Mục lục Mục lục 18 Đặt vấn đề .19 1.3 Tổng quan nguyên liệu chanh dây 24 1.3.1 Nguồn gốc .24 1.3.2 Phân loại 24 Có loại Chanh Dây phổ biến .24 1.3.3 Cấu tạo, thành phần .26 1.3.4 Quy trình sản xuất bột chanh dây 29 1.4 Chọn phương án sấy thiết bị sấy .30 1.4.1 Chọn phương án sấy 30 .58 CHƯƠNG 58 74 KẾT LUẬN .74 TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM Cộng hòa xã hội chủ nghĩa Việt HUẾ Nam KHOA CƠ KHÍ – CÔNG NGHỆ Độc lập – Tự – Hạnh phúc NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN THIẾT BỊ Họ tên sinh viên: Nguyễn Đình Giáp Lớp: CNTP45 Ngành học: Công nghệ thực phẩm  Tên đề tài: Thiết kế hệ thống sấy phun để sấy dịch chanh dây  Số liệu ban đầu - Năng suất sản phẩm: sản phẩm/ ngày - Độ ẩm ban đầu: ω1 = 35% - Độ ẩm cuối cùng: ω2 = 3% - Nồng độ chất khô: Bx = 65%  Nội dung phần thuyết minh tính toán - Đặt vấn đề - Tổng quan về các phương pháp sấy, nguyên liệu và quy trình thực hiện - Tính toán cân vật chất của quá trình - Tính cân lượng - Tính thiết bị - Tính thiết bị phụ - Kết luận - Tài liệu tham khảo  Bản vẽ  Ngày giao nhiệm vụ:  Ngày hoàn thành Huế, ngày Trưởng môn CSCN tháng năm Giáo viên hướng dẫn Đặt vấn đề Đời sống người ngày nâng cao sống họ nhu cầu sản phẩm mang tính tiện nghi đặc biệt phù hợp với công việc nhịp sống người dân ngày nhiều Để cung cấp sản phẩm thỏa mãn nhu cầu người tiêu dùng điều nhiệm vụ lớn kỹ sư công nghệ thực phẩm Bên cạnh thực phẩm chế biến sẵn, thức ăn nhanh, nước giải khát bên cạnh bột hoa mạt hàng ý quan tâm nhiều người tiêu dùng, tính chất riêng biệt mà bột hoa mang lại Từ thực tế nhận thấy có mặt loại bột hoa ngày nhiều thị trường quốc tế nước như: bột cam, bột dứa, bột xoài Thì sản phẩm bột chanh dây với hương vị, thành phần dinh dưỡng riêng chiếm yêu thích người tiêu dùng Ở nước ta với điều kiện khí hậu nhiệt đới tạo điều kiện thuận lợi cho phát triển cho chanh dây phát triển tốt sản lượng cao Từ điều kiện em nhận thấy điều kiện thuận lợi để sản xuất bột chanh dây Điều vừa tạo công việc cho nguồn lao động nước ta, tăng thu nhập cho người dân, nâng cao đẩy mạnh nông nghiệp nước nhà đảm bảo nhu cầu thị trường Để đảm bảo dinh dưỡng tính cảm quan cho bột chanh dây trình sản xuất việc chọn thiết bị phù hợp điều kiện trình sản xuất Ta thấy ưu điểm thiết bị sấy phun như: • Tính chất, chất lượng sản phẩm đạt điểm tốt hơn, sản phẩm sau sấy có dạng bột mịn đồng nhất, xốp, dễ hòa tan, qua giai đoạn nghiền, chất lượng bị biến đổi so với nguyên liệu ban đầu, tiện lợi cho sử dụng chế biến • Thiết bị đơn giản, cho phép hoạt động xuất cao liên tục • Sấy nguồn nguyên liệu có tính nhạy cảm với nhiệt độ tháp thời gian ngắn • Khí nén thường sử dụng khí trơ không khí • Sản phẩm tiếp xúc với bề mặt thiết bị điều kiện khô việc chọn thiết bị chống ăn mòn cho thiết bị đơn giản • Khoảng nhiệt tác nhân sấy rộng Từ ưu điểm thiết bị sấy phun để đảm bảo chất lượng, tính chất cảm quan sản phẩm bột chanh dây em chọn thiết bị sấy phun dịch chanh dây với xuất tấn/ngày 1.1 Khái niệm chung trình sấy 1.1.1 Khái niệm sấy Sấy trình dùng nhiệt để làm bốc ẩm khỏi vật liệu rắn lỏng Với mục đích giảm bớt khối lượng vật liệu (giảm công chuyên chở, kho tồn…), tăng độ bền vật liệu (như gốm, sứ, gỗ ) để bảo quản thời gian dài, lương thực, thực phẩm Đối với vật liệu lỏng có nồng độ chất khô thấp nên cô đặc trước sấy nhằm tách nước sơ Cũng giống sấy trình cô đặc dùng nhiệt để làm bay nước thực nhiệt độ sôi sấy làm bay nước nhiệt độ bất kỳ, tránh nhiệt độ cao làm biến tính sản phẩm Bản chất trình