Đồ án Kỹ thuật Thực phẩm: Thiết kế thiết bị sấy bắp thùng quay năng suất 2500kg/h

Đồ án kỹ thuật thực phẩm chuyên sâu về thiết kế thiết bị sấy bắp kiểu thùng quay với năng suất nhập liệu 2500kg/h. Phân tích chi tiết cấu tạo, nguyên lý hoạt

• Tác giả: Bùi Thị Thảo Vi
• Người hướng dẫn: Nguyễn Hữu Quyền
• Trường học: Đại học Công nghiệp Thực phẩm TP.HCM
• Chuyên ngành: Công nghệ thực phẩm
• Đề tài: Thiết kế thiết bị sấy bắp kiểu thùng quay, năng suất nhập liệu 2500kg/h
• Loại tài liệu: Đồ án kỹ thuật
• Năm xuất bản: 2020
• Địa điểm: TP Hồ Chí Minh

Tóm tắt

I. Thiết kế thiết bị sấy bắp kiểu thùng quay Hướng dẫn chi tiết

Thiết kế thiết bị sấy bắp kiểu thùng quay là một quá trình kỹ thuật phức tạp, đòi hỏi sự hiểu biết sâu sắc về nguyên liệu, kỹ thuật sấy và các yếu tố ảnh hưởng đến chất lượng sản phẩm cuối cùng. Trong bài viết này, chúng ta sẽ khám phá chi tiết về thiết kế này, từ nguyên lý hoạt động đến các tính toán kỹ thuật, giúp bạn hiểu rõ hơn về quá trình này và ứng dụng thực tiễn.

1.1. Tổng quan về nguyên liệu bắp và kỹ thuật sấy

Bắp là một nguyên liệu phổ biến trong ngành thực phẩm, với nhiều ứng dụng khác nhau. Để bảo quản và chế biến bắp, kỹ thuật sấy là một phương pháp quan trọng. Chúng ta sẽ tìm hiểu về cấu trúc của hạt bắp, thành phần hóa học và các yếu tố ảnh hưởng đến chất lượng trong bảo quản. Ngoài ra, chúng ta cũng sẽ khám phá khái niệm và nguyên lý thiết bị sấy, cũng như các loại thiết bị sấy khác nhau.

1.2. Giới thiệu hệ thống sấy thùng quay

Hệ thống sấy thùng quay là một lựa chọn phổ biến trong ngành công nghiệp thực phẩm. Chúng ta sẽ tìm hiểu về cấu tạo và nguyên lý hoạt động của hệ thống này. Thùng sấy hình trụ tròn, với các cánh trộn để đảo trộn nguyên liệu, được đặt nghiêng theo một góc nhất định. Vật liệu sấy được đưa vào thùng cùng với tác nhân sấy, và quá trình trao đổi nhiệt diễn ra trong quá trình quay của thùng. Chúng ta sẽ phân tích chi tiết các bộ phận và nguyên lý làm việc của hệ thống sấy thùng quay.

1.3. Tính toán và thiết kế thiết bị sấy thùng quay

Quá trình thiết kế thiết bị sấy thùng quay đòi hỏi các tính toán kỹ thuật chính xác. Chúng ta sẽ đi sâu vào các tính toán về cân bằng vật chất và cân bằng năng lượng. Các thông số như lượng ẩm, năng suất vật liệu, nhiệt lượng đưa vào và ra khỏi thiết bị sấy sẽ được phân tích. Ngoài ra, chúng ta cũng sẽ tính toán các thông số thiết bị chính như thời gian sấy, nhiệt độ, thể tích và đường kính thùng sấy, cũng như tốc độ tác nhân sấy và thời gian lưu của vật liệu.

II. Ứng dụng thực tiễn và kết quả nghiên cứu

Thiết kế thiết bị sấy bắp kiểu thùng quay không chỉ là một quá trình kỹ thuật, mà còn mang lại nhiều lợi ích thực tiễn. Chúng ta sẽ khám phá các ứng dụng của thiết bị sấy này trong ngành công nghiệp thực phẩm, cũng như kết quả nghiên cứu và đánh giá về hiệu quả của phương pháp sấy bắp kiểu thùng quay. Các nghiên cứu cho thấy phương pháp này có thể cải thiện chất lượng sản phẩm và tăng hiệu quả sản xuất.

