Tải bản đầy đủ - 0 (trang)
Giới thiệu phương pháp và qui trình công nghệ của sản phẩm

Giới thiệu phương pháp và qui trình công nghệ của sản phẩm

Tải bản đầy đủ - 0trang

+ Đầu tư ít vốn (máy móc, nhân cơng) ít tốn nhiệt năng

+ Bề mặt trao đổi nhiệt lớn

- Nhược điểm của phương pháp:

+ Khó thực hiện cơ giới hóa,khơng điều chỉnh được nhiệt độ

cần thiết

+ Cường độ sấy không cao,sản phẩm sấy khơng đồng đều

+ Chiếm diện tích mặt bằng lớn

+ Sản phẩm không đạt vệ sinh do nhiễm bụi,vi sinh vật

+ Quá trình sấy phụ thuộc vào thời tiết và thời gian trong ngày

+ Sử dụng nhiều nhân công , tốn thời gian, năng suất thấp

+ Nhiều sản phẩm tạo thành không đạt yêu cầu kỹ thuật

Sấy nhân tạo:

Thường được tiến hành trong các loại thiết bị sấy để cung cấp nhiệt

cho vật liệu ẩm

Với sấy nhân tạo tùy theo từng loại sản phẩm yêu cầu chất lượng mà

có các dạng khác nhau: Sấy đối lưu, sấy tiếp xúc và sấy bằng tia hồng ngoại,

sấy bằng dòng điện cao tần, sấy thăng hoa, sấy tầng sôi....

- Ưu điểm của phương pháp:

+ Khắc phục được những nhược điểm của sấy tự nhiên

+ Kiểm soát được sản phẩm ra vào,nhiệt độ cung cấp

+ Chất lượng sản phẩm theo yêu cầu

+ Tốn ít mặt bằng, nhân cơng

- Nhược điểm:

+ Tốn chi phí cho đầu tư trang thiết bị, cán bộ kỹ thuật, chi phí

năng lượng.

1.1.3.Ngun lý của q trình sấy:

Q trình sấy là một q trình chuyển khối có sự tham gia của pha rắn

rất phức tạp vì nó bao gồm cả q trình khuyếch tán bên trong và bên ngồi

vật liệu rắn đồng thời với quá trình truyền nhiệt. Đây là quá trình nối tiếp,

nghĩa là quá trình chuyển lượng nước trong vật liệu từ pha lỏng sang pha hơi,

sau đó tách pha hơi ra khỏi vật liệu ban đầu.



3



Tốc độ sấy chịu ảnh hưởng của:Nhiệt độ,mơi trường khơng khí ẩm

xung quanh nên ta xét 2 mặt của quá trình sấy là mặt tĩnh lực học và mặt động

lực học

 Mặt tĩnh lực học: Tức dựa vào cân bằng vật liệu và cân bằng

nhiệt lượng ta sẽ tìm được độ ẩm đầu và độ ẩm cuối của vật liệu sấy và của

tác nhân sấy để từ đó xác định được thành phần vật liệu, lượng tác nhân sấy

và nhiệt lượng cần cho quá trình sấy

 Mặt động lực học: Tức là nghiên cứu mối quan hệ giữa sự biến

thiên của độ ẩm vật liệu với thời gian sấy và các thơng số của q trình sấy

như: Tính chất cấu trúc, kích thước của vật liệu sấy và các điều kiện thủy

động lực học của tác nhân sấy để từ đó xác định được chế độ sấy,tốc độ sấy

và thời gian sấy thích hợp

1.2. Giới thiệu về nguyên liệu sấy:

 Đường saccarose là chất có vị ngọt tự nhiên là loại thực phẩm bổ

dưỡng cung cấp nhiều năng lượng cho cơ thể con người. Đường có thể dùng

trực tiếp hằng ngày hay dùng làm nguyên liệu trong công nghệ sản xuất thực

phẩm:đồ hộp, bánh kẹo, nước giải khát

 Quy trình sản xuất đường:

