Thiết kế sấy băng tải khoai tây

Thiết kế thiết bị sấy băng tải khoai tây năng suất 600 kg hTổng quan nguyên liệu khoai tâyThành phần hóa học khoai tâyCông dụng khoai tâyPhân loại khoai tâyCác phương pháp sấyCác phương pháp bảo quản rau quảCác phương pháp bảo quản khoai tâyThiết kế thiết bị sấy băng tải khoai tây đảm bảo cho quá trình sản xuất

TÍNH TOÁN THIẾT KẾ THIẾT BỊ SẤY BĂNG TẢI KHOAI TÂY NĂNG SUẤT

600KG/H

PHẦN 1: LỜI MỞ ĐẦU

Trong ngành công nghiệp nói chung thì việc bảo quản chất lượng sản phẩm làrất quan trọng Để chất lượng sản phẩm được tốt, ta phải tiến hành sấy để tách ẩm.Vật liệu sau khi sấy có khối lượng giảm do đó giảm công chuyên chở, độ bền tănglên, chất lượng sản phẩm được nâng cao, thời gian bảo quản kéo dài

Đối với nước ta là nước nhiệt đới nóng ẩm, do đó việc nghiên cứu công nghệsấy để chế biến thực phẩm khô có ý nghĩa rất đặc biệt Kết hợp phơi sấy nhằm tiếtkiệm năng lượng,nghiên cứu những công nghệ sấy và các thiết bị sấy phù hợp chotừng loại thực phẩm phù hợp với điều kiện khí hậu và thực tiễn nước ta.Từ đó tạo rahàng hóa phong phú có chất lượng cao phục vụ cho xuất khẩu và tiêu dùng trongnước

Để thực hiện quá trình sấy, người ta sử dụng một hệ thống gồm nhiều thiết bịnhư: thiết bị sấy ( buồng sấy, hầm sấy, thiết bị sấy kiểu băng tải, máy sấy thùngquay, sấy phun, sấy tầng sôi, máy sấy trục  ), thiết bị đốt nóng tác nhân, quạt, bơm vàmột số thiết bị phụ khác, 

Trong đồ án này em sẽ tính toán và thiết kế thiết bị sấy kiểu băng tải Thiết bịsấy loại này thường được dùng để sấy khác, sấy một số sảm phẩm hoá học  Trong

đồ án của mình em sử dụng vật liệu sấy là khoai tây với tác nhân sấy là hỗn hợp khôngkhí nóng

Trong đồ án này em được giao nhiệm vụ thiết kế một hệ thống sấy băng tảidùng cho việc sấy sản phẩm là khoai tây với năng suất sản lượng đầu vào là600kg/h

Hệ thống được lắp đặt tại tỉnh thành phố Hồ Chí Minh với độ ẩm vật liệuvào là 50%, đồ ẩm vật liệu sau là 20%, với tác nhân sấy là không khí được gianhiệt và nhờ quạt thổi vào

Với kiến thức còn hạn chế vànguồn tài liệu tham khảo không đầy đủ, quá trìnhtính toán có sai số nên không tránh khỏi các sai sót Em mong nhận được sự đónggóp ý kiến của các thầy cô và các bạn

Em xin chân thành cảm ơn

PHẦN 2: MỤC LỤC

Trang

PHẦN 1: LỜI MỞ ĐẦU 1

PHẦN 2: MỤC LỤC 2

PHẦN 3: TỔNG QUAN, SƠ ĐỒ NGUYÊN LÝ, THUYẾT

MINH SƠ ĐỒ NGUYÊN LÝ 4

PHẦN 4: TÍNH CÂN BẰNG VẬT CHẤT 14

4.1 CÁC THÔNG SỐ BAN ĐẦU 14

4.2 CÂN BẰNG VẬT LIỆU 18

PHẦN 5: TÍNH CÂN BẰNG NĂNG LƯỢNG VÀ THIẾT BỊ CHÍNH 20

5.1 TÍNH TOÁN THỂ TÍCH KHÔNG KHÍ 20

5.2 THIẾT BỊ SẤY KIỂU BĂNG TẢI 21

5.3 TÍNH TỔN THẤT NHIỆT 30

PHẦN 6: TINH TOÁN THIẾT BỊ PHỤ……… 47

6.1 TÍNH CALORIFER 47

6.2 TÍNH CYCLON 56

6.3 TÍNH QUẠT 57

6.4 TÍNH GẦU TẢI NHẬP LIỆU 65

PHẦN 7: KẾT LUẬN 68

PHẦN 8: TÀI LIỆU THAM KHẢO 69

PHẦN 3: TỔNG QUAN, SƠ ĐỒ NGUYÊN LÝ, THUYẾT MINH SƠ ĐỒ NGUYÊN LÝ

A TỔNG QUAN VỀ NGUYÊN LIỆU:

- Năm 1890 người Pháp đem hạt giống trồng ở nước ta, do cây dễ trồng, củ ngon, nên

nó được trồng phổ biến và từ đó nhân dân gọi là khoai tây

Hiện nay nó được trồng chủ yếu tại đồng bằng sông Hồng và Đà Lạt – Lâm Đồng

II Phân loại khoai tây:

Phân theo màu sắc khoai:

 Khoai tây Trung Quốc

 Khoai tây Solara của Đức

 Khoai tây Sinora, Diamant của Hà Lan

Thành tế bào khoai tây cấu tạo chủ yếu là cellulose Hàm lượng 0,92  1,77%

 Tinh bột khoai tây:

- Có trong hạt, thân và rễ củ Có 2 hợp phần chính là polymer amylose và amylopectin

- Hàm lượng tinh bột củ khoai tây lại dao động từ 8  30 % tùy thuộc nhiều yếu tố mà trước hết là thời tiết

 Protide:

Chủ yếu thuộc nhóm globulin với tên riêng tuberin và một lượng ít thuộc các nhóm albumin, proteose và pepton Tuberin chủ yếu tập trung trong dịch muối và là protide kết tinh Thành phần của nó có khoảng 1,25 % sulfur nhưng không có photphoric

 Đường: Đường được biết dưới dạng saccharose, glucose, fructose

- Đường trong khoai tây khoảng 0,4  1,72%, nếu bảo quản không tốt có thể tăng 5%hoặc cao hơn Đường gồm glucose từ 0,55  1,18%, fructose từ 0,02  0,12%, saccharose từ 0,06  0,62%

- Phần lớn đường hình thành trong suốt quá trình dự trữ ở nhiệt độ thấp Vì vậy, nên bảo quản tốt nhất ở nhiệt độ thường , đường sinh ra làm mềm cấu trúc tế bào, do đó củ

dễ bị tổn thương hơn

 Nitơ:

Trong khoai tây trung bình khoảng 2,1% Nó tồn tại ở các dạng thuộc thành phần của nguyên sinh chất có dạng hòa tan trong dung dịch tế bào và dạng tông tại tinh thể

 Acid amin:

Chủ yếu là asparagic, ngoài ra còn có histiolin, acdinin, lizin…

 Chất khoáng (% chất khô của tro):

Thành phần Tỉ lệ (%)Kali (K) 60,37

 Hàm lượng chất tro hòa tan:

Chiếm khoảng 73,89% còn lại không hòa tan Ngoài ra còn có nguyên tố vi lượng

Mn, Cu, Co, Ni,

Có nhiều cách bảo quản, có thể bảo quản trong kho lạnh Ở nhiệt độ 3-100C, độ ẩm

85 – 90%, thời gian bảo quản từ 6 – 9 tháng

IV Tác dụng của khoai tây

1 Kháng viêm, giảm đau

Công dụng này có được là nhờ hàm lượng vitamin C phong phú có trong khoai tây.Chất này ngoài tác dụng cải thiện sức đề kháng còn là một phương thuốc kháng viêm,giảm đau tự nhiên, an toàn cho cơ thể

ân gian thường sử dụng khoai tây tươi đắp ngoài để trị các chứng viêm ngoài da.Khoai tây cũng được đem luộc chín, chườm vào chỗ tổn thương khi còn nóng hoặclàm lạnh trước khi chườm để giảm sưng đau

Ngoài ra, một số thành phần vitamin và khoáng chất được tìm thấy trong khoai tây nhưkali, canxi, vitamin nhóm B hay magie cũng có tác dụng tích cực trong việc chống lại

sự phát triển của bệnh viêm khớp và các chứng viêm nhiễm ở đường tiêu hóa

2 Khoai tây cải thiện hệ miễn dịch

Vitamin C rất cần thiết cho hoạt động của hệ miễn dịch Khoai tây với hàm lượngvitamin C dồi dào có thể giúp bạn củng cố hàng rào bảo vệ của cơ thể Thực phẩm này

có thể cung cấp đến 45% nhu cầu vitamin C cơ thể cần trong ngày Nó đặc biệt hữu íchcho người già, trẻ em hay những bệnh nhân đang bị suy giảm hệ miễn dịch

Thường xuyên ăn khoai tây là giải pháp đơn giản giúp phòng ngừa hữu hiệu một sốcăn bệnh như cảm lạnh, cảm cúm, nhiễm trùng đường hô hấp…

3 Cải thiện chức năng tiêu hóa

Sở hữu nhiều Carbohydrate, củ khoai tây rất dễ tiêu hóa khi được nấu chín Ngoài ra,thành phần chất xơ dồi dào có trong khoai tây còn hoạt động như một chất nhuậntràng, giúp kích thích tiêu hóa, ngăn ngừa táo bón và các vấn đề ở đường ruột

Người bị táo bón mãn tính có thể uống một ly nhỏ nước ép khoai tây trước các bữa ăn

từ 20 – 30 phút, kết hợp dùng các món canh rau chế biến từ khoai tây sẽ giúp đi đạitiện dễ dàng hơn

4 Khoai tây tốt cho thần kinh và não bộ

Đây cũng là một trong những tác dụng của khoai tây với sức khỏe đã được khoa họcchứng minh Thực phẩm này đặc biệt tốt cho thần kinh và não bộ nhờ có khả năng ổnđịnh lượng đường trong máu, đồng thời làm giãn nở mạch máo, đảm bảo quá trình lưuthông máu đến cung cấp các dưỡng chất cần thiết cho não bộ và hệ thần kinh trungương hoạt động.

5 Ngăn ngừa trầm cảm, giảm căng thẳng

Vitamin B6 trong khoai tây khi được hấp thu sẽ được cơ thể chuyển hóa thành một loạihợp chất hữu cơ có tác dụng xoa dịu thần kinh, giảm căng thẳng, lo âu, ngăn ngừanguy cơ bị trầm cảm

6 Bảo vệ sức khỏe tim mạch

Chất xơ trong khoai tây ngoài khả năng thúc đẩy tiêu hóa còn giúp làm giảm lượngcholesterol xấu trong máu, ngăn ngừa bệnh xơ vữa động mạch và các vấn đề khác vềtim mạch

Cùng với đó, vitamin C và carotenoid có trong loại củ này sẽ giúp ức chế sự phát triểncủa các gốc tự do có hại, giúp hệ thống tim mạch luôn khỏe mạnh và hoạt động ổnđịnh

7 Ăn khoai tây giúp ngăn ngừa ung thư

Củ khoai tây chứa chất chống oxy hóa mạnh, giúp giảm thiểu tác hại của các gốc tự dođến tế bào khỏe mạnh Nó kết hợp cùng với các thành phần khác có trong củ nhưvitamin A và quercetin có tác dụng ức chế sự phát triển của tế bào ác tính, giảm nguy

cơ mắc bệnh ung thư nguy hiểm

8 Hạ huyết áp

Sự kết hợp giữa các thành phần gồm kali, kukoamine và chất xơ hòa tan đã giúp khoaitây trở thành một trong những thực phẩm tốt nhất cho người bị cao huyết áp Chúnggiúp hạ áp bằng cách kích thích mạch máu giãn nở và ổn định nồng độ glucose trongmáu, đảm bảo cho quá trình lưu thông máu diễn ra thông suốt

10 Khoai tây hỗ trợ điều trị loét dạ dày, trào ngược dạ dày thực quản

Một nghiên cứu được thực hiện bởi các nhà khoa học thuộc trường đại học Manchester– Anh cho thấy, loại củ này chứa nhiều phân tử kháng khuẩn đặc biệt, có khả năng tiêudiệt các loại vi khuẩn gây bệnh viêm loét dạ dày tá tràng

Bên cạnh đó, thành phần tinh bột và chất xơ trong khoai tây khi vào dạ dày sẽ giúpthấm hút bớt axit và dịch tiết trong dạ dày Qua đó tạo điều kiện để tổn thương maulành, giảm nguy cơ mắc bệnh trào ngược axit dạ dày thực quản

11 Giảm phù mặt

Phù mặt là dấu hiệu của nhiều bệnh lý, điển hình là các vấn đề về gan, thận Bạn có thểkhắc phục triệu chứng này nhanh chóng bằng cách xắt lát khoai tây và đắp lên mặt.Sau khoảng 30 phút sẽ thấy tình trạng được cải thiện đáng kể

12 Tốt cho bệnh nhân đái tháo đường

Khoai tây có tác dụng gì đối với người bị tiểu đường? Đối với những người mắc cănbệnh này, khoai tây có tác dụng tích cực trong việc phòng ngừa và hỗ trợ điều trị bệnh

Nó hoạt động bằng cách ổn định nồng độ glucose trong máu, giúp bệnh nhân kiểmsoát tốt bệnh và giảm thiểu nguy cơ gặp phải các biến chứng nguy hiểm

13 Củ khoai tây giúp giảm cân an toàn

Khoai tây chứa hàm lượng chất béo rất thấp nhưng lại giàu dưỡng chất Sử dụng thựcphẩm này trong thực đơn ăn kiêng, bạn sẽ cắt giảm được đáng kể lượng chất béo tiêuthụ mà vẫn đảm bảo được nhu cầu dinh dưỡng hàng ngày của cơ thể.

B SƠ ĐỒ CÔNG NGHỆ CỦA QUÁ TRÌNH

Công nghệ sấy khoai tây ta lựa chọn công nghệ sấy là công nghệ sấy băng tải

vì phù hợp với tính chất của vật liệu sấy và yêu cầu về năng suất không quá lớnnên lựa chọn công nghệ sấy băng tải là hợp lý cả về yêu cầu công nghệ với hiệuquả kinh tế, với tác nhân sấy là không khí được gia nhiệt nhờ đi qua Caloriferdạngkhí – hơi không khí có nhiệt độ vào khoảng 700C, được quạt thổi cưỡng bứcvào băng tải Vận tốc của dòng không khí nóng phụ thuộc vào lượng ẩm thoát ratrong một đơn vị thời gian Để tiến hành sấy khoai tây làm cho độ ẩm của khoaitây giảm xuống còn khoảng 20% thì nguyên liệu đầu vào là khoai tây đã được làmsạch sẽ được xếp lên các khay sắt, các khay sắt được sắp xếp theo trật tự trên cácbăng tải rồi đưa vào buồng sấy Lượng ẩm sau khi thoát ra được thải ra môitrường

3.4.2 Lựa chọn phương pháp sấy

Do sản phẩm sấy là khoai tây và được dùng làm thực phẩm cho cả người nên

để đảm bảo về yêu cầu vệ sinh Do đó ta sử dụng phương pháp sấy dùng khôngkhí làm tác nhân sấy ta lựa chọn công nghệ sấy băng tải đối lưu dùng quạt thổi

Không khí ngoài trời được lọc sơ bộ rồi qua Calorifer khí-hơi.Không khí đượcgia nhiệt lên đến nhiệt độ thích hợp và có độ ẩm tương đối thấp được quạt thổi vàobuồng sấy Trong không gian buồng sấy không khí khô thực hiện việc trao đổinhiệt- ẩm với vật liệu sấy là khoai tây làm cho độ ẩm tương đối của không khítăng lên, Không khí này sau đó được thải ra môi trường

3.4.3 Chọn chế độ sấy

Với hệ thống sấy buồng và vật liệu sấy là khoai tây Ta sẽ gia nhiệt cho khôngkhí lên đến nhiệt độ t=700C (lựa chọn theo yêu cầu công nghệ) Nhiệt độ củakhông khí ra khỏi buồng sấy ta lựa chọn là T 400C

PHẦN 4: TÍNH CÂN BẰNG VẬT CHẤT

4.1 Các thông số tính toán ban đầu

Các thông số ban đầu được xác định là:

Năng suất tính theo sản phẩm: G2 = 600kg/h

Độ ẩm vật liệu vào: W1= 55%

Độ ẩm vật liệu ra: W2 = 20%

Nhiệt độ tác nhân sấy vào: t1 = 700C

Nhiệt độ tacs nhân sấy ra: t2 = 400

Nhiệt độ không khí ngoài trời: t0 = 26.70C

Pobh= 0,035bar= 0,0342at

Hàm ẩm của không khí được tính theo công thức sau

Độ chứa ẩm: d

(Với Pkq : áp suất khí quyển = 1at)

Nhiệt lượng riêng của không khí

enthalpy Io= Ckkk*t0 + X0*Ih (trang 156-tài liệu [11])

với Ckkk: nhiệt dung riêng của không khí , J/kgđộ

Ckkk = 103 J/kgđộ

t0 nhiệt độ của không khí, t0 = 26,70C

Ih nhiệt lượng riêng của hơi nước ở nhiệt độ t0 J/kgđộ

Xác định Ih theo công thức thực nghiệm

Áp suất hơi bảo hòa:

Với B chính là Pkq áp suất khí quyển

Nhiệt lượng riêng của không khí sau khi ra khỏi calorifer

4.2.1 cân bằng vật liệu cho vật liệu sấy

Trong quá trình sấy ta xem như không có hiện tượng mất mát vật liệu, lượngkhông khí khô tuyệt đối xem như không bị biến đổi trong quá trình sấy

Vật lượng vật liệu khô tuyệt đối đ qua may sấy là:

G1(1 – W1) = G2 (1 – W2)

( trang 165 tài liệu [11] )

Khối lượng vật liệu sấy khô tuyệt đối đi qua máy sấy là:

W = L(d2 – d1) = L (d2 – d0)

4.2.2 cân bằng vật liệu cho quá trình sấy

Cũng như vật liệu khô, lượng không khí khô tuyệt đối đi qua máy sấy xemnhư không bị mất mát trong quá trình sấy khi qua quá trình làm việc ổn đinhlượng không khí khô tuyệt đối đi vào máy sấy mang theo một lượng ẩm là: LX1

Sau khi sấy xong, lượng ẩm tách ra khoi vật liệu là W do đó không khí cóthêm một lượng ẩm đó là W

Thay số vào ta được

Thiết bị sây kiểu băng tải gồm 1 phòng Trong đó có vài băn tải chuyển độngnhờ các tang quay, các băng này tuqaj trên các con lăn để khỏi võng xuống.

Băng tải được làm bằng sợi bông tẩm cao su, bản thép hay lưới kim loại,không khí được gia nhiệt trong calorifer

Vật liệu sấy chứa trong gầu tải nhập liệu và đi vào băng tải trên cùng Nếu thiết

bị có 1 băng tải thì sấy không đều vì lớp vật liệu không được xáo trộn do đó loạithiết bị có nhiều băng tải được em sử dụng.Ở loại này, vật liệu từ băng trên dichuyển đến cuối băng thì rơi xuống đầu băng dưới khi đến băng cuối thì vật liệukhô được đưa vào cửa tháo liệu

Không khí nóng đi ngược hoặc hỗn độn với chiều chuyển động của các băng

Để quá trình sấy được tốt người ta cho không khí chuyển động với vận tốc lớn

Chọn kích thước băng tải

Gọi:

Br chiều rông của băng tải Br = 0,5m

h chiều dày của lớp khoai tây: 0,05m

 khối lượng riêng của khoai tây  = 620 kg/m3

Thực tế năng suất của quá trình sấy

G1 = Br h (kg/h)

( trang 158- tài liệu [7])