2.1. Ứng dụng trong ngành công nghiệp thực phẩm

Thiết bị sấy bắp kiểu thùng quay được sử dụng rộng rãi trong ngành công nghiệp thực phẩm, đặc biệt là trong chế biến bắp thành các sản phẩm như bắp sấy, bắp rang, hoặc làm nguyên liệu cho các sản phẩm khác. Phương pháp này giúp bảo quản và gia tăng giá trị của bắp, đồng thời cải thiện chất lượng và độ an toàn của sản phẩm cuối cùng.

2.2. Kết quả nghiên cứu và đánh giá hiệu quả

Các nghiên cứu đã chỉ ra rằng thiết bị sấy bắp kiểu thùng quay mang lại nhiều lợi ích. Nó giúp giảm thiểu tổn thất chất lượng trong quá trình sấy, cải thiện độ đồng đều của sản phẩm và tăng cường hiệu quả sấy. Ngoài ra, phương pháp này cũng giúp tiết kiệm năng lượng và giảm thiểu tác động môi trường. Kết quả nghiên cứu cho thấy sự hài lòng của người tiêu dùng và tăng trưởng trong ngành công nghiệp thực phẩm.

III. Kết luận và tương lai của thiết kế thiết bị sấy bắp

Thiết kế thiết bị sấy bắp kiểu thùng quay là một giải pháp hiệu quả và đáng tin cậy trong ngành công nghiệp thực phẩm. Với các tính toán kỹ thuật chính xác và ứng dụng thực tiễn, phương pháp này đã chứng minh được giá trị của mình. Trong tương lai, chúng ta có thể kỳ vọng vào sự phát triển và cải tiến hơn nữa của thiết bị sấy bắp, mang lại những lợi ích mới cho ngành công nghiệp thực phẩm.

3.1. Tổng kết thiết kế và ứng dụng

Quá trình thiết kế thiết bị sấy bắp kiểu thùng quay đã được trình bày chi tiết, từ nguyên lý hoạt động đến các tính toán kỹ thuật. Chúng ta đã hiểu rõ hơn về các bước thiết kế, cũng như ứng dụng thực tiễn của phương pháp này. Thiết bị sấy bắp kiểu thùng quay mang lại nhiều lợi ích, bao gồm cải thiện chất lượng sản phẩm, tăng hiệu quả sản xuất và giảm tác động môi trường.

3.2. Hướng phát triển trong tương lai

Trong tương lai, chúng ta có thể kỳ vọng vào sự phát triển và cải tiến của thiết bị sấy bắp. Các nghiên cứu và cải tiến công nghệ có thể dẫn đến những thiết kế hiệu quả hơn, tiết kiệm năng lượng và thân thiện với môi trường. Ngoài ra, việc ứng dụng công nghệ mới trong quá trình sấy cũng có thể mang lại những đột phá, giúp nâng cao chất lượng và hiệu quả của thiết bị sấy bắp.

Trích đoạn nội dung tài liệu

LỜI MỞ ĐẦU Trong những năm gần đây, bắp đã trở thành cây lương thực quan trọng thứ hai sau lúa. Ở Việt Nam,do những chính sách khuyến khích của Nhà nước và nhiều tiến bộ của Kỹ thuật, đặc biệt về giống nên bắp đã được tăng trưởng về diện tích, năng suất và cả sản lượng.Ở các nước thuộc Trung Mỹ, Nam Á và Châu Phi, người ta cũng sử dụng bắp làm lương thực chính cho người với phương thức rất đa dạng theo tập quán từng nơi. Bắp được sử dụng với rất nhiều công dụng như: làm thực phẩm tươi, làm thức ăn chăn nuôi và là nguyên liệu cho ngành công nghiệp lương thực-thực phẩm để tạo ra các sản phẩm thực phẩm khác. Chất lượng hạt bắp phụ thuộc và nhiều yếu tố khác nhau.