Ngun liệu mía  xử lý  cơng đoạn ép  nước mía hỗn hợp  làm

sạch  cơ đặc  nấu đường và kết tinh  ly tâm  sấy  bao gói  đường

thành phẩm

- Thuyết minh quy trình:

Ngun liệu mía được xử lý băm ép trước khi đi vào nhà máy ép để thu

nước mía hỗn hợp. Nước mía hỗn hợp được trung hòa để xử lý cặn bẩn lơ lửng

sau đó gia nhiệt và đem đi cô đặc nhằm tăng nồng độ chất khô giúp cho việc

nấu đường tốt và nhanh hơn. Đường sau khi nấu và trợ tinh đã tạo thành tinh

thể được ly tâm để tách lấy đường cát. Đường cát là sản phẩm mong muốn

trong quá trình sản xuất đường. Sau khi ly tâm đường được sấy đến độ ẩm cần

thiết cho quá trình bảo quản lưu trữ và chất lượng đường được tốt. Sấy xong

sản phẩm được bao gói thành đường thành phẩm đưa vào kho chờ phân phối.

 Tính chất của đường:

- Tính chất vật lý:

+ Là chất rắn kết tinh,không màu, trong suốt, vị ngọt

4



+ Khối lượng riêng:1,5879 g/cm3

+ Nhiệt độ nóng chảy: 186-180oc

+ Khơng tan trong rượu,benzen,dầu hỏa...nhưng dễ tan trong

nước độ tan tỉ lệ với nhiệt độ

Độ hòa tan của đường saccarose trong nước:



Nhiệt độ

o

C



Độ hòa tan

saccarose/100g nước



Nhiệt độ

o

C



Độ hòa tan

saccarose/100g nước



0

10

20

30

40

50



179.2

190.5

203.9

219.5

238.1

260.1



60

70

80

90

100



278.3

320.5

362.2

415.7

478.2



Độ nhớt của dung dịch đường tăng khi nồng độ tăng và giảm theo

chiều tăng nhiệt độ như sau:

Độ nhớt, 103 N.s/m2



Nồng độ

%



20oC



40oC



60oC



700C



20



1.96



1.96



0.81



0.59



40



6.21



6.29



0.91



1.32



60



58.93



21.19



9.69



5.22



70



485.00



114.80



39.80



16.90



- Tính chất hóa học

+ Trong mơi trường axít pH <7 đường saccarose bị phân hủy thành

glucose và fructose.

C12H22O11 + H2O  C6H12O6

+ Trong mơi trường kiềm dung dịch đường có tính chất axít yếu nên tác

dụng được với chất kiềm mạnh tạo thành saccarose.

+ Trong môi trường kiềm saccarose bị phân hủy thành lactose, glucose,

fructose và các hợp chất đường khác.

5



+ Ở pH = 8-9 đun nóng trong thời gian dài đường saccarose bị phân

hủy thành hợp chất màu vàng và màu nâu tốc độ phân hủy tăng theo độ PH.

1.3. Chọn tác nhân sấy, chất tải nhiệt và chế độ sấy:

1.3.1. Tác nhân sấy: những chất dùng để chuyên chở lượng ẩm tách ra

từ vật liệu sấy.

Trong q trình sấy, mơi trường buồng sấy ln ln được bổ sung

ẩm thốt ra từ vật sấy. Nếu độ ẩm này không được mang đi thì độ ẩm tương

đối trong buồng sấy tăng lên, đến một lúc nào đố sẽ đạt được sự cân bằng

giữa vật sấy và môi trường trong buồng sấy và quá trình thốt ẩm của vật liệu

sấy sẽ ngừng lại.

Vì vậy nhiệm vụ của tác nhân sấy :

- Gia nhiệt cho vật sấy.

- Tải ẩm mang ẩm từ bề mặt vật vào môi trường.

- Bảo vệ vật sấy khỏi bị hỏng do quá nhiệt.

Tùy theo phương pháp sấy mà tác nhân sấy có thể thực hiện một trong

các nhiệm vụ trên.

