Nghiên cứu và thiết kế hệ thống sấy hồng ngoại thông minh với năng suất 12kg mít mẻ

Đồ án HCMUTE nghiên cứu thiết kế hệ thống sấy hồng ngoại thông minh, năng suất 12kg nguyên liệu mít mẻ, ứng dụng công nghệ hiện đại.

Người đăng

Ẩn danh

Thể loại

Đồ án tốt nghiệp

2019

157
4
0

Phí lưu trữ

45 Point

Mục lục chi tiết

LỜI CẢM ƠN

LỜI CAM ĐOAN

TÓM TẮT KHÓA LUẬN

MỞ ĐẦU

0.1. Đối tượng nghiên cứu và phạm vi nghiên cứu

0.2. Ý nghĩa khoa học

0.3. Ý nghĩa thực tiễn

0.4. Bố cục

1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN

1.1. Tổng quan về nguyên liệu và quá trình sấy vật liệu ẩm

1.1.1. Tổng quan về nguyên liệu

1.1.2. Các sản phẩm được tận dụng từ mít

1.1.3. Một số lợi ích từ mít

1.1.4. Các giống mít hiện nay cho năng suất cao vượt trội ở Việt Nam

1.2. Sấy lý thuyết và sấy thực tế

1.3. Công nghệ sấy hồng ngoại

1.3.1. Bản chất của bức xạ nhiệt

1.3.2. Tình hình nghiên cứu

1.3.2.1. Tình hình nghiên cứu ngoài nước về sấy hồng ngoại
1.3.2.2. Tình hình nghiên cứu trong nước về sấy hồng ngoại

1.3.3. Hệ thống sấy hồng ngoại

1.3.4. Quy trình công nghệ mít sấy hồng ngoại

1.3.5. Hệ thống tự động điều khiển

1.3.5.1. Các khái niệm cơ bản
1.3.5.2. Các nguyên tắc điều khiển cơ bản
1.3.5.3. Phân loại các hệ thống điều khiển tự động
1.3.5.4. Quá trình thiết lập một hệ thống điều khiển
1.3.5.5. Nguyên tắc hoạt động của hệ thống điều khiển

