Tài liệu: Thiet ke he thong say thung quay de say ngo hat

Tìm hiểu quy trình thiết kế hệ thống sấy thùng quay để sấy ngô hạt hiệu quả. Công nghệ sấy hiện đại giúp bảo quản chất lượng ngô tốt nhất.

• Tác giả: Trần Mai Hiên
• Người hướng dẫn: Ths. Phạm Văn Lý
• Trường học: Trường Đại học Lâm Nghiệp
• Chuyên ngành: Công Nghiệp PTNT
• Đề tài: Thiết Kế Hệ Thống Sấy Thùng Quay Để Sấy Ngô Hạt
• Loại tài liệu: Khóa Luận Tốt Nghiệp
• Năm xuất bản: 2004
• Địa điểm: Hà Tây

Tóm tắt

I. Tổng quan về thiết kế hệ thống sấy thùng quay

Thiết kế hệ thống sấy thùng quay để sấy ngõ hạt là một giải pháp công nghệ hiện đại nhằm nâng cao chất lượng sản phẩm nông lâm sản sau thu hoạch. Trong bối cảnh đất nước phát triển, việc áp dụng công nghệ sơ chế và chế biến là hết sức cấp bách để giúp hàng hóa nông lâm sản chiếm ưu thế trên thị trường. Hệ thống sấy thùng quay không chỉ giúp giảm độ ẩm của hạt mà còn bảo quản sản phẩm trong thời gian dài. Phương pháp này áp dụng nguyên lý sấy bằng hơi nóng, kết hợp với chuyển động quay liên tục để đảm bảo sấy đều và hiệu quả. Đây là một trong những phương pháp sấy tiên tiến được sử dụng rộng rãi trong công nghiệp chế biến nông sản hiện nay.

1.1. Vai trò của sấy hạt trong bảo quản nông sản

Sấy ngõ hạt là quá trình giảm độ ẩm của hạt từ 20-25% xuống còn 12-14% để tạo điều kiện bảo quản lâu dài. Độ ẩm cao là nguyên nhân chính dẫn đến mốc, nấm mốc và hư hỏng sản phẩm. Hệ thống sấy thùng quay giúp loại bỏ lượng nước dư thừa một cách khoa học, giữ nguyên dinh dưỡng và chất lượng hạt. Quá trình này rất quan trọng để đảm bảo an ninh lương thực quốc gia và thoả mãn nhu cầu lương thực cho tiêu dùng trong nước.

1.2. Ưu điểm của phương pháp sấy thùng quay

Thiết kế hệ thống sấy thùng quay mang lại nhiều ưu điểm vượt trội so với các phương pháp sấy truyền thống. Phương pháp này đảm bảo sấy đều, tiết kiệm nhiên liệu, và có năng suất cao. Chuyển động quay liên tục của thùng giúp hạt tiếp xúc đều với hơi nóng, rút ngắn thời gian sấy. Ngoài ra, hệ thống này dễ điều khiển, an toàn và thích hợp cho quy mô sản xuất vừa và nhỏ.

II. Cơ sở khoa học và nguyên lý thiết kế

Thiết kế hệ thống sấy thùng quay dựa trên các nguyên lý cơ bản của quá trình sấy và đặc điểm của hạt ngô. Hạt ngô chứa khoảng 70-75% nước ngay sau thu hoạch, trong đó có nước tự do và nước liên kết. Độ ẩm của ngô là yếu tố quyết định chất lượng lưu trữ và giá trị kinh tế. Quá trình sấy yêu cầu cung cấp nhiệt lượng đủ để bốc hơi nước mà không làm hỏng cấu trúc tế bào và thành phần hoá học của hạt. Hệ thống sấy hoạt động dựa trên nguyên tắc cân bằng nhiệt, trong đó nhiệt lượng cung cấp = nhiệt tổn thất + nhiệt dùng để bốc hơi nước. Các yếu tố như nhiệt độ, độ ẩm không khí, tốc độ luồng khí nóng và thời gian sấy đều có ảnh hưởng quan trọng đến hiệu quả của quá trình.

2.1. Đặc điểm và thành phần của hạt ngô

Hạt ngô là một sản phẩm nông nghiệp phổ biến với cấu tạo phức tạp. Thành phần hoá học của hạt ngô bao gồm tinh bột (khoảng 70%), protein (khoảng 10%), lipid (khoảng 4%) và các chất khoáng. Độ ẩm ban đầu của ngô sau thu hoạch thường từ 20-25%, cần phải giảm xuống 12-14% để bảo quản an toàn. Quá trình sấy phải được kiểm soát cẩn thận để tránh làm tổn thương tính chất dinh dưỡng.