Cỏ chế của quá trình sấy gồm 2 giai đoạn : Gia nhiệt cho vật liệu sấy để

làm ẩm hóa hơi và mang hơi ẩm từ bề mặt vật vào môi trường. Nếu ẩm thốt

ra khỏi vật liệu mà khơng mang đi kịp thời sẽ ảnh hưởng tới quá trình bốc ẩm

từ vật liệu sấy thậm chí cồn làm ngừng trệ q trình thốt ẩm. Để tải ẩm đã

bay hơi từ vật sấy vào mơi trường có thể dùng các biện pháp:

- Dùng tác nhân sấy làm chất tải nhiệt.

- Dùng bơm chân không để hút ẩm từ vật sấy thải ra ngồi ( sấy chân

khơng).

Trong sấy đối lưu vai trò của tác nhân sấy đặt biệt quan trọng vì nó

đóng vai trò vừa tải nhiệt vừa tải ẩm. Các tác nhân sấy thường dùng là khơng

khí nóng và khói lò, hơi quá nhiệt, chất lỏng…

1.3.2 Các loại tác nhân sấy:

- Khơng khí ẩm: là loại tác nhân sấy thơng dụng nhất có thể dùng cho

hầu hêt các loại sản phẩm. Dùng khơng khí ẩm khơng làm sản phẩm sau khi

sấy bị ô nhiễm và thay đổi mùi vị. Tuy nhiên dùng khơng khí ẩm làm tác nhân

sấy cần trang bị thêm bộ gia nhiêt khơng khí (calorife khí, hơi hay khí hoặc

khói), nhiệt độ sấy khơng q cao, thường nhỏ hơn 500 0C vì nếu nhiệt độ cao



6



quá thiết bị trao đổi nhiêt phải được chế tạo bằng thếp hợp kim hay gốm sứ

với chi phí đắt.

Đối với thiết bị sấy thùng quay tác nhân sấy được sử dụng chủ yếu là

khơng khí ẩm với ba yếu tố : độ ẩm tương đối của khơng khí ẩm, nhiệt độ của

khơng khí trước khi vào thùng quay là t 1 và nhiệt độ của khối khơng khí khi

ra khỏi thùng quay là t2 nhiệt độ tác nhân sấy sau khi ra khỏi thùng sấy t 2

được chọn sao cho tổn thất năng lượng là nhỏ nhất.

- Khói lò: khói lò được dùng làm tác nhân sấy có thể nâng nhiệt độ sấy

lên 10000C mà không cần thiết bị gia nhiêt tuy nhiên làm vật liệu sấy bị ơ

nhiễm gây mùi khói.

- Hơi quá nhiệt: tác nhân sấy này được dùng cho các loại sản phẩm đễ bị

cháy nổ và có khả năng chụi được nhiệt độ cao.

1.3.3.Chế độ sấy:

Chế độ sấy là cách thức tổ chức quá trình truyền nhiệt truyền chất giữa

tác nhân sấy và vật liệu sấy và các thơng số của nó để đảm bảo năng suất ,

chất lượng sản phẩm yêu cầu và chi phí vận hành cũng như chi phí năng

lượng là hợp lí.

Một số chế độ sấy thường gặp:

1.3.3.1.Chế độ sấy có đốt nóng trung gian: Chế độ sấy này dùng để sấy

những vât liệu không chụi được nhiệt độ cao .

1.3.3.2.Chế độ sấy hồi lưu một phần: Chế độ này khá tiết kiệm năng

lượng nhưng lại tồn nhiều chi phí đầu tư thiết bị.

1.3.3.3.Chế độ sấy hồi lưu toàn phần: Là chế độ sấy kín tác nhân sấy

được hồi lưu hồn tồn.Chế độ này dùng để sấy các sản phẩm khơng chứa

nước mà còn là các loại chứa tinh dầu cần được thu hồi …

1.3.3.4 Chế độ sấy hồi lưu và đốt nóng trung gian:

1.3.4. Thiết bị sấy và chế độ sấy:

Do điều kiện sấy trong mỗi trường hợp sấy rất 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: thiết bị sấy bằng khơng khí hay thiết bị sấy bằng

khói lò, ngồi ra còn có thiết bị sấy bằng phương pháp đặt biệt như sấy thăng

hoa, sấy bằng tia hồng ngoại, sấy bằng dòng điện cao tần…



7



- Dựa vào áp suất làm việc: thiết bị sấy chân không hay thiết bị sấy ở áp

suất thường.