1.3.6. Kết luận phần tổng quan

2. CHƯƠNG 2: PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU, TÍNH TOÁN, THIẾT KẾ, CHẾ TẠO

2.1. Sơ đồ nguyên lý tính toán, thiết kế và chế tạo hệ thống sấy hồng ngoại

2.2. Nguyên lý hoạt động

2.3. Phương pháp nghiên cứu

2.3.1. Phương pháp tiếp cận hệ thống

2.3.2. Phương pháp nghiên cứu tài liệu phân tích – tổng hợp

2.3.3. Phương pháp đánh giá chất lượng máy và hiệu chỉnh các thống số máy bằng thực nghiệm

2.4. Phương pháp tính toán và thiết kế

2.4.1. Tính toán chọn các thông số cần thiết cho tính toán thiết kế

2.4.2. Tính toán cân bằng vật chất

2.4.3. Tính toán cân bằng năng lượng. Tính cân bằng lực – kiểm tra bền cho thiết bị

2.4.4. Sử dụng công cụ toán học, công nghệ thông tin phục vụ cho tính toán

2.5. Phương pháp chế tạo

2.5.1. Phương pháp uốn ống

2.5.2. Khoan, khoét, doa, taro

2.5.3. Đánh bóng và cạo. Phương pháp hàn

2.5.4. Phương pháp tự động điều khiển và các loại khí cụ điện sử dụng trong hệ thống điều khiển

3. CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ TÍNH TOÁN, THIẾT KẾ VÀ CHÊ TẠO MÁY SẤY HỒNG NGOẠI IOT

3.1. Kết quả tính toán, thiết kế và chế tạo máy sấy hồng ngoại IOT

3.2. Xác định các thông số tối ưu cần thiết cho tính toán, thiết kế. Tính toán kích thước buồng sấy

3.3. Tính toán thể tích chứa sản phẩm

3.4. Tính toán thể tích và kích thước buồng sấy

3.5. Các thông số cần xác định cho các phép tính nhiệt lượng sấy

3.6. Tính nhiệt tải cho hệ thống sấy hồng ngoại

3.7. Xây dựng bản vẽ kỹ thuật

3.8. Quy trình chế tạo mô hình hệ thống sấy hồng ngoại thông minh IOT

3.9. Thành phẩm của quá trình thiết kế, chế tạo và thi công máy sấy hồng ngoại thông minh IOT

4. CHƯƠNG 4: KHẢO SÁT THỰC TẾ, HIỆU CHỈNH HỆ THỐNG SẤY HỒNG NGOẠI VÀ THẢO LUẬN

4.1. Khảo sát thực tế và bố trí thí nghiệm

4.2. Bố trí thí nghiệm

4.3. Kết quả và thảo luận

4.4. Hiệu chỉnh thiết bị

DANH MỤC HÌNH

DANH MỤC BẢNG

KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT

Tóm tắt

I. Giới thiệu về Hệ thống Sấy Hồng Ngoại Thông Minh cho Mít Mẻ

Bài viết tập trung phân tích hệ thống sấy hồng ngoại thông minh, một giải pháp sấy tiên tiến ứng dụng cho mít mẻ, với khả năng sấy 12kg nguyên liệu mỗi mẻ. Hệ thống này khai thác ưu điểm của công nghệ sấy hồng ngoại - kỹ thuật sấy nhanh và hiệu quả, giúp bảo toàn hương vị và giá trị dinh dưỡng của sản phẩm. Bên cạnh đó, hệ thống tích hợp công nghệ hồng ngoại cùng hệ thống sấy thông minh giúp tự động hóa quy trình, tối ưu hóa năng lượng và nâng cao chất lượng sản phẩm sấy.

1.1. Tổng quan về Sấy Hồng Ngoại

Sấy hồng ngoại là phương pháp sấy dựa trên nguyên lý truyền nhiệt bức xạ, trong đó năng lượng từ nguồn nhiệt (bóng đèn hồng ngoại) được truyền trực tiếp đến nguyên liệu cần sấy. Tia hồng ngoại có khả năng xuyên sâu vào bên trong vật liệu, làm nóng nhanh và đều, rút ngắn thời gian sấy. Ưu điểm nổi bật của phương pháp này là:

  • Sấy nhanh, hiệu quả, tiết kiệm năng lượng.
  • Giữ được màu sắc, hương vị tự nhiên của sản phẩm.
  • An toàn, thân thiện với môi trường.

1.2. Đặc điểm của Hệ thống Sấy Thông Minh

Hệ thống sấy được thiết kế thông minh, tích hợp cảm biếnbộ điều khiển tự động. Hệ thống sấy thông minh cho phép:

  • Kiểm soát chính xác nhiệt độ, độ ẩm trong buồng sấy.
  • Tự động điều chỉnh công suất đèn hồng ngoại dựa trên thời gian sấyđộ ẩm của nguyên liệu.
  • Kết nối IOT cho phép giám sát và điều khiển hệ thống từ xa qua Internet, mang đến sự tiện lợi và linh hoạt cho người sử dụng.

II. Ứng dụng của Hệ thống Sấy cho Mít Mẻ

Mít là loại trái cây phổ biến ở Việt Nam, giàu dinh dưỡng và có giá trị kinh tế cao. Mít mẻ sau khi được sơ chế có thể bảo quản lâu hơn bằng phương pháp sấy. Hệ thống sấy hồng ngoại thông minhgiải pháp sấy tối ưu cho mít mẻ, giúp tạo ra sản phẩm mít sấy chất lượng cao, đáp ứng nhu cầu thị trường.

2.1. Lợi ích của Sấy Mít bằng Hệ thống Hồng Ngoại

Sử dụng hệ thống sấy hồng ngoại cho mít mẻ mang lại nhiều lợi ích vượt trội:

  • Sấy nhanh, giảm thiểu tối đa mất mát dinh dưỡng.
  • Sản phẩm mít sấy giữ được màu sắc vàng óng đẹp mắt, hương vị thơm ngon tự nhiên.
  • Nâng cao năng suất và hiệu quả kinh tế cho người nông dân và doanh nghiệp chế biến.

2.2. Tiềm năng Ứng dụng và Phát triển

Hệ thống sấy hồng ngoại thông minh có tiềm năng ứng dụng rộng rãi trong sấy thực phẩm, đặc biệt là sấy nông sản như mít, xoài, chuối, ...
Nghiên cứu và phát triển hệ thống sấy này góp phần:

  • Nâng cao giá trị nông sản Việt.
  • Đa dạng hóa sản phẩm, phát triển ngành chế biến thực phẩm.
  • Góp phần thúc đẩy nền nông nghiệp hiện đại, bền vững.
01/02/2025

Trích đoạn nội dung tài liệu

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN 1. Tổng quan về nguyên liệu và quá trình sấy vật liệu ẩm 1. Tổng quan về nguyên liệu  Nguồn gốc Cây mít còn có tên khoa học là Artocarpus heterophyllus, nó là một loài cây ăn quả thuộc họ dâu tằm Mulberry và Breadfruit (Moraceae) có nguồn gốc ở tây nam Ấn Độ, Bangladesh và ở nhiều vùng đông nam á Đây là một trong những cây thường xanh quan trọng nhất ở vùng nhiệt đới và được trồng rộng rãi ở châu Á bao gồm cả Ấn Độ. Cây có kích thước trung bình thường đạt chiều cao 28 đến 80 ft và thường xuyên ra trái.

