CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 1. Mục tiêu đồ án Thiết kế máy sấy thùng quay làm việc với năng suất và độ ẩm của vật liệu bắp hạt sau khi sấy đạt yêu cầu đề ra. Nhiệm vụ đồ án Thiết kế máy sấy thùng quay dùng để sấy bắp hạt, năng suất 400kg/mẻ. - Độ ẩm trước sấy 30%.
- Độ ẩm sau sấy 12%. - Tác nhân sấy là không khí được gia nhiệt bằng caloriphe hơi nước bão hòa - Cần phải mô tả hệ thống thiết bị (bao gồm các thiết bị khác) phù hợp với yêu cầu của đặc tính nguyên liệu và sản phẩm. - Các thông số công nghệ khác tự chọn. Nguyên liệu bắp 1.
Nguồn gốc Bắp là một loại cây lương thực được thuần canh tại khu vực Trung Mỹ và sau đó lan tỏa ra khắp châu Mỹ. Bắp lan tỏa ra phần còn lại của thế giới sau khi có tiếp xúc của người châu Âu với châu Mỹ vào cuối thế kỷ 15, đầu thế kỷ 16.1 Nguyên liệu bắp Bắp là cây lương thực được gieo trồng nhiều nhất tại châu Mỹ (chỉ riêng tại Hoa Kỳ thì sản lượng đã là khoảng 270 triệu tấn mỗi năm). Các giống bắp lai ghép được các nông dân ưa chuộng hơn so với các giống, thứ bắp thông thường do có năng suất cao vì có ưu thế giống lai. Cây bắp được du nhập vào Việt Nam từ Trung Quốc.
Ban đầu bắp được gọi là “lúa ngô”, về sau được gọi tắt thành “ngô”. Chữ “Ngô” là để chỉ Trung Quốc. Người Việt vào thế kỷ 15-17 từng gọi Trung Quốc là “Ngô”, bởi nhà Minh cai trị Trung Quốc khi đó vốn dựng nghiệp tại đất Ngô (nay là Nam Kinh và các vùng phụ cận). Phân loại Các giống bắp ở Việt Nam chúng ta hiện nay: - Bắp nếp (Waxy Corn) Bắp nếp có lẽ là đã vô cùng quen thuộc với người Việt.
Sở dĩ nó được gọi là bắp nếp vì độ dẻo của hạt bắp nó khá là tương đồng với độ dẻo của gạo nếp. Ở Việt Nam thì bắp nếp được sử dụng để nướng, luộc ăn chơi chơi; hay là nấu với xôi bắp thành món ăn sáng no; hoặc thử là xào với tép đậm đà lên, dùng ăn cơm cũng ngon.2 Báp nếp - Bắp “Lõm” (Dent Corn) Bắp “lõm” còn được gọi là bắp đồng, nó được đặt tên theo vết lõm hình thành trên các hạt bắp khi bắp bắt đầu trưởng thành và khô lại. Loại bắp này thường có hai màu là vàng và trắng. bắp “lõm” thường được sử dụng để làm thức ăn chăn nuôi hoặc được nấu thành siro bắp hay lên men tạo thành các sản phẩm nhiên liệu công nghiệp như ethanol (dùng để khử trùng).
Bắp Ngọt (Sweet Corn) Bắp ngọt là loại bắp tiêu chuẩn, và là loại bắpthực phẩm của khá nhiều nước. Giống bắp này sẽ được thu hoạch lúc chưa trưởng thành, ngay trước khi đường trong bắp được chuyển thành tinh bột. Ở Việt Nam, bắp ngọt thường sẽ luộc hoặc ăn lẩu nước/ lẩu nướng. - Bắp Nổ (Pop Corn) Bắp để làm pop corn là một loại bắp riêng, chứ không phải loại bắp nào cũng phù hợp để làm.
Hạt bắp của giống bắp nổ này sẽ tròn như hạt ngọc trai, có lớp vỏ khá là mỏng trong khi các giống khác lại có vỏ khá là dày. Thành phần hóa học Bắp là loại hạt ngũ cốc giàu tinh bột, chất xơ, nhiều vitamin, khoáng chất và chất chống oxy hóa. Bắp thường có màu vàng, một số loại có màu khác như đỏ, cam, tím, xanh, trắng và màu đen. - Tinh bột: Là thành phần chính tìm thấy trong bắp, chiếm 28-80% trọng lượng khô.
