Đồ án sấy chuối sấy hầm hoàn chỉnh
Đồ án quá trình và thiết bị - Tính toán thiết kế hệ thống sấy chuối
ĐỒ ÁN MÔN HỌC QUÁ TRÌNH VÀ THIẾT BỊ
THIẾT KẾ HỆ THỐNG SẤY CHUỐI BẰNG HẦM SẤY
Sinh viên thực hiện:
TRẦN THỊ THU HIỀN
Bộ Môn: Công Nghệ Sinh Học
Giáo viên hướng dẫn:
KS. Nguyễn Thị Xuân Mai
Tháng 5 năm 2012
GVHD:Nguyễn Thị Xuân Mai
Trang 1
Đồ án quá trình và thiết bị - Tính toán thiết kế hệ thống sấy chuối
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
TRƢỜNG ĐẠI HỌC LẠC HỒNG
Độc lập - Tự do - Hạnh phúc
NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN
Họ và tên sinh viên:
Nguyễn Thị Dung MSSV: 108002516
Nguyễn Thị Hiền
MSSV: 108002343
Trần Thu Thu Hiền MSSV: 108003357
Khóa:
2008
Khoa: CNSH-MT
Ngành: Công Nghệ Sinh Học
1. Đầu đề đồ án: Thiết kế hệ thống sấy chuối
2. Các số liệu và dữ liệu ban đầu:
Độ ẩm ban đầu 80%, độ ẩm sản phẩm khô 12%
Năng suất nhập liệu: 4tấn /20h
Không khí bên ngoài: 27oC và độ ẩm 79%
Chế độ sấy: nhiệt độ tác nhân vào 80 oC, thời gian sấy trong 8 giờ
Nguồn cung cấp năng lƣợng: Hơi nƣớc bão hòa
3. Nội dung thuyết minh và tính toán:
Tổng quan
Quy trình công nghệ
Tính toán sơ bộ
Thiết kế chế tạo hầm sấy
Tính thiết bị phụ
4. Các bản vẽ, đồ thị ( ghi rõ các loại và kích thước bản vẽ):
Bản vẽ quy trình công nghệ.
Các bản vẽ chi tiết.
5. Họ tên giảng viên hướng dẫn: Nguyễn Thị Xuân Mai
6. Ngày giao nhiệm vụ đồ án: 15/3/2012
7. Ngày hoàn thành đồ án: 18/5/2012
Biên Hòa, ngày 18 tháng 5 năm 2012
Chủ nhiệm bộ môn
Giảng viên hƣớng dẫn
Sinh viên đã hoàn thành đồ án và nộp đồ án QT-TB ngày…….tháng……năm 2012
Cán bộ phản biện
GVHD:Nguyễn Thị Xuân Mai
Trang 2
Đồ án quá trình và thiết bị - Tính toán thiết kế hệ thống sấy chuối
NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN
............................................................................................................................
.....................................................................................................................................
.....................................................................................................................................
.....................................................................................................................................
.....................................................................................................................................
.....................................................................................................................................
.....................................................................................................................................
.....................................................................................................................................
.....................................................................................................................................
.....................................................................................................................................
.....................................................................................................................................
.....................................................................................................................................
.....................................................................................................................................
.....................................................................................................................................
.....................................................................................................................................
.....................................................................................................................................
.....................................................................................................................................
.....................................................................................................................................
............................................................................................................................
.....................................................................................................................................
GVHD:Nguyễn Thị Xuân Mai
Trang 3
Đồ án quá trình và thiết bị - Tính toán thiết kế hệ thống sấy chuối
LỜI MỞ ĐẦU
Trong những năm gần đây nền nông nghiệp nƣớc ta đã đạt đƣợc nhiều thành
tựu to lớn. Ngoài việc đáp ứng nhu cầu tiêu dùng nội địa, nƣớc ta đã bắt đầu xuất
khẩu nông sản cùng với các chế phẩm của nó. Do đó việc ứng dụng các công nghệ
mới đóng một vai trò hết sức quan trọng. Trong đó, công nghệ sấy là khâu quan
trong trọng trong công nghệ sau thu hoạch, chế biến và bảo quản nông sản.
Sấy là một quá trình công nghệ đƣợc sử dụng trong rất nhiều ngành công
nông nghiệp. Quá trình sấy không chi là quá trình tách nƣớc và hơi nƣớc ra khỏi vật
liệu một cách đơn thuần mà là một quá trình công nghệ. Nó đòi hỏi sau khi sấy vật
liệu phải đảm bảo chất lƣợng cao, tiêu tốn năng lƣợng ít và chi phí vận hành thấp.
Để thực hiện quá trình sấy ngƣời ta sử dụng một hệ thống gồm nhiều thiết bị nhƣ
thiết bị sấy (hầm sấy, tháp sấy, thùng sấy, v.v…), thiết bị đốt nóng tác nhân
(clorifer) hoặc thiết bị làm lạnh để làm khô tác nhân, quạt, bơm và một số thiết bị
phụ nhƣ hầm đốt, xyclon, v.v… Chúng ta gọi hệ thống các thiết bị thực hiện một
quá trình sấy cụ thể nào đó là một hệ thống sấy.
