NGHIÊN CỨU VÀ THIẾT KẾ MÁY SẤY CÁ LÓC DẠNG KHAY DÙNG LÒ ĐỐT CỦI GIÁN TIẾP NĂNG SUẤT 100 kgmẻ

Sản phẩm khô phải đảm bảo được các yêu cầu về chất lượng, giá trị dinh dưỡng, màu sắc, mùi vị… Phương pháp làm khô truyền thống được sử dụng là xếp cá lóc đã được xử lý làm sạch lên các

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM TPHCM

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP

NGHIÊN CỨU VÀ THIẾT KẾ MÁY SẤY CÁ LÓC DẠNG

KHAY DÙNG LÒ ĐỐT CỦI GIÁN TIẾP

NĂNG SUẤT 100 kg/mẻ

Họ và tên sinh viên: Nguyễn Tấn Viễn Trần Anh Sĩ

Ngành: CÔNG NGHỆ NHIỆT LẠNH Niên khóa: 2006 - 2010

TP.Hồ Chí Minh, tháng 7 năm 2010

NGHIÊN CỨU VÀ THIẾT KẾ MÁY SẤY CÁ LÓC DẠNG KHAY DÙNG LO ĐỐT CỦI GIÁN TIẾP

NĂNG SUẤT 100 kg/mẻ

Tác giả

Nguyễn Tấn Viễn Trần Anh Sĩ

Khóa luận được đệ trình để đáp ứng yêu cầu cấp bằng kỹ sư ngành

Công Nghệ Nhiệt Lạnh

Giáo viên hướng dẫn Ths Nguyễn Hùng Tâm

Tháng 7/2010

LỜI CẢM TẠ

-Trong thời gian thực hiện đề tài, được sự chỉ dạy và truyền đạt kiến thức của quý thầy cô, chúng tôi xin chân thành cảm ơn:

-Ban giám Hiệu Trường Đại Học Nông Lâm TP HCM

-Ban Chủ Nhiệm và toàn thể quý thầy, cô Khoa Cơ Khí – Công Nghệ Trường Đại Học Nông Lâm TP HCM đã nhiệt tình truyền đạt cho chúng tôi những kiến thức

bổ ích trong quá trình học tập tại trường

-Đặc biệt gửi lời cảm ơn tới thầy Th.S Nguyễn Hùng Tâm, giảng viên Khoa Cơ Khí Công Nghệ Trường Đại Học Nông Lâm TP HCM, người đã tận tình hướng dẫn, giúp đỡ, động viên và tạo mọi điều kiện thuận lợi cho chúng tôi trong suốt quá trình thực hiện luận văn này

-Cám ơn chú Hiếu, Trọng đã hỗ trợ chúng tôi rất nhiều trong quá trình thực hiện đề tài

-Chúng tôi cũng tỏ lòng biết ơn tới bạn bè trong và ngoài lớp đã giúp đỡ, động viên trong suốt quá trình học tập và trong thực hiện đề tài

-Chúng tôi xin gửi đến quý thầy cô và các bạn lời chúc sức khỏe và lời cảm ơn chân thành nhất

TÓM TẮT

Nhằm đáp ứng nhu cầu sấy cá sạch hơn, một hệ thống sấy khay với lò đốt củi

gián tiếp đã được thực hiện

¾ Mục đích:

Đề tài được thực hiện nhằm:

- Tính toán thiết kế hệ thống sấy khay khô cá lóc 100 kg/mẻ

- Nghiên cứu tổng hợp các phương pháp làm khô cá lóc

- Thí nghiệm sấy khô cá lóc

- Ẩm độ cần sấy xuống khoảng, % 28

- Năng suất máy sấy, kg/mẻ 100

+ Kết quả khảo sát:

Hệ thống sấy nhãn 500 kg/mẻ sử dụng lò đốt hột nhãn cháy ngược và bộ trao

đổi nhiệt dạng đứng và dạng nằm

Trên cơ sở các kết quả thí nghiệm và tra cứu tài liệu, một hệ thống máy sấy cá

lóc năng suất 100 kg/mẻ đã được tính toán, thiết kế khá hoàn chỉnh

MỤC LỤC

Trang tựa i

Cảm tạ ii

Tóm tắt iii

Mục lục iv

Danh sách các chữ viết tắt ix

Danh sách các bảng x

CHƯƠNG 1 MỞ ĐẦU 1

1 Mở đầu 1

2 Mục đích đề tài 3

2.1 Mục đích chung 3

2.2 Mục đích cụ thể 3

CHƯƠNG 2 TỔNG QUAN 4

2.1 Giới thiệu chung về các phương pháp sấy 4

2.1.1 Phương pháp sấy lớp vật liệu đứng yên 4

2.1.2 Phương pháp sấy lớp vật liệu di động 4

2.2 Tìm hiểu chung về máy sấy khay 4

2.2.1 Loại thổi dọc khay 5

2.2.2 Loại thổi xuyên khay 5

2.3 Tìm hiểu chung về nguyên liệu cá lóc 6

2.3.1 Tính chất vật lý của cá 6

2.3.2 Thành phần hóa học của cá 8

2.3.3 Các phương pháp làm khô nguyên liệu cá 9

2.3.4 Các phương pháp chế biến cá 11

2.4 Giới thiệu một số dạng lò đốt thông dụng 12

2.5 Tính chất nhiên liệu đốt 13

2.5.1 Tìm hiểu về củi 13

2.5.2 Thành phần nhiên liệu đốt dạng rắn, lỏng 13

2.5.3 Nhiệt trị thấp của nhiên liệu rắn, lỏng 13

2.5.4 Hệ số không khí thừa và lượng không khí cần thiết 14

2.5.5 Tính lượng sản phẩm cháy và thành phần của sản phẩm cháy 15

2.5.6 Tính khối lượng riêng của sản phẩm cháy 15

2.5.7 Tính nhiệt độ cháy lý thuyết và nhiệt độ cháy thực tế của củi 16

2.6 Lý thuyết tính toán máy sấy 16

2.6.1 Các vấn đề chung 16

2.6.2 Phân tích quá trình sấy bằng đồ thị không khí ẩm 17

2.6.3 Lượng nước tách ra trong quá trình sấy 17

2.6.4 Tính thời gian sấy 18

2.7 Các công thức tính toán lò đốt 18

2.7.1 Công suất lò đốt 18

2.7.2 Chi phí lò đốt 19

2.7.3 Thể tích buồng đốt 19

2.7.4 Diện tích ghi 19

2.7.5 Nhiệt thu do đốt cháy nhiên liệu 19

2.7.6 Nhiệt do khói mang đi 19

2.7.7 Nhiệt mất do cháy không hoàn toàn hóa học 19

2.7.8 Nhiệt mất do cháy không hoàn toàn cơ học 20

2.7.9 Nhiệt mất do tổn thất qua vách lò, đáy lò, nóc lò 20

2.7.10 Tổng nhiệt lượng cung cấp vào bộ trao đổi nhiệt 20

2.8 Tìm hiểu về bộ trao đổi nhiệt 20

2.9 Tính toán bộ trao đổi nhiệt 21

2.9.1 Xác định tốc độ khói đi trong ống 21

2.9.2 Tính diện tích và chiều dài từng đoạn ống 21

2.9.3 Tính trở lực và tổn thất áp suất tại lò đường ống trao đổi nhiệt 24

CHƯƠNG 3 NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 26

3.1 Bố trí thí nghiệm 26

3.1.1 Các bước thí nghiệm 26

3.1.2 Thiết bị và dụng cụ thí nghiệm 27

3.1.3 Phương pháp thực hiện 28

3.1.4 Phương pháp thu thập và xử lý số liệu 28

3.1.5 Phương pháp xác định độ ẩm của cá 28

3.2 Địa điểm 28

3.3 Thời gian 28

CHƯƠNG 4 KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 29

4.1 Các kết quả thí ngiệm xác định các thông số ban đầu 29

4.1.1 Kết quả thí nghiệm lần I 29

4.1.2 Nhận xét và thảo luận kết quả thí nghiệm 31

4.1.3 Kết quả thí nghiệm lần II 32

4.1.4 Nhận xét và thảo luận kết quả thí nghiệm 34

4.2 Khảo sát nhanh một số lò đốt và bộ trao đổi nhiệt 36

4.2.1 Mục đích 36

4.2.2 Các hệ thống sấy khảo sát 36

4.2.2.1 Hệ thống lò đốt và bộ trao đổi nhiệt dạng đứng đối lưu cưởng bức dùng cho máy sấy cơm nhãn 500 kg/mẻ 36

4.2.2.2 Hệ thống lò đốt và bộ trao đổi nhiệt dạng nằm đối lưu cưởng bức dùng cho máy sấy cơm nhãn 500 kg/mẻ 38

4.2.2.3 Hệ thống lò đốt và bộ trao đồi nhiệt đối lưu tự nhiên dùng cho máy sấy cơm nhãn 500 kg/mẻ 39

4.3 Các lựa chọn ban đầu của hệ thống sấy cá 41

4.3.1 Mục đích thiết kế 41

4.3.2 Lựa chọn hệ thống sấy (Lò đốt, bộ trao đổi nhiệt, buồng sấy) 41

4.3.3 Cấu tạo và nguyên lý làm việc của hệ thống 41

4.3.4 Lựa chọn tác nhân sấy và cách đưa tác nhân vào buồng sấy 42

4.4 Các số liệu ban đầu 42

4.5 Tính toán về nhiên liệu đốt 43

4.5.1 Thành phần sử dụng của củi 43

4.5.2 Nhiệt trị thấp của nhiên liệu củi khô 44

4.5.3 Lượng không khí cần thiết đốt 1 kg nhiên liệu 44

4.5.4 Lương sản phẩm khi đốt cháy 1 kg nhiên liệu củi 44

4.5.5 Thành phần sản phẩm cháy 45

4.5.6 Khối lượng riêng của sản phẩm cháy 45

4.5.7 Tính nhiệt độ cháy lý thuyết và nhiệt độ cháy thực tế của củi 45

4.6 Tính toán chung về quá trình sấy 45

4.6.1 Lượng nước tách ra trong quá trình sấy 45

4.6.2 Tính thời gian sấy lý thuyết 45

4.6.3 Tính nhiệt lượng cần thiết nung nóng không khí sấy 46

4.7 Tính toán lò đốt 46

4.7.1 Chi phí không khí quạt 46

4.7.2 Công suất lò đốt 46

4.7.3 Chi phí chất đốt 47

4.7.4 Lượng nhiệt mà lò đốt cung cấp 47

4.7.5 Thể tích buồng đốt 47

4.7.6 Tính diện tích ghi lò và chiều dài lớp liệu trên ghi 47

4.7.7 Phân bố kích thước lò đốt 48

4.8 Tính toán nhiệt của lò đốt 48

4.8.1 Nhiệt thu do đốt cháy nhiên liệu 48

4.8.2 Nhiệt do khói mang ra 48

4.8.3 Mất nhiệt do cháy không hoàn toàn hóa học 48

4.8.4 Mất nhiệt do cháy không hoàn toàn cơ học 49

4.8.5 Nhiệt mất do tổn thất qua vách lò, đáy lò, nóc lò 49

4.8.6 Tổng nhiệt lượng cung cấp vào bộ thu nhiệt 50

4.9 Tính toán bộ trao đổi nhiệt 50

4.9.1 Xác định tốc độ khói đi trong ống 50

4.9.2.Tính diện tích và chiều dài từng đoạn ống 50

4.9.3 Tính trở lực và tổn thất áp suất tại lò và đường ống trao đổi nhiệt 53

4.9.4 Hiệu suất bộ trao đổi nhiệt 55

4.10 Tính toán thùng sấy 55

4.11 Tính sơ bộ chọn quạt và động cơ 56

4.12 Tính toán sơ bộ giá vật tư 56

Chương 5 KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ 56

5.1 Kết luận 56

5.1.1 Quá trình tính toán thiết kế 56

5.1.2 Quá trình thí nghiệm 56

5.2 Đề nghị 57

TÀI LIỆU THAM KHẢO

PHỤ LỤC

DANH SÁCH CÁC CHỮ VIẾT TẮT

TĐN: Trao đổi nhiệt

TBTĐN: Thiết bị trao đổi nhiệt

NL: Nhiên liệu

TL: Tài liệu

kkk: Không khí khô

DANH SÁCH CÁC BẢNG

1 Phụ lục 1: Thí nghiệm sấy cá ngày 13, 14 tháng 4 năm 2010

Bảng 1.1: Theo dõi nhiệt độ

Bảng 1.2: Theo dõi khối lượng

2 Phụ lục 2: Thí nghiệm ngày 27, 28, 29 tháng 4 năm 2010

Bảng 2.1: Theo dõi nhiệt độ

Bảng 2.2: Theo dõi khối lượng

Chương 1 : MỞ ĐẦU

1 Mở đầu

Đồng bằng sông Cửu Long là vùng sông nước với nguồn thủy hải sản phong phú, đặt biệt là cá lóc một loại cá nước ngọt, tập trung với số lượng lớn, lại rất dễ nuôi và sinh trưởng nhanh nên hầu như là nguồn nguyên liệu có thể cung ứng quanh năm