2.2. Yêu cầu kỹ thuật của quá trình sấy

Yêu cầu kỹ thuật của quá trình sấy ngô hạt bao gồm việc kiểm soát nhiệt độ, thường trong khoảng 60-80°C. Độ ẩm tương đối của không khí sấy cần được duy trì ở mức thích hợp để tối ưu hóa tốc độ bốc hơi nước. Thời gian sấy phụ thuộc vào độ ẩm ban đầu, kích thước hạt và điều kiện sấy. Hệ thống sấy thùng quay giúp đạt được những yêu cầu này thông qua thiết kế tối ưu.

III. Lựa chọn và tính toán hệ thống sấy thùng quay

Lựa chọn hệ thống sấy thùng quay là quyết định quan trọng trong thiết kế công nghệ sấy. So với các phương pháp khác như sấy tầng sôi hay sấy thủ công, hệ thống sấy thùng quay mang lại hiệu quả cao và đáp ứng yêu cầu sản xuất hiện đại. Tính toán hệ thống sấy bao gồm nhiều bước: xác định kích thước cơ bản của thùng sấy (thể tích, đường kính, chiều dài), tính toán nhiệt thiết bị, tính toán quá trình cháy và sấy lý thuyết, xác định tổn thất nhiệt, tính toán quá trình sấy thực tế, và xác định nhiệt lượng tiêu hao. Ngoài ra, cần phải tính chọn động cơ quay thùng, thiết bị phụ như calorifen, buồng đốt, xyclon, hệ thống cung cấp nguyên liệu, quạt gió và các thiết bị đo lường, kiểm tra.

3.1. Xác định kích thước cơ bản của thùng sấy

Xác định kích thước của thùng sấy là bước đầu tiên trong thiết kế. Cần tính toán thể tích thùng sấy dựa trên năng suất sấy mong muốn và thời gian sấy. Đường kính và chiều dài thùng phải được chọn sao cho đảm bảo lớp vật liệu sấy có độ sâu phù hợp, thường khoảng 0,5-1,0 mét để đảm bảo sấy đều. Tỉ lệ chiều dài so với đường kính thường nằm trong khoảng 3-5 để tối ưu hóa hiệu suất sấy.

3.2. Tính toán nhiệt và các thiết bị phụ

Tính toán nhiệt thiết bị sấy bao gồm xác định nhiệt lượng tiêu hao cần thiết cho quá trình sấy. Cần tính toán tổn thất nhiệt qua vỏ thùng, qua các lỗ thoát, và thông qua khí xả. Xyclon được tính toán để tách hạt sấy khỏi luồng khí nóng. Buồng đốt và calorifen cung cấp nhiệt cần thiết, với công suất phụ thuộc vào nhiệt trị cao của nhiên liệu sử dụng.

IV. Đánh giá kinh tế và hiệu quả dự án

Tính toán giá thành xây dựng và sấy là yếu tố quyết định khả năng khả thi của dự án. Chi phí xây dựng hệ thống sấy bao gồm chi phí vật liệu (thùng sấy, xyclon, buồng đốt, calorifen) và chi phí nhân công. Giá thành sấy được tính dựa trên chi phí nguyên liệu, chi phí nhiên liệu đốt, lương nhân công, chi phí điện năng và lãi suất ngân hàng. Việc tính toán chính xác các chỉ số này giúp xác định lợi nhuận thu được từ một kg sản phẩm và từ một ca sấy, từ đó tính toán thời gian thu hồi vốn. Hiệu quả kinh tế của dự án phụ thuộc vào khối lượng sấy hàng năm và chênh lệch giữa giá bán sản phẩm sấy so với sản phẩm tươi.

4.1. Cấu thành chi phí xây dựng và vận hành

Chi phí vật liệu bao gồm chi phí vỏ thùng sấy, xyclon, buồng đốt và các thiết bị khác. Chi phí nhân công cho xây dựng và lắp ráp hệ thống cần được ước tính chính xác. Chi phí vận hành bao gồm chi phí nhiên liệu đốt (thường là dầu, than hoặc khí), lương nhân công vận hành, và chi phí bảo trì định kỳ. Ngoài ra, cần tính đến lãi suất ngân hàng nếu sử dụng vay vốn để đầu tư dự án.