Hầm sấy là một trong những hệ thống sấy đối lƣu thông dụng nhất. Nếu hệ
thống sấy hầm là hệ thống sấy từng mẻ, năng suất không lớn và có thể tổ chức cho
tác nhân sấy đối lƣu tự nhiên hoặc cƣỡng bức thì hệ thống sấy hầm có năng suất lớn
hơn, có thể sấy liên tục hoặc bán liên tục và luôn luôn là hệ thống sấy đối lƣu cƣỡng
bức.
Sấy nông sản là một quy trình công nghệ phức tạp. Nó có thể thực hiện trên
những thiết bị sấy khác nhau. Ứng với một loại nông sản ta cần chọn chế độ sấy
thích hợp nhằm đạt năng suất cao, chất lƣợng sản phẩm sấy tốt và tiết kiệm năng
lƣợng.
Trong đồ án này, em đƣợc giao nhiệm vụ thiết kế một hệ thống sấy dùng cho
việc sấy sản phẩm là quả chuối chín. Với nhiệm vụ đó, em lựa chọn công nghệ sấy
hầm với tác nhân sấy là không khí đƣợc gia nhiệt và nhờ quạt thổi vào. Hệ thống
nàu đƣợc lắp đặt tại thành phố Biên Hòa với nhiệt độ không khí và độ ẩm trung
bình trong năm là t = 27,3oC; φ = 79%[10].
Đây là lần thiết kế đồ án sấy đầu tiên nên trong quá trình thiết kế còn nhiều bất
cập lý thuyết, và kiến thức còn hạn chế, kính mong quý thầy cô thông cảm và tận
GVHD:Nguyễn Thị Xuân Mai
Trang 4
Đồ án quá trình và thiết bị - Tính toán thiết kế hệ thống sấy chuối
tình giúp đỡ. Nhân tiện đây em xin chân thành cảm ơn Cô Nguyễn Thị Xuân Mai đã
tận tình hƣớng dẫn chúng em hoàn thành đồ án này.
Biên Hòa, ngày 18 tháng 5 năm 2012
Ngƣời thiết kế
GVHD:Nguyễn Thị Xuân Mai
Trang 5
Đồ án quá trình và thiết bị - Tính toán thiết kế hệ thống sấy chuối
MỤC LỤC
DANH SÁCH CÁC HÌNH .........................................................................................9
DANH SÁCH CÁC BẢNG ........................................................................................9
CHƢƠNG 1. TỔNG QUAN VỀ NGUYÊN LIỆU QUẢ CHUỐI ...........................10
1.1. Các loại chuối chính ở Việt Nam ..........................................................10
1.2. Đặc điểm cơ bản của chuối ...................................................................10
1.3. Giá trị dinh dƣỡng của quả chuối ..........................................................11
1.4. Công dụng của chuối .............................................................................11
1.5. Tính chất vật lý cơ bản của chuối..........................................................12
CHƢƠNG 2. TỔNG QUAN VỀ PHƢƠNG PHÁP SẤY CHUỐI ..........................13
2.1. Bản chất của quá trình sấy.....................................................................13
2.2. Phân loại quá trình sấy ..........................................................................13
2.3. Nhân tố ảnh hƣởng đến quá trình sấy chuối .........................................14
2.4. Công nghệ sấy chuối .............................................................................15
2.4.1 Độ chính của chuối nguyên liệu ..............................................................15
2.4.2. Hỗ trở việc rửa bột chuối bằng hoá chất ................................................16
2.4.3. Hiệu quả diệt khuẩn của tia cực tím .......................................................16
2.4.4. Xác định độ ẩm cân bằng của chuối sấy ................................................16
2.4.5. Các chỉ tiêu chất lƣợng của chuối sấy xuất khẩu ...................................17
2.5 Công nghệ sấy chuối quả........................................................................17
CHƢƠNG 3. PHÂN TÍCH, LỰA CHỌN PHƢƠNG PHÁP, DẠNG VÀ CHẾ ĐỘ
SẤY ...........................................................................................................................20
3.1. Các yêu cầu đặt ra của việc thiết kế ......................................................20
3.1.1. Lƣợng ẩm cần bay hơi tính theo giờ ......................................................20
3.1.2. Lựa chọn phƣơng pháp sấy ....................................................................20
3.2. Chọn chế độ sấy ........................................................................................20
GVHD:Nguyễn Thị Xuân Mai
Trang 6
Đồ án quá trình và thiết bị - Tính toán thiết kế hệ thống sấy chuối
3.3. Sơ đồ công nghệ của hệ thống sấy ............................................................21
CHƢƠNG 4: TÍNH TOÁN CÂN BẰNG NHIỆT ẨM CỦA HỆ THỐNG SẤY ....22
4.1 Các thông số của không khí trong hệ thống sấy.....................................22
4.1.1 Thông số của không khí ngoài trời ..........................................................22
4.1.2 Thông số của không khí sau thiết bị sấy ................................................22
4.1.3 Thông số của không khí sau buồng hòa trộn ...........................................24
4.1.4 Thông số của không khí sau Calorifer ....................................................25