Trong thực tế chiều rông của băng tải còn được tính theo hệ số hiệu chỉnh 

Ls : chiều dài phụ thêm khoảng 1,2m

T : thời gian sấy (h)

5.2.1 Tính thời gian sấy T(h)

Hệ số trao đổi đối lưu X1

Dựa vào bảng đồ thị của không khí ẩm tra tk và Tư

( phụ lục 9 trang 135 tài liệu [1 ] )

Với r ẩn nhiệt hóa hơi ẩm ở nhiệt độ tk

f = 1,31 m2/kg bề mặt riêng của vật liệu

( trang 47 tài liệu [7])

Thây các giá trị vào ta được

Vậy ta chọn kích thước 1 băng tải là 16,95m

Và có 8 băng tải , đường kính trục của băng tải là d = 0,3m, băng tải rông0,556m

Phòng sấy được xây bằng gạch

Bề dày tường 0,22m có

Chiều dài viên gach 0,2m

Hai lớp cách nhiệt 2 bên 0,01m

Trần phòng được làm bằng betong cố thép có bề dày 0.15m

Cửa phòng sấy được làm bằng nhôm mỏng giữa có lớp cách nhiệt dày 0,01m

Chiều dài làm việc của phòng sấy

Lh = Ib + 2 Lbs = 16,95 + 2* 0,5 = 17,95m

Chiều cao làm việc của phòng sấy

Chọn khoảng cách 2 băng tải là 0,2m

Hh = 0,3*8 + 0,2*9 = 4,29m

Rh = chiều dài băng tải + khoảng trống 2 bên

5.2.2 Tính số con lăn đỡ băng

Khoảng cách giữa 2 con lăn ở nhánh có tải

lt = A – 0,625B

(công thức trang 5.8 tài liệu [2])

A: hằng số phụ thuộc khối lượng riêng của vật liệu

Kích thước con lăn

5.2.3 Động cơ băng tải

Vì băng tải di chuyển với vận tốc thấp

Để chọn động cơ điện tính công suất cần thiết

 N: công suất trên băng tải

P:lực kéo băng tải

P = (mbăng + mvl )g

= 0,97 hiệu suất bộ truyền bánh răng

 = 0,995: hiệu suất của 1 cặp bánh răng

= 1: hiệu suất chuẩn

Chế độ chuyển động của không khí

Re = kk *ltd :

( trang 35 tài liệu [11])

Với Re là hằng số Reynol đặc trưng cho chế độ chuyển độngcủa dòng

Re > 104 nên chế độ chuyển động của không khí là chế độ chuyển động xoáy

Hiệu số nhiệt độ trung bình giữ tác nhân sấy với nhiệt độ xung quanh

Với hiệu số nhiệt độ giữa tác nhân sấy vào phòng sấy với nhiệt độ bên ngoài

Chiều dày viên gạch gach= 0,2m

-chiều dày lớp cách nhiệt 2= 0,01mm (bơng thủy tinh)

Tra bảng T416, TL [5] ta được: 1 = 0,77 W/m2độ

với A = 1,2 –1,3 : hệ số phụ thuộc vào chế độ chuyển động của khí,

ở chế độ chảy xốy và tườn nhám A= 1,2

a) Tính hệ số cấp nhiệt của khơng khí nĩng chuyển động cưỡng bức:

Cơng thức tổng quát cho khí chảy dọc theo tường phẳng:

Nu1’= c Ren

(trang – 41 tài liệu [3])

c, n: hệ số phụ thuộc vào chế độ chuyển động của khí

Chuẩn số Re được tính theo công thức:

Ttb= 55+ 273 = 2380K, nhiệt độ trung bình của TNS, K

g = 9,81 m2/s : giatốc trọng trường

T= ttb – tT1, K

ttb : nhiệt độ trung bình của TNS

tT1: nhiệt độ tiếp xúc với TNS

Cac công thức sử dụng để tính Gr lất theo nhiệt độ tm

2’: hệ số cấp nhệt do đối lưu tự nhiên

2”:hệ số cấp nhiệt do bức xạ từ hầm sấy ra môi trường