- Đường: Bắp cũng chứa một lượng đường nhỏ (1-3%). Bắp đường chứa tinh bột đặc biệt thấp (28%) có hàm lượng đường cao (18%), hầu hết trong số đó là sucrose. - Chất xơ: Hàm lượng chất xơ của các loại bắp khác nhau, nhưng nhìn chung chất xơ chiếm khoảng 9-15%. Chất xơ chủ yêu trong bắp là chất xơ không hòa tan, như hemicellulose, cellulose và lignin.
- Protein: Bắp là một nguồn phong phú của protein. Tùy thuộc vào giống bắp nhưng hầu hết các hàm lượng protein trong bắp khoảng 10-15%. Các protein có nhiều nhất trong bắp được biết đến như zeins, chiếm 44-79% tổng lượng protein. Nhìn chung, chất lượng protein của zeins là nghèo vì nó thiếu một số axit amin thiết yếu, chủ yếu là lysine và tryptophan.
- Lipid: Hàm lượng chất béo trong bắp rất ít. Tuy nhiên, bắp non một nguyên liệu dồi dào, rất giàu chất béo và được sử dụng để làm cho dầu bắp thường được sử dụng để nấu ăn. Dầu bắp cũng chứa một lượng đáng kể vitamin E và phytosterol, hiệu quả cho việc giảm mức cholesterol. - Vitamin và khoáng chất: Mangan, Photpho, Magie, Kẽm, Đồng.
Axit pantothenic, Folate, Vitamin B6, Niacin, Kali. - Các hợp chất khác: Axit ferulic, Anthocyanins, Zeaxanthin, Lutein, Axit phytic. Quá trình sấy 1. Khái niệm 3 Sấy là một quá trình làm bay hơi nước khỏi vật liệu bằng phương pháp nhiệt.
Nhiệt được cung cấp cho vật liệu bằng cách dẫn nhiệt, đối lưu, bức xạ … Hoặc bằng năng lượng điện trường với tần suất rất cao. Khối lượng của vật sẽ giảm đi sau quá trình sấy. Từ đó tăng liên kết bề mặt và bảo quản được hiệu quả hơn. Các phương pháp sấy Dưa vào trạng thái tác nhân sấy hay cách tạo ra động lực quá trình dịch chuyển ẩm mà chúng ta có hai phương pháp sấy: Phương pháp sấy nóng và phương pháp sấy lạnh.
Phương pháp sấy nóng Sấy đối lưu: Trong phương pháp này, vật liệu sấy nhận nhiệt bằng đối lưu từ một dịch thể nóng mà thông thường là không khí nóng hoặc khói lò. Đây là phương pháp sấy phổ biến hơn cả. Trong phương pháp sấy đối lưu người ta phân ra các loại hệ thống sấy: HTS buồng, HTS hầm, HTS thùng quay, HTS tháp… [1] Sấy tiếp xúc: Vật liệu sấy nhận nhiệt từ một bề mặt nóng. Như vậy, trong các HTS tiếp xúc người ta tạo ra độ chênh phân áp suất nhờ tăng phân áp suất hơi nước trên bề mặt vật liệu sấy.
[1] Sấy bức xạ: Trong phương pháp này, vật liệu sấy nhận nhiệt từ một nguồn bức xạ để ẩm dịch chuyển từ trong lòng vật liệu sấy ra bề mặt và từ bề mặt khuếch tán vào môi trường. Rõ ràng, trong phương pháp sấy bức xạ người ta tạo ra độ chênh áp suất hơi nước giữa vật liệu sấy và môi trường chỉ bằng cách đốt nóng vật. [1] Sấy điện cao tần hoặc năng lượng điện từ trường: Vật liệu sấy đặt trong một trường điện từ thì trong vật xuất hiện các dòng điện và chính dòng điện này đốt nóng vật. [1] Như vậy, cũng như các phương pháp sấy bức xạ, tiếp xúc, dòng điện cao tần hoặc năng lượng từ trường thì cũng chỉ là tạo ra độ chênh phân áp suất giữa vật liệu sấy và môi trường bằng cách đốt nóng vật.