Để thuận lợi cho quá trình vận chuyển sử dụng làm thức ăn dự trữ hằng ngày,

cá lóc được bảo quản bằng nhiều phương pháp như: bảo quản lạnh, bảo quản bằng muối, bằng chất chống oxi hóa và làm khô Trong các cách bảo quản trên thì bảo quản lạnh và làm khô là hai phương pháp được sử dụng phổ biến nhất

Cá lóc bảo quản lạnh đảm bảo vẫn còn tươi nguyên giữ được các khoáng chất

và giá trị dinh dưỡng khá tốt nhưng giá thành bảo quản khá cao

Cá lóc làm khô là phương pháp bảo quản đơn giản, kinh tế và được sử dụng rất phổ biến Sản phẩm khô phải đảm bảo được các yêu cầu về chất lượng, giá trị dinh dưỡng, màu sắc, mùi vị…

Phương pháp làm khô truyền thống được sử dụng là xếp cá lóc đã được xử lý làm sạch lên các vỉ và đem phơi dưới ánh nắng mặt trời, đây được xem là phương pháp làm khô cá lóc đơn giản và rẻ tiền nhất Tuy nhiên phương pháp này phải đảm bảo có mặt bằng đủ lớn để phơi, tốn nhiều công lao động, không đảm bảo vệ sinh an toàn thực phẩm, phụ thuộc vào điều kiện thời tiết, năng suất không ổn định Do đó phương pháp phơi khô chỉ được áp dụng cho những quy mô sản xuất nhỏ lẻ và yêu cầu chất lượng sản phẩm không cao Ngày nay, yêu cầu chất lượng sản phẩm ngày càng cao nên phương pháp phơi khô đã không còn thích hợp

Xuất phát từ những yêu cầu thực tế nhằm tìm giải pháp thích hợp để khắc phục những điều trên và nâng cao quy mô sản xuất cũng như đảm bảo chất lượng sản phẩm Được sự cho phép của Ban Chủ Nhiệm Khoa Cơ Khí Công Nghệ, chúng em gồm hai sinh viên: “Trần Anh Sĩ, Nguyễn Tấn Viễn”, Lớp Công Nghệ Nhiệt Lạnh 32

đã tiến hành “Nghiên cứu và thiết kế máy sấy cá lóc 100 kg dùng lò đốt củi gián tiếp”

Chân thành cám ơn

Sinh viên

Trần Anh Sĩ 0975912603

Nguyễn Tấn Viễn 01227689992

2 Mục đích đề tài

2.1 Mục đích chung

Tính toán thiết kế hệ thống sấy khay khô cá lóc 100 kg/mẻ

2.2 Mục đích cụ thể

- Nghiên cứu tổng hợp các phương pháp làm khô cá lóc

- Thí nghiệm sấy khô cá lóc

- Khảo sát nhanh một số hệ thống lò đốt – TĐN gián tiếp

- Tính toán chung hệ thống sấy

- Thiết kế: Buồng sấy (Sĩ)

Lò đốt và trao đổi nhiệt (Viễn)

Chương 2: TỔNG QUAN Tra cứu tài liệu phục vụ trực tiếp đề tài

2.1 Giới thiệu chung về các phương pháp sấy /TL 6/

2.1.1 Phương pháp sấy lớp vật liệu đứng yên

- Dòng tác nhân thổi song song bề mặt vật liệu: Trong phương pháp này lớp vật liệu được bố trí nằm yên tại chỗ và dòng tác nhân thổi song song với bề mặt vật liệu

- Dòng tác nhân thổi vuông góc với bề mặt vật liệu

2.1.2 Phương pháp sấy lớp vật liệu di động

Dòng vật liệu sấy sẽ chuyển động cùng chiều, ngược chiều hay thẳng góc với không khí sấy, hạt có cơ hội tiếp xúc đều với không khí sấy nên sự giảm ẩm đồng đều hơn

2.2 Tìm hiểu chung về máy sấy khay /TL 6/

Máy sấy khay hiện nay có 2 dạng: loại tác nhân thổi xuyên khay và loại tác nhân thổi ngang khay

Đặc điểm chung:

 Năng suất: 0,1 – 20 tấn/ngày

 Kết cấu khung hợp với vách, nóc với đáy cách nhiệt tốt, tránh tổn thất nhiệt

 Vật liệu sấy nằm trên khay

 Khay :

Cỡ nhỏ một người bưng: (0,5 m ÷ 0.6 m) x (0,5 m ÷ 0.6 m)

Cỡ hai người khiêng: (1 m x 2 m) Các khay cách nhau khỏang 80 ÷ 120 mm Chiều cao lớp khay có thể cao đến 3 m

 Quạt gió thổi qua hệ thống tạo nhiệt:

Loại dọc khay: vận tốc 2 ÷ 5 m/s

Loại xuyên khay: vận tốc (biểu kiến): 0,5 ÷ 1,2 m3/s/m2

2.2.1 Loại thổi dọc khay /TL 5, 6/

- Cấu tạo:

Khi´ sâ´y

Buô`ng sâ´y

Khay

Hình 2.1: khí sấy thổi ngang khay

- Nguyên tắc hoạt động: ở loại máy sấy này vật liệu sấy được xếp trên các

khay và đặt trên giá đỡ, các khay này xếp vào buồng sấy, dòng khí nóng sẽ được quạt thổi hoặc hút trực tiếp từ bộ trao đổi nhiệt hoặc lấy trực tiếp từ bộ phận cung cấp nhiệt tùy theo yêu cầu của quá trình sấy Sau đó dòng khí này thổi song song với bề mặt khay và mang ẩm ra ngoài

- Ưu điểm:

• Dễ thay đổi chế độ sấy

• Dễ thay đổi nhiều vật liệu sấy có tính chất khác nhau

• Tất cả các khay được tiếp xúc với tác nhân sấy như nhau

• Vật liệu sấy được trải mỏng và tiếp xúc trực tiếp với tác nhân sấy cho nên khả năng thoát ẩm trên toàn bộ bề mặt vật liệu là khá tốt và đồng

2.2.2 Loại thổi xuyên khay

- Cấu tạo:

Hình 2.2: khí sấy thổi xuyên khay

- Nguyên tắc hoạt động: khác với máy sấy ngang khay, loại máy này dòng tác nhân sẽ thổi xuyên khay từ dưới lên hay từ trên đỉnh khay xuống vuông góc với khay

có hàng vẩy nhỏ, mắt lớn vừa, khoảng cách hai ổ mắt rộng Thân dài hình trụ ở phần

Khi´ sâ´y Buô`ng sâ´y

Khay

trước và dẹp bên ở phần sau Toàn thân phủ vẩy lược lớn, góc vây đuôi và vây ngực được phủ vẩy nhỏ Đường bên bị gẩy khúc ở khoảng vẩy 15 - 20 và hạ thấp xuống hai hang vẩy sau đó liên tục đến cuối đuôi Các vây có màu xám đến xám nâu, có vệt sắc tố đen vắt qua tia vây

- Khối lượng riêng

Trong cơ thể cá, nước chiếm 80 % những phần còn lại

Ví dụ: khối lượng riêng của cá chép nguyên con là 0.987 g/m3, nhưng nếu bỏ nội tạng thì khối lượng riêng tăng lên 1,082 g/m3 vì khi bỏ nội tạng tức là bong bong hoặc mỡ trong nội tạng, khối lượng riêng còn biến đổi theo vị trí của cơ thịt trên thân

cá như thịt ở lưng phía đầu của cá tuyết là 1,065 g/m3; thịt bụng phía đuôi 1,049 g/m3; da không vẩy 1,119 g/m3 và da có vẩy 1,216 g/m3,…

- Nhiệt dung riêng

Nhiệt dung riêng của cá thay đổi theo nhiệt độ và hàm lượng nước trong tổ chức cơ thịt Trong phạm vi nhiệt độ nhất định, nhiệt dung riêng của cá được tính theo công thức:

Cc=Cn.W + Cck.N kcal/kgoC

Trong đó:

Cn và Cck: Nnhiệt dung riêng của nước và của chất khô trong cá, kcal/kgoC

W và N: Hàm lượng nước và chất khô trong cá, %

Bằng thí nghiệm người ta đã tìm được nhiệt dung riêng trung bình của chất khô trong cá khoảng 0,334 kcal/kgoC Nhiệt dung riêng của thịt cá ướp lạnh là 0,839 kcal/kgoC

λ0 và λ1: hệ số dẫn nhiệt của nước và chất khô

ω và N: hàm lượng nước và chất khô trong cá Người ta tìm được hệ số dẫn nhiệt của cá qua thực nghiệm là 0,76 ÷ 1,06

- Hàm nhiệt (enthanpy)

Là hàm số trạng thái của vật thể được biểu thị bằng lựơng nhiệt cung cấp hoặc

lấy đi khỏi vật thể để biến đổi trạng thái nhiệt của vật thể

Ở nhiệt độ cao hơn 0Oc, hàm nhiệt tính theo công thức:

ΔI = Cc * (t2- t1) kcal/kg

T1, t2: Nhiệt độ và nhiệt độ cuối khi hàm nhiệt thay đổi

Cc: dung riêng của cá (kcal/kgoC)

- Hệ số thay đổi nhiệt độ

Là tốc độ biến đổi nhiệt độ của cơ thể cá khi gia nhiệt hay làm lạnh

λ: Hệ số dẫn nhiệt, kcal/m.hoC C: Nhiệt dung riêng của cá, kcal/kgoC

γ: Khối lượng riêng của cá, kg/m3

b Độ mỡ: theo công thức nghiên cứu của prozorôpski năm 1952 xác định độ mỡ

theo thang 6 bậc (mỗi bậc là một ball)

Ball 0: ruột không có mỡ

Ball 1: rìa vách của ruột có mỡ như sợi chỉ giữa đoạn 2 và 3.Thỉnh thoảng cách

đoạn ruột 2 có dãy mỡ nhỏ hẹp bị đứt đoạn

Ball 2: có dãy mỡ hẹp tương đối dày ở giữa phần thứ 2 và thứ 3 của ruột Cạnh

trên ruột có dãy mỡ hẹp liên tục Cạnh dưới của đoạn ruột 4/3 có khối lượng mỡ

nhưng không lớn lắm

Ball 3: có dãy mỡ rộng nằm giữa đoạn ruột 2 và 3, mỡ phủ tương đối nhiều nhưng chưa kín ruột

Ball 4: mỡ phủ nhiều trên ruột, ruột chỉ còn lộ một ít đặc biệt là phần đầu của ruột trước

Ball 5: mỡ phủ hoàn toàn ruột

c Lipit của thịt cá

• Tính chất chung của lipit

Thành phần chủ yếu của dầu cá là glixin và chất không xà phòng hóa Dầu lấy

từ cá còn tươi Nói chung không màu hoặc màu vàng nhạt nhưng trong dầu cá của (cá chiên) có màu đỏ vì có carotene Vì dầu cá có nhiều chất béo không bảo hòa (axít béo không hòa tan chiếm 84 % và bảo hòa chiếm 16 %), dầu cá dễ bị oxy hóa thành chua thối, sản sinh ra nhiều loại andehit và xeton

• Thành phần axit béo của cá

Thành phần axit béo của dầu cá khác xa động vật trên cạn Trong đó hàm lượng

C14 - C16 tương đối thấp, C18, C20 loại không hòa tan nhiều nhất, loại không bảo hòa lớn nhất là axit chopadonic tương đối nhiều, axit này là thành phần chủ yếu làm cho dầu cá sinh ra mùi hôi

2.3.3 Các phương pháp làm khô nguyên liệu cá /TL 15/

Có 2 phương pháp làm khô: làm khô tự nhiên và làm khô nhân tạo

-Phương pháp làm khô tự nhiên

Chủ yếu lợi dụng năng lượng mặt trời và gió để phơi khô, không cần thiết bị đặc biệt, kỹ thuật thao tác đơn giản, giá thành chế biến sản phẩm thấp Nhưng có nhược điểm rất lớn là phụ thuộc vào các điều kiện khí hậu, nhiệt độ, độ ẩm không khí, do đó quá trình làm khô bị ảnh hưởng không mang tính chủ động

Cách làm

Trước tiên, phải chọn mua nguồn nguyên liệu cá lóc đồng sau mùa nước lũ, cá lớn ít mỡ, thịt chắc và dày, có vị ngọt và thơm ngon hơn cá nuôi công nghiệp Gia vị ướp vừa đủ như tiêu, đường, muối, tỏi và bột nêm cho hợp khẩu vị, để khoảng 5 giờ đồng hồ sau mới đem phơi và liên tiếp bốn ngày nắng gắt, thịt cá khô khi chín sẽ có màu đặc trưng bắt mắt, trông rất ngon Tuyệt đối không sử dụng phẩm màu công nghiệp ướp cá, tránh làm hại đến sức khỏe người tiêu dùng

-Phương pháp làm khô nhân tạo

Gồm các thiết bị sấy khô nhân tạo dùng để sấy khô các sản phẩm hải sản dưới nhiệt độ của tác nhân sấy, chủ yếu là các kiểu sấy: kiểu buồng, kiểu đường hầm được ứng dụng rộng rãi Ngoài ra còn có phòng sấy kiểu băng chuyền, thùng quay cũng được ứng dụng khá nhiều

- Quy trình chế biến khô cá lóc ăn liền /TL 4/

- Cá còn nguyên vẹn, không bị tổn thương

- Cá có mùi tanh tự nhiên

2 Xử lí nguyên liệu

- Tiến hành vệ sinh cá bằng nước sạch

- Dùng dao rạch cá để loại bỏ nhưng thành phần không cần thiết như : gan, mật, ruột, gân máu

- Cắt bỏ đuôi, vay, rút xương…

- Rửa sạch cá một lần nửa trước khi sấy

3 Định hình

Cá lóc được định hình bằng dụng cụ thủ công (tăm tre) Mục đích để cá không

bị biến đổi hình dáng trong quá trình sấy

Sự biến đổi động vật thủy hải sản sau khi chết bao gồm các quá trình sau đây :

• Sự tiết nhớt ra ngoài cơ thể

• Sự phân giải glycogen

• Sự tê cứng cơ thịt

• Sự mềm hóa trở lại

• Phương pháp chế biến khô

Trong các phương pháp trên, phương pháp chế biến khô có khả năng cơ khí hóa nên năng suất và hiệu quả rất cao

Phương pháp chế biến khô: dựa vào phương pháp khử nước để đạt mục đích bảo quản sản phẩm thì gọi là chế biến khô

Lượng nước của hải sản tươi chiếm khoảng 70 ÷ 80 % là điều kiện thích hợp với sự phát triển của các loại vi sinh vật Nếu chúng ta giảm lượng nước trong sản phẩm thấp xuống thì sự phát triển của vi sinh vật sẽ bị kiềm chế

Nguyên liệu tuy nhiều nhưng sản phẩm chế biến của nó gồm có 3 loại chủ yếu sau đây:

• Sản phẩm khô sống: Là sản phẩm chế biến bằng nguyên liệu tươi sống không qua sử lý bằng nước muối hay nấu chín

• Sản phẩm khô chín: Là sản phẩm chế biến bằng nguyên liệu đã nấu chín rồi đem sấy hoặc phơi

• Sản phẩm khô mặn: Là sản phẩm chế biến bằng nguyên liệu đã ướp muối rồi mới làm khô

2.4 Giới thiệu một số dạng lò đốt thông dụng /TL 10, 6/

Khi sấy nguyên liệu thường sử dụng một số lò đốt như : lò đốt trực tiếp, lò đốt gián tiếp, lò đốt trấu ghi bậc nghiêng với buồng đốt trụ, lò đốt củi, cùi bắp cháy ngược, lò đốt than tổ ong…Trong quá trình thực hiện đề tài chúng em sử dụng lò đốt củi gián tiếp có những ưu và nhược điểm sau :

- Ưu điểm

• Khí sấy sạch nên vật liệu sấy không lẫn bụi bẩn trong quá trình sấy

• Giữ được chất lượng, màu sắc của sản phẩm sau khi sấy

• Dùng trong việc sấy vật liệu có giá trị cao

• Các chi tiết máy không bị ăn mòn

- Nhược điểm

• Hiệu suất nhiệt của lò thấp

• Tiêu tốn nhiều nhiên liệu nên tăng chi phí sấy

• Thiết bị tương đối phức tạp

2.5 Tính chất nhiên liệu đốt

2.5.1 Tìm hiểu về củi /TL 2, 8/

Củi gỗ do nhiều tế bào tạo nên, nó là một hỗn hợp rất phức tạp của các chất cao phân tử polysaccarit, gồm các nhóm cacbonin và nhân benzen tạo thành Ngoài các thành phần này ra, trong gỗ còn có chứa dầu nhựa, chất chát chất màu, tinh dầu, chất béo….Củi gỗ là chất đốt thực vật được sử dụng rất phổ biến, thường nó được làm chất đót trong các hộ gia đình cho nên vẫn còn một lượng dư thừa rất lớn Việc tận dụng nguồn phế phẩm này làm nguyên liệu thay thế cho các nguồn nguyên liệu khác cho hệ thống sấy hiện nay là rất phù hợp Nó giúp giảm được một phần chi phí năng lượng dẫn đến hạ giá thành sản phẩm, giúp cho việc phổ biến sử dụng máy sấy thuận lợi hơn

Công thức chung của củi là CXHYOZ, nhưng cacbon nằm trong các hợp chất dễ bốc hơi với nhiệt độ từ 150oC trở lên gọi là chất bốc

Là nhiệt lượng nhiệt sinh ra khi đốt cháy hoàn toàn 1 kg NL Có thể xác định nhiệt trị bằng thực nghiệm hoặc dùng các công thức thực nghiệm tính toán theo các thành phần của NL

Theo D.I MENDLELEEV:

Q td= 81Cd + 300 Hd - 26(Od- Sd ) – 6( W +9Hd ) kcal/kg

= 339 Cd + 1256 Hd - 108,68(Od- Sd) – 25,1 *( W +9Hd ) kJ/kg Trong đó:

Cd, Hd, Od, Sd, Wd là các thành phần % của cacbon, hydro, ooxy, lưu huỳnh, nước có trong nhiên liệu

Nhiệt trị thấp của một số NL cho ở bảng 3.1 ( phụ lục 3 )

Việc lựa chọn NL cho lò đốt là vấn đề quan trọng, nó phụ thuộc rất nhiều nhân

tố khác nhau như đối tượng sấy, điều kiện kinh tế - xã hội….Nó quyết định chi phí sấy, hiệu quả kinh tế

2.5.4 Hệ số không khí thừa và lượng không khí cần thiết /TL 2, 6/

- Hệ số không khí thừa: là tỉ số giữa thể tích không khí thực tế Lα cung cấp cho quá trình cháy và thể tích không khí lý thuyết Lo gọi là hệ số không khí thừa ký hiệu

- Tính lượng không khí cần thiết khi đốt cháy hoàn toàn NL:

+ Giả thiết sau khi chuyển đổi sang thành phần nhiên liệu có

Cd + Hd + Od +Sd + Nd + Ad +Wd =100 % + Khối lượng nguyên tử các khí lấy theo số nguyên gần đúng

Ví dụ : H2 = 2, N2 = 28…

+ Mỗi kilôgam phân tử khí bất kỳ đều có thể tích 22,4 m3

+ Không tính sự phân hóa nhiệt của tro

+ Thể tích của không khí và sản phẩm cháy quy về điều kiện tiêu chuẩn (0OC, 760 mmHg)

* Lượng không khí cần thiết thái khô và ẩm

2.5.5 Tính lượng sản phẩm cháy và thành phần của sản phẩm cháy /TL 6/

a) Lượng sản phẩm cháy khi đốt 1 kg nhiên liệu (rắn, lỏng)

* 21 , 0

α

L N

2 2 2 2

% 100

* 64

* 32

* 28

* 18

*

=

2.5.7 Tính nhiệt độ cháy lí thuyết và nhiệt độ cháy thực tế của củi /TL 11/

Nếu coi rằng toàn bộ nhiệt lượng tỏa ra khi đốt cháy nhiên liệu chỉ dùng để nung nóng sản phẩm cháy thì nhiệt độ cháy của nhiên liệu được coi là nhiệt độ cháy

lí thuyết

α

α α

L T C V

T C V

Q I

T

d t tl

spc

+ + +

+ +

=

Cspc: Nhiệt dung riêng của sản phẩm cháy

Qtd: Nhiệt trị thấp của nhiên liệu, kcal/kg

Vα:Lượng sản phẩm cháy tạo thành khi đốt một đơn vị nhiên liệu, m3/kg

Tnl, Tkk: Nhiệt độ của nhiên liệu và không khí được nung nóng trước, oC

Giả sử hàm nhiệt tổng I∑ nằm trong giới hạn I1 ứng với nhiệt độ t1, I2 ứng với nhiệt độ t2, nghĩa là I1< I∑ < I2 Trong điều kiện t2-t1 < 100oC dùng phương pháp nội suy ta tính được nhiệt độ cháy lí thuyết

Với ηtt: Hệ số tổn thất hàm nhiệt của sản phẩm cháy (ηtt= 0,56 ÷ 0,62)

2.6 Lý thuyết tính toán máy sấy

2.6.1 Các vấn đề chung /TL 6/

- Không khí ẩm: Là hỗn hợp không khí khô (chủ yếu chứa oxgen và nitrogen)

và hơi nước Đây là tác nhân để sấy vật liệu Lượng hơi nước tuy không nhiều nhưng ảnh hưởng rất lớn đến quá trình sấy

- Ẩm độ tương đối (RH): Biểu thị lượng hơi ẩm trong không khí, 0% RH là

không khí khô tuyệt đối Ngược lại 100 % là không khí bảo hòa ẩm, hay là đọng sương

- Ẩm độ cân bằng: Vật liệu có tính chất hút ẩm và nhả ẩm tùy theo ẩm độ môi

trường Nếu để một nhúm hạt vào một bình kín có ẩm độ tương đối Rh không đổi và

nhiệt độ T không đổi trong thời gian khá dài, thì hạt sẽ đạt độ ẩm không đổi, gọi là

âm độ cân bằng Me, Gọi là cân bằng hạt không thêm ẩm và mất ẩm đi nữa

- Tốc độ sấy: Tốc độ sấy là đạo hàm của đường giảm ẩm theo thời gian Đường

giảm ẩm lớp vật liệu tùy thuộc vào nhiệt độ sấy, ẩm độ không khí và loại vật liệu sấy Nói chung vật liệu có kích thước nhỏ thì khô nhanh hơn vật liệu có kích thước lớn, vật liệu trần trụi thì dễ mất ẩm hơn vật liệu có vỏ bọc

2.6.2 Phân tích quá trình sấy bằng đồ thị không khí ẩm /TL 10/

Giả sử ta có:

Lưu lượng không khí của quạt Vq= 4 m3/s

Nhiệt độ bầu khô, bầu ướt và ẩm độ ở 3 điểm

Điểm 1 = không khí trời; T1= 27 oC, RH= 80 %

Điểm 2 = không khí được nung nóng trong buồng sấy T2 = 43 oC

Điểm 3 = không khí thoát ra trên bề mặt vật liệu T3 = 30 oC , Tw3 = 28,2 oC

Dựa vào giản đồ trắc ẩm ta xác định được các thông số sau

Điểm Bầu khô

- Biểu diễn quá trình sấy trên đồ thị không khí ẩm (Hình 3.1 phụ lục 3)

- Nung nóng không khí sấy: Từ điểm 1 đến điểm 2 theo đường ngang, tỉ lệ ẩm không đổi, nhiệt độ tăng, enthanpy tăng = I2 – I1 (do lò đốt cung cấp)

- Không khí sấy mang ẩm thoát ra ngoài: Từ điểm 2 đến điểm 3 theo đường chéo,

có enthalpy không đổi, nhiệt độ giảm, tỉ lệ ẩm của không khí tăng do ẩm từ vật liệu truyền qua: Δd = d2 – d1

2.6.3 Lượng nước tách ra trong quá trình sấy /TL 10/

2

2 1 1

100

*

M M G

G1 : khối lượng vật liệu cung cấp, kg

2.6.4 Tính thời gian sấy /TL 10/

- Cơ bản đốt nhiên liệu là đốt cacbon và hydrogen theo công thức:

C + O2 = CO2 và H2 + ½ O2 = H2O

- Đối với không khí 1 mol oxygen (thể tích) đi chung với 3,76 mol nitrogen nghĩa là :

C + O2 + 3,76 N2 = CO2 + 3,76 N2 Tương đương 12 kg C tác dụng với 4,76 * 22,4 m3 = 106,6 m3 không khí

• Thời gian sấy 1 mẻ tính như sau:

- Lượng hơi nước do không khí mang đi ứng với một kilôgam không khí khô

Δd = d2 – d1 kgH2O/kgkkk

Trong đó:

D1: tỉ lệ ẩm của khí vào thùng sấy, kgH2O/kgkkk

D2: tỉ lệ ẩm của khí thoát ra thùng sấy, kgH2O/kgkkk

- Ứng với quạt có lưu lượng Gq kg/s, lượng nước do quạt mang đi là

d G

2 kgH2O/s

- Lượng nước cần phải mất đi ứng với một khối lượng cá nào đó (Gcá)

) 100 (

) (

*

2

2 1

M M G

O H tl

D

G t

V: Thể tích riêng của khí sấy, m3/kg

2.7.1 Công suất lò đốt /TL10/

) (

* I2 I1G

P l = q − kJ/h

Trong đó: I1: Enthanpy khí trời, kJ/kgkkk

q: nhiệt trị của nhiên liệu đốt, kJ/kg

2.7.3 Thể tích buồng đốt /TL 13/

q

B Q V

d t bd

Trong đó: B: Lượng nhiên liệu rắn cần đốt, kg/h

R: Cường độ cháy của ghi, kg/m2.h

2.7.5 Nhiệt thu do đốt cháy nhiên liệu /TL 8/

d t

c B Q

Q = * kcal/h Trong đó: Qtd: Nhiệt trị thấp của nhiên liệu, kJ/kg

B: Lượng tiêu hao nhiên liệu, kg/h

2.7.6 Nhiệt do khói mang đi /TL 8/

k

k V B i

Q = α * * kcal/h Trong đó: Vα: Lượng sản phẩm cháy, m3/kg

B: Lượng tiêu hao nhiên liệu, kg/h

ik: Hàm nhiệt khói ra ở bộ giao nhiệt, oC

2.7.7 Mất nhiệt do cháy không hoàn toàn hóa học /TL 8/

- Đốt nhiên liệu có ngọn lửa lượng sản phẩm cháy ra khỏi lò chứa khoảng 1 %

CO, 0,8 % H2 chưa kịp cháy Nhiệt trị hỗn hợp này 12140 kJ/m3

- Gọi p là lượng khí chưa cháy: p = (0,005 ÷ 0,03) phần lượng sản phẩm cháy

a

hh p B V

Q = * * kcal/h Trong đó: Vα: Lượng sản phẩm cháy, m3/kg

B: Lượng tiêu hao nhiên liệu, kg/h

p: Lượng khí chưa cháy: p = (0,005 ÷ 0,03)

2.7.8 Nhiệt mất do cháy không hoàn toàn cơ học /TL 8/

d t

Q B k Qch= * * kcal/h Trong đó: Qtd: Nhiệt trị thấp của nhiên liệu, kJ/kg

B: Lượng tiêu hao nhiên liệu, kg/h

k: Hệ số mất mát do cháy không hoàn toàn cơ học, với nhiên liệu

rắn k = (0,03 ÷ 0,05)

2.7.9 Nhiệt mất do tổn thất qua vách lò, đáy lò, nóc lò /TL 8/

F t

t

n n

kk T

06 , 0

2

2 1

δλ

Trong đó: tT: Nhiệt độ mặt trong nóc và vách lò, oC

tkk: Nhiệt độ không khí xung quanh lò, oC

λ

δ: Nhiệt trở mỗi lớp vách, m2độ/W δ: Chiều dày lớp vách tương ứng, m λ: Hệ số dẫn nhiệt lớp vách tương ứng, W/mđộ

FT: Diện tích mặt nóc và vách lò, m2 0,06: Nhiệt trở khi có trao đổi nhiệt trở mặt ngoài vách ra môi trường không khí xung quanh, m2độ/W

2.7.10 Tổng nhiệt lượng cung cấp vào bộ trao đổi nhiệt

Qtổng = Qcc – ( Qkh + Qhh + Qch + Qi )

2.8 Tìm hiểu về bộ trao đổi nhiệt /TL 2/

Trong kỹ thuật thường gặp những yêu cầu nung nóng hay làm nguội một chất lỏng, chất khí hay chất rắn nào đó Thiết bị thực hiện yêu cầu này gọi chung là thiết

bị trao đổi nhiệt Trong thực tế TBTĐN khá đa dạng, chúng khác nhau về công dụng,

về nguyên lý hoạt động…Nên có các cách phân biệt sau :

• Theo nguyên lý làm việc:

o TBTĐN kiểu vách ngăn

o TBTĐN kiểu hỗn hợp

o TBTĐN kiểu hồi nhiệt

• Theo công dụng :

o Thiết bị đun nóng nước

o Thiết bị đốt nóng không khí bằng khói

o Thiết bị đốt nóng hơi nước bằng khói

- Có hai phương pháp truyền nhiệt thường dùng:

+ Khí nóng đi bên trong ống, không khí sạch đi bên ngoài ống, ống TĐN có thể dùng chùm ống hoặc ống đơn

+ Khí nóng đi ngoài ống và khí sạch đi bên trong ống

2.9 Tính toán bộ trao đổi nhiệt

2.9.1 Xác định tốc độ khói đi trong ống /TL 11/

2.9.2 Tính diện tích và chiều dài từng đoạn ống /TL 11/

a Xác định độ chênh nhiệt độ trung bình

Chia đoạn ống thành 3 phần với sự chuyển động giữa luồng không khí do quạt cung cấp và luồng khí nóng trong bộ trao đổi nhiệt

• Chuyển động song song

• Chuyển động cùng chiều

• Chuyển động ngược chiều

Công thức chung xác định độ chênh nhiệt độ trung bình:

2 1

2 1

t

t Ln

t t t

Δ Δ

Δ

− Δ

= Δ

+ Đối với các chất chuyển động song song cùng chiều:

' ' 2

t1’:Nhiệt độ môi chất nóng đi vào bộ trao đổi nhiệt

t1”: Nhiệt độ môi chất nóng đi ra khỏi bộ trao đổi nhiệt

t2’: Nhiệt độ môi chất lạnh đi vào bộ trao đổi nhiệt

t2”: Nhiệt độ môi chất lạnh đi ra khỏi bộ trao đổi nhiệt

Δnc: Độ chênh lệch nhiệt độ trung bình logarit tính theo sơ đồ ngược chiều

t t

tv: Nhiệt độ vào bộ trao đổi nhiệt, oC

tr: Nhiệt độ ra khỏi bộ trao đổi nhiệt, oC

Tra bảng tìm các hệ số λ, ν, Pr ứng với nhiệt độ Tk

- Xác định vận tốc khói trong ống

Xác định chỉ số Râynol

- Hệ số truyền nhiệt từ ống đến không khí

Nhiệt độ trung bình của không khí:

2

s kh kk

t t

2

1 *

αα

αα

Δt: Hiệu số nhiệt độ trung bình giữa các lưu chất F: Diện tích bề mặt TĐN, m2

Q: Nhiệt lượng cung cấp vào bộ trao đổi nhiệt, kcal/h

d Tính chiều dài bộ trao đổi nhiệt

d

F L

*π

F: Diện tích bề mặt truyền nhiệt, m2

2.9.3 Tính trở lực và tổn thất áp suất tại lò đường ống trao đổi nhiệt /TL 6, 8/

- Trở lực qua ghi lò và lớp vật liệu

2 1

150

*

*

* 18 ,

w n

λ: hệ số ma sát của khói lò trong ống

t cb

ρt: khối lượng riêng của khói trong đường ống, kg/m3

- Vậy tổng tổn thất tĩnh áp trên đường ống cấp nhiệt

cb ms

v: vận tốc khí vào đầu quạt, m/s

ρt: khối lượng riêng của không khí, kg/m3

Chương 3: NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

3.1 Bố trí thí nghiệm

3.1.1 Các bước thí nghiệm (quy trình làm khô cá)

Chuẩn bị nguyên liệu -> Xử lý nguyên liệu -> Ướp -> Sấy -> Vô bao

- Cá còn nguyên vẹn, không bị tổn thương

- Cá có mùi tanh tự nhiên

2 Xử lý nguyên liệu

- Tiến hành vệ sinh cá bằng nước sạch

- Dùng dao rạch cá để loại bỏ nhưng thành phần không cần thiết như : gan, mật, ruột, gân máu

- Cắt bỏ đuôi, vay, rút xương…

- Rửa sạch cá một lần nửa trước khi sấy

3 Ướp gia vị: ứng với với 3,8 kg cá

Muối: 40 gam (1,1 %) Đường: 200 gam (5,3 %) Bột ngọt: 10 gam (0,3 %) Tiêu: 10 gam (0,3 %)

Ớt khô: 10 gam (0,3 %)

Thời gian ướp cá trong khoảng 4 ÷ 5 giờ Sau đó tiến hành thí nghiệm

* Thí nghiệm II

1 Nguyên liệu

- Cá lóc (10 con), có khối lượng (0,5 ÷ 0,7) kg/con Cá phải còn sống, không

bị trầy sướt hoặc bị bệnh

- Cá còn nguyên vẹn, không bị tổn thương

- Cá có mùi tanh tự nhiên

2 Xử lý nguyên liệu

- Tiến hành vệ sinh cá bằng nước sạch

- Dùng dao rạch cá để loại bỏ nhưng thành phần không cần thiết như: gan, mật, ruột, gân máu

- Cắt bỏ đuôi, vay, rút xương…

- Rửa sạch cá một lần nửa trước khi sấy

3 Ướp gia vị

+ 5 con

Muối: 4 % Đường: 5,3 % Bột ngọt: 0,3 % Tiêu: 0,3 %

Ớt khô: 0,3 % + 5 con

Muối: 6 % Đường: 5,3 % Bột ngọt: 0,3 % Tiêu: 0,3 %

Ớt khô: 0,3 % Thời gian ướp cá trong khoảng 5 giờ Sau đó tiến hành thí nghiệm

Nhiệt kế xác định nhiệt độ khí thoát (bầu khô, bầu ướt) 0-50 oC

Nhiệt kế xác định nhiệt độ môi trường (bầu khô, bầu ướt) 0-50 oC

Đồng hồ xác định thời gian

Dụng cụ đo tốc độ gió

Thướt đo khay sấy

3.1.3 Phương pháp thực hiện

Nhiệt kế xác định khí sấy được lắp cửa ra của buồng bao điện trở

Nhiệt kế bầu khô, bầu ướt được lắp ở ngoài môi trường

Nhiệt kế bầu khô, bầu ướt được lắp trên khay sấy trên cùng để xác định.nhiệt độ khí thoát

Các khay sấy được xếp chồng lên nhau trong buồng sấy hình trụ

3.1.4 Phương pháp thu thập và xử lý số liệu

Xác định độ ẩm của cá bằng phương pháp tủ sấy:

Đặt hộp mẫu chứa một lượng hạt nhất định vào tủ sấy có nhiệt độ không đổi trong một thời gian nhất định, cân để xác định lượng nước mất đi, và tính độ ẩm

Chương 4: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN

4.1 Các kết quả thí nghiệm xác định các thông số ban đầu

Địa điểm : Xưởng thí nghiệm sấy thầy Nguyễn Hùng Tâm

Bảng 4.1: Tỉ lệ giảm khối lượng của cá sau khi sấy

Con Khối lượng vào

khay (g)

Khối lượng sau khi sấy (g)

Tỉ lệ giảm khối lượng