THIẾT KẾ DÂY CHUYỀN MÁY SẤY VÀ MÁY NGHIỀN BỘT BƠ 

CHƯƠNG I : GIỚI THIỆU

1.1 Đặt vấn đề :

Trái bơ  (tên tiếng Anh: avocado) là một loại cây có nguồn gốc từ mexico và trung mỹ, được phân loại thực vật có hoa, hai lá mầm, họ lauraceae. Đây là một loại quả có giá trị kinh tế và giá trị dinh dưỡng rất cao. Thông thường người ta sử dụng bơ như một loại trái cây để làm sinh tố. Tuy nhiên, trái bơ còn có rất nhiều công dụng khác mà y học đang ứng dụng. Bơ vừa là nguồn nguyên liệu cho ngành công nghiệp thực phẩm, mỹ phẩm và là một loại quả có tác dụng chữa bệnh trong y học. Một vấn đề đặt ra là cây bơ không thể cho trái quanh năm và như thế ta cần chế biến, bảo quản loại quả này để có thể sử dụng giá trị dinh dưỡng của nó lâu dài.

Ở Việt Nam, trong những năm 80, khi công nghệ bảo quản rau quả chưa được ứng dụng rộng rãi, nhiều loại rau quả chỉ có thị trường tiêu thụ trong vòng bán kính 200-500 km do phương tiện vận chuyển thô sơ (xe đạp, xe máy, ô tô không chuyên dùng), công nghệ bảo quản đơn giản, thời hạn bảo quản ngắn. Những năm gần đây, tình hình ứng dụng công nghệ sau thu hoạch đã được cải thiện đáng kể. Nhiều loại rau quả có thị trường tiêu thụ rộng khắp, không những trong nước mà còn xuất khẩu ra nhiều nước trên thế giới.

Để bảo quản các sản phẩm nông nghiệp ta có nhiều phương pháp như lên men, sấy, chiết ép tinh dầu…Đối với sản phẩm bơ ta có thể sơ chế và bảo quản bằng các biện pháp như : ép lấy tinh dầu, sấy và nghiền rồi đóng gói…Tuy nhiên hiện nay chưa có một công trình nghiên cứu nào ứng dụng công nghệ này cho quả bơ. Việc chế biến, bảo quản phải còn phải đảm bảo  các chỉ tiêu đặc trưng(chỉ tiêu dinh dưỡng, chỉ tiêu cảm quan, chỉ tiêu vệ sinh an toàn thực phẩm…).

Nhận thấy tầm quan trọng của sản phẩm, được sự hướng dẫn của TS. Đặng Thiện Ngôn, nhóm sinh viên chúng em gồm Nguyễn Khánh Hưng và Phạm Quân Anh đã cùng nhau nghiên cứu đề tài : “ Tính toán, thiết kế máy sấy và nghiền bột bơ ”

 1.2 NỘI DUNG NGHIÊN CỨU:

Tìm hiểu:

- Tìm hiểu giá trị quả bơ, bột bơ

- Quy trình sản xuất,hệ thống tiêu chuẩn bột bơ.

-Tính toán, thiết kế hệ thống sấy bơ.

- Tính toán, thiết kế máy nghiền bơ.

1.3 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU :

- Phương pháp phân tích tài liệu: tham khảo từ sách báo, giáo trình, các tạp chí và Internet.
- Điều tra thực tế : tham quan tại các lò sấy, xưởng sản xuất; phỏng vấn các công nhân,chủ trại nhằm để có kết quả tốt cho quá trình làm đồ và hiểu sâu về công nghệ, thiết bị máy móc đang sử dụng.

- Phương pháp tổng hợp : Từ các nguồn thông tin tổng hợp từ hai phương pháp trên, tiến hành xử lý, đề xuất phương án,quy trình, thiết bị, thực hiện tính toán thiết kế máy sấy và nghiền bột bơ.