Phương pháp sấy lạnh Sấy thăng hoa: Đây là một phương pháp mà trong đó ẩm trong vật liệu sấy ở dạng rắn trực tiếp biến thành hơi đi vào tác nhân sấy. [1] Sấy chân không: Nếu nhiệt độ của vật liệu sấy vẫn nhỏ hơn 273K nhưng áp suất tác nhân sấy bao quanh vật p>610 Pa thì khi vật liệu sấy nhận được nhiệt lượng thì nước trong vật liệu sấy ở dạng rắn sẽ chuyển trực tiếp thành hơi nước vào đi vào tác nhân sấy mà trước khi biến thành hơi đi vào môi trường nước ở thì thể rắn phải chuyển qua thể lỏng. Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình sấy 1. Các yếu tố liên quan đến điều kiện sấy - Nhiệt độ sấy: Trong phương pháp sấy đối lưu, khi tăng nhiệt độ của tác nhân sấy thì tốc độ sấy sẽ tăng theo đó là tốc độ truyền nhiệt gia tăng.
Việc tăng nhiệt độ tác nhân sấy không làm giảm nhiệt độ ẩm tương đối của nó. Điều này giúp cho các phân tử nước tại bề mặt nguyên liệu cần sấy sẽ làm bốc hơi dễ dàng hơn. Nhiệt độ sấy càng cao thì tốc khuếch tán của các phân tử nước càng nhanh. [1,3] - Độ ẩm tương đối của tác nhân sấy, khi tăng độ ẩm tương đối của tác nhân sấy thì thời gian sấy sẽ kéo dài.
Trong phương pháp theo lí thuyết để các phân tử nước trên bề mặt nguyên liệu bốc hơi thì phải có sự chênh lệch áp suất hơi nước trên bề mặt của nguyên liệu và trong tác nhân sấy. Sự chênh lệch này càng lớn thì nước trên bề mặt nguyên liệu càng dễ bốc hơi. Đây cũng là động lực của quá trình sấy. [1] - Tốc độ tác nhân sấy: Tốc độ tác nhân sấy ảnh hưởng đến thời gian sấy.
Sự bốc hơi nước từ bề mặt xảy ra nhanh hơn khi tốc độ truyền khói được tăng cường nhờ sự đối lưu, khi tốc độ tác nhân sấy được tăng. [1] - Áp lực: Áp lực trong buồng sấy sẽ ảnh hưởng đến trạng thái của nước trong nguyên liệu cần sấy. Khi sấy trong điều kiện chân không do áp suất hơi của không khí giảm nên quá trình sấy sẽ diễn ra nhanh hơn đặc biệt trong giai đoạn sấy đẳng tốc. Tuy nhiên áp suất chân không ít ảnh hưởng đến sự khuếch tán bên trong liệu.
Các yếu tố liên quan đến nguyên liệu - Diện tích bề mặt nguyên liệu: Với 2 mẫu nguyên liệu có cùng khối lượng và độ ẩm mẫu có diện tích bề mặt lớn hơn thì thời gian sấy ngắn hơn. Đó là khoảng cách mà các phân tử nước bên trong nguyên liệu cần khuếch tán đến bề mặt sẽ ngắn hơn. [1] - Cấu trúc nguyên liệu: Đa số các nguyên liệu của ngành công nghệ thực phẩm này có cấu tạo đơn vị là các tế bào thực vật và động vật. [1] - Thành phần hóa học của nguyên liệu: Thành định tính và định lượng của các hợp chất hóa học có trong mẫu nguyên liệu ban đầu sẽ ảnh hưởng đến tốc độ và thời gian sấy.
Phân loại thiết bị sấy Thiết bị sấy là thiết bị mà tại đó vật liệu sấy được tách ẩm sau khi ra khỏi thiết bị. Do điều kiện sấy trong mỗi trường hợp khác nhau nên có nhiều cách để phân loại thiết bị sấy [1]: - Dựa vào tác nhân sấy: Có thiết bị bằng không khí, khói lò, các thiết bị sấy bằng 5 phương pháp đặc biệt như sấy thăng hoa, sấy dòng điện cao tần. - Dựa vào áp suất làm việc: Có thiết bị sấy chân không và thiết bị sấy ở áp suất thường. - Dựa vào phương thức làm việc: Có sấy liên tục và sấy gián đoạn.
- Dựa vào phương pháp cung cấp nhiệt cho quá trình sấy: Thiết bị sấy tiếp xúc, sấy đối lưu, sấy bức xạ… - Dựa vào cấu tạo thiết bị: Sấy hầm, sấy băng tải, sấy thùng quay. - Dựa vào chiều chuyển động của vật liệu sấy và tác nhân sấy: sấy cùng chiều, ngược chiều, giao chiều.