Trong đó, quá trình bảo quản ảnh hưởng rất lớn. Thời gian bảo quản lâu hay không phụ thuộc nhiều vào độ ẩm của hạt. Vì vậy, quá trình sấy bắp hết sức quan trọng và ảnh hưởng lớn đến chất lượng hạt bắp. Sấy là một quá trình công nghệ được sử dụng rất nhiều trong thực tế sản xuất và đời sống.

Trong công nghiệp như chế biến nông – hải sản, chế biến gỗ, sản xuất vật liệu xây dựng., kỹ thuật sấy đóng một vai trò quan trọng trong dây chuyền sản xuất. Trong quá trình sấy, người ta có thể sử dụng nhiều phương pháp sấy khác nhau. Đối với bắp dạng hạt thì phương pháp sấy bắp bằng hệ thống thùng quay, với tác nhân là không khí là lựa chọn tốt nhất vì đây là phương pháp khá phổ biến và được ứng dụng rộng rãi trong thực tế sản xuất. Trong đồ án này, chúng em có nhiệm vụ : Thiết kế thiết bị sấy bắp kiểu thùng quay với năng suất nhập liệu 2500kg/h.

Nhằm tìm hiểu kỹ hơn về nội dung đề tài cũng như làm quen với việc tính toán, thiết kế một thiết bị chế biến thực phẩm. TỔNG QUAN VỀ NGUYÊN LIỆU 1. Tổng quan về nguyên liệu ngô Ngô là cây lương thực quan trọng thứ hai sau cây lúa và là cây màu quan trọng nhất được trồng ở nhiều vùng sinh thái khác nhau, đa dạng về mùa vụ gieo trồng và hệ thống canh tác. Ngô có tên khoa học là: Zea mays L.

- Họ: Gramineae(họ Hòa thảo), Poaceae - Chi: Maydeae - Loài: Zea mays L, Z. Nguồn gốc Ngô có tên khoa học là Zea mays L. thuộc chi Maydeae, họ hòa thảo Gramineae, có nguồn gốc từ Trung Mỹ. Có rất nhiều giả thuyết cho rằng:  Ngô là sản phẩm thuần dưỡng trực tiếp từ cỏ ngô ( Zea mays ssp.

parviglumis) một năm ở Trung Mỹ, có nguồn gốc từ khu vực thung lũng sông Balsas ở miền nam México, với tối đa khoảng 12% vật chất gen của nó thu được từ Zea mays ssp. mexicana thông qua xâm nhập gen.  Ngô sinh ra từ quá trình lai ghép giữa ngô đã thuần hóa nhỏ (dạng thay đổi không đáng kể của ngô dại) với cỏ ngô thuộc đoạn Luxuriantes, có thể là Z. Ngô trải qua 2 hay nhiều lần thuần dưỡng của ngô dại hay cỏ ngô.

Cấu trúc của hạt ngô Cơ quan sinh dưỡng của ngô gồm: rễ, thân và lá làm nhiệm vụ duy trì đời sống cá thể. Hạt được coi là cơ quan khởi đầu của cây. Hạt ngô gồm 4 bộ phận chính: vỏ hạt, lớp aloron, phôi và nội nhũ. Phía dưới hạt có gốc hạt gắn liền với lõi bắp.

Vỏ hạt (chiếm 6-9%): bao bọc xung quanh, màu săc vỏ hạt phụ thuộc và từng giống 7 Lớp aloron (6-8%): bao bọc nội nhũ và phôi. Nội nhũ: là thành phần chính 70-78% trọng lượng hạt, chủ yếu là tinh bột và còn có protein, lidid, vitamin, khoáng và enzyme để nuôi phôi phát triển. Phôi ngô lớn: chiếm 8-15% nên chú trọng bảo quản 1. Thành phần hóa học Các chất trong hạt ngô dễ bị đồng hóa nên có giá trị dinh dưỡng cao.

