Nghiên cứu và phát triển hệ thống chiên chân không năng suất 20kg cho nguyên liệu chuối mẻ

• Tác giả: Nguyễn Thành Nghĩa
• Người hướng dẫn: Nguyễn Tấn Dũng
• Trường học: Đại học Sư phạm Kỹ thuật Thành phố Hồ Chí Minh
• Chuyên ngành: Công nghệ Thực phẩm
• Đề tài: Nghiên cứu tính toán thiết kế và chế tạo hệ thống chiên chân không năng suất 20kg nguyên liệu chuối/mẻ
• Loại tài liệu: khóa luận tốt nghiệp
• Năm xuất bản: 2021
• Địa điểm: Thành phố Hồ Chí Minh

Mục lục chi tiết

• LỜI CẢM ƠN
• LỜI CAM ĐOAN
• 1. MỞ ĐẦU
• 1.1. Đặt vấn đề
• 1.2. Mục tiêu
• 1.3. Nội dung đồ án
• 1.4. Phạm vi đồ án
• 1.5. Ý nghĩa khoa học
• 1.6. Ý nghĩa thực tiễn
• 1.7. Bố cục
• 2. TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ CHIÊN
• 2.1. Cơ sở khoa học về quá trình chiên
• 2.2. Các biến đổi trong quá trình chiên
• 2.3. Các phương pháp chiên
• 2.4. Một số thiết bị chiên trên thị trường hiện nay
• 2.5. Tổng quan về công nghệ chiên chân không
• 2.5.1. Cơ sở khoa học của công nghệ chiên chân không
• 2.5.2. Tình hình nghiên cứu công nghệ chiên chân không
• 2.5.3. Ưu điểm và nhược điểm của chiên chân không
• 2.5.4. Ảnh hưởng của chiên chân không tới sự oxy hóa dầu
• 2.5.5. Ứng dụng và lợi ích của chiên chân không trong sản xuất thực phẩm
• 2.5.6. Hệ thống thiết bị chiên chân không
• 2.6. Nguyên liệu chuối
• 2.6.1. Giới thiệu chung và nguồn gốc của chuối
• 2.6.2. Đặc điểm sinh học
• 2.6.3. Quá trình chín của chuối
• 2.6.4. Thành phần dinh dưỡng của quả chuối
• 2.6.5. Công dụng của chuối
• 2.6.6. Chuối chiên giòn và một số sản phẩm khác từ chuối trên thị trường
• 2.6.6.1. Chuối chiên giòn
• 2.6.6.2. Một số các sản phẩm khác từ chuối
• 2.7. Quy trình công nghệ chuối chiên chân không
• 2.7.1. Sơ đồ quy trình công nghệ
• 2.7.2. Thuyết minh quy trình
• 3. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU VÀ TÍNH TOÁN THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO
• 3.1. Sơ đồ nguyên lý của hệ thống chiên chân không
• 3.2. Phương pháp nghiên cứu
• 3.2.1. Phương pháp tiếp cận hệ thống
• 3.2.2. Phương pháp nghiên cứu phân tích tài liệu tổng hợp
• 3.2.3. Phương pháp đánh giá chất lượng sản phẩm và hiệu chỉnh các thông số của máy bằng thực nghiệm
• 3.2.4. Phương pháp tính toán và thiết kế
• 3.2.4.1. Tính toán chọn các thông số cần thiết cho tính toán thiết kế
• 3.2.4.2. Tính toán cân bằng vật chất
• 3.2.4.3. Tính toán cân bằng năng lượng
• 3.2.4.4. Tính cân bằng lực – kiểm tra bền cho thiết bị
• 3.2.4.5. Sử dụng công cụ toán học, công nghệ thông tin phục vụ cho tính toán
• 3.2.5. Phương pháp chế tạo
• 3.2.5.1. Phương pháp cắt gọt kim loại
• 3.2.5.2. Phương pháp hàn
• 3.2.5.3. Phương pháp nắn, uốn kim loại
• 3.2.5.4. Phương pháp đánh bóng
• 4. TÍNH TOÁN, THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO
• 4.1. Nguyên lý hoạt động của hệ thống chiên chân không
• 4.2. Thông số ban đầu
• 4.3. Tính toán cân bằng vật chất
• 4.4. Tính toán cân bằng năng lượng
• 4.5. Thiết kế nồi chiên
• 4.6. Thiết kế buồng chiên
• 4.7. Thiết kế cửa nhập liệu
• 4.8. Thiết kế giỏ nguyên liệu
• 4.9. Tính toán bề dày thiết bị chiên
• 4.10. Tính toán bề dày lớp cách nhiệt thân thiết bị
• 4.11. Tính toán đường kính ống dẫn khí
• 4.12. Tính toán lựa chọn bơm chân không
• 4.13. Tính toán phụ tải lạnh
• 4.14. Tính toán hệ thống ngưng tụ ẩm
• 4.15. Tính toán chọn chu trình lạnh
• 4.16. Tính toán chọn máy nén lạnh
• 4.17. Tính toán diện tích trao đổi nhiệt của dàn nóng chính
• 4.18. Tính toán chọn thiết bị phụ
• 4.19. Kiểm tra tính bền cho nồi chiên
• 4.20. Xây dựng bản vẽ hệ thống chiên chân không
• 4.21. Chế tạo hệ thống chiên chân không
• 4.22. Hệ thống chế tạo hoàn chỉnh
• 5. THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN TỰ ĐỘNG
• 5.1. Thiết kế phần động lực của hệ thống chiên chân không
• 5.2. Thiết kế phần điều khiển của hệ thống chiên chân không
• 6. KHẢO NGHIỆM THỰC TẾ, HIỆU CHỈNH THIẾT BỊ CHIÊN CHÂN KHÔNG VÀ XÂY DỰNG QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ
• 6.1. Bố trí thí nghiệm
• 6.2. Đánh giá cảm quan sản phẩm
• 6.3. Đánh giá dựa trên chỉ số peroxide
• 6.4. Kết quả đánh giá
• 6.4.1. Kết quả đánh giá cảm quan
• 6.4.2. Chỉ số peroxide
• 6.5. Hiệu chỉnh thiết bị
• 6.6. Quy trình công nghệ chuối chiên chân không
• 7. TÍNH TOÁN KINH TẾ
• 7.1. Chi phí chế tạo hệ thống chiên chân không
• 7.2. Chi phí sản xuất chuối chiên chân không
• KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