Quả được sinh ra trên cành phụ và cành chính của cây [26]. Trọng lượng trung bình của một quả là 3,5 đến 10 kg và đôi khi một quả có thể đạt tới 25 kg. Một cây mít trưởng thành có thể cho ra khoảng 100 đến 200 quả trong một năm. Cây mít thuộc loại cây gỗ nhỡ cao từ 8 đến 15 m.

Cây mít ra quả sau ba năm tuổi và quả của nó là loại quả phức, ăn được. Mít được coi là loại cây ăn trái với quả chín lớn nhất lớn trong các loài thảo mộc.  Các sản phẩm được tận dụng từ mít Mít cung cấp khoảng 2 MJ năng lượng cho mỗi kg / trọng lượng ướt của trái chín Mít đã được báo cáo có chứa hàm lượng protein, tinh bột, canxi và thiamine cao. Hạt có thể được luộc, hoặc rang và ăn hoặc luộc và bảo quản trong xi-rô như hạt dẻ.

Hạt khô, rang được nghiền để tạo ra bột được trộn với bột mì để nướng [27][28]. Ngoài việc sử dụng trái chín, hạt mít được tiêu thụ rộng rãi như một món tráng miệng hoặc một thành phần trong các chế phẩm ẩm thực châu Á. Hạt mít được sử dụng trong các 3 do an món ăn chế biến và bột mít của nó được sử dụng để nướng. Hạt mít khá giàu tinh bột.

Mí t chín có thể được chế biến như rau, và được sử dụng trong các món cà ri hoặc salad. Trái chín có thể được ăn sống, hoặc nấu trong nước cốt dừa như món tráng miệng, làm thành mít kẹo hoặc da mít ăn được. Ở Ấn Độ, hạt được luộc trong đường và ăn như món tráng miệng. Mít cũng được sử dụng để chế biến thêm.

Mít xay nhuyễn cũng được sản xuất thành thức ăn trẻ em, nước trái cây, mứt, thạch, và cơ sở cho các loại rau câu. Mít được làm thành kẹo, cuộn trái cây, mứt, và kem [26][29]. Ngoài đóng hộp, những tiến bộ trong công nghệ chế biến cũng vậy, đã đẩy mạnh nhiều sản phẩm mới hơn. Sấy thăng hoa, chiên chân không vàkỹ thuật lạnh đông là những phương pháp bảo quản mới cho các sản phẩm làm từ mít hiện đại.

Các bộ phận khác nhau của cây mít đã được sử dụng trong y học và gỗ của nó như là một nguồn quan trọng trong ngành công nghiệp gỗ [26]. Cấu tạo trái mí t. Quả chín trong mùa mưa từ tháng bảy đến tháng tám. Những hạt mít hình hạt đậu của quả mít được phủ một lớp thịt màu vàng đặc có vị ngọt đậm khi chín.

Nhiều sợi hẹp (perianth chưa phát triển) nằm ở giữa vỏ cứng và múi mít và được gắn chặt vào nó. Khi được cắt ra, phần bên trong (lõi) tiết ra một chất lỏng rất dính, màu trắng đục, khó có thể loại bỏ khỏi da, ngay cả với xà phòng và nước. Để làm sạch tay sau khi "tháo" phải dùng bột giấy, dầu hoặc dung môi khác được sử dụng.  Một số lợi ích từ mít Hiện nay, các nhà khoa học đã chứng minh về tác dụng có lợi của mí t để phòng ngừa một số bệnh là do các hợp chất hoạt tính sinh học có trong chúng.

Những năm gần đây đã chứng kiến sự quan tâm ngày càng tăng của người tiêu dùng, các nhà nghiên cứu và các ngành 4 do an công nghiệp thực phẩm về cách các sản phẩm thực phẩm có thể giúp duy trì sức khỏe; và vai trò của chế độ ăn uống trong phòng ngừa và điều trị nhiều bệnh đã được chấp nhận rộng rãi. Mít là một nguồn phong phú các phytochemical, bao gồm các hợp chất phenolic, và cung cấp cơ hội để phát triển các sản phẩm nâng cao sức khỏe, chẳng hạn như các ứng dụng trung tính và thực phẩm để tăng cường lợi ích sức khỏe. Phytonutrients là các hợp chất tự nhiên được tìm thấy trong mít, mang lại cho mít các sắc tố phong phú, cũng như hương vị và mùi thơm đặc biệt của chúng. Chúng thực chất là hệ thống miễn dịch thực vật và cũng bảo vệ con người [30].