- Dựa vào phương thức và chế độ làm việc: sấy liên tục hay sấy gián đoạn.

- Dựa vào phương pháp cấp nhiệt cho quá trình sấy: thiết bị sấy tiếp xúc,

thiết bị sấy đối lưu hay thiết bị sấy bức xạ…

- Dựa vào cấu tạo thiết bị: phòng sấy, hầm sấy, sấy băng tải…

- Dựa vào chiều chuyển động của tác nhân sấy: cùng chiều hay ngược chiều

1.4. Chọn phương án sấy và thiết bị sấy:

 phân loại thiết bị sấy

Do điều kiện sấy trong mỗi trường hợp khác nhau nên có nhiều cách để

phân loại thiết bị sấy

 Dựa vào tác nhân sấy có thiết bị sấy bằng khơng khí hoặc thiết bị

sấy bằng khói lò, các thiết bị sấy bằng phương pháp đặc biệt như sấy thăng

hoa, sấy bằng 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, 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 phun

 Dựa vào chiều chuyển động của vật liệu sấy và tác nhân sấy: sấy

cùng chiều, ngược chiều, giao chiều

 Các phương thức sấy

 Sấy gián đoạn: phương thức này cho năng suất thấp, các thao tác

nặng nhọc, cồng kềnh. Thiết bị này thường sử dụng khi năng suất nhỏ,sấy các

loại sản phẩm có hình dạng khác nhau

 Sấy liên tục: Phương thức này cho chất lượng sản phẩm tốt hơn

năng suất cao hơn, thao tác nhẹ nhàng. Thường dùng sấy các sản phẩm có

kích thước gần bằng nhau

Tính chất vật liệu là yếu tố quan trọng quyết định chọn thiết bị và

phương thức sấy



8



Thiết bị sấy chân không và sấy thăng hoa phức tạp và đắt vì thế nên

dùng khi không thể thực hiện được sấy ở áp suất thường ví như các sản phẩm

dễ nổ, nhả hơi độc hại, sản phẩm dược phẩm hay sản phẩm có chất lượng cao

 Phương án thiết kế máy sấy thùng quay tiến hành theo các bước sau

 Chọn dạng thiết bị sấy

 Chọn nguồn năng lượng và tác nhân sấy

 Chọn chế độ sấy tối ưu

 Tính tốn nhiệt cho thiết bị sấy

 Tính và chọn các thiết bị phụ

 Tính tốn kinh tế kỹ thuật cho toàn bộ máy sấy

 Chọn thiết bị và tác nhân sấy dùng để sấy đường

Có nhiều phương án để chọn,mỗi phương án đều có ưu và nhược điểm

riêng của nó.

Vấn đề quyết định để chọn cơ cấu thiết bị sấy và tác nhân sấy phụ

thuộc vào nhiệt độ sấy cho phép và thời gian lưu lại cho phép của vật liệu

trong thiết bị sấy.

Vì đường là vật liệu dạng hạt nên chọn thiết bị sấy thùng quay. Do

đường saccarose nóng chảy ở 186-188 0c và bị biến chất ở nhiệt độ cao nên

chọn tác nhân sấy là khơng khí ẩm. Mặt khác ường là sản phẩm có thể sử

dụng trực tiếp hay dùng làm nguyên liệu sản xuất các thực phẩm khác vì thế

ta nên chọn TNS là khơng khí ẩm để tránh làm nhiễm bẩn, nhiễm độc vào

đường và tạo mùi thơm. Và môi chất mang nhiệt là hơi nước để tiện cho việc

điều chỉnh nhiệt độ tác nhân sấy khi cần thiết cũng như có thể tận dụng nguồn

hơi nước từ lò hơi sẽ giảm chi phí.