4.2. Tính toán lợi nhuận và thời gian thu hồi vốn

Lợi nhuận từ một kg sản phẩm được tính bằng hiệu số giữa giá bán sản phẩm sấy và tổng chi phí sấy cộng với chi phí nguyên liệu. Lợi nhuận từ một ca sấy phụ thuộc vào năng suất sấy và số ca sấy trong ngày. Thời gian thu hồi vốn là một chỉ số quan trọng để đánh giá tính khả thi của dự án, thường nằm trong khoảng 2-4 năm để được coi là hợp lý.

Trích đoạn nội dung tài liệu

MỞ ĐẦU 1.Đặt van dé Đất nước ta đang đà phát triển, mọi mặt của đời sống kinh tế xã hội đã dân thay đổi với những bước tiến đáng kể. Những thành tựu có được đó là nhờ chủ trương đẩy mạnh CNH ~ HĐH đất nước của Đảng và nhà nước ta; đây là chủ trương đúng đắn và phù hợp trên mọi lĩnh vực công nghiệp, nông nghiệp và dịch vụ. Tùy nhiên, vấn để cấp bách hiện nay là phần lớn các sản phẩm hàng hóa nhất là hàng hóa nông — lâm sản sau thu hoạch chưa chiếm ưu thế trên thị trường trong và ngoài nước. Đó là do nông lâm sản sau thu hoạch chưa có giải pháp hiệu quả trong công nghệ sơ chế ch biến nhằm nâng cao chất lượng và bảo quản trong thời gian lâu dài, Nước ta có một nên nông nghiệp lúa nước truyền thống lâu đời.

Trong những năm qua sản xuất cây lương thực ở nước ta đã t được những thành tựu to lớn, tốc độ tăng bình quân khoảng 4,5%. Mặc dù sản xuất hoa màu. chưa có bước phát triển ngang với tiềm năng của lúa, song để đảm bảo an ninh lương thực quốc gia nhằm thoả mãn nhủ cầu lương thực cho tiêu dùng tong nước, đảm bảo nguồn thức ăn để phát triển chăn nuôi với tốc độ 8+10/ năm. “Trên thực tế sản lượng thu hoạch được hàng năm từ các loại hoa màu, ngũ cốc.

ngày càng cao về số lượng và chất lượng. Trong các loại ngũ cốc, cây ngô đóng vai trò quan trọng, cây ngô được trồng ở hầu hết các vùng Đông Nam Bộ, Tây nguyên, miễn núi phía Bắc, Trung du đồng bằng sông Hồng. Sau khi thu b hạt ngô được sú dụng và chế biến dưới nhiều hình thức và sản phẩm chủ yếu dùng trong chăn nuôi gia súc gia cầm đáp ứng đây đủ nhu cầu trong nước và xuất khẩu. Tuy nhiên sản xuất nông nghiệp của nước ta vẫn mang tính chất nông hộ, phân tán, nhỏ bé, lạc hậu.

Ruộng đất được đưa về từng nông hộ và khoán sản phẩm. Quá trình sản xuất ngô, từ khâu gico trồng đến khi thu hoạch và làm khô được tiến hành từng nông hộ với phương pháp phơi nắng là chủ yếu, ở vùng núi cao thì gác bếp. Phương pháp này đơn giản, đầu tư thấp, tận dụng được năng lượng mặt tr: à nguồn lao động phụ trong gia đình nên giá thành sản phẩm thấp. Tuy nhiên phương pháp này gây mất mát nhiều sản phẩm, mặt khác ngô thường được gico gối giữa bai vụ lúa ở miền Bắc (vụ đông) nên khi thu nhập vào tháng hai là thời điểm ít nắng độ ẩm cao.

người nông dân buộc túm hong khô hoặc gác bếp, với phương pháp này ngô là loại hạt dễ mọt, mốc nên sản phẩm thường bị hỏng từ 10+20% sản lượng. Đặc biệt, với ngô giống việc bảo quản sau thu hoạch đòi hỏi điều kiện kỹ thuật cao hơn về nhiệt độ và độ ẩm để tỷ lệ nảy mầm của hạt cao hơn. Do vậy, việc nghiên cứu nhằm tìm kiếm các giải pháp công nghệ làm khô nhân tạo ngô tươi sau thu hoạch trong mùa mưa ẩm nói chung, đặc biệt trong vụ đông là cấp thiết. Các giải pháp này cần phù hợp với đặc điểm sản xuất nông hộ, đặc điểm thời tiết trong vụ thu hoạch, tập quán sản xuất và điều kiện kinh tế vùng nông, thôn.