Tóm tắt

I. Thiết kế hệ thống

Phần này tập trung vào thiết kế hệ thống chiên chân không với năng suất 20kg nguyên liệu chuối/mẻ. Các thông số kỹ thuật như nhiệt độ chiên, áp suất chân không, và thời gian chiên được tính toán dựa trên đặc tính của nguyên liệu chuối. Hệ thống được thiết kế để đảm bảo hiệu quả truyền nhiệt và giảm thiểu sự oxy hóa dầu chiên. Công nghệ chiên chân không được áp dụng để duy trì chất lượng sản phẩm, giữ màu sắc và hương vị tự nhiên của chuối.

1.1. Tính toán thông số kỹ thuật

Các thông số kỹ thuật bao gồm nhiệt độ chiên (85°C, 90°C, 95°C), thời gian chiên (24, 26, 28 phút), và áp suất chân không (680 mmHg). Quy trình chiên được tối ưu hóa để đạt độ ẩm cuối cùng của sản phẩm là 5%. Hệ thống 20kg được thiết kế để đảm bảo hiệu suất và tiết kiệm năng lượng.

1.2. Thiết kế nồi chiên

Nồi chiên được thiết kế dạng hình trụ đứng với kích thước đường kính 560mm và chiều cao 1150mm. Vật liệu sử dụng là inox 304, kết hợp với lớp cách nhiệt polyurethane foam dày 50mm. Thiết bị chiên được trang bị hai thanh điện trở dạng chữ U với công suất 4 kW mỗi thanh, đảm bảo gia nhiệt đồng đều và hiệu quả.

II. Chế tạo hệ thống

Quá trình chế tạo hệ thống bao gồm việc lắp ráp các bộ phận như nồi chiên, bơm chân không, thiết bị ngưng ẩm, và máy nén lạnh. Hệ thống chiên được chế tạo để đảm bảo độ bền và khả năng vận hành ổn định. Công nghệ hiện đại được áp dụng để tự động hóa quá trình chiên, giảm thiểu sự can thiệp của con người và tăng độ chính xác trong điều khiển các thông số kỹ thuật.

2.1. Lắp ráp hệ thống

Hệ thống được lắp ráp từ các bộ phận như nồi chiên, bơm chân không, thiết bị ngưng ẩm, và máy nén lạnh. Hệ thống tự động được tích hợp các cảm biến và bộ điều khiển để tự động đóng mở các quá trình gia nhiệt khi nhiệt độ đạt yêu cầu. Quy trình sản xuất được tối ưu hóa để đảm bảo hiệu suất và chất lượng sản phẩm.

2.2. Kiểm tra và hiệu chỉnh

Sau khi chế tạo, hệ thống được kiểm tra và hiệu chỉnh để đảm bảo hoạt động ổn định. Quy trình chiên được thử nghiệm với nguyên liệu chuối để xác định các thông số tối ưu. Sản phẩm chuối chiên được đánh giá về màu sắc, hương vị, và độ giòn để đảm bảo đáp ứng tiêu chuẩn chất lượng.

III. Ứng dụng và giá trị thực tiễn

Hệ thống chiên chân không mang lại nhiều lợi ích trong sản xuất thực phẩm, đặc biệt là trong chế biến chuối mẻ. Công nghệ chân không giúp giảm hàm lượng dầu trong sản phẩm, duy trì màu sắc và hương vị tự nhiên. Hệ thống 20kg có khả năng ứng dụng rộng rãi trong các cơ sở sản xuất thực phẩm, góp phần tăng giá trị kinh tế và đáp ứng nhu cầu thị trường.

3.1. Lợi ích của chiên chân không

Chiên chân không giúp giảm điểm sôi của dầu, giảm thiểu sự oxy hóa và duy trì chất lượng sản phẩm. Công nghệ thực phẩm này phù hợp với xu hướng tiêu dùng thực phẩm lành mạnh và ít chất béo. Sản xuất chuối chiên chân không mang lại sản phẩm có giá trị dinh dưỡng cao và thời gian bảo quản lâu hơn.

3.2. Giá trị kinh tế

Hệ thống chiên chân không giúp giảm chi phí sản xuất và tăng hiệu quả kinh tế. Quy trình sản xuất được tối ưu hóa để giảm thiểu lãng phí năng lượng và nguyên liệu. Sản phẩm chuối chiên có giá trị thương mại cao, đáp ứng nhu cầu của thị trường trong nước và quốc tế.