1.4 Ý NGHĨA KHOA HỌC VÀ THỰC TIỄN:
1.4.1 Về mặt khoa học
     Đề xuất quy trình công nghệ, tính toán thiết kế máy  sấy và nghiền để sản xuất bơ bột.

1.4.2.Về mặt thực tiễn

- Giải quyết được vấn sử dụng và bảo quản bơ trái nhằm đáp ứng yêu cầu về nguyên liệu bơ cho công nghiệp thực phẩm, mỹ phẩm và y học.

- Nâng cao giá trị bơ thành phẩm

- Tạo công ăn việc làm cho nông dân, đặc biệt là dân tộc ít người ỏ vùng cao, những vùng có thể trồng được bơ với sản lượng cao.CHƯƠNG 2 :TỔNG QUAN VỀ BƠ VÀ CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT

 BỘT BƠ

 

2.1 TỔNG QUAN VỀ BƠ:

2.1.1 Giá trị quả bơ :

    Trong các loại cây nhiệt đới và á nhiệt đới, bơ đứng vào bảng thứ 5 theo thống kê của FAO (1977). Tổng sản lượng thế giới là 1.221.000 tấn, tập trung ở các nước châu Mỹ về mặt tiêu thụ, các nước phát triển có nhu cầu ngày càng tăng đối với mặt hàng ngày càng quen thuộc này [1].

    Thành phần dinh dưỡng của trái bơ cao hơn nhiều loại cây khác, nhất là về mặt calo, protein, các chất muối khoáng; bơ là thực phẩm lý tưởng cho người bị bệnh tiểu đường. Hàm lượng các chất dầu thực vật trong quả bơ rất cao (3-30%) và cơ thể con người có thể hấp thụ đến 92,8%.  

    - Giá trị dinh dưỡng

    Trái bơ có chứa hơn 14 loại vitamin và khoáng chất bao gồm canxi, sắt, đồng,magiê, phốtpho, kali, natri, kẽm mangan và selen.

         + Vitamin: vitamin A - 338 iu, vitamin C - 20,2 mg, vitamin B1 (thiamine) - 0,2 mg, vitamin B2 (riboflavin) - 0,3 mg, niacin - 3,9 mg, folate - 205 mg, acid pantothenic - 3,3 mg, vitamin B6 - 0,6 mg và một số vitamin khác với lượng nhỏ.

         + Khoáng chất: kali - 1.166 mg, phốt pho - 124 mg, magiê - 67 mg, canxi - 30 mg, sodium - 18 mg, sắt - 1,4 mg. Ngoài ra bơ cũng có chứa một lượng nhỏ selen, mangan, đồng và kẽm. 

Một nghiên cứu về tác dụng của trái bơ do các chuyên gia Mexico thực hiện cho thấy trái bơ có chứa rất nhiều dưỡng chất, rất có lợi cho sức khoẻ con người. Đặc biệt là đối với người béo phì hay người đang trong giai đoạn ăn kiêng.

    Trái bơ là nguồn folaterất quan trọng đối với phụ nữ trong độ tuổi sinh nở và đặc biệt quan trọng đối với thai kỳ ở những tuần đầu tiên vì 75% trẻ sơ sinh bị nứt đốt sống là do thiếu folate từ trong bụng mẹ[2].

Là một trong rất ít loại trái không có cholesterol, mà lại có chứa chất béo đơn không bảo hòa, đây là loại chất béo tốt cho cơ thể giúp làm giảm hàm lượng cholesterol. 

Trái bơ có chứa hàm lượng protein cao nhất so với các loại quả khác, cao gần như tương đương với sữa. 