4.2 Lƣu lƣợng không khí khô lý thuyết ........................................................25
4.2.1 Lƣợng không khí khô lý thuyết lƣu chuyển trong thiết bị sấy ................25
4.2.2 Lƣu lƣợng không khí khô ngoài trời lý thuyết cấp vào thiết bị sấy ........26
4.3. Các thông sô trạng thái của tác nhân sấy ..............................................26
4.4 Xác định kích thƣớc của thiết bị sấy .....................................................26
4.4.1 Kích thƣớc của khay sấy .........................................................................27
4.4.2 Kích thƣớc của xe goòng .........................................................................27
4.4.3 Kích thƣớc của hầm sấy ......................................................................28
4.5 Tổng các tổn thất nhiệt trong hệ thống sấy ............................................29
4.5.1 Tổn thất nhiệt do vật liệu sấy mang đi ....................................................29
3.5.2 Tổn thất nhiệt do thiết bị truyền tải .........................................................29
4.5.3 Tổn thất nhiệt qua kết cấu bao che .........................................................30
4.6 Tính toán quá trình sấy thực ...................................................................34
4.6.1 Thông số của không khí sau thiết bị sấy ................................................35
4.6.2 Thông số của không khí sau buồng trộn .................................................35
4.6.3 Thông số không khí sau khi ra khỏi Calorifer ........................................36
4.7 Lƣu lƣợng không khí khô thực tế cần dùng ...........................................37
4.7.1 Lƣợng không khí khô thực tế lƣu chuyển trong thiết bị sấy ...................37
GVHD:Nguyễn Thị Xuân Mai
Trang 7
Đồ án quá trình và thiết bị - Tính toán thiết kế hệ thống sấy chuối
4.7.2 Lƣợng không khí khô ngoài trời thực tế cấp vào cần thiết .....................37
4.8 Nhiệt lƣợng cần cung cấp cho tác nhân sấy từ Calorifer .......................38
CHƢƠNG 5. TÍNH TOÁN CÁC THIẾT BỊ PHỤ THIẾT KẾ CALORIFER CHỌN QUẠT ...........................................................................................................40
5.1. Tính toán thiết kế calorifer ....................................................................40
5.1.1 Các thông số cơ bản yêu cầu để thiết kế calorifer ...................................40
5.1.2 Tính toán thiết kế calorifer: .....................................................................40
5.2. Quạt .......................................................................................................47
5.2.1. Tính trở lực: ............................................................................................47
5.2.2. Tính chọn quạt: .......................................................................................52
KẾT LUẬN ...............................................................................................................54
TÀI LIỆU THAM KHẢO ...........................................................................................55
GVHD:Nguyễn Thị Xuân Mai
Trang 8
Đồ án quá trình và thiết bị - Tính toán thiết kế hệ thống sấy chuối
DANH SÁCH CÁC HÌNH
Hình 1.1. Hình dạng quả chuối.........................................................................10
Hình 2.1. Chuối sấy thành phẩm ......................................................................19
Hình 3.1. Sơ đồ công nghệ của hệ thống ......................................................... 21
DANH SÁCH CÁC BẢNG
Bảng 1.1. Thành phần hóa học cơ bản của chuối ............................................ 11
Bảng 5.1 Cân bằng nhiệt của hệ thống sấy...................................................... 39
GVHD:Nguyễn Thị Xuân Mai
Trang 9
Đồ án quá trình và thiết bị - Tính toán thiết kế hệ thống sấy chuối
CHƢƠNG 1. TỔNG QUAN VỀ NGUYÊN LIỆU QUẢ CHUỐI
1.1. Các loại chuối chính ở Việt Nam
Chuối có nhiều loại nhƣng có 3 loại chính:
- Chuối tiêu ( còn gọi là chuối già )
- Chuối goòng ( còn gọi là chuối tây, chuối sứ, chuối Xiêm )
- Chuối bom
H nh 1.1. Hình dạng quả chuối
http://amthucbonmua.vn/nhung-thong-tin-thu-vi-vequa-chuoi-366.html
1.2. Đặc điểm cơ bản của chuối
Chuối là một loại quả dài, vỏ nhẵn và hầu nhƣ có quanh năm. Chuối có
nguồn gốc từ khu vực Malaysia. Loại trái cây này bắt đầu trở nên phổ biến trên thế
giới từ thế kỉ 20 và phát triển tốt nhất ở những nơi có khí hậu nhiệt đới. Chúng đƣợc
trồng chủ yếu phục vụ cho ẩm thực, cho việc sản xuất sợi bông, dùng trong ngành
công nghiệp dệt và chế tạo giấy. Chúng ta có thể thƣởng thức loại quả này bằng
cách ăn trực tiếp quả khi chín, hoặc có thể chế biến thành nhiều món ăn hấp dẫn
khác nhau từ chuối, chẳng hạn nhƣ các loại bãnh chuối, các món salad hoa quả,
bánh nƣớng, các món tráng miệng,...
