấy đưa ra khỏi buồng sấy ở trạng thái 3

Tái tuần hoàn toàn bộ tác nhân sấy

Buồng sấy T.B gia nhiệt

Dàn lạnh

Nước ngưng tụ thải ra ngoài

Máy nén

1

CHƯƠNG II CHỌN PHƯƠNG ÁN SẤY SẤY ĐỐI LƯU :

I ĐỊNH NGHĨA:Sấy đối lưu là dùng không khí nóng hoặc khói lò làm tác nhân sấy có nhiệt độ , độ ẩm, tốc độ phù hợp , chuyển động chảy chùm lên vật sấy làm cho ẩm (nước)trong vật sấy bay hơi rồi theo TNS, sau thời gian sấy ta được sản phẩm sấy có độ ẩm theo yêu cầu

II ƯU ĐIỂM VÀ NHƯỢC ĐIỂM

Ưu điểm :

Đơn giản , dễ chế tạo ,dễ vận hành, việc nạp nguyên liệu và lấy sản phẩm theo mẻ ,vật sấy được phân bố đều và đặt tĩnh trong không gian buồng sấy dễ dàng ,có thể sấy vật liệu khác giá thành hạ

III CÁC KIỂU THIẾT BỊ SẤY

Kiểu thiết bị

sấy

Cách làm việc

Sản phẩm sấy

Chế độ sấy và tiêu hao nhiệt riêng

Nhiệt độ môi chất sấy

60÷250oC Tiêu hao nhiệt riêng q=6000÷10.000 kJ/kg ẩm

Hầm sấy Liên tục Nhiều loại

sản phẩm như kiểu buồng sấy

Nhiệt độ môi chất sấy

Nhiệt độ môi chất sấy

Các chi tiết kim loại sơn, các hộp đựng…

Nhiệt độ môi chất sấy

Nhiệt độ môi chất sấy

60÷180oC

Tiêu hao nhiệt riêng q=5000÷6500 kJ/kg ẩmThiết bị sấy

thùng quay

Liên tục hay chu kỳ, thùng quay

Vật liệu dạng hạt, than,

Nhiệt độ môi chất sấy: khi sấy than quặng 60÷250oC, khi sấy ngũ cốc 60÷120oC tiêu hao

với vòng quay

n =0,5÷8 v/ph

quặng, cát công nghệ, ngũ cốc

Tốc độ khí 10÷40 m/sTiêu hao nhiệt riêng q=4200÷6700 kJ/kg ẩm

Sấy phun Liên tục Sữa, trứng,

và các loại dung dịch khác

Khi t = 130÷150oC A = 2÷4 kg ẩm/m3h

Khi t = 300÷400oC A = 8÷12

kg ẩm/m3hKhi t = 500÷700oC

Cường độ bay hơi ẩm

A = 100÷300 kg ẩm/m3hTiêu hao nhiệt riêng q=6000÷10.000 kJ/kg ẩm

CHƯƠNG III QUÁ TRÌNH SẤY NẤM

I NGÀNH NẤM NƯỚC TA HIỆN NAY

Ngành sản xuất nấm ăn đã hình thành và phát triển trên thế giới từ hàng trăm năm Hiện nay có khoảng 2.000 loài nấm ăn được, trong đó

có 80 loài nấm ăn ngon và được nghiên cứu nuôi trồng nhân tạo

(UNESSCO-2004)

II PHÂN LOẠI NẤM Ở VIỆT NAM

Nấm có nhiều loại , chúng ta chỉ tìm hiểu một số loại thông dụng

• Nấm rơm

• Nấm hương

• Nấm kim châm ………

1 Tính chất vật lý của nấm

Khối lượng riêng : 771 (kg/m3)

Nhiệt dung riêng : 3,84 (kj/kgk)

Hệ số dẫn nhiệt : 0,23 (w/mk)