Ngoài ra, trái bơ còn có hàm lượng muối thấp, chất xơ cao, có hàm lượng lutein cao, có chất carotenoid tự nhiên giúp mắt sáng và duy trì một làn da đẹp.Trái bơ còn  là nguồn dinh dưỡng cho trẻ em . Bơ  rất dễ chế biến làm thức ăn cho bé, với trẻ từ 6 tháng tuổi trở lên thì chỉ cần nghiền nhỏ phần thịt của trái bơ, còn trẻ em lớn hơn thì có thể cắt thành từng miếng cho bé cắn.

    Trái bơ rất có lợi cho sức khỏe của trẻ em, vì trong quả bơ có chứa protein, vitamin A, E, C cao. Protein là một thành phần dinh dưỡng quan trọng đối với sự phát triển của trẻ em và đặc biệt là trẻ sơ sinh. Ngoài ra các chống ôxy hoá tác dụng bảo vệ các tế bào não, còn vitamin B tổng hợp trong trái bơ có tác dụng tăng cường trí nhớ. Vì thế quả bơ là một nguồn dinh dưỡng hoàn hảo cho sự phát triễn trí não của trẻ em.

    - Giá trị với công nghệ thẩm mỹ :

Trái bơ được sử dụng vào việc chăm sóc sắc đẹp và sức khỏe nhờ giàu vitamin A, E, D cùng với các khoáng chất kali, phốtpho, lưu huỳnh và clo, trong đó:

         + Vitamin E có tác dụng bảo vệ các axit béo chống lại sự ôxy hóa, nhờ vậy làm chậm quá trình lão hóa của tế bào giúp làn da tươi trẻ và săn chắc. 

         + Vitamin A có tác dụng lột bỏ lớp da chết, thúc đẩy việc sản xuất chất collagen. 

         + Vitamin D giúp duy trì hàm lượng canxi trong máu nhờ đó xương  và răng chắc khỏe.

         + Kali và phốtpho có tác dụng làm đẹp da, tóc và giúp phát triễn cơ thể. 

         + Dầu trái bơ có rất nhiều giá trị trong việc tái tạo và giữ ẩm cho làn da. Dầu bơ bảo vệ làn da không bị khô và tăng khả năng đàn hồi của da./...............................................................

Đặc điểm phân biệt 3 loại bơ :

Chủng bơ	Màu lá	Cỡ trái	Vỏ trái	Dầu trong cơm	Hạt	Khoảng rỗng hạt	Chịu rét	Ưu điểm chung
Mexico	Hôi mùi anique	Nhỏ	Mỏng 0,8mm	Cao	To	Lỏng không sát thịt	Tốt	Chịu rét, chất lượng tốt
Guatemala	Không hôi	nhỏ, lớn đều có	dày 1,5-1,8mm	trung bình	nhỏ	dính chặt vào cơm	khá tốt	chịu rét khá tốt
Antilles	Không hôi	rất lớn và nhỏ	trung bình 0,8-1,5mm	thấp	to	lỏng, khi chín lắc kêu	yếu	Chịu nóng,  chịu mặn

     Bảng 2.2: Đặc điểm phân biệt 3 loại bơ [4]

Sau đây là các chỉ tiêu cụ thể:

    - Chỉ tiêu cảm quan và hóa lý :

	Bột dinh dưỡng	Bột mì	Bột chanh dây
Độ ẩm	6-10 %	15,5%	6 %
Màu sắc	Đồng nhất, không có màu lạ	Trắng ngà đến ngà vàng	Màu vàng tươi
Mùi	Thơm dễ chịu, không có mùi cháy khét, mùi mốc hay mùi lạ khác	Không có mùi hôi, mốc và những mùi khác lạ	Mùi thơm dễ chịu
Vị	ngọt dễ chịu, không có vị lạ (đắng, khét…)	Bình thường, không có vị đắng hay vị chua	Chua, ngọt hài hòa không quá gắt
Độ mịn	Tỉ lệ hạt lọt qua rây 0,630mm ít nhất 95%	Tỉ lệ hạt lọt qua rây 0.230 mm ít nhất  95 %	Bột mịn
Độ tinh khiết	Không có ngoại chất, xác sâu mọt	Không có tạp chất nhìn thấy bằng mắt thường	Tạp chất không quá 0,3%
Hình dạng	Đồng đều, không vón cục,mịn,hòa tan trong nước thành một hệ nhũ tương đồng đều hay một hệ lỏng không lắng cặn	Bột mịn, đều hạt	Độ hòa tan cao, khi hòa tan không có cặn, dung dịch đồng nhất, không tách lớp
Độ tro	-	1%	≤ 6,5%
Độ axít	-	Lượng KOH cần để trung hòa 100g bột ≤ 50mg	-