Chuối cũng có nhiều màu sắc và kích cỡ khác nhau. Khi chín, quả chuối có
thể có màu vàng, màu đỏ sẫm, hoặc màu tía (hay màu trứng quốc). Có tất cả hơn 50
loại chuối khác nhau trên thế giới. Đặc điểm chung về hình dạng của chuối là quả
chuối đƣợc gắn kết với nhau thành buồng, mỗi buồng đƣợc chia thành nhiều nải, và
trên mỗi nải có khoảng từ 10 đến 20 quả . Chuối là một trong những quả rất tốt và
GVHD:Nguyễn Thị Xuân Mai
Trang 10
Đồ án quá trình và thiết bị - Tính toán thiết kế hệ thống sấy chuối
có nhiều công dụng, đặc biệt là chuối chín cây. Khi chín, tinh bột có trong chuối sẽ
đƣợc chuyển hóa thành đƣờng tự nhiên, và vì thế chuối chín thƣờng có vị ngọt dịu
và thơm.
1.3. Giá trị dinh dƣỡng của quả chuối
Thành phần hóa học cơ bản của quả chuối
Gồm các chất:
Nƣớc Đƣờng Sacaroza
Axit
Tinh
hữu
bột
khử
Prôtit
Axit
Lipit Tanin Vitamin Tro
amin
(mg %)
cơ
76,38
14,18
2,35
0,326 3,298
0,92
0,083
1,13
0,068
0,565
0,7
ảng 2.1. Thành phần hóa học cơ bản của chuối
Chuối chứa một lƣợng lớn protein và hyđrat-cacbon. Trong chuối còn bao
một số loại đƣờng khác nhau nhƣ đƣờng glucozo, đƣờng lactoza, đƣờng mantoza,
đƣờng galactoze, đƣờng sucrôza (đƣờng mía), đƣờng fructoza, và tinh bột. Chuối
cũng rất giàu các loại vitamin nhƣ Vitamin A, C,E, Vitamin B2, sinh tố R, dƣỡng
chất niacin, Vitamin B12 và một số khoáng chất nhƣ sắt, canxi, magiê, photpho,
kẽm và florua. Ngoài ra còn có các axit amin thiết yếu nhƣ chất tryptophan, lizin,
leuxin, glyxin, khoáng chất acginin… cũng có trong thành phần của chuối. Trong
một quả chuối, nó có thể chứa trung bình một lƣợng calo là 100 đến 125 calo. Có
thể nói, chuối là một loại quả rất tốt cho sức khỏe và là một loại thực phẩm rất giàu
năng lƣợng.
1.4. Công dụng của chuối
Chuối đƣợc dùng nhƣ một phƣơng thuốc chữa bệnh rất hiệu quả. Hơn nữa,
do chúng có chứa lƣợng đƣờng khá cao nên cũng đƣợc xem nhƣ một loại thực phẩm
giàu năng lƣợng. Với những giá trị dinh dƣỡng thiết yếu, loại hoa quả này mang lại
một số lợi ích cho sức khỏe.
- Chuối rất tốt trong việc cải thiện hệ tiêu hóa và khôi phục chức năng hoạt
động của ruột. Chuối cũng giúp ích giảm thiểu bị táo bón. Trong trƣờng hợp bị tiêu
chảy, cơ thể chúng ta sẽ mất một lƣợng chất điện giải quan trọng, nếu ăn chuối sẽ
giúp cơ thể khôi phục lại chất điện giải, vì trong chuối có chứa lƣợng kali cao.
GVHD:Nguyễn Thị Xuân Mai
Trang 11
Đồ án quá trình và thiết bị - Tính toán thiết kế hệ thống sấy chuối
- Axit béo có trong chuối xanh giúp nuôi dƣỡng các tế bào niêm mạc dạ dày.
Những tế bào này rất có hữu ích trong việc hấp thụ canxi một cách hiệu quả, rất cần
thiết cho sự phát triển khỏe mạnh của hệ xƣơng.
- Chất amino acid tryptphan có trong chuối sẽ đƣợc chuyển đổi thành chất
serotonin, giúp giảm thiểu các triệu chứng trầm cảm và cải thiện tâm trạng. Nhƣ
vậy, chuối là một phƣơng thuốc rất tốt nhằm giàm căng thẳng và tình trạng bị stress.
- Ăn chuối thƣờng xuyên giúp giảm nguy cơ thoái hóa điểm vàng, một trong
những nguyên nhân gây giảm thị lực ở ngƣời cao tuổi.
- Do chứa hàm lƣợng kali cao và lƣợng natri thấp, nên chuối chính là sự lựa
chọn thích hợp để giảm thiểu nguy cơ bị huyết áp cao và đột quỵ.
- Chuối cũng rất giàu các hợp chất phenolic giúp chống lão hóa, vì thế ăn
chuối thƣờng xuyên còn giúp ngăn ngừa nguy cơ ung thƣ thận.
- Do hàm lƣợng sắt cao nên chuối giúp tăng thành phần hemoglobin trong
máu và giảm thiểu bệnh thiếu máu.