Vậy để sấy đường ta thiết kế thiết bị sấy thùng quay có các thơng số

 Chọn tác nhân sấy là khơng khí

 Chọn calorifer khí-hơi

 Thiết bị làm việc liên tục

 Vật liệu sấy và tác nhân sấy đi ngược chiều

 Thiết bị có lắp cánh đảo

 Ưu điểm và nhược điểm của thiết bị sấy thùng quay

9



 Ưu điểm

Tạo ra sản phẩm đồng đều, tốc độ sấy nhanh do sự tiếp xúc trực tiếp và

tối đa giữa vật liệu sấy và tác nhân sấy nhờ có sự đảo trộn khi thùng quay.

Cường độ sấy tính theo lượng ẩm đạt được, thiết bị gọn.

 Nhược điểm

Do trong quá trình đảo trộn vật liệu bị gãy vụn tạo ra bụi nên trong một

số trường hợp làm giảm phẩm chất của sản phẩm,làm giảm giá trị kinh tế

 Nguyên tắc làm việc của hệ thống sấy thùng quay

Thiết bị là một thùng hình trụ đặt dốc so với phương nằm ngang từ 1/15

đến 1/50 có hai vành đai khi thùng quay thì trượt trên con lăn tựa khoảng cách

giữa các con lăn tựa náy có thể thay đổi được để thay đổi độ nghiêng của

thùng.Thùng quay được nhờ nhờ vành bánh răng khía gắn vào thùng vành

bánh răng này ăn khớp với bánh răng truyền động để nhận truyền động của

mô tơ qua hộp giảm tốc

Vật liệu ướt vào thùng ở đầu cao được đảo trộn, di chuyển trong thùng

nhờ những cánh đảo. Vận tốc chuyển động của tác nhân sấy trong thùng

khoảng 2-3 m/s còn thùng quay với tốc độ 1-8 vòng/phút. Trong thùng sấy vật

liệu tiếp xúc với TNS thực hiện quá trình truyền nhiệt và chuyển khối làm bay

hơi ẩm. Nhờ độ nghiêng của thùng mà vật liệu di chuyển theo chiều dài

thùng.Q trình tính toán làm sao khi hết chiều dài thùng vật liệu đạt độ ẩm

cần thiết và được tháo ra qua cửa tháo liệu . Khí thải được thu hồi qua cyclon

để thu hồi các vật liệu rắn bị dòng khí cuốn theo, phần khí còn lại được quạt

hút ra ngồi.



CHƯƠNG 2: CÂN BẰNG VẬT LIỆU

10



2.1. Các thông số ban đầu:

Thiết kế thiết bị sấy thùng quay để sấy đường với năng suất 10 tấn

sản phẩm /mẻ.

Số liệu ban đầu: Năng suất sấy: 10 tấn/ngày = 2000kg/h.

(Giả sử một ngày làm 5h)

Độ ẩm vật liệu vào máy sấy : w1 = 5%

Độ ẩm vật liệu ra khỏi máy sấy : w2 =1%

Nhiệt độ môi trường: t0 = 250C

0 = 81% = 0.81



Độ ẩm tương đối:



Tác nhân sấy ( TNS ) khơng khí nóng.

Nhiệt độ TNS vào: t1 =820C

Nhiệt độ TNS ra:

t2 = 460C.

Thiết bị làm việc liên tục.

Vật liệu sấy và tác nhân sấy đi cùng chiều.

2.2. Lượng ẩm được tách ra



W  W2

W G2  1

(Trang 165, [1])

100  W1

5 1

W  2000 �

 84, 211( Kg / h)

100  5

2.3.Khối lượng vật liệu vào thùng sấy

G1 = G2 + W (Trang 165, [1])

G1 = 1000 +84,211 = 1084,211( Kg/h )

2.4. Lượng vật liệu khô tuyệt đối



100  W1

100  W2

Gk G1 

G2 

100

100



100  1



Gk  2000 �



100



(Trang 165, [1])



 1980( Kg / h)



Chương 3. TÍNH THIẾT BỊ CHÍNH VÀ CÂN BẰNG NHIỆT LƯỢNG

11



3.1. Tính thiết bị chính

3.1.1. Cường độ bốc hơi ẩm của đường (A)

- Cường độ bốc hơi ẩm của đường A = 9 kg/m3.h (trang 207, [3]).