Độ ẩm vật liệu sấy

_ độ ẩm của vật liệu trước khi đưa vào : w =80%

_ độ ẩm của vật liệu sau khi sấy :20-30%

Nhiệt độ cho phép : 40 – 50

2 Thành phần hóa học cơ bản của nấm rơm

Nấm rơm là loại phổ biến, nhất là các làng quê vì có nhiều rơm, nấm thường được sử dụng làm thực phẩm Là loại nấm giàu dinh dưỡng, cứ 100g nấm rơm khô chứa đạm tới 21 - 37g đạm (đặc biệt thành phần đạm chứa hàm lượng cao lại đầy đủ các acid amin cần thiết mà cơ thể không

tự tổng hợp được, còn hơn cả thịt bò và đậu tương), chất béo 2,1 - 4,6g, bột đường chiếm 9,9g, chất xơ 21g, các yếu tố vi lượng là Ca, Fe, P và các vitamine A, B1, B2, C, D, PP

3 Cấu tạo

Bao gốc (volva): Dài và cao lúc nhỏ, bao lấy tai nấm Khi tai nấm

trưởng thành, nó chỉ còn lại phần trùm lấy phần gốc chân cuống nấm, bao nấm là hệ sợi tơ nấm chứa sắc tố melanin tạo ra màu đen ở bao gốc

Độ đậm nhạt tùy thuộc vào ánh sáng Ánh sáng càng nhiều thì bao gốc càng đen

Cuống nấm : Là bó hệ sợi xốp, xếp theo kiểu vòng tròn đồng tâm Khi còn non thì mềm và giòn Nhưng khi già xơ cứng và khó bẻ gãy

Mũ nấm: Hình nón, cũng có melanin, nhưng nhạt dần từ trung tâm ra rìa mép

Mũ nấm: Hình nón, cũng có melanin, nhưng nhạt dần từ trung tâm ra rìa mép

4 Chu kì sống

Quá trình tạo thành quả thể nấm rơm gồm 6 giai đoạn:

Đầu đinh ghim (nụ nấm)

Hình nút nhỏ

Hình nút

Hình trứng

Hình chuông (kéo dài).

Trưởng thành (nở xòe)

Chu kỳ sinh trưởng và phát triển của nấm rơm rất nhanh chóng (10-12 ngày) Những ngày đầu nấm nhỏ như hạt tấm có màu trắng (giai đoạn đinh ghim), 2-3 ngày sau lớn rất nhanh bằng hạt ngô, quả táo, quả trứng (giai đoạn hình trứng), lúc trưởng thành (giai đoạn phát tán bào tử) trông giống như một chiếc ô dù, có cấu tạo thành các phần hoàn chỉnh

III NHÂN TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN QUÁ TRÌNH SẤY

Trong quá trinh sấy sảy ra một loạt biến đổi sinh lý , hóa , cơ học , và các quá trình biến đổi khác làm ảnh hưởng đến chất lượng sản phẩm

IV NHỮNG BIẾN ĐỔI CƠ HỌC

Vật liệu sau khi sấy bị biến dạng như : cong queo , biến đổi độ xôp

…………

V BIẾN ĐỔI VỀ MÀU SẮC

Trong quá trình làm khô màu sắc và mùi vị của sản phẩm bị biến đổi Nguyên nhân là do nguyên liệu bị mất nước thể tích co rút, bị ôxy hoá hay các sắc tố bị khử

VI.TÍNH CHẤT CỦA NẤM

Đặc điểm cấu tạo của cây nấm

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 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 như nấm sò 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 Người ta chia đời sống của nấm trồng 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 Đa số nấm

trồng đều sinh sản bằng bào tử

VII QUÁ TRÌNH BẢO QUẢN NẤM

Hái nấm tươi: Nấm phải hái đúng độ tuổi, không để nấm phát tán bào tử, nấm mới thu hái, không hái nấm sau khi vừa tưới nước xong Thời gian ngừng tưới đến khi hái ít nhất phải đảm bảo trên 4 giờ để nấm

không bị dập nát Các dụng cụ hái nấm phải sạch sẽ kể cả dao, kéo cắt nấm bằng inox Trường hợp nấm bị bẩn do rơi, vãi, dính đất, cát thì phải rửa sạch, để ráo nước Từ lúc thu hái đến lúc chế biến không quá 24 giờ Lựa chọn, phân loại: Nấm hái xong cần phải cắt bỏ sạch phần gốc, tách các cây nấm khỏi cụm (nếu là cây nấm mọc thành cụm).Tùy thuộc vào từng đối tượng cụ thể có thể rửa hoặc không rửa khi hái xong.Nấm sò không cần rửa, mộc nhĩ nếu rửa sạch thì càng tốt, nấm rơm chỉ rửa

những cây nấm bị bẩn; linh chi bắt buộc phải rửa sạch.Khi hái xong cần loại bỏ những nấm sâu, nở Tùy theo yêu cầu của thị trường tiêu thụ sản phẩm mà nấm có thể được cắt to hay nhỏ hoặc để nguyên cây nấm