1.5. Tính chất vật lý cơ bản của chuối
-
Khối lƣợng riêng: = 977 kg/m3
-
Nhiệt dung riêng: c = 1,0269 kJ/kg.độ
-
Hệ số dẫn nhiệt : = 0,52 W/m.độ
-
Kích thƣớc của quả chuối: Đƣờng kính: 2 – 5 cm
-
Dài :8 – 20 cm
-
Khối lƣợng : 50 – 200 gr
-
Độ ẩm vật liệu sấy:
-
+
Độ ẩm của chuối trƣớc khi đƣa vào sấy: 1 = 75 – 80 %
+
Độ ẩm của chuối sau khi sấy :
2 =15 – 20 %
Nhiệt độ sấy cho phép: t = (60 ÷ 90) 0C
GVHD:Nguyễn Thị Xuân Mai
Trang 12
Đồ án quá trình và thiết bị - Tính toán thiết kế hệ thống sấy chuối
CHƢƠNG 2. TỔNG QUAN VỀ PHƢƠNG PHÁP SẤY CHUỐI
2.1. Bản chất của quá trình sấy
Sấy là sự bốc hơi nƣớc của sản phẩm bằng nhiệt ở nhiệt độ thích hợp, là quá
trình khuếch tán do chênh lệch ẩm ở bề mặt và bên trong vật liệu, hay nói cách khác
do chênh lệch áp suất hơi riêng phần ở bề mặt vật liệu và môi trƣờng xung quanh.
2.2. Phân loại quá trình sấy
Ngƣời ta phân biệt ra 2 loại:
Sấy tự nhiên: nhờ tác nhân chính là nắng, gió... Phƣơng pháp này thời gian
sấy dài, tốn diện tích sân phơi, khó điều chỉnh và độ ẩm cuối cùng của vật
liệu còn khá lớn, phụ thuộc vào điều kiện thời tiết khí hậu.
Sấy nhân tạo: quá trình cần cung cấp nhiệt, nghĩa là phải dùng đến tác nhân
sấy nhƣ khói lò, không khí nóng, hơi quá nhiệt…và nó đƣợc hút ra khỏi thiết
bị khi sấy xong. Quá trình sấy nhanh, dễ điều khiển và triệt để hơn sấy tự
nhiên.
Nếu phân loại phƣơng pháp sấy nhân tạo, ta có:
Phân loại theo phƣơng thức truyền nhiệt:
Phƣơng pháp sấy đối lƣu: nguồn nhiệt cung cấp cho quá trình sấy là nhiệt
truyền từ môi chất sấy đến vật liệu sấy bằng cách truyền nhiệt đối lƣu. Đây là
phƣơng pháp đƣợc dùng rộng rãi hơn cả cho sấy hoa quả và sấy hạt.
Phƣơng pháp sấy bức xạ: nguồn nhiệt cung cấp cho quá trình sấy là thực hiện
bằng bức xạ từ một bề mặt nào đó đến vật sấy, có thể dùng bức xạ thƣờng,
bức xạ hồng ngoại.
Phƣơng pháp sấy tiếp xúc: nguồn cung cấp nhiệt cho vật sấy bằng cách cho
tiếp xúc trực tiếp vật sấy với bề mặt nguồn nhiệt.
Phƣơng pháp sấy bằng điện trƣờng dòng cao tầng: nguồn nhiệt cung cấp cho
vật sấy nhờ dòng điện cao tần tạo nên điện trƣờng cao tần trong vật sấy làm
vật nóng lên.
GVHD:Nguyễn Thị Xuân Mai
Trang 13
Đồ án quá trình và thiết bị - Tính toán thiết kế hệ thống sấy chuối
Phƣơng pháp sấy thăng hoa: đƣợc thực hiện bằng làm lạnh vật sấy đồng thời
hút chân không để cho vật sấy đạt đến trạng thái thăng hoa của nƣớc, nƣớc
thoát ra khỏi vật sấy nhờ quá trình thăng hoa.
Phƣơng pháp sấy tầng sôi: nguồn nhiệt từ không khí nóng nhờ quạt thổi vào
buồng sấy đủ mạnh và làm sôi lớp hạt, sau một thời gian nhất định, hạt khô
và đƣợc tháo ra ngoài.
Phƣơng pháp sấy phun: đƣợc dùng để sấy các sản phẩm dạng lỏng.
Bức xạ: sự dẫn truyền nhiệt bức xạ từ vật liệu nóng đến vật liệu ẩm.
Phân loại theo tính chất xử lý vật liệu ẩm qua buồng sấy:
Sấy mẻ: vật liệu đứng yên hoặc chuyển động qua buồng sấy nhiều lần, đến
khi hoàn tất sẽ đƣợc tháo ra.
Sấy liên tục: vật liệu đƣợc cung cấp liên tục và sự chuyển động của vật liệu
ẩm qua buồng sấy cũng xảy ra liên tục.
Phân loại theo sự chuyển động tƣơng đối giữa dòng khí và vật liệu ẩm:
Loại thổi qua bề mặt.
Loại thổi xuyên vuông góc với vật liệu.
2.3. Nhân tố ảnh hƣởng đến quá trình sấy chuối
Trong quá trình sấy chuối quả xảy ra một loạt biến đổi hóa sinh, hóa lý, cấu trúc
cơ học và các biến đổi bất lợi khác, làm ảnh hƣởng tới chất lƣợng sản phẩm. Những
biến đổi cơ học bao gồm sự biến dạng, nứt, cong queo, biến đổi độ xốp ... Sự thay
đổi hệ keo do pha rắn (protein, tinh bột, đƣờng,..) bị biến tính thuộc về những biến
đổi hóa lý. Những biến đổi hóa sinh trong quá trình sấy là những phản ứng tạo
thành melanoidin, caramen, những phản ứng ôxy hóa và polyme hóa các hợp chất
polifenol, phân hủy vitamin và biến đổi chất màu.