3.1.2. Thể tích thùng sấy (V)

Thể tích thùng sấy:



V=



W

=

A



84, 211

 9,36(m3 )

9



3.1.3. Đường kính thùng và chiều dài thùng sấy

Ta có



L

3,5 7

D



 .D 2 .L

 .D 3

5

Chọn L =5.D  V thùng sấy là : V =

4

4



Suy ra :



D



3 4.V

5.







3 4.9,36

5.



 1,34(m)



Chọn L = 1,3

Chiều dài của thùng sấy : L = 5.D = 5.1,3 = 6,5 (m)

Chọn L = 7 m

3.1.4 Thời gian sấy :

120    W1  W2 

=

(Trang 123, [2])

A.  200 







W1  W2



 



Trong đó :

: Khối lượng riêng xốp trung bình của vật liệu trong thùng quay với

 =1587,9 kg/m3

: Hệ số chứa đầy (Chiếm khoảng từ 10-25% thể tích thùng chứa), ta chọn

 = 0,2.

A: Cường độ bay hơi ẩm, A = 9 kg/m3.h (Trang 207, [3])

=



120 �0, 2 �

1587, 9 �(5  1)

 87, 31( phút )

9 � 200  (5  1) 



Vậy thời gian sấy là 87,31 (phút)

3.1.5. Số vòng quay của thùng sấy(n)

n=



m k L

(Trang 122, [2])

 D tg

12



Trong đó:

: Góc nghiêng của thùng quay, độ. Thường góc nghiêng của thùng dài

là 2,5  30, còn thùng ngắn đến 60, chọn  = 30 => tg = 0,0524.

m: Hệ số phụ thuộc vào cấu tạo cánh trong thùng, m = 1.

k: Hệ số phụ thuộc vào chiều chuyển động của khí, chuyển động xi

chiều Chọn k=1,2

 : Thời gian sấy (phút).

=> n =



1.1, 2.7

= 1,37 ( vòng/phút ).

87,31.1,34.0.0524



3.1.6. Công suất cần thiết để quay thiết bị (N)

N = 0,13.10-2Dt3.Ltan (Trang 123,[2])

Trong đó :

n:

Số vòng quay của thùng sấy.

a:

Hệ số phụ thuộc vào dạng cánh, a = 0,063

:



khối lượng riêng xốp trung bình,  = 1587,9 kg/m3.



Dt, Lt : Đường kính và chiều dài của thùng (m).

=> N= 0,13.10-2.1,343.6,7.0,038.1,37.1587,9 = 1,73 (kw)

3.2. Cân bằng nhiệt lượng

3.2.1. Nhiệt lượng vào:

Lượng khơng khí tiêu hao riêng (I) :

I0 =Ck.t0 + x0(r + Ch.to) (Trang 95, [2]).

Với:

Ck : nhiệt dung riêng của khối khơng khí, Ck = 1,004 J/kg.độ

Ch : nhiệt dung riêng của hơi nước, Ch = 1,97 J/kg

ro : nhiệt lượng riêng của hơi nước ở 00C, r0 = 2493 kJ/kg

I0 = t0 + x0(2493 + 1,97to)

Hàm ẩm của không khí ẩm (x): Đó chính là lượng hơi nước chứa trong

1kg khơng khí khơ (kkk) tuyệt đối.



x 0,622



 Pbh

(kg/kg kkk) (Trang 157, [2])

P   Pbh

xP



=>  = 0,622P

 xP

bh

bh

13



Tài liệu bạn tìm kiếm đã sẵn sàng tải về

Giới thiệu phương pháp và qui trình công nghệ của sản phẩm

Tải bản đầy đủ ngay(0 tr)

×