Thông thường nấm sò có thể xé thành 2-3 mảnh đối với những cánh nấm lớn (đường kính 4cm trở lên); linh chi có thể thái lát mỏng hoặc để

nguyên, mộc nhĩ để nguyên cây

Sấy khô nấm : Nhiệt độ sấy nấm khoảng 2-3h đầu từ 40-45oC, 2-3h sau

ở nhiệt độ 45-50oC, thời gian tiếp theo ở nhiệt độ 50-55oC đến khi nấm

đã gần khô tăng nhiệt độ tối đa lên 55-60oC Thời gian từ lúc hái tươi đến khi phơi, sấy khô đảm bảo tối đa 24h (trừ mộc nhĩ, linh chi tối đa 72h)

Hiện nay công nghệ được áp dụng trong sản xuất và bảo quản nấm ở Việt Nam còn hạn chế Một trong những phương pháp hiệu quả sẽ được ứng dụng rộng rãi không chỉ trong sản xuất nấm và bảo quản các nông sản đắt tiền khác là phương pháp sấy lạnh

*Hình ảnh về nấm rơm

IX QUY TRÌNH SẤY NẤM

Nấm nguyên liệu (thu hoạch)

thành phẩm

đóng gói

bảo quản

CHƯƠNG IV CHỌN VÀ TÍNH TOÁN THIẾT BỊ SẤY

I THIẾT BỊ SẤY

Ta đã biết để sấy khô một vật cần 2 tác động cơ bản : một là gia nhiệt cho vật làm cho ẩm trong vật hóa hơi, hai là làm cho ẩm thoát ra khỏi vật và thải vào môi trường

Để làm cho ẩm thoát ra khỏi vật thì ta phải chọn phương pháp sấy phù hợp Chế độ sấy tốt tùy thuộc vào từng loại sản phẩm sấy cụ thể mà chọn phương pháp sấy phù hợp nhất

Chọn thiết bị sấy.

Dựa vào đặc điểm cấu tạo của nấm cũng như đảm bảo các thông số chế

độ sấy yêu cầu các chỉ tiêu kinh tế ,kỹ thuật cao tiêu tốn ít nhiên liệu ,năng lượng điện ,giá thành hạ ,lắp đặt vận hành dễ dàng ,sữa chữa dễ,tuổi thọ cao ,có thể sấy được nhiều vật liệu khác nhau có kích thước

và tính chất gần nhau nên ta chọn thiết bị sấy buồng

Buồng sấy là buồng hình lăng trụ tiết diện hình chữ nhật ,vật liệu sấy trên các khay ,chất trên xe goòng ,môi chất sấy là không khí chuyển động trong buồng sấy bằng đối lưu cưỡng bức nhờ quạt gió

Ta chọn sấy buồng bởi lẽ sấy buồng làm việc theo chu kỳ vật liệu đưa vào buồng sấy từng mẻ một ,độ ẩm ,nhiệt độ thay đổi theo thời gian sấy ,chế độ nhiệt độ không ổn định

Ta chọn thiết bị sấy buồng dùng quạt ly tâm có gia nhiệt trung gian và hồi lưu ,môi chất sấy đi vào từng phần của xe vật liệu gia nhiệt bổ sung

do đo chế độ nhiệt độ được điều hòa hơn theo chiều cao của vật liệu , khi cần hồi lưu có thể điều chỉnh cửa gió

Ta biết sấy là quá trình bốc hơi ẩm từ VLS được đốt nóng Như vậy quá trình sấy gồm 2 quá trình:

-Quá trình đốt nóng vật ẩm

-Quá trình thải ẩm vào môi trường

Đối với TBS đối lưu ta chọn TNS là khí nóng ,nguồn năng lượng để gia nhiệt cho TNS là hơi nước , thiết bị đốt nóng là calorife khí hơi.

nổ ,mặt khác trong khói lò co chứa khí SO2 nên dễ gây ăn mòn thiết bị Nhiệm vụ của tác nhân sấy là :

- Gia nhiệt cho vật sấy

- Tải ẩm : mang ẩm từ bề mặt vật vào môi trường

- Bảo vệ vật sấy khỏi bị hỏng do quá nhiệt

III Giới thiệu về phương pháp sấy lạnh:

Phương pháp sấy lạnh được thực hiện bằng cách giảm độ ẩm tương đối trong không khí để tạo ra sự chênh lệch áp suất giữa hơi nước trong

không khí và hơi nước trong nông sản, thực phẩm Bằng cách này độ ẩm

sẽ tách ra khỏi nông sản, thực phẩm, và đi vào không khí Khi làm lạnh không khí trong thiết bị trao đổi nhiệt xuống thấp hơn nhiệt độ đọng sương, không khí bão hoà ẩm sẽ ngưng đọng và tách ra khỏi không khí Không khí sau đó đi qua dàn nóng sẽ sấy khô nông sản, thực phẩm

1 Ưu điểm của phương pháp sấy lạnh.

Ưu điểm của công nghệ này sấy lạnh là có thể xây dựng được từng quy trình công nghệ sấy hợp lý đối với từng loại rau, củ, quả Sau khi

sấy, nông sản, thực phẩm giữ được nguyên màu sắc, mùi vị, thành phần dinh dưỡng thất thoát không đáng kể (khoảng 5%).

2 Nhược điểm

Giá thành cao, thời gian sấy dài, số lượng sấy/ mẻ bị hạn chế

III THỜI GIAN SẤY

1 Định nghĩa :Thời gian sấy là đại lượng đặc trưng tổng hợp của quá

trình sấy ,nó có ý nghĩa đặc biệt quan trọng trong qua trình thiết kế và vận hành thiết bị sấy

Thời gian sấy phụ thuộc vào các đặc trưng VLS chủng loại hình dáng kích thước ,độ ẩm ban đầu và độ ẩm sản phẩm sau khi sấy ,các đặc trưng thiết bị ,phương pháp sấy , chế độ sấy ,cách bố trí vật liệu

2 Phương pháp xác định thời gian sấy:

Đối với sấy nấm để xác định thời gian sấy ta lấy theo kinh nghiệm,ta chia ra 3 giai đoạn mỗi giai đoạn thời gian sấy là 8h

IV TÍNH TOÁN THIẾT BỊ SẤY

Thiết kế buồng sấy nấm với các thông số sau

Khối lượng vật liệu sấy với G1= 30kg

-Độ ẩm vls vào = 80% ,vls ra 14%

-Thời gian sấy =10h

-Nhiệt độ vào dàn lạnh (nhiệt độ môi trường) t0= 37oC ,độ ẩm 70%-Nhiệt độ ra khỏi dàn lạnh t1=100C, độ ẩm = 99%

-Nhiệt độ sấy t2=500C

- Nhiệt độ ra khỏi buồng sấy t3= 250C

- Áp suất bão hòa với t0 =37oC

- Po = exp.(12- ) exp.(12- )= 0,062 bar

Áp suất bão hòa với t1 = 10oC, φ1 =99%

P1 = exp.(12- ) = exp= 0.0122 bar

d1 =0.621 = 0,621 = 7.74*10-3 kg ẩm/kgkk

I1 = t1 + d1(2500 + 2t1) = 10 + 7.71*10-3(2500 +2*10) = 29.5

kJ/kgkkk

Áp suất bão hòa với t2 =50oC, d1 = d2 = 7.74*10-3 kg ẩm/ kg kk khô

P2 = exp.(12- ) = exp.(12- ) = 0.122 bar

I2 = t2 +d2(2500 + 2t2)

= 50 + 7.74*10-3(2500 + 2*50) = 70.124 kJ/kgkkk

φ 2 = = 0.098