Hàm lƣợng vitamin trong chuối quả sấy thƣờng thấp hơn trong chuối quả tƣơi vì
chúng bị phá hủy một phần trong quá trình sấy và xử lý trƣớc khi sấy. Trong các
vitamin thì axit ascobic và caroten bị tổn thất là do quá trình ôxy hóa. Riboflavin
nhạy cảm với ánh sáng, còn thiamin bị phá hủy bởi nhiệt và sự sunfit hóa.
GVHD:Nguyễn Thị Xuân Mai
Trang 14
Đồ án quá trình và thiết bị - Tính toán thiết kế hệ thống sấy chuối
Để tránh hoặc làm chậm các biến đổi không thuận nghịch ấy, cũng nhƣ tạo điều
kiện để ẩm thoát ra khỏi chuối quả một cách dễ dàng, cần có chế độ sấy thích hợp
cho từng loại sản phẩm.
Nhiệt độ sấy: Nhiệt độ sấy càng cao thì tốc độ sấy càng nhanh, quá trình càng có
hiệu quả cao. Nhƣng không thể sử dụng nhiệt độ sấy cao cho sấy chuối quả vì chuối
quả là sản phẩm chịu nhiệt kém. Trong môi trƣờng ẩm, nếu nhiệt độ cao hơn 60oC
thì protein đã bị biến tính; trên 90oC thì fructoza bắt đầu bị caramen hóa, các phản
ứng tạo ra melanoidin, polime hóa các hợp chất cao phân tử xảy ra mạnh. Còn ở
nhiệt độ cao hơn nữa, chuối quả có thể bị cháy Vì vậy, để sấy chuối quả thƣờng
dùng chế độ sấy ôn hòa, nhiệt độ sấy không quá cao.
Ngoài ra, độ ẩm tƣơng đối của chuối, độ ẩm cân bằng ….. ảnh hƣởng trực tiếp
đến quá trình sấy.
2.4. Công nghệ sấy chuối
2.4.1 Độ chính của chuối nguyên liệu
Chuối khi thu hái phải đủ già nghĩa, là có thể tự chín. Tuy nhiên để chuối tự
chín thì chuối chín chậm và không đồng loạt. Dấm dú là cách để chuối chín đều và
nhanh.
Độ chín của chuối nguyên liệu là một yếu tố quyết định đến chất lƣợng chuối
sấy. Có nhiều cách xác định độ chín, trong đó cách xác định theo màu vỏ là phổ
biến nhất. Trong chế biến hoặc ăn tráng miệng chuối thƣờng đƣợc dùng theo 3 độ
chín sau đây:
- Vỏ vàng hai đầu xanh vị ngọt đậm đà, hơi chát, hơi cứng, chƣa thật thơm, vỏ
còn chắc, chuối có hàm lƣợng đƣờng axit cực đại, còn có tinh bột và tanin.
- Vỏ vàng hoàn toàn vị ngọt, độ chát giảm, thơm,vỏ dễ bóc. Đƣờng và axit bắt
đầu giảm, tinh bột và tamin còn ít.
- Vỏ vàng có màu chấm nâu vị ngọt, thơm, không chát, mềm vỏ dễ gãy. Đƣờng,
axit hữu cơ giảm, tinh bột hầu nhƣ không còn, tamin còn rất thấp.
GVHD:Nguyễn Thị Xuân Mai
Trang 15
Đồ án quá trình và thiết bị - Tính toán thiết kế hệ thống sấy chuối
2.4.2. Hỗ trở việc rửa bột chuối bằng hoá chất
Trên bề mặt chuối có một lớp bột bao quanh nếu không đƣợc loại bỏ sẽ làm
chuối có màu trắng loang lỗ và xù xì. Để loại bỏ lớp bột này ngƣời ta xoa chuối
bằng tay trong chậu nƣớc chứa khoảng 3kg chuối/3 lít nƣớc, mỗi mẻ cần 2 – 3
phút.Việc chọn hoá chất để họ trở công việc này nhằm 2 mục đích:
- Giảm thời gian thao tác.
- Cải thiện màu sản phẩm.
Hoá chất đƣợc chọn phải rẽ, không độc, không gây mùi vị cho sản phẩm,
không ảnh hƣởng tới ngƣời thao tác và dụng cụ, làm bong nhanh lớp bột, có tính
khử. Thông thƣờng chọn một số hoá chất phổ biến sau:hỗn hợp dung dịch (NaHSO3
và HCl) hoặc hỗn hợp dung dịch (NaHSO3 và Al2(SO4)3)…. Tổ hợp dung dịch hiệu
quả nhất là (HCl 0,05 % + Al2(SO4)3) 0,5 % . HCl ở nồng độ trên không ảnh hƣởng
xấu đến ngƣời sản xuất và phƣơng tiện bảo hộ lao động, dễ mua, dễ xử lý, chi phí
thấp. Có tác dụng thay đổi môi trƣờng các phản ứng hoá sinh không có lợi và sát
trùng nhẹ. Phèn chua ở nồng độ trên cũng có tác dụng sát trùng nhẹ, tăng cƣờng bề
mặt cấu trúc cho chuối, không gây vị chát, giá rẽ, dễ sử dụng.