Chúng ta cũng nhận thấy CNH - HĐH trong lĩnh vực này đã được đẻ cập thông qua việc sử dụng các loại lò sấy để sây ngô hạt và các sản phẩm từ ngô hạt song số lượng và chất lượng của phân lớn các lò sấy này chưa cao chưa đáp ứng được nhu cầu của nguồn nguyên liệu rộng lớn. Xuất phát từ những lý do trên, được sự đồng ý của trường Đại học Lâm Nghiệp, khoa CNPTNT và sự phân công của thầy giáo ~ Th.S Phạm Văn Lý tôi tiến hành thực hiện đề tài tốt nghiệp: “Thiết kế hệ thống sấy thùng quay để sấy ngô hat” 2. Mục tiêu của đề tài. Căn cứ vào yêu cầu của xã hội, yêu cầu về kinh tế và chất lượng sản phẩm để tính toán và (biết kế HTS đảm bảo các yêu cầu sau: - Năng suất sấy cao.

- Chất lượng sản phẩm sau khi sấy cao. - Vốn đầu tư phù hợp với địa phương. - Tỷ lệ cơ giới hóa cao. = Hiệu quả kinh tế cao.

Xây dựng được quy trình sấy, quy trình vận hành. “Tính toán được giá thành sấy. Nội dung đề tài - Nghiên cứu vấn để sấy nông sản và các phương pháp sấy ngô hạt ở Việt Nam - Tính toán HTS ngô phù hợp với đặc điểm sản xuất, đặc điểm thời tiết và điều kiện kinh tế của miền Bắc nước ta - Sơ bộ tính toán giá thành xây dựng, giá thành sấy 4. Phương pháp nghiên cứu Nghiên cứu lý thuyết quá trình sấy và các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình sấy từ đó xây dựng mô hình HTS ngô phi hop Chuong 1 CO S6 KHOA HOC DE THIET KE HTS 1,1.

Cơ sở thực tiễn. Ngô vừa là cây lương thực vừa là thức ăn gia súc rất quan trọng. Diện tích ngô hàng năm của thế giới hiện nay khoảng 129 triệu ha, năng quân khoảng 3,8 triệu tấn/ha, tổng sản lượng ngô trên 525 triệu tấn. Hầu như 100% điện tích ngô của các nước tiến tiến đều được trồng bằng các giống ngô lai nên năng suất bình quân từ 7 + 9,4 tấn / ha.[L0] Diện tích ngô của Việt Nam tăng dân từ 119.000 ha năm 1985 và khoảng 730.

Trước năm 1981 hầu hết diện tích ngô nước ta được gico trồng bằng, giống địa phương, năng suất thấp trên dưới l1 tạ/ ha. Từ 1981 ~ 1990 do diện tích các giống ngô đã dược chọn lọc, các gi g ngô tổng hợp, các giống ngô hỗn hợp tăng dai lên nên năng suất ngô đã tăng từ 11,5 tạ/ ha năm 1981 lên 15,5 tạ/ ha năm 1990. Từ 1991 - 1998 diệt tích các giống ngô lai quy ước và không quy ước tăng nhanh: 5 ha năm1990 lên 350.000-ha năm 1998 và năng suất ngô cũng tăng, nhanh từ 15,5 tạ/ ha năm 1990 lên 26,7 tạ/ ha năm 1998.[ L0] Ở nước ta, ngô được trồng ở hầu hết các địa phương có đất cao dễ thoát nước. Những vùng trồng ngô lớn là Đông Nam Bộ, Tây Nguyên, miễn núi phía Bắc, Trung du đồng bằng sông Hồng, khu bốn cũ và duyên hải miền Trung.

Tiém năng sản xuất 0zö của nước ta rất lớn, mục tiêu 750.000 ha ngô với năng suất bình quân 30 tạ/ ha những năm 2000 là hiện thực 1. Đặc điểm cấu tạo và thành phần hóa học của hạt ngô. Hạt ngô thuộc loại quả dĩnh gồm 4 bộ phận chính: Vỏ hạt. Lớp alơron.

Phôi Nội nhũ. * Vỏ hạt: là một màng nhấn bao bọc xung quanh hạt có mầu trắng, tím hoặc vàng tùy thuộc vào giống. * Lớp alơron: nằm sau vỏ hạt bao bọc lấy nội nhũ và phôi. * Nội nhũ: là bộ phận chính chứa đây chất dinh dưỡng để nuôi phôi.