Hạt ngô chứa: tinh bột, lipid, protein, đường (khoảng 3,5%), chất khoáng ( khoảng 1- 2,4%), vitamin ( gồm A, B1, B2, B6,C) và một lượng rất nhỏ xenlulo (2,2%). Thành phần hóa học của ngô Thành phần hóa học Ngô vàng Tinh bột (g) 68,20 Protein (g) 9,60 Lipid (g) 5,20 Vitamin A (mg) 0,03 Vitamin B1(mg) 0,28 Vitamin B2(mg) 0,08 Vitamin C (mg) 7,7 Nhiệt lượng (Calo) 350 1. Các yếu tố ảnh hưởng đến chất lượng bắp trong bảo quản: - Nhiệt độ không khí: Nhì chung trên khu vực tp.HCM, nhiệt độ tương đối cao. Đó là một trong những yếu tố ngoại cảnh có tác động thúc đẩy các hoạt động sống của nông sản phẩm, đồng thời tạo điều kiện phát sinh các sinh vật gây hại trong kho bảo quản.

Nhiệt độ không khí là một trong những điều kiện cơ bản làm ảnh hưởng đến tốc độ các quá trình xảy ra trong hạt bắp khi bảo quản chế biến. Khi nhiệt độ tăng lên thì các quá trình lý học ,hóa học, sinh học đều tăng lên. - Độ ẩm: 8 Hạt bắp hay các nông sản phẩm nói chung có khả năng hút ẩm từ môi trường không khí xung quanh làm tăng hàm ẩm của bản thân nông sản và ngược lại cũng có thể bốc hơi ẩm của nó và môi trường xung quanh, làm cho hàm ẩm của nó giảm đi. Tính chất này có ý nghĩa quan trọng trong quá trình bảo quản và chế biến.

Qúa trình hút ẩm và nhả ẩm của hạt bắp tùy thuộc vào tương quan giữa hàm ẩm của hạt bắp và độ ẩm tương đối của không khí xung quanh, tức là tương quan giữa áp suất hơi của không khí lớn hơn áp suất riêng phần trên bề mặt hạt bắp thì sẽ xảy ra tình trạng hút hơi ẩm và ngược lại. Quá trình trao đổi ẩm đó sẽ đạt dến trạng thái cân bằng động khi áp suất hơi trên bề mặt của hạt bắp hay của nông sản bằng áp suất của không khí và được gọi là hàm ẩm cân bằng hay hàm ẩm tới hạn. Độ ẩm không khí càng lớn thì hàm ẩm cân bằng của hạt bắp càng lớn. Nhiệt độ không khí càng cao thì thì hàm ẩm cân bằng của hạt bắp càng thấp và ngược lại.

=> Hạt bắp hay nông sản nói chung hút ẩm từ môi trường xung quanh, làm tăng hàm ẩm vượt quá trị số hàm ẩm tới hạn sẽ là tăng các quá trình hoạt động sống của khối nông sản, tạo điều kiện thuận lợi cho sự phát triển của vi sinh vật, nấm mốc, sâu mọt làm cho hạt bắp hay nông sản phẩm bị phá hủy nhanh chóng. - Yếu tố sinh hóa: là những biến đổi nội tại của bản thân hạt bắp khi bảo quản tạo ra sự chuyển hóa hạt bắp từ dạng này sang dạng khác như hạt bị mọc mầm,. do tác động của các enzyme. - Yếu tố sinh học: Do tác động của vi sinh vật và côn trùng phá hoại khi bảo quản gây ra nấm mốc, mọt.

- Yếu tố cơ học: Do các va chạm bên ngoài tác động vào hạt bắp trong quá trình thu hoạch, vận chuyển,. Những tổn thương cơ học này tạo ra cơ hội thuận lợi cho ci khuẩn và vi sinh vật xâm nhập phá hoại hạt bắp. TỔNG QUAN VỀ KỸ THUẬT SẤY 2. Tổng quan về sấy 2.