2.4.3. Hiệu quả diệt khuẩn của tia cực tím
Sau khi sấy khô chuối đƣợc làm nguội và phục hồi trạng thái do hút ẩm trở lại
để có độ mềm dẻo nhất định (do sấy đến độ ẩm dƣới 20%) rồi mới đóng gói. Thời
gian này thƣờng từ vài giờ đến vài ngày. Trong môi trƣờng khí quyển thông thƣờng
và không thực hiện nghiêm chỉnh vệ sinh công nghiệp, sản phẩm dễ bị nhiễm vi
sinh vật. Nhiều cơ sở đã sử dụng đèn tia cực tím để diệt khuẩn coi đó là biện pháp
an toàn cần thiết cho vệ sinh thực phẩm.
2.4.4. Xác định độ ẩm cân bằng của chuối sấy
Độ ẩm cân bằng của chuối sấy là hàm lƣợng nƣớc của nó trong môi trƣòng xác
định (t và φ xác định của không khí) mà không xẩy ra quá trình nhã nƣớc (bốc hơi)
hay hút nƣớc (hấp thụ) giữa nó và môi trƣờng.
Chuối sau khi sấy đến độ ẩm dƣới độ ẩm cân bằng thƣờng là 15 ÷ 20% sau vài
giờ đến vài ngày để ngoài không khí sẽ tăng hàm lƣợng ẩm tới độ ẩm cân bằng. Xác
GVHD:Nguyễn Thị Xuân Mai
Trang 16
Đồ án quá trình và thiết bị - Tính toán thiết kế hệ thống sấy chuối
định độ ẩm cân bằng của chuối sấy nhằm chọn độ ẩm có lợi khi kết thúc sấy và đề
ra cách xử lý đóng gói, bảo quản phù hợp.
Muốn bảo quản chuối sấy tốt cần giữ độ ẩm của nó dƣới 25 % tốt nhất là 20 ÷
22 %. Do vậy sau khi sấy khô nên quạt nguội và lựa chọn đóng gói ngay, không nên
để ngoài không khí lâu sẽ làm cho độ ẩm của chuối sấy thấp hơn độ ẩm cân bằng.
Nếu chƣa lựa chọn bao gói ngay thì trữ trong bao kín để nơi khô mát để hôm sau xử
lý. Bao bì cần làm từ vật liệu chống không khí ẩm đi qua và dán kín.
2.4.5. Các chỉ tiêu chất lƣợng của chuối sấy xuất khẩu
2.4.5.1. Chỉ têu cảm quan
- Trạng thái : Mềm dẽo, đàn hồi, không đƣợc quánh, chắc, cứng, sƣợng.
- Màu sắc : Từ nâu đến vàng , tƣơng đối đồng đều trong một túi, không đƣợc
thâm đen, nâu xỉn, nâu đỏ, không đƣợc loang lổ.
- Mùi vị :Vị ngọt và mùi đặc trƣng của chuối sấy, không đƣợc chát hay chua
do lên men.
2.4.5.2. Chỉ tiêu lý hoá
- Kích thƣớc : Loại nguyên quả dài không quá 7 cm
- Độ ẩm : 20 ÷ 22 %
2.4.5.3. Chỉ tiêu vi sinh vật - côn trùng
Lƣợng vi sinh vật tính bằng số tế bào/g sản phẩm
2.5 Công nghệ sấy chuối quả
Ta lựa chọn công nghệ sấy là công nghệ sấy hầm vì phù hợp với tính chất
của vật liệu sấy và yêu cầu về năng suất không quá lớn nên lựa chọn công nghệ sấy
hầm là hợp lý cả về yêu cầu công nghệ với hiệu quả kinh tế, với tác nhân sấy là
không khí đƣợc gia nhiệt nhờ đi qua Calorifer dạng khí – hơi không khí có nhiệt độ
vào khoảng 80 – 95oC, đƣợc quạt thổi cƣỡng bức vào hầm sấy. Vận tốc của dòng
không khí nóng phụ thuộc vào lƣợng ẩm thoát ra trong một đơn vị thời gian.
Yêu cầu đối với chuối nhiên liệu: Chuối quả phát triển đầy đủ, tƣơi tốt,
nguyên vẹn, sạch sẽ. Vỏ chuối mỏng, dễ bóc, có màu từ vàng toàn trái đến vàng có
chấm nâu. Ruột chuối mềm nhƣng chƣa nhũ, hƣơng thơm, vị ngọt, không chát.