Nội nhũ chứa tỉnh bột, tỉnh bột nội nhũ gồm 3 loại (bột, sừng và pha lê). Đặc điểm và màu sắc nội nhũ là căn cứ để phân loại ngô. * Phôi: bao gồm lá mâm, trụ dưới lá mâm, rễ mầm và chỗi 1 âm. Phôi ngô chiếm gần 1/3 thể tích hạt, bao quanh phôi có lớp tế bào xốp giúp cho vận chuyển nước vào phôi và ngược lại thuận lợi.

'Tỷ lệ khối lượng của các thành phân trên so với khối lượng của hạt ngô như sau: Vỏ hạt: khoảng 6 + 9%. Ting aloron: 6 + 8% Nội nhũ: 70 + 85% Phôi: 8 + 15% Hạt ngô có phôi lớn chứa 20% đạm và hơn 80% chất béo của hạt nên khó bảo quản hơn loại hạt có phôi nhỏ. Cấu tạo của hạt ngô được biểu diễn ở hình vẽ I.1 Cấu tạo hạt ngô 1- vỏ ngô; 2 - lớp aloron; 3 - nội nhữ đục: 4- nội nhữ trong; Š- mày ngô: 6- phôi 5 Ở mỗi vị trí khác nhau trên bắp ngô, hạt ngô có hình dạng khác nhau Hạt ở đầu bắp thường tròn, ở giữa bắp thường đẹt còn ở cuối bắp thì hạt có kích thước nhỏ hơn so với hai phần đâu, phần này thường có độ ẩm lớn. Ngay trong hạt ngô lượng nước cũng phân bố không đều, phần phôi có độ ẩm cao hơn cả, sự chênh lệch này có thể lên tới 10 + 15%.

Như vậy ta thấy rằng chất lượng đống ngô là không đồng nhất, gây khó khăn cho việc làm khô. ~ _ Thành phần hóa học của hạt ngô: + Thành phần vô cơ: nước và khoáng chất. + Thành phần hữu cơ: Gluxit, Protein, Lipit, Glucoza, Sình tố. Thành phần hóa học của một số loại ngô được (hể hiện trong bằng sau: Bang L.1: Thành phần hoá học của một số loại ngô.

[—— Thành phẩnhóahọo [OY DO Ngõ nếp. ( % khối lượng) | Protein ˆ 19 [TS TT Lm STB Ƒ [ — 7 G7 T 6534 | Sine Ƒ— 008] ỊT Xenlulo 325 | Nước ` 467 Chất khoáng 132 =. = 0B Như vậy qua nghiên cứu về thành phân hóa học của ngô ta thấy, ngô là loại lương thực có giá trị dinh dưỡng cao với hàm lượng tỉnh bột lớn, lượng. chất béo đáng kể, ngoài ra còn có thành phân đường, tỉnh bột, đạm và lượng sinh tố phong phú.

Chính vì vậy để tránh tổn thất hàm lượng dinh dưỡng sắn có, cần phải có biện pháp bảo quản kịp thời sau khi thu hoạch để chống mối mọt và các vỉ sinh vật nấm mốc phá hoại ngô. 6 Biện pháp bảo quản một cách chủ động không phụ thuộc vào điều kiện thời tiết, khí hậu là vấn để cấp bách cần thiết cho nhiều vùng nông thôn hiện nay đó là sấy khô. Độ ẩm của ngô. Độ ẩm của ngô trước khi đưa vào sấy rất khác nhau, tùy thuộc vào biện pháp xử lý sau khi thu hoạch.

- Khi ngô chín thu hoạch ngay thì có độ ẩm khoảng 30%. ~ Khi ngô chín để trên cây thật khô bắp mới thu hoạch thì có độ ẩm hạt khoảng 15 + 17%. Độ ẩm ban đầu của vật liệu trước khi sấy rất quan trọng, nó ảnh hưởng. đến quy trình công nghệ và thời gian sấy.

Về nguyên tắc, nhiệt độ đốt nóng hạt càng lớn thì tốc độ sấy càng lớn nhưng để đảm bảo chất lượng của hạt sau khi sấy nhiệt độ hạt không cho phép vượt quá một giá trị nào đó. Nhiệt độ cho phếp của hạt phụ thuộc vào độ ẩm và thời gian sấy. Độ ẩm càng lớn và thời gian sấy càng dài thì nhiệt độ cho phép càng bé. Như vậy, nếu độ ẩm ban đầu lớn để sấy ngô đạt đến độ ẩm bảo quản sẽ tốn nhiều năng lượng dẫn đến Chỉ phí cho quá trình sấy cao.

'Theo [6], độ ẩm bảo quản của hạt ngô như sau: — Vạtliệu 1.