Khái niệm chung Trong công nghệ hóa chất, thực phẩm, quá trình tách nước ra khỏi vật liệu (làm khô vật liệu) là rất quan trọng. Tùy theo tính chất và độ ẩm của vật liệu, mức độ làm khô của vật liệu mà thực hiện một trong các phương pháp tách nước ra khỏi vật liệu sau đây: - Phương pháp cơ học (sử dụng máy ép, lọc, ly tâm. - Phương pháp hóa lý (sử dụng canxi clorua, acid sunfulric để tách nước). - Phương pháp nhiệt (dùng nhiệt để bốc hơi ẩm trong vật liệu).

Sấy là một quá trình bốc hơi nước ra khỏi vật liệu bằng phương pháp nhiệt. Nhiệt cung cấp cho vật liệu ẩm bằng cách dẫn nhiệt, đối lưu, bức xạ hoặc bằng năng lượng điện trường có tần số cao. Mục đích của quá trình sấy là làm giảm khối lượng của vật liệu, tăng độ liên kết bề mặt và bảo quản được tốt hơn. Trong quá trình sấy, nước được bay hơi ở nhiệt độ bất kì do sự khuếch tán bởi sự chênh lệch độ ẩm ở bề mặt vật liệu đồng thời bên trong vật liệu có sự chênh lệch áp suất hơi riêng phần của nước tại bề mặt vật liệu và môi trường xung quanh.

Quá trình sấy được khảo sát về bề mặt: tĩnh lực học và động lực học. - Trong tĩnh lực học: xác định bởi mối quan hệ giữa các thông số đầu và cuối của vật liệu sấy cùng tác nhân sấy dựa trên phương pháp cân bằng vật chất và năng lượng, từ đó xác định được thành phần vật liệu, lượng tác nhân sấy và lượng nhiệt cần thiết. - Trong động lực học: khảo sát mối quan hệ giữa sự biến thiên của độ ẩm vật liệu với thời gian và các thông số của quá trình sấy. Ví dụ : tính chất và cấu trúc của vật liệu, kích thước vật liệu, các điều kiện thủy động lực học của tác nhân sấy và thời gian thích hợp.

Thiết bị sấy 2. Phân loại thiết bị sấy Do điều kiện sấy trong mỗi trường hợp sấy khác nhau nên có nhiều kiểu thiết bị sấy khác nhau, vì vậy có nhiều cách phân loại thiết bị sấy: - Dựa vào tác nhân sấy: ta có thiết bị sấy bằng không khí hoặc thiết bị sấy bằng khói lò, ngoài ra còn có các thiết bị sấy bằng các phương pháp đặc biệt như sấy thăng hoa, sấy bằng tia hồng ngoại hay bằng dòng điện cao tần. 10 - Dựa vào áp suất làm việc: thiết bị sấy chân không, thiết bị sấy ở áp suất thường. - Dựa vào phương pháp cung cấp nhiệt cho quá trình sấy: thiết bị sấy tiếp xúc, thiết bị sấy đối lưu, thiết bị sấy bức xạ.

- Dựa vào cấu tạo thiết bị: phòng sấy, hầm sấy, sấy băng tải, sấy trục, sấy thùng quay, sấy tầng sôi, sấy phun. - Dựa vào chiều chuyển động của tác nhân sấy và vật liệu sấy: cùng chiều, ngược chiều và giao chiều. - Dựa vào phương pháp làm việc: máy sấy liên tục và máy sấy gián đoạn. Nguyên lý thiết kế thiết bị sấy Yêu cầu thiết bị sấy là phải làm việc tốt (vật liệu sấy khô đều có thể điều chỉnh được vận tốc dòng vật liệu và tác nhân sấy, điều chỉnh được nhiệt độ và độ ẩm của tác nhân sấy), tiết kiệm nguyên vật liệu, năng lượng và dễ sử dụng.

Khi thiết kế thiết bị sấy cần có những số liệu cần thiết: - Loại vật liệu cần sấy (rắn, nhão, lỏng.), năng suất, độ ẩm đầu và cuối của vật liệu, nhiệt độ giới hạn lớn nhất, độ ẩm và tốc độ tác nhân sấy, thời gian sấy.