GVHD:Nguyễn Thị Xuân Mai
Trang 17
Đồ án quá trình và thiết bị - Tính toán thiết kế hệ thống sấy chuối
QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ:
Chuối nguyên liệu ( thu hoạch)
Phân loại
bóc vỏ
rửa hóa chất(lần 1)
cắt lát
rửa lần2
sấy
phân loại
xử lý đèn tia tử ngoại (nếu có)
đóng gói
bảo quản
Thuyết minh quy trình: Chuối nguyên liệu đem rửa sạch, bóc vỏ, cắt đầu rồi rửa
lại và lau nhẹ để làm sạch các lớp trong vỏ quả còn dính lại và lớp ngoài ruột quả.
Sau đó đem xử lý hóa chất nhƣ ngâm vào dung dịch canxi clorua (2÷4%), natri
cacbonat (5%) nhƣng hiệu quả nhất là sunfit hóa bằng phƣơng pháp khô hoặc bằng
phƣơng pháp ƣớt. Khi sunfit hóa, ngƣời ta nhúng ruột chuối vào dung dịch có hàm
lƣợng SO2 tự do là (0,2 ÷ 1)% trong (5÷20)phút. Sau khi xử lý bằng hóa chất chuối
đƣợc cho vào máy cắt láy rồi xếp vào các khay tre hoặc nhôm và đƣa vào thiết bị
sấy hầm hoặc buồng. Sấy ở nhiệt độ 80 – 95oC cho đến khi độ ẩm của chuối giảm
xuống còn 10 – 12%. Sau khi sấy xong, cần tiến hành phân loại để loại bỏ những cá
thể không đạt chất lƣợng (do cháy hoặc chƣa đạt độ ẩm yêu cầu). Dạng vật liệu
GVHD:Nguyễn Thị Xuân Mai
Trang 18
Đồ án quá trình và thiết bị - Tính toán thiết kế hệ thống sấy chuối
thƣờng dùng để bảo vệ rau quả khô là giấy cáctông và chất dẻo (PE, PVC,
xenlophan…). Bao giấy và hộp cáctông có đặc tính nhẹ, rẻ, có thể tái sinh, nhƣng
thấm hơi thấm khí, không đều dƣới tác dụng của nƣớc và cơ học. Bao túi chất dẻo
có đặc tính trong suốt, đàn hồi, dể dàng kín bằng nhiệt, chi phí thấp nhƣng có một
số bị thấm nƣớc, thấm khí (PE), chịu nhệt kém (PVC,PET).
Bao túi chất dẻo dùng để bảo quản hoa quả khô có thể chỉ gồm một màng chất
dẻo hoặc kết hợp nhiều màng.
H nh 2.1. Chuối sấy thành phẩm
(http://www.hoaphatfood.vn/13-chuoi-say.html)
GVHD:Nguyễn Thị Xuân Mai
Trang 19
Đồ án quá trình và thiết bị - Tính toán thiết kế hệ thống sấy chuối
CHƢƠNG 3. PHÂN TÍCH, LỰA CHỌN PHƢƠNG PHÁP, DẠNG
VÀ CHẾ ĐỘ SẤY
3.1. Các yêu cầu đặt ra của việc thiết kế
3.1.1. Lƣợng ẩm cần bay hơi tính theo giờ
Với nguyên liệu là quả chuối đƣa vào hệ thống sấy có độ ẩm W1 = 80% và
yêu cầu của sản phẩm sấy đầu ra có độ ẩm là W2 = 12%.
Với thời lƣợng làm việc của một ngày là 20 tiếng (bao gồm tất cả các việc
nhƣ (tháo và chất tải…). Do đó trong 1h thì lƣợng nguyên liệu đƣa vào là:
tấn/20h
Do vậy năng suất sản phẩm (VLK) tính theo giờ là:
Lƣợng ẩm cần bay hơi trong giờ là:
3.1.2. Lựa chọn phƣơng pháp sấy
Do sản phẩm sấy là chuối quả và đƣợc dùng làm thực phẩm cho con ngƣời nên
phải đảm bảo yêu cầu vệ sinh. Do đó ta sử dụng phƣơng pháp sấy dùng không khí
làm tác nhân sấy. Với yêu cầu và đặc tính của loại vật liệu sấy là chuối và năng suất
sấy không quá lớn chỉ dùng ở mức trung bình nên ta lựa chọn công nghệ sấy hầm
kiểu đối lƣu cƣỡng bức dùng quạt thổi.
Không khí ngoài trời đƣợc lọc sơ bộ rồi qua Calorifer khí – hơi. Không khí
đƣợc gia nhiệt lên đến nhiệt độ thích hợp và có độ ẩm tƣơng đối thấp đƣợc quạt thổi
vào hầm sấy. Trong không gian hầm sấy không khí khô đƣợc thực hiện việc trao
nhiệt - ẩm với vật liệu sấy là quả chuối làm cho độ ẩm tƣơng đối của không khí tăng
lên, đồng thời làm hơi nƣớc trong vật liệu sấy đƣợc rút ra ngoài. Không khí này sau
đó đƣợc thải ra ngoài môi trƣờng.
3.2. Chọn chế độ sấy
Với hệ thống sấy là hầm và vật liệu sấy là Chuối quả. Ta sẽ gia nhiệt cho không
khí lên đến nhiệt độ t1 = 80oC (lựa chọn theo yêu cầu công nghệ). Nhiệt độ của
GVHD:Nguyễn Thị Xuân Mai
Trang 20