Cóhàng ngàn chất phytonutrients có thể giúp ngăn ngừa ung thư cũng như cung cấp các lợi ích sức khỏe khác. Phytoestrogen là các phenol đa vòng xuất hiện tự nhiên trong một số thực vật mà khi được chuyển hóa sẽ có tác dụng “estrogen” [26]. Estrogen làm các tuyến nhờn ở da tiết nhiều dịch vì vậy chất nhờn ở da loãng hơn và có tác dụng chống lại mụn trứng cá. Estrogen còn cótác dụng làm giảm cholesterol trong huyết tương, giảm nguy cơ bị xơ vữa động mạch ở người phụ nữ.

Tốt cho sức khỏe xương: Mít rất giàu magiê, một chất dinh dưỡng quan trọng trong việc hấp thụ canxi và kết hợp với canxi để giúp xương chắc khỏe, ngăn ngừa các rối loạn liên quan đến bộ phận này. Ngoài ra còn giúp ngăn ngừa thiếu máu do mít cũng chứa nhiều chất sắt, giúp ngăn ngừa bệnh thiếu máu và kiểm soát việc giúp lưu thông máu trong cơ thể. Đối với những người ăn kiêng, mít là loại trái cây tuyệt vời để ngăn ngừa tình trạng thiếu sắt mà không sợ bị béo phì.  Các giống mít hiện nay cho năng suất cao vượt trội ở Việt Nam: - Mítthái - Mít nghệ - Mít không hạt (lá bảng) - Mít tố nữ - Mít ruột đỏ Mít ruột đỏ có nguồn gốc từ Thái Lan và mới được du nhập vào nước ta một vài năm gần đây.

Từ khi trồng giống mít này cho thấy khả năng thích nghi với điều kiện khí hậu nước ta khá tốt. Cây ra trái to đều và chất lượng ổn định qua các năm. Hương vị của mít ruột đỏ cũng lạ và ngon hơn giống mít thường. Từng múi từng múi dày ăn dai và có vị ngọt thanh.

Đặc biệt chúng thơm mùi dầu chuối và càng để lâu mít càng đỏ ăn càng ngọt và mềm. Không chỉ thơm ngon mà giống mít này cho quả khá to và nặng. Trọng lượng trung bình mỗi quả khoảng 10kg có quả nặng tới 15kg. Giống mít ruột đỏ này được nhiều nhà vườn ưa chuộng do đặc tính sinh trưởng nhanh và cho thu hoạch khá sớm.

Chỉ cần trồng cây con giống trong 5 do an vòng 18 tháng là đã có thể cho thu hoạch. Cây mít ruột đỏ cũng cho quả quanh năm và năng suất khá cao nên ở nhiều nơi loại cây này đã trở thành cây xóa đói giảm nghèo cho người dân. Từ khi xuất hiện mít ruột đỏ đã tạo nên một cơn sốt trên thị trường hoa quả Việt và vẫn chưa có dấu hiệu hạ nhiệt. Thành phần hóa học Theo Shrikant Baslingappa và cộng sự đã nghiên cứu và tìm hiểu về thành phần của mít, chúng được thể hiện rõ ở bảng 1.1 bên dưới Bảng 1.

Thành phần hóa học của 100g các thành phần của mít[26]. Thành phần Đơn vị Mí t xanh Mí t chí n Hạt Nước g 76,2-85,2 72,0-94,0 51-65,4 Năng lượng kcal 95 Protein g 2-2,6 1,2-1,9 6,6-7,04 Total lipid (fat) g 0,1-0,6 0,1-0,4 0,1-0,43 Carbohydrate g 9,4-11,5 16-25,4 25,8-38,4 Fiber, total dietary g 2,6-3,6 1-1,5 1-1,5 Total mineral g 0,9 0,87-0,9 0,9-1,2 Calcium, Ca mg 30-73,2 20-37 50 Iron, Fe mg 0,4-1,9 0,5-1,1 1,5 Magnesium, Mg mg 27 54 Phosphorus, P mg 20-57,2 38-41 38-97 Potassium, K mg 287-323 191-407 246 Sodium, Na mg 3-35 2-41 63,2 Vitamin A IU 30 175-540 10-17 6 do an Vitamin C mg 12-14 7-10 11 1. Tính chất vật lý cơ bản của mít Theo Nguyễn Tấn Dũng và cộng sự đã tìm hiểu và nghiên cứu các thông số vật lý của mít, các thông số này được tóm tắt và trình bày ở bảng 1. Thông số vật lýcủa mít[3][4][18].

Thông số nhiệt vật lý Giá trị Độ ẩm (W) 80,13% Nhiệt dung riêng (Cck) 1,3 kJ/(kg.K) Trọng lượng riêng (ρ) 1030 (kg/m3) Hệ số dẫn nhiệt (λ) 0,51 W/(m. Sản phẩm mít sấy Mít sấy là một sản phẩm được chế biến từ thịt mít qua phương pháp sấy khô, là một món ăn vặt khoái khẩu của nhiều người, vừa thơm ngon và lại còn bỗ dưỡng. Mít khi sấy khô vẫn giữ được hương vị của mít, có kết cấu xốp giòn, màu sắc (tùy chế độ sấy), bảo quan được lâu nên sản phẩm mít sấy là sản phẩm có mặt nhiều trên thị trường trong nước, và được định hướng xuất khẩu. Hiện nay mít sấy nói riêng và sản phẩm sấy nói chung được cạnh tranh rất nhiều giữa các doanh nghiệp trong nước và cả với các doanh nghiệp nước ngoài.

Việc sản xuất xuất khẩu cần vốn đầu tư lớn, qui định chặt chẽ khắc khe nên các doanh nghiệp trong nước gặp nhiều khó khăn, nên yếu tố công nghệ thiết bị là một trong những vấn đề luôn cần đầu tư phát triển. Các máy sấy với các chế độ sấy khác nhau, ngày càng trở nên tiên tiến, ưu việt hơn. Lựa chọn chế độ sấy đối với từng loại mít khác nhau phải được tiến hành thử nghiệm nhiều lần để có được chế độ sấy tối ưu nhất, tiết kiệm thời gian và chi phí năng lượng cho doanh nghiệp. Để lựa chọn công nghệ sấy cho mỗi loại sản phẩm ta dựa trên những kinh nghiệm lâu đời của nhân loại dưới sự chỉ đạo của các lý thuyết về sấy và những kết quả thực nghiệm, những tiến bộ khoa học kỹ thuật liên quan đến quá trình sấy [9].

7 do an Hình 1. Sản phẩm mít sấy giòn, sấy dẻo. Cơ sở khoa học về sấy vật liệu ẩm 1. Định nghĩa về quá trình sấy Quátrình sấy là quá trình tách nước (ẩm) ra khỏi vật liệu rắn hay dung dịch, là một quá trình kỹ thuật rất phổ biến và rất quan trọng đối cới nhiều ngành công nghiệp, đặc biệt là các ngành hóa chất và thực phẩm.

Với mục đích bảo quản tốt vật liệu hoặc để giảm năng lượng tiêu tốn trong quá trình vận chuyển vật liệu, hoặc để đảm bảo các thông số kỹ thuật cho các quá trình gia công vật liệu tiếp theo. Đối tượng của quá trình sấy là các vật ẩm có chứa một lượng nước nhất định. Chất lỏng chứa trong vật ẩm thường là nước. Một số ít vật ẩm chứa chất lỏng khác là dung môi hữu cơ, ví dụ: sơn vecni… Trong quátrì nh sấy ẩm chất lỏng trong vật bay hơi, độ ẩm của nógiảm.

Nội dung được bảo vệ bản quyền — Tải xuống đầy đủ

Bài viết "Hệ thống sấy hồng ngoại thông minh cho 12kg mít mẻ" giới thiệu một công nghệ tiên tiến trong việc sấy mít mẻ, giúp tối ưu hóa quy trình sản xuất và nâng cao chất lượng sản phẩm. Hệ thống này sử dụng công nghệ hồng ngoại, cho phép sấy nhanh và đồng đều, giữ lại hương vị và giá trị dinh dưỡng của mít. Đặc biệt, với khả năng xử lý 12kg mít mẻ trong một lần, hệ thống này không chỉ tiết kiệm thời gian mà còn giảm thiểu năng lượng tiêu thụ, mang lại lợi ích kinh tế cho người sử dụng.

Nếu bạn quan tâm đến các ứng dụng công nghệ trong lĩnh vực khác, hãy khám phá thêm về nghiên cứu công nghệ IoT trong giám sát chất lượng không khí, hoặc tìm hiểu về công nghệ định vị vệ tinh tại Việt Nam. Ngoài ra, bạn cũng có thể tham khảo công nghệ tinh chế cồn từ nguyên liệu có hàm lượng methanol cao để mở rộng kiến thức về các ứng dụng công nghệ trong ngành công nghiệp.