sấy trình khuyếch tán chênh lệch độ ẩm bề mặt vật liệu, nói cách khác chênh lệch áp suất riêng phần ẩm bề mặt vật liệu môi trường xung quanh Sấy trình không ổn định, độ ẩm vật liệu thay đổi theo không gian thời gian sấy 1.1.2 Phân loại Quá trình sấy bao gồm hai phương thức: - Sấy tự nhiên:Tiến hành trời dùng lượng mặt trời để làm bay nước bề mặt vật liệu - Sấy nhân tạo:Thường tiến hành loại thiết bị sấy để cung cấp nhiệt cho vật liệu ẩm Sấy nhân tạo có nhiều dạng tùy theo phương pháp truyền nhiệt mà kỹ thuật sấy chia nhiều dạng: + Sấy đối lưu: phương pháp sấy cho tiếp xúc trực tiếp với vật liệu sấy, mà tác nhân truyền nhiệt không khí nóng, khói lò… + Sấy tiếp xúc: phương pháp sấy không cho tác nhân tiếp xúc trực tiếp vật liệu sấy, mà tác nhân sấy truyền nhiệt cho vật liệu sấy gián tiếp qua vách ngăn + Sấy tia hồng ngoại: phương pháp sấy dùng lượng tia hồng ngoại nguồn điện phát truyền cho vật liệu sấy + Sấy dòng điện cao tần: phương pháp dùng dòng điện cao tần để đốt nóng toàn chiều dày vật liệu sấy + Sấy thăng hoa: phương pháp sấy môi trường có độ chân không cao, nhiệt độ thấp, nên độ ẩm tự vật liệu đóng băng bay từ trạng thái rắn thành không qua trạng thái lỏng + Ưu điểm:  Khắc phục nhược điểm sấy tự nhiên  Kiểm soát sản phẩm vào, nhiệt độ cung cấp  Chất lượng sản phẩm theo yêu cầu  Tốn mặt bằng, nhân công + Nhược điểm: Tốn chi phí cho đầu tư trang thiết bị, cán kỹ thuật, chi phí lượng 1.1.3 Nguyên lí trình sấy Quá trình sấy trình chuyển khối có tham gia pha rắn phức tạp bao gồm trình khuyếch tán bên bên vật liệu rắn đồng thời với trình truyền nhiệt Đây trình nối tiếp, nghĩa trình chuyển lượng nước vật liệu từ pha lỏng sang pha hơi, sau tách pha khỏi vật liệu ban đầu Động lực trình chênh lệch độ ẩm lòng vật liệu bên bề mặt vật liệu Quá trình khuyếch tán chuyển pha xảy áp suất bề mặt vật liệu lớn áp suất riêng phần nước môi trường không khí xung quanh 1.1.4 Các yếu tố ảnh hưởng đến trình sấy - Nồng độ chất khô nguyên liệu: nồng độ cao giảm thời gian bốc lại tăng độ nhớt nguyên liệu, gây khó khăn cho trình sấy phun, nồng độ thấp tốn nhiều thời gian lượng cho trình - Nhiệt độ tác nhân sấy: yếu tố ảnh hưởng định đến độ ẩm sản phẩm sau sấy phun, độ ẩm bột sản phẩm thu giảm ta tăng nhiệt độ tác nhân sấy Tuy nhiên việc gia tăng nhiệt độ cao gây phân hủy số cấu tử nguyên liệu mẫn cảm với nhiệt làm tăng mức tiêu hao lượng cho trình - Kích thước, số lượng quỹ đạo chuyển động hạt nguyên liệu buồng sấy 1.2 Chọn tác nhân sấy, chất tải nhiệt chế độ sấy 1.2.1 Tác nhân sấy: Những chất dùng để chuyên chở lượng ẩm tách từ vật liệu sấy - Trong trình sấy, môi trường buồng sấy luôn bổ sung ẩm thoát từ vật sấy Nếu độ ẩm không mang độ ẩm tương đối buồng sấy tăng lên, đến lúc đạt cân vật sấy môi trường buồng sấy trình thoát ẩm vật liệu sấy ngừng lại - Vì nhiệm vụ tác nhân sấy: + Gia nhiệt cho vật sấy +Tải ẩm: mang ẩm từ bề mặt vật vào môi trường + Bảo vệ vật sấy khỏi bị hỏng nhiệt - Cơ chế trình sấy gồm giai đoạn: Gia nhiệt cho vật liệu sấy để làm ẩm hóa mang ẩm từ bề mặt vật vào môi trường Nếu ẩm thoát khỏi vật liệu mà không mang kịp thời ảnh hưởng tới trình bốc ẩm từ vật liệu sấy chí còn làm ngừng trệ trình thoát ẩm Để tải ẩm bay từ vật sấy vào môi trường dùng biện pháp: + Dùng tác nhân sấy làm chất tải nhiệt + Dùng bơm chân không để hút ẩm từ vật sấy thải (sấy chân không) - Trong sấy đối lưu, vai trò tác nhân sấy đặc biệt quan trọng đóng vai trò vừa tải nhiệt vừa tải ẩm Các tác nhân sấy thường dùng không khí nóng khói lò, nhiệt, chất