Bảng 2.3: Chỉ tiêu cảm quan và hóa lý của một số loại bột [5].................................................

Đề xuất hệ thống chỉ tiêu của bột bơ:

Trên cơ sở bảng so sánh các chỉ tiêu của một số sản phẩm bột[bảng 2.3 và 2.4],chúng tôi đề xuất các chỉ tiêu cho bột bơ như sau :

• Chỉ tiêu cảm quan và vật lý :

 

Tên chỉ tiêu	Yêu cầu
Độ ẩm	≤ 6 %
Màu sắc	Màu đồng nhất,có màu tự nhiên của nguyên liệu, không có màu lạ
Mùi	Mùi thơm dễ chịu, không có mùi cháy khét, mùi mốc hay mùi lạ.
Vị	Giữ được vị béo của bơ
Độ mịn	Bột mịn, rời. Độ mịn lọt qua rây 0,3mm ít nhất 95%
Độ tinh khiết	Không có ngoại chất, xác sâu mọt …
Hình dạng	Đồng đều, không vón cục,mịn,hòa tan đều trong nước

Bảng 2.5 :Chỉ tiêu cảm quan và vật lý của bột bơ [7]

• Yêu cầu vi sinh vật và vệ sinh:

       + Không được có vi khuẩn gây bệnh

       + Không có nấm mốc.

       + Thời gian bảo quản được lâu, không có sinh vật lạ trong quá trình bảo quản.

2.2 CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT BỘT BƠ:

2.2.1 Quy trình sản xuất bột bơ:

    Qua tham khảo , quan sát, chúng tôi đề xuất quy trình sản xuất bột bơ như sau

                                Hình 2.5: Quy trình sản xuất bột bơ

    Thuyết minh quy trình:

   - Thu mua nguyên liệu: Ở nước ta, cây bơ được trồng rộng rãi với sản lượng rất lớn tại các tỉnh như Đồng Nai, Lâm Đồng, Đăc Lăk, Gia Lai…. Các giống bơ ở đây cũng phong phú và chất lượng tốt,hàm lượng chất dinh dưỡng cao. Ta có thể thu mua bơ trái từ các hộ nông dân hoặc nông trường ở các vùng này.

   - Chọn lựa – phân loại: Chất lượng nguyên liệu là yếu tố đầu tiên quyết định chất lượng sản phẩm. Bởi vậy trước hết cần chọn loại quả đẹp,có giá trị dinh dưỡng cao.

         + Lựa chọn: loại trừ những nguyên liệu không đủ qui cách, sâu bệnh, men mốc, thối hỏng.

         + Phân loại: phân chia nguyên liệu đồng đều về kích thước, hình dáng, màu sắc, độ chín.

         + Thực hiện: thủ công hoặc trên băng chuyền. Trái bơ được đưa vào thùng chứa nguyên liệu, sau đó được đưa lên một băng chuyền, bơ được dàn mỏng để không lực chọn sót, hai bên băng chuyền là các công nhân làm nhiệm vụ phân loại quả. Ở đây là loại bỏ những quả có nghi ngờ bị hư hỏng (dập, nát, thối,…). Trên băng chuyền này cũng loại ra những quả có kích thước không phù hợp cho quá trình sản xuất.

         Bơ được đưa qua băng chuyền và công nhân sẽ tiến hành kiểm tra, lựa chọn ra trái thối, sâu, trái bị côn trùng phá hoại, loại bỏ những vật lạ như lá, rác và các vật khác … Có thể thực hiện rửa sơ bộ trước khi phân loại đối với những trái quá bẩn.

         Những quả không đủ độ chín có thể lưu lại cho đến khi đạt độ chín mới sử dụng. Còn những quả chín quá cũng có thể được sử dụng nếu chưa có biểu hiện hư hỏng.

         Nhất thiết phải loại bỏ những quả đã thối rửa hoàn toàn vì những vết dập nát thối rửa là cửa ngõ để vi sinh vật xâm nhập và phát triển, ảnh hưởng đến chất lượng sản phẩm sau này.

   -Rửa sạch:

       + Mục đích: Nguyên liệu sau khi được thu mua về còn lẫn nhiều tạp chất như bụi, đất cát, thuốc trừ sâu…còn bám trên bề mặt vỏ quả. Ta cần  rửa nguyên liệu để tránh các tạp chất này có thể lẫn vào ruột quả làm ảnh hưởng xấu đến tính chất sản phẩm,  giảm lượng vi sinh vật ngoài vỏ quả.

         +Phương pháp thực hiện:

    Quá trình rửa gồm hai giai đoạn: ngâm và rửa xối. Đầu tiên quả sẽ được đưa vào bồn ngâm sau đó được băng chuyền chuyển vào hệ thống xối tưới của máy ngâm rửa xối tưới.

    Ngâm làm cho nước thấm ướt nguyên liệu, làm chất bẩn mềm, bong ra, tạo điều kiện cho quá trình rửa dễ dàng. Dung dịch ngâm có thể là nước thường, nước nóng hay dung dịch kiềm. Có thể ngâm tĩnh hay ngâm động. Thời gian ngâm được rút ngắn để giảm tổn thất chất dinh dưỡng.

    Rửa xối là dùng tác dụng chảy của dòng nước để kéo chất bẩn còn lại trên mặt nguyên liệu sau khi ngâm. Thường dùng tia nước phun (p = 2 ÷  3atm) hay vòi hoa sen để xối. Nước ra lại phải là nước sạch, lượng Cl₂ còn lại trong nước tráng là 3 ÷ 5 mg/L.

Tùy nguyên liệu và độ nhiễm bẩn của nguyên liệu mà ta có thể rửa một hoặc nhiều lần, với nhiều phương pháp rửa tương ứng.

       + Thiết bị: Sử dụng máy rửa dạng băng chuyền, có hệ thống sủi bọt khuấy động và vòi phun nước áp suất 2 – 3 atm.

   - Tách vỏ và hạt: Việc tách vỏ và hạt nhằm lấy được thịt bơ trước khi đem vào sấy. Giai đoạn này ta có thể tiến hành thủ công bằng tay hoặc bằng máy.

   -Chần:

       + Mục đích : giảm đắng, tạo vị và giữ màu sau khi sấy.

         + Phương pháp: sử dụng dung dịch muối, đường và Na₂S₂O­₃ ;chần trên bếp lửa trong thời gian 2 phút

    - Sấy

       +Mục đích: Làm giảm độ ẩm trong bơ, bơ trở nên giòn, khô nhằm chuẩn bị cho công đoạn nghiền sau này.

       +Thiết bị:  Sử dụng thiết bị sấy chuyên dùng. Có nhiều phương pháp sấy như sấy thăng hoa, sấy đối lưu.Việc phân tích lựa chọn thiết bị sấy sẽ được nói rõ ở chương sau.

   - Nghiền

       + Mục đích: Làm cho bơ có dạng bột, thuận tiện cho việc đóng gói và sử dụng.

       + Thiết bị: Sử dụng máy nghiền bi hoặc nghiền búa. Việc phân tích và chọn lựa máy sẽ được nói rõ ở chương sau.

   - Đóng gói bảo quản: Việc đóng gói bảo quản nhằm giữ sản phẩm được lâu dài, dễ vận chuyển, phân phối sản phẩm. Ở công đoạn này phải tuân thủ các yêu cầu vệ sinh an toàn thực phẩm. Bao bì đóng gói phải đúng quy cách, không gây độc tố cho sản phẩm.

2.2.2 Thiết bị sấy

Bộ môn công nghệ thực phẩm thuộc khoa công nghệ hóa học–thực phẩm,Trường ĐHSPKT TP.HCM đã nghiên cứu quy trình sấy bơ bằng phương pháp sấy lạnh và sấy thăng hoa và đã thực hiện sấy thử.

5. Kết quả:

- Phương pháp sấy lạnh:

  + Sản phẩm giòn, màu sắc đẹp.

  + Hơi khó xếp khay do chần trước đó, bơ bị mềm.

- Phương pháp sấy thăng hoa:

  + Màu sắc đẹp

  + Có độ giòn, xốp, khi cho vào nước tạo thành hỗn hợp sền sệt giống sinh tố bơ.

5. Hạn chế của hai phương pháp :

+ Đề tài chỉ dừng ở việc sấy để đánh giá cảm quan, không ghi rõ quy trình cũng như chế độ sấy.

+ Sấy theo phương pháp này năng suất thấp và chi phí cao, đặc biệt là sấy thăng hoa.

Thiết bị sấy hiện nay có rất nhiều loại trên thị trường, không những đa dạng về nguyên lý mà còn đa dạng về chủng loại, xuất xứ, đáp ứng trong cả công nghiệp và nông nghiệp.Tuy nhiên theo nhóm chúng tôi tìm hiểu trên sách báo, tạp chí và Internet thì chưa có máy sấy nào chuyên dùng cho sấy bơ.

2.2.3 Thiết bị nghiền:

    Cũng như thiết bị sấy, trên thị trường cũng có nhiều loại máy nghiền khác nhau. Các máy này được sử dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực của đời sống, trong công nghiệp cũng như gia đình. Một số trường Đại học cũng nghiên cứu và sản xuất máy nghiền khoai mì với năng xuất cao(7 tấn/giờ). Đó cũng là một thuận lợi cho quá trình nghiên cứu chế tạo máy nghiền bơ vì bơ sau khi sấy có cơ tính và hình dạng gần giống khoai mì.

2.3. Kết luận:

 Xét về tổng quan cho thấy hiện tại vẫn chưa có máy sấy và nghiền bơ chuyên dụng thỏa mãn yêu cầu đề ra. Do đó việc nghiên cứu, tính toán thiết kế thiết bị này là cần thiết.

 

CHƯƠNG 3: ĐỀ XUẤT PHƯƠNG ÁN SẤY VÀ NGHIỀN

3.1. HỆ THỐNG CHỈ TIÊU:

- Năng suất: 30 tấn bơ thịt/ ngày(24 giờ)

- Độ ẩm 10 % .

- Màu sắc: màu đồng nhất,có màu tự nhiên của nguyên liệu, không có màu lạ

- Mùi: mùi thơm dễ chịu, không có mùi cháy khét, mùi mốc hay mùi lạ.

- Vị: Giữ được vị béo của bơ.

- Độ mịn: Bột mịn, rời. Độ mịn lọt qua rây 0,6 mm ít nhất 95%.

- Độ tinh khiết: Không có ngoại chất, xác sâu bọ …

- Đồng đều, không vón cục,mịn,hòa tan đều trong nước.

3.2. TỔNG QUAN CÁC PHƯƠNG PHÁP SẤY:

    Sấy có thể được chia ra hai loại : sấy tự nhiên và sấy bằng thiết bị (sấy nhân tạo).

    Sấy tự nhiên : quá trình phơi vật liệu ngoài trