Đang tải... (xem toàn văn)
luận văn
BỘ GIÁO DỤC VÀ ðÀO TẠO TRƯỜNG ðẠI HỌC NÔNG NGHIỆP HÀ NỘI --------- --------- NGUYỄN TUẤN ANH NGHIÊN CỨU MỘT SỐ THÔNG SỐ CHÍNH CỦA MÁY SẤY HAI TRỐNG TRONG DÂY CHUYỀN SẢN XUẤT TINH BỘT BIẾN TÍNH NĂNG SUẤT 90KG/H LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT CHUYÊN NGÀNH: KỸ THUẬT MÁY VÀ THIẾT BỊ CƠ GIỚI HOÁ NÔNG - LÂM NGHIỆP Mà SỐ: 60.52.14 NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: GS.TS. PHẠM XUÂN VƯỢNG HÀ NỘI - 2010 Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ kỹ thuật . i LỜI CAM ðOAN T«i xin cam ñoan rằng những số liệu và kết quả nghiªn cứu trong luận văn này là trung thực và chưa ñược sử dụng ñể bảo vệ một học vị nào. T«i xin cam ñoan rằng mọi sự gióp ñỡ cho việc thực hiện luận văn này ñã ñược c¶m ơn và c¸c th«ng tin trÝch dẫn trong luận văn này ñều ñ ñược chỉ râ nguồn gốc. Hµ Néi, ngµy th¸ng n¨m . T¸c giả luận văn NguyÔn TuÊn Anh Trng i hc Nụng nghip H Ni Lun vn thc s k thut . ii LI CM N Trong quá trình hc tp v nghiên cu ti lp Cao hc cơ khí nông nghiệp khoá 17 chuyên ngnh C khí hóa v thit b nông-lâm nghip Trng i hc Nông nghip H Ni, tôi đ nhn ủc s giúp ủ và ging dy nhit tình ca các thy giáo, cô giáo trong trng cùng toàn thể các anh chị em trong lớp. Nhân dp ny tôi xin ủc by t li cm n chân thnh ti các thy giáo, cô giáo trong trng và toàn thể các anh chị em trong lớp . Tôi xin by t lòng cm n sâu sc ti gia ủình v Giáo s Tin s Phm Xuân Vng, ngi ủ tn tình hng dn, giúp ủ tôi hon thnh ủ ti nghiên cu ny. Tôi xin chân thnh cm n tập thể các thầy cô giáo B môn Thiết bị Bảo quản và Chế biến Nông sản Khoa C in Trng i hc Nông nghip H Ni ủ giúp ủ tôi trong quá trình nghiên cu thc hin ủ ti. Tôi xin chân thnh cm n lnh đạo, các bạn đồng nghiệp của Vin Nghiên Cu Thit K Ch To Máy Nông Nghip đ tạo điều kiện và giúp ủ tôi trong quá trình nghiên cu thc hin ủ ti. Hà Nội, ngày tháng năm . Tác gi lun vn Nguyễn Tuấn Anh Trng i hc Nụng nghip H Ni Lun vn thc s k thut . iii Mục Lục Trang Lời cam đoan i Lời cảm ơn ii Mục lục iii Danh mục viết tắt .vi Danh mục bảng viii Danh mục hình .ix Mở đầu .1 Chơng 1: Tổng quan vấn đề nghiên cứu 3 1.1. Tinh bột sắn 3 1.2. Tinh bột 3 1.2. Tính chất của tinh bột sắn 5 1.2. Tinh bột biến tính và quy trình công nghệ chế biến tinh bột biến tính .6 1.2.1 Tinh bột biến tính bằng phơng pháp vật lý .9 1.2.1.1 Tinh bột tiền hồ hoá 9 1.2.1.2 Tinh bột biến tính nhiệt ẩm .10 1.2.2 Tinh bột biến tính bằng phơng pháp hoá học .10 1.2.2.1 Tinh bột biến tính bằng axit 10 1.2.2.2 Tinh bột biến tính oxy hoá 11 1.2.2.3 Tinh bột biến tính bằng phốt phát .11 1.2.2.4 Tinh bột biến tính bằng liên kết ngang 12 1.2.3 Biến tính bằng phơng pháp enzim 12 1.2.2.1 Maltodextrin 13 1.2.2.2 Đờng Malto, glucose .14 1.2.2.3 Sorbitol, mannitol .14 1.3. Tình hình nghiên cứu trong và ngoài nớc .16 1.3.1 Tình hình nghiên cứu trên thế giới. .16 1.3.2 Tình hình nghiên cứu trong nớc .17 Trng i hc Nụng nghip H Ni Lun vn thc s k thut . iv 1.4 Thiết bị trong công nghệ chế biến tinh bột biến tính tiền hồ hoá 18 1.4.1 Sản xuất tinh bột biến tính bằng thiết bị sấy phun 19 1.4.2 Sản xuất tinh bột biến tính bằng vít đùn ép .20 1.4.3 Sản xuất tinh bột biến tính bằng thiết bị sấy trống 21 1.4.3.1. Máy sấy hai trống cấp liệu kiểu kẹp 21 1.4.3.2 Máy sấy một trống cấp liệu bởi nhiều lô cuốn 22 1.4.3.3 Máy sấy hai trống cấp liệu bởi nhiều lô cuốn .23 1.4.3.4 Máy sấy trống với vật liệu có độ nhớt thấp .24 1.5 Các loại máy sấy tiếp xúc thông dụng .25 1.5.1 Máy sấy tiếp xúc kiểu tháp đĩa 25 1.5.2. Máy sấy tiếp xúc hình trụ nằm ngang .26 1.5.3. Máy sấy cho vật liệu dạng nho 27 1.5.4. Máy sấy vải 28 1.6 Mục đích và nhiệm vụ nghiên cứu của đề tài 29 1.6.1 Mục đích nghiên cứu của đề tài 29 1.6.2 Nhiệm vụ nghiên cứu của đề tài 29 Chơng 2: Đối tợng và phơng pháp nghiên cứu .30 2.1. Đối tợng nghiên cứu .30 2.2 Phng phỏp nghiờn cu .33 2.2.1 Phng phỏp nghiờn cu lý thuyt. 33 2.2.2 Phng phỏp nghiờn cu thc nghim ủn yu t .33 2.2.3 Phng phỏp ủo ủc v gia cụng s liu 34 2.2.3.1 Phng phỏp xỏc ủnh ủ nht ca tinh bt bin tinh 34 2.2.3.2 Phng phỏp xỏc ủnh ủ m ca sn phm .34 2.2.3.3 Phng phỏp x lý s liu thc nghim 35 2.2.3.4 Phng phỏp gia cụng s liu thc nghim .35 Chơng 3: Cơ sở lý thuyết về sấy tiếp xúc 39 3.1 Cơ sở lý thuyết của quá trình sấy tiếp xúc 39 3.2 Lý thuyết tính toán hệ thống sấy tiếp xúc .42 3.2.1 Tính toán hệ thống sấy tiếp xúc trong chất lỏng nóng .42 Trng i hc Nụng nghip H Ni Lun vn thc s k thut . v 3.2.1.1 Tính toán nhiệt giai đoạn đốt nóng 42 3.2.1.2 Tính toán nhiệt giai đoạn sấy 43 3.2.1.3 Tính toán nhiệt giai đoạn lấy ra và đa vào vật liệu sấy giữa các mẻ 44 3.2.2 Tính toán hệ thống sấy tiếp xúc bề mặt .44 3.2.2.1 Phơng pháp cân bằng nhiệt .44 3.2.2.2 Tính toán bề mặt truyền nhiệt 45 3.3. Lựa chọn các thông số cho máy sấy 2 trống .49 Chơng 4: Kết quả nghiên cứu thực nghiệm trên máy sấy hai trống 53 4.1 Lựa chọn các yếu tố đầu vào và ra 53 4.2 Vật liệu và dụng cụ thí nghiệm .54 4.2.1 Vật liệu thí nghiệm .54 4.2.2 Vật liệu sau thí nghiệm 54 4.2.3 Dụng cụ thí nghiệm 55 4.3. Quan hệ giữa nồng độ tinh bột vào tới độ ẩm và độ nhớt của sản phẩm 55 4.3.1 Mối quan hệ của nồng độ với độ ẩm sản phẩm .55 4.3.2 Mối quan hệ của nồng độ với độ nhớt sản phẩm 59 4.4. Mối quan hệ giữa nhiệt độ tới độ ẩm và độ nhớt của sản phẩm .64 4.4.1 Mối quan hệ của nhiệt độ với độ ẩm sản phẩm 64 4.4.2 Mối quan hệ của nhiệt độ với độ nhớt sản phẩm 67 4.5. Mối quan hệ giữa tốc độ trống sấy tới độ ẩm và độ nhớt sản phẩm .72 4.5.1 Mối quan hệ của tốc độ với độ ẩm sản phẩm .72 4.5.2 Mối quan hệ của tốc độ với độ nhớt sản phẩm .75 Kết lụân và đề nghị 81 Kết luận .81 Đề nghị 81 Tài liệu tham khảo Trng i hc Nụng nghip H Ni Lun vn thc s k thut . vi Danh mục viết tắt TT Ký hiệu Tên gọi Thứ nguyên 1 D Đờng kính trống sấy m 2 L Chiều dài trống sấy m 3 F Diện tích tổng bề mặt trống sấy 2 m 4 Q Nhiệt lợng đốt nóng vật liệu sấy W 5 1 G Khối lợng vật liệu sấy khi vào kg/h 6 2 G Khối lợng vật liệu sấy ra khỏi thiết bị kg/h 7 N Năng suất máy kg/h 8 dc N Công suất động cơ kW 9 W Khối lợng ẩm cần bốc hơi trong 1 giờ kg/h 10 K Hệ số truyền nhiệt KmW ./ 2 11 1 c Nhiệt dung riêng của vật liệu làm rulô kJ/kg.K 12 2 c Nhiệt dung riêng của vật liệu sấy kJ/kg.K 13 pk c Nhiệt dung riêng của không khí khô kJ/kg.K 14 a c Nhiệt dung riêng của nớc kJ/kg.K 15 v c Nhiệt dung riêng sản phẩm kJ/kg.K 16 q Nhiệt lợng bốc hơi trong 1 giờ kJ/m 2 .h 17 r Nhiệt ẩm hoá hơi kJ/kg 18 v Tốc độ không khí trên bề mặt trống sấy m/s 19 a P áp suất khí quyển bar 20 h P áp suất hơi quá nhiệt bar 21 m P áp suất hơi ở nhiệt độ làm vịêc t v2 bar 22 h t Nhiệt độ hơi quá nhiệt 0 C 23 1 v t Nhiệt độ môi trờng xung quanh trống 0 C Trng i hc Nụng nghip H Ni Lun vn thc s k thut . vii 24 2 v t Nhiệt độ bề mặt trống 0 C 25 1 t Nhiệt độ vật liệu ẩm 0 C 26 g Gia tốc trọng trờng m/s 2 27 1 Hệ số trao đổi nhiệt khi ngng KmW ./ 2 28 2 Hệ số trao đổi nhiệt từ bề mặt vật liệu ra môi trờng KmW ./ 2 29 1 Hệ số dẫn nhiệt của rulô KmW ./ 30 2 Hệ số dẫn nhiệt của vật liệu sấy KmW ./ 31 n max Tốc độ quay lớn nhất của trống sấy vg/ph 32 Hệ số ôm của vật liệu trên trống 33 tb Khối lợng riêng trung bình của vật liệu sấy trên rulô kg/m 3 34 t Khối lợng riêng của vật liệu chế tạo rulô kg/m 3 35 Độ ẩm tơng đối của sản phẩm % 36 1 Độ ẩm đầu vào của vật liệu sấy % 37 2 Độ ẩm sau khi sấy % 38 Độ ẩm không khí bao quanh trống sấy % 39 Hệ số công suất 40 Nồng độ tinh bột đầu vào 0 Be 41 à Độ nhớt sản phẩm cP 42 t Nhiệt độ 0 C 43 i Entanpy của hơi nớc quá nhiệt 44 i Entanpy của nớc bo hoà 45 Khe hở giữa hai trống sấy mm 46 1 Chiều dày trống sấy mm 47 2 Chiều dày lớp vật liệu sấy mm Trng i hc Nụng nghip H Ni Lun vn thc s k thut . viii Danh mục bảng Bảng 4.1. ảnh hởng của nồng độ tinh bột đầu vào tới độ ẩm sản phẩm .57 Bảng 4.2. ảnh hởng của nồng độ tinh bột đầu vào tới độ nhớt sản phẩm .60 Bảng 4.3. Bảng kết quả tính thích ứng của hàm ẩm và độ nhớt sản phẩm 62 Bảng 4.4. ảnh hởng của nhiệt độ sấy tới độ ẩm sản phẩm .65 Bảng 4.5. ảnh hởng của nhiệt độ sấy tới độ nhớt sản phẩm .68 Bảng 4.6. Bảng kết quả tính thích ứng của hàm ẩm và độ nhớt sản phẩm 70 Bảng 4.7. ảnh hởng của tốc độ trống sấy tới độ ẩm sản phẩm .73 Bảng 4.8. ảnh hởng của tốc độ trống sấy tới độ nhớt sản phẩm .76 Bảng 4.9. Bảng kết quả tính thích ứng của hàm ẩm và độ nhớt sản phẩm 78 Trng i hc Nụng nghip H Ni Lun vn thc s k thut . ix Danh mục hình Hình 1.1. Tinh bột sắn phóng đại 1500x .4 Hình 1.2. Tinh bột sắn phóng đại 3500x .5 Hình 1.3. Sơ đồ phơng pháp biến tính tinh bột 8 Hình 1.4. Sơ đồ quy trình sản xuất tinh bột hồ hoá .9 Hình 1.5. Sơ đồ cụm thiết bị sấy phun.19 Hình 1.6. Vít ép .20 Hình 1.7. Máy sấy hai trống cấp liệu kiểu kẹp21 Hình 1.8. Máy sấy một trống cấp liệu bởi nhiều lô cuốn 22 Hình 1.9. Máy sấy hai trống cấp liệu bởi nhiều lô cuốn 23 Hình 1.10. Máy sấy trống với vật liệu có độ nhớt thấp .24 Hình 1.11. Máy sấy tiếp xúc kiểu tháp đĩa .26 Hình 1.12. Máy sấy tiếp xúc hình trụ lằm ngang 27 Hình 1.13. Máy sấy tang quay .28 Hình 1.14. Phơng pháp cấp vật sấy lên tang sấy .28 Hình 1.15. Máy sấy vải 29 Hình 2.1. Máy sấy 2 trống cấp liệu kiểu kẹp .32 Hình 3.1. Sấy trên bề mặt nóng .39 Hình 3.2. Đờng cong sấy u và đờng cong nhiệt độ t.40 Hình 3.3. Đờng cong tốc độ sấy du/dt và đờng cong nhiệt độ t . 40 Hình 3.4. Bề mặt gia nhiệt của vật liệu sấy .48 Hình 4.1. ảnh hởng của nồng độ đầu vào tới độ ẩm và độ nhớt sản phẩm .62 Hình 4.2. ảnh hởng của nhiệt độ sấy tới độ ẩm và độ nhớt của sản phẩm .71 Hình 4.3. ảnh hởng của tốc độ trống sấy tới độ ẩm và độ nhớt sản phẩm 79