lỏng… - Trong sấy đối lưu, chất tải nhiệt dùng nước hay khói để gia nhiệt cho tác nhân sấy bề mặt truyền nhiệt cho vật liệu 1.2.2 Các loại tác nhân sấy - Không khí ẩm: loại tác nhân sấy thông dụng dùng cho hầu hết loại sản phẩm Dùng không khí ẩm không làm sản phẩm sau sấy bị ô nhiễm thay đổi mùi vị Tuy nhiên dùng không khí ẩm làm tác nhân sấy cần trang bị thêm gia nhiệt không khí (calorife khí - hay khí - khói), nhiệt độ sấy không cao, thường nhỏ 5000C nhiệt độ cao thiết bị trao đổi nhiệt phải chế tạo thép hợp kim hay gốm sứ với chi phí đắt - Khói lò: khói lò dùng làm tác nhân sấy nâng nhiệt độ sấy lên 10000C mà không cần thiết bị gia nhiệt, nhiên làm vật liệu sấy bị ô nhiễm gây mùi khói Vì khói dùng cho vật liệu không sợ ô nhiễm gỗ, đồ gốm, số loại hạt có vỏ - Hơi nhiệt: tác nhân sấy dùng cho loại sản phẩm dễ bị cháy nổ có khả chịu nhiệt độ cao Vì sấy nhiệt, nhiệt độ thường lớn 100 0C (sấy áp suất khí quyển) 1.2.3 Chọn thiết bị sấy Phân loại thiết bị sấy: Do điều kiện sấy trường hợp khác nên có nhiều cách để phân loại thiết bị sấy: - Dựa vào tác nhân sấy: có thiết bị sấy không khí thiết bị sấy khói lò, thiết bị sấy phương pháp đặc biệt sấy thăng hoa, sấy dòng điện cao tần - Dựa vào áp suất làm việc: có thiết bị sấy chân không thiết bị sấy áp suất thường - Dựa vào phương thức làm việc: có sấy liên tục sấy gián đoạn - Dựa vào phương pháp cung cấp nhiệt cho trình sấy: thiết bị sấy tiếp xúc, thiết bị sấy đối lưu, thiết bị sấy xạ - Dựa vào cấu tạo thiết bị: phòng sấy, hầm sấy, sấy băng tải, sấy trục, sấy thùng quay, sấy phun - Dựa vào chiều chuyển động vật liệu sấy tác nhân sấy: sấy chiều, ngược chiều, giao chiều 1.3 Tổng quan nguyên liệu chanh dây 1.3.1 Nguồn gốc Quả chanh dây tía có nguồn gốc từ miền nam nước Brazil qua Paraguay đến miền bắc Argentina Những tín đồ cong giáo người Tây Ban Nha vào kỷ 16 đặt tên cho “flor pasionis” (hoa đam mê) hay ‘flor de las cinco llagas” (hoa có năm vết xước) màu tía hoa khiến họ tin giống với năm nỗi khổ Chúa Giê-su Người ta chưa xác định nguồn gốc loại màu vàng, có lẽ thuộc vùng Amazon Brazil, hay lai Passiflora edulis Passiflora ligularis Ở Việt Nam, chanh dây xuất tỉnh miền Bắc vào thập niên 90 sau phân tán vào đến tỉnh Đồng Bằng Sông Cửu Long Vì Việt Nam có Lạc Tiên (miền Trung miền Nam gọi Chùm Bao - loại hoang dại có tác dụng chữa bệnh ngủ) loại leo trái tròn, lớn gấp đôi trái ping-pông, vỏ có màu xanh chín màu vàng lợt, ruột có vị chua giống chanh nên đặt tên gọi “Chanh Dây” Lạc Tiên vào Việt Nam có hai giống, phân biệt theo xuất xứ màu vỏ:  Giống Lạc Tiên có vỏ màu vàng có nguồn gốc từ Sirilanca, Urganda Hawaii (nguồn tra cứu) Việt Nam gọi chanh dây  Giống Lạc Tiên vỏ tía có nguồn gốc từ Australia Đài Loan Tại Đức Trọng giống Lạc Tiên vỏ tía nhập từ Đài Loan có tên khoa học Passiflora edulis, dân địa phương gọi Mác Mác, người Đài Loan gọi Bách Hương Quả Ngày nay, chanh dây phân bố khắp nơi giới Châu Á, úc, New Zeland, ấn Độ , Nam Phi, Israsel, Hawaii, Canada 1.3.2 Phân loại Có loại Chanh Dây phổ biến  Chanh Dây Tía (Passiflora edulis)  Chanh Dây Vàng (Passiflora edulis flavicarpa)  Chanh Dây Lam (passiflora cocrulea) Ở Việt Nam chủ yếu gặp loại chanh dây vỏ tía vỏ vàng  Dạng tía   Black Knight: Quả có màu tía đậm, hương thơm tuyệt vời, có kích thước hình dạng trứng to Là loại leo khỏe mạnh, chen chúc sai quả, có tán mịn đẹp  Kahuna: Quả tía vừa, lớn, có vị chua thơm, dùng uống ngon Cây có khả tự sinh sản, khỏe mạnh, tán to  Edgchill: Có nguồn gốc Vista, Calif Quả tương tự Black Knight, mọc to khỏe có trái lớn  Frederick: Là loại có dạng gần giống hình oval, to, tía xanh có chút sắc đỏ, có vị chua nhẹ, ngon ăn ngay, uống lại tuyệt vời Cây tự khỏe mạnh, hữu ích Passiflora edulis flavicarpa  Paul Ecke: có nguồn gốc Encinitas, Calif Trái có kích thước trung bình, ngon thích hợp để uống hay ăn Cây sai  Purpe Giant: Quả lớn, tía đậm chín  Red Rover: Quả tròn, có kích thước vừa to, có vormauf đỏ sáng hấp dẫn, có vị chua thơm, ngon ăn liền uống Cây khỏe, có khả tự sinh sản  Dạng vàng  Brazillian Golden: Qủa có màu vàng, to, có vị chua Cây khỏe, đòi hỏi giao phấn Hoa thơm, màu trắng đậm giữa, hoa vào mùa hè, vụ mùa bắt đầu vào cuối tháng tám đầu tháng chín  Golden Giant: Cây có màu vàng, to, có nguồn gốc úc 1.3.3 Cấu tạo, thành phần Thành phần cấu tạo chanh dây Thành phần Tỷ lệ, % Vỏ 49,19 Hạt 4,81 Dịch 46,00  Vỏ quả: chiếm tỷ lệ chủ yếu chanh dây, có màu đỏ tía màu vàng Thành phần cấu tạo vỏ chanh dây khô Thành phần Hàm lượng (g/100g) Ẩm 9,93±0,12 Tro 7,52±0,02 protein 4,05±0,61 Lipid ˃0,1 Chất xơ hòa tan 19,2±0,02 Chất xơ không hòa tan 38,05±0,02 carbohydrate 21,28±0,44 Khi phân tích thành phần vỏ tươi loại chanh dây, người ta tìm thấy có mặt tinh bột (0,75-1,36%), đường (saccharose, glucose, fructose) 1,64%, chất béo (0,05-0,16%), phosphorus (0,03-0,06%), sillica (0.01-0,04%), kali (0,60-0,78%), acid hữu (acid citric, acid malic) 0,15%  Hạt Thành phần hạt chanh dây sau sấy khô Thành phần Tỷ lệ % Độ ẩm 5,4 Chất béo 23,8 Chất xơ 53,7 protein 11,1 Tro tổng 1,84 Tro hòa tan HCl 0,35 Ca 80 mg/100g sắt 18 mg/100g phosphorus 640 mg/100g  Giá trị dinh dưỡng 100g phần ăn chanh dây tía Thành phần Giá trị Thành phần Giá trị Năng lượng 97 kcal Calci 13 mg Nước 75,1 g Phospho 64 mg Protein 2,2 g sắt 1,6 mg Chất béo 0,7 g Magie 29 mg carbohydrates 23,38 g Natri 28 mg Chất xơ 10,4 g Kali 348 mg Tro 0,8 g Kẽm 0,1 mg Vitamin C 30 mg Đồng 0,086 mg - Diện tích phần không gân Fkg = π d ng lkg = 3,14 × 0,028 × 0,7 = 0,0615 m2 Suy ra: Diện tích bên ngoài của ống: Fbm = Fg + Fkg = 0,0868 + 0,0615 = 0,148m2 Thay số vào công thức ta có K=57 (W/m2.độ) q2 = K ∆t tb = 57 × 70 =3990(W/m2) Sai số: ∆q = q − q1 = 0, 0284 = 2,84 q2 % < 5% 5.1.3 Tính bề mặt truyền nhiệt - Nhiệt lượng calorifer cần cung cấp cho tác nhân sấy: Q = L' ( I1 − I ) = 4558, × ( 219,9 − 70, 69 ) = 680158,86 (KJ/h) - Bề mặt truyền nhiệt: F= Q 680158,86 × 1000 = = 55, 71 η K ∆ttb 0,85 × 57 × 70 × 3600 m2 5.1.4 Tính các ống truyền nhiệt và kích thước calorifer - Diện tích bề mặt trung bình của ống: Ftb = Fbm + Ftr 0,148 + 0,1143 = = 0,1312 2 m2 - Tổng số ống truyền nhiệt calorifer: n= F 55, 71 = = 424, Ftb 0,1312 Chọn n = 424 ống Chọn số ống xếp theo hàng ngang là 20 ống (i = 20) Chọn số ống xếp theo hàng dọc là 21 ống (m =21) Khoảng cách giữa các ống x = 0,05m Khoảng cách giữa ống ngoài cùng đến thành thiết bị x’ = 0,01m - Kích thước calorifer: ' + Chiều dài: Lc = (m − 1) × x + m × d ng + × x = (21 − 1) × 0, 05 + × 0, 01 = 1,536 + Chiều rộng: Bc = (i − 1) × x + i × d ng + x ' = (20 − 1) × 0,05 + 20 × 0,028 + × 0,01 = 1,53( m) + Chiều cao calorifer: Hc = H + 2.Hch H: chiều cao ống, H = 1,4m Hch: chiều cao của lớp chắn, chọn Hch = 0,15m Suy ra: Hc = 1,4 + 20,15 = 1,7m 5.2 Tính và chọn xyclon - Không khí vào xyclon chính là không khí sau khỏi máy sấy, có các thông số sau: + t = 850C + Khối lượng riêng (kg/m3) ρ = 0,86 ν= + Thể tích riêng = 1,163 ρ (m3/kg) - Lưu lượng không khí vào xyclon: V = v.L ' = 1,163 × 4558,98 = 5302,093 (m3/h) - Gọi ∆ Pxyclon trở lực xyclon 540 < Chọn ∆Pxyclon ρk ∆Pxyclon ρk < 750 (Trang 522, [1]) =700 Suy ra: ∆ Pxyclon = ρk × 700=0,86 × 650 = 559 - Tốc độ quy ước : wq = 2.∆Pxyclon ξ ρ k (m/s) (CT III.48/T522, [1]) + Với ξ hệ số phụ thuộc vào kiểu xyclon + Chọn loại cyclon là LIH-24 thì ξ = 60 suy wq = 4, 65 - Đường kính của xyclon: D= D= V 0,785.wq (CT III.47/T522, [1]) 5302, 093 = 0, 635 0, 785 × 4, 65 × 3600 (m) Dựa vào đường kính và suất, ta chọn loại cyclon đơn LIH-24, đường kính D = 0,64 m với các thông số kĩ thuật sau: (Bảng III.4/T524, [1]) Bảng 5.1: Kích thước bản của cyclone đơn loại LIH-24 STT Tên kích thước Ký hiệu Công thức Gía trị (m) Đường kính D 0,4-01 0,64 Chiều cao cửa vào (kích thước bên trong) A 1,11D 0,71 Chiều cao ống tâm có mặt bích h1 2,11D 1,35 Chiều cao phần hình trụ h2 2,11D 1,35 Chiều cao phần hình nón h3 1,75D 1,12 Chiều cao phần bên ống tâm h4 0,4D 0,26 Chiều cao chung H 4,26D 2,73 Đường kính ống d1 0,6D 0,38 Đường kính cửa tháo bụi d2 0,3-0,4D 0,20 10 Chiều rộng cửa vào b1/b 0,26D/0,2D 0,17/0,13 11 Chiều dài ống vào L 0,6D 12 Khoảng cách từ tận đến mặt bích h5 0,24-0,32D 0,15 13 Góc nghiêng nắp ống vào Α α 240 14 Hệ số trở lực xyclon ξ ξ 60 0,38 5.3 Tính trở lực và chọn quạt Trong hệ thống sấy, chúng ta cần sử dụng quạt để tạo áp suất động để di chuyển không khí vào hệ thống và một phần khắc phục trở lực đường ống Sử dụng loại quạt: - Quạt đẩy để đẩy không khí từ calorifer vào thùng sấy - Quạt hút ở cuối hệ thống để hút không khí thải vào cyclone lọc bụi 5.3.1 Tính trở lực của quá trình -Trở lực qua xyclon Hệ số trở lực qua xyclon tính theo công thức sau: ωq2 ρ VP = ξ N / m2 ) ( ξ , hệ số trở lực phụ thuộc vào kiểu xyclon; tra bảng ta có ξ = 60 ρ , khối lượng riêng không khí, kg/m3 ρ = 0,97 kg/m3 thay số vào ta có Vρcyclon 4, 652 × 0,97 = 60 = 629, 21 *Trở lực từ quạt đến calorifer (khoảng cách từ quạt đến calorifer m) Chọn ống dẫn không khí có đường kính Φ =300mm Vận tốc dòng khí thổi ống: ωk = × Gk × 4558,98 = = 16,34 ( m / s ) ρ × π ×ϕ 1, 097 × 3600 × 3,14 × 0,32 Suy : Re = ωk × ϕ 16,34 × 0,3 = = 306375 ν 16.10−6 Ta có: Regh = (Φ/ε)8/7 Ren = 220 (Φ/ε)9/8 Chọn ống tôn có sơn chống rĩ sét, ε = 0,5 mm ε 0,5 = = 1, 67 × 10−3 ⊂ ( 0,8 − 125 ) ×10 −4 φ 300 từ ta có: Regh = 0,86 × 104 Ren = 27,34 × 104 Ta thấ: Regh < Re < Ren Hệ số ma sát tính theo công thức sau: 0,25  ε 100  λ = 0,1× 1, 46 × + ÷ φ Re   = 0, 023 (tr380, [I]) -Trở lực từ quạt đến calorifer L ω2 0,38 16,342 Vρ1 = λ × × ρ × = 0, 0385 × × 1, 097 × = 7,14 ( N / m ) ϕ 0,3 (II.55, tr377, [I]) -Trở lực calorifer Nhiệt độ không khí ban đầu 30oC vào calorifer gia nhiệt đến 200oC H kk = n × A × ω × T T0 đó: Hệ số ống chiều dài m chọn A = Tổn thất áp để không khí vào thiết bị xem tổn thất áp suất ống thiết bị  115 + 273  H kk' = × H kk = × × × 16,342 ×  ÷ = 9107,  273  Vì thiết bị chứa không khí nên cần cung cấp lượng không khí tăng lên.Do trở lực qua thiết bị tăng khoảng 25% tổng tổn thất qua thiết bị: Vậy tổng trở lực tổng cộng tháp sấy là: ∆p2 = 9107,2 × 1,25 = 11384 (N/m2) *Trở lực từ calorifer đến phòng sấy Khoảng cách từ calorifer đến phòng sâý 2m Vận ωk = tốc không khí × Gk × 4558,98 = = 24, 03 ρ × π ×ϕ 0, 746 × 3600 × 3,14 × 0,32 Re = ωe × ϕ 24, 03 × 0,3 = = 206858 v 34,85 ×10−6 ống dẫn: Tương tự ta có: 0,25  ε 100  λ = 0,1× 1, 46 × + ÷ ϕ Re   0,25 100   = 0,1× 1, 46 × 1, 67 ×10 −3 + ÷ 206858   = 0, 0232 L ω2 24, 032 Vρ3 = λ × × ρ × = 0, 0232 × × 0, 746 × = 33,31( N / m ) φ 0,3 Vậy: *Trở lực thiết bị sấy Tại nhiệt độ trung bình t=127,5oC −6 ta có: ρ = 0,8749(kg / m ) , v = 26, 27 × 10 (m / s) Vận tốc không khí ống dẫn: ωk = 4× GK × 4558,98 = = 0, 21( m / s ) π ×ρ×D 0,8749 × 3600 × 3,14 × 32 Re = λ= Vậy: ωk × D 0, 21× = = 23981, 73 ν 26, 27 × 10−6 16 16 = = 2,13 0,2 Re 23981, 730,2 Vρ = λ × L ω2 0, 212 ×ρ× = 2,13 × × 0,8749 × = 0, 055 ( N / m ) D -Trở lực đột thu đột mở vào thiết bị sấy: Tiết diện ống F= π × φ 3,14 × 0,32 = = 0, 071( m2 ) 4 Tiết diện tháp sấy: F1 = π × D 3,14 × 32 = = 7, 065 ( m ) 4 F 0,071 = = 0,01 Ta có tỷ lệ : F1 7,065 Suy ra: ε = 0,5 (tr388,[I]) Xem trở lực đột thu trở lực đột mở tổng trở lực đột thu đột mở tính theo biểu thức sau ∆ρ5 = × ε × ρ × ω2 24, 032 = × 0,5 × 0, 799 × = 224,91( N / m ) 2 Bỏ qua trở lực đổi hướng trở lực khác Vậy tổng trở lực là: Σ∆p = ∆pxyclon + ∆p1 + ∆p2 + ∆p3 + ∆p4 + ∆p5 = 629, 21 + 7,14 + 11384 + 33,31 + 0,055 + 224,91 = 12278,625 N/m2 5.3.2 Tính chọn quạt 5.3.2.1 Quạt đẩy đặt trước calorife - Lưu lượng không khí đẩy vào Qd = V0' = L' × v0 = 4325 × 0,902 = 3901,15 ( m3 / h ) = 1, 08 ( m3 / s ) -Áp suất làm việc toàn phần H = HP × 273 + t0 760 ρkk × × 293 B ρ (CT II238a, Tr 463, [1]) Trong đó: Hp trở lực toàn hệ thống(N/m2), Hp = Vρ 12278, 625 = = 6139,3 2 - t0 nhiệt độ làm việc lúc đầu không khí, t0= 260c - B áp suất làm chỗ làm việc, B=735,5 mmHg - Ρ khối lượng riêng không khí điều kiện làm việc, ρ = 1,181 kg/m3 - ρ k khối lượng riêng khí điều kiện làm việc, ρ k = 0,87kg/m Thay số vào ta có H = 6139,3 × 273 + 26 760 0,87 × × = 4768,95 ( N / m ) 293 735,5 1,181 Dựa vào suất, áp suất làm việc mà quạt cần theo đồ thị đặc tuyến quạt trang 488- [1] ta chọn quạt II9-57 N04 có hiệu suất khoảng 0,62 - Công suất trục động điện N = Qd ×H ×g ×ρ 1000 ×ηq ×ηtr Trong ηq = 0, 62 hiệu suất quạt ηtr = 0,95 hiệu suất truyền động qua bánh đai Thay số vào ta N= 1, 08 × 4768,95 × 9,81×1,181 = 101,31( kW ) 1000 × 0,95 × 0, 62 Công suất thiết lập động điện: Nđc = k × N Trong k hệ số dự trữ, với N >5 ta chọn k = 1,1 Vậy công suất động Qđc = 1,1 × 101,31 =111,44 (kw) 5.3.2.2 Quạt hút đặt sau cyclon - Lưu lượng hút Qh=L’.v2=1,14 4325=4930,59 (m3/h)=1,369(m3/s) Áp suất làm việc toàn phần: H = HP × 273 + t2 760 ρ kk × × 293 B ρ (CT II238a, Tr 463, [1]) Trong đó: Hp trở lực toàn phần hệ thống (N/m2), Hp=6139,3 (N/m2) - t2: nhiệt độ không khí sau khỏi thiết bị sấy, t2=850c - ρkk: khối lượng riêng của không khí điều kiện làm việc, ρkk=0,986 (kg/m3) - ρ: khối lượng riêng không khí điều kiện tiêu chuẩn, ρ=1,181(kg/m3) - B: áp suất nơi đặt quạt, B=735,5 mmHg Thay số vào công thức ta có: H = 6139,3 × 273 + 85 760 0,986 × × = 6471,31 293 735,5 1,181 (N/m2) Từ đồ thị đặc tuyến quạt trang 485-[1], ta chọn quạt II9-57 N04 có hiệu suất khoảng 0,52 N = - Công suất trục động điện: Qh ×H ×g ×ρ 1000 ×ηq ×ηtr Trong ηq = 0,52 hiệu suất quạt ηtr = 0,95 hiệu suất truyền động qua bánh đai Thay thông số vào ta công suất trục động điện N= 9,81× 1,181× 1,369 × 6471,31 = 207,77 ( kW ) 1000 × 0,95 × 0,52 - Công suất thiết lập với động điện Công suất thiết lập động điện: Nđc = k N Trong k hệ số dự trữ Vì N>5 nên ta chọn k=1,1 suy Qdc=207,77 × 1,1=228,55 (k W) 5.4 Tính chọn bơm cao áp Dùng bơm cao áp, áp suất bơm tạo được: p2 = 60 at Lưu lượng dịch chanh dây theo lý thuyết : Q= G1 435, 26 = = 0,35(m3 / h) ρ1 1232 Cột áp toàn phần bơm tạo chạy : H= ρ − ρ1 + H +VH ρ ×g (II.185, tr438, [I]) Trong đó: p1, p2: áp suất bề mặt chất chất lỏng khoảng hút khoảng đẩy p1 = at; p2 = 60 at ρ : Khối lượng riêng chất lỏng: ρ = 1232 kg/m3 g: Gia tốc trọng trường, g =9,81 Ho: Chiều cao hình học đưa chất lỏng lên, Ho = m ∆H: áp suất khắc phục trở lực đường ống, ∆H = 3% H Thay vào công thức, ta được: H = 510 (m) Công suất bơm : N= Q × H × ρ × g 0,35 × 510 × 1232 × 9,81 = = 0,86 ( kW ) 1000 × η 1000 × 0,7 × 3600 Để bơm làm việc an toàn ta chon hệ số an toàn β = N’ = β × N = × 0,86= 1,72 (kw) KẾT LUẬN Trong trình thực đồ án thiết bị đề tài thiết kế hệ thống sấy phun chanh dây sản phẩm/ngày nhờ giúp đỡ tận tình thầy cô, anh chị khóa bạn tập thể lớp công nghệ thực phẩm 45, em làm vấn đề sau: - Tổng kết nguyên liệu - Tính toán cân vật chất vào, trình sấy - Tính cân lượng - Tính toán thiết bị sấy phun - Kiểm tra độ bền thiết bị - tính thông số thiết bị phụ: calorife, cylon và, chnj hệ thống quạt dùng hệ thống Từ em thiết kế hệ thống sấy dựa lý thuyết, bên cạnh đồ án thiết bị em làm có số mặt em chưa thực gồm: - Tính kinh tế phương pháp sấy phun - Thực tế khu công nghiệp sản xuất có sử dụng thiết bị sấy phun - tính khả thi thiết bị LỜI CẢM ƠN Trong khoảng thời gian thực đồ án thiết bị với đề tài thiết kế hệ thống sấy phun dịch chanh dây tấn/ngày, đồ án thiết bị bạn thân với vận dụng kiến thức môn học thiết bị, hệ thống sấy đặc biệt giúp đỡ thầy Nguyễn Đức Chung thầy cô môn, anh chị khóa bạn tập thể lớp công nghệ thực phẩm 45 giúp đỡ em nhiều để em hoàn thành đồ án thiết bị Qua em xin chân thành cảm ơn thầy Nguyễn Đức Chung – thầy hướng dẫn em tận tình giúp em nhận vấn đề đồ án thân, em xin chân thành cảm ơn thầy cô môn anh chị khóa bạn tập thể lớp công nghệ thực phầm 45 giúp đỡ em thời gian qua Em xin chân thành cảm ơn! TÀI LIỆU THAM KHẢO [ 1] Nguyễn Bin cộng sự, ‘‘ Sổ tay trình thiết bị công nghệ hóa chất tập ”, nhà xuất khoa học kỹ thuật Hà Nội, 1999 [ 2] Nguyễn bin cộng sự, “sổ tay trình thiết bị công nghệ hóa chất tập 2”, nhà xuất khoa học kỹ thuật Hà Nội, 1999 [ 3] Trần Văn Phú, ‘‘ Tính toán thiết kế hệ thống sấy’’, nhà xuất khoa học kỹ thuật Hà Nội, 2002 [ 4] Lê Ngọc Trung, giảng ‘‘ Qúa trình thiết bị truyền chất’’, trường đại học Bách Khoa Đà Nẵng, 2010 [ 5] Lê Văn Hoàng, ‘‘Qúa trình thiết bị sinh học công nghệ thực phẩm’’ nhà xuất khoa học kỹ thuật, 2004 Trang web : http://vi.scribd.com/doc/47444436/Luan-Van-Dang-Thi-Nhi http://doc.edu.vn/tai-lieu/de-tai-tong-quan-chanh-day-52847/ [...]... thiết bị sấy - Thiết bị sấy chân không và sấy thăng hoa phức tạp và đắt vì thế nên dùng khi không thể thực hiện được sấy ở áp suất thường ví dụ như các sản phẩm dễ nổ, nhả hơi độc hại, sản phẩm dược phẩm hay sản phẩm có chất lượng cao Vì vậy, thiết bị sấy được chọn để sấy dịch chanh dây là hệ thống sấy phun: Chọn thiết bị sấy phun vì dịch chanh dây là một hỗn hợp huyền phù thích hợp cho hệ thống sấy. .. trong quá trình sấy - Nhưng thiết bị sấy phun cũng có một số nhược điểm là: + Tốn nhiều năng lượng + Chi phí đầu tư, thiết bị cao - Vậy để sấy dịch chanh dây ta thiết kế thiết bị sấy phun có các thông số: + Chọn tác nhân sấy là không khí + Chọn calorifer khí-hơi + Thiết bị làm việc liên tục + Vật liệu sấy và tác nhân sấy đi cùng chiều + Thiết bị có lắp cánh đảo NGUYÊN TẮC LÀM VIỆC CỦA SẤY PHUN 4 6 3... nhập liệu 5: Thu hồi 3: Thiết bị sấy phun 6: Quạt hút Sơ đồ nguyên lý của quá trình sấy phun Sấy ở đây là quá trình mất nước của chanh dây Dịch chanh dây ban đầu được lọc gạn và tiêu chuẩn hóa ở nhiệt độ cao ở 110 - 1300C trong khoảng 5 – 10 phút Dịch chanh dây ban đầu được cô đặc đạt độ khô 65 % trong điều kiện chân không sau đó được đưa vào thiết bị sấy phun Dịch chanh dây được phun thành những hạt... trộn vào bột chanh để hoàn thiện sản phẩm, đóng gói vận chuyển và tiêu thụ sản phẩm 1.4 Chọn phương án sấy và thiết bị sấy 1.4.1 Chọn phương án sấy Dịch chanh dây được sấy liên tục với tác nhân là không khí nóng Vật liệu và tác nhân đi vào cùng chiều và không khí sau khi sấy sẽ đi qua cyclon thu hồi bột chanh và sản phẩm được tháo ra qua cửa tháo nguyên liệu 1.4.2 Chọn thiết bị sấy - Sấy gián đoạn:... quay, loại đường hầm + Để sấy vật liệu hạt, tơi, người ta dùng loại thùng quay, loại thổi khí, loại cyclon, loại vòi rồng, loại tầng sôi + Để sấy vật liệu nhão người ta dùng loại băng - trục, loại trục, hay loại hình trụ nón + Để sấy huyền phù, dung dịch, chất nóng chảy thường dùng loại sấy phun - Vấn đề quyết định để chọn cơ cấu thiết bị sấy và tác nhân sấy phụ thuộc vào nhiệt độ sấy cho phép và thời... trong phòng sấy Không khí sau khi qua bộ phận lọc được quạt đẩy đưa vào calorife để tiến hành gia nhiệt lên 1700C và thổi vào buồng sấy Dịch được bơm cao áp bơm từ bồn chứa tới vòi phun và được phun vào trong tháp dưới dạng những hạt bụi nhỏ Trong phòng sấy các hạt bụi chanh dây được sấy khô ngay lập tức thành bột chanh dây rơi xuống dưới Nhiệt độ sấy sẽ giảm dần và khi vật liệu ra khỏi thùng sấy thì nhiệt... bột chanh dây 1.3.4.1 Thuyết minh quy trình sản xuất bột chanh dây Chanh dây sau khi thu hoạch tiến hành phân loại để loại trừ những quả hư hỏng, thối hoặc loại bỏ lá, cành sót lại khi thu hái, đất cát lẫn vào khi vận chuyển, bảo quản Sử dụng nước sạch để rửa sạch chanh, loại bỏ những bủi bặm, đất cát dính trên bề mặt quả Tiếp theo tiến hành tách ruột quả và loại bỏ vỏ, sử dụng dung dịch Na2CO3 10% để. .. thì được, tiến hành thủy phân dung dịch trên bằng pectinace trong vòng 3 giờ với nhiệt độ t= 40 - 45˚c và tiến hành lọc để loại bỏ hạt và bã Sau đó sử dụng nước để pha loãng và phối trộn hợp chất tạo màu cùng với Malto Dextrin Để có được sản phẩm bột chanh tiến hành cho dịch chanh qua thiết bị sấy phun với khoảng nhiệt độ t˚= 145˚c- 185˚c với áp suất p= 3- 4,5 bar Để hạn chế vị chua của sản phẩm cho... một hỗn hợp huyền phù thích hợp cho hệ thống sấy phun, trong phương pháp này nguyên liệu được phân tán vào trong thiết bị sấy dưới dạng các hạt sương và được sấy khô bằng dòng khí có nhiệt độ cao Quá trình sấy diễn ra rất mãnh liệt trong lòng thể tích các giọt lỏng Sản phẩm của sấy phun dưới dạng bột mịn - Ưu điểm của phương pháp sấy phun + Thời gian sấy ngắn + Sản phẩm thu được đồng đều, hạt mịn nên... các thao tác nặng nhọc, cồng kềnh Thiết bị này thường sử dụng khi năng suất nhỏ, sấy các loại sản phẩm có hình dạng khác nhau - Sấy liên tục: Phương thức này cho chất lượng sản phẩm tốt hơn, năng suất cao hơn, thao tác nhẹ nhàng Thường dùng sấy các sản phẩm có kích thước gần bằng nhau Yếu tố quan trọng để chọn thiết bị sấy liên tục là tính chất của vật liệu sấy + Để sấy vật liệu cục người ta dùng chủ ... vậy, thiết bị sấy chọn để sấy dịch chanh dây hệ thống sấy phun: Chọn thiết bị sấy phun dịch chanh dây hỗn hợp huyền phù thích hợp cho hệ thống sấy phun, phương pháp nguyên liệu phân tán vào thiết. .. trình sấy - Nhưng thiết bị sấy phun có số nhược điểm là: + Tốn nhiều lượng + Chi phí đầu tư, thiết bị cao - Vậy để sấy dịch chanh dây ta thiết kế thiết bị sấy phun có thông số: + Chọn tác nhân sấy. .. 3: Thiết bị sấy phun 6: Quạt hút Sơ đồ nguyên lý trình sấy phun Sấy trình nước chanh dây Dịch chanh dây ban đầu lọc gạn tiêu chuẩn hóa nhiệt độ cao 110 - 1300C khoảng – 10 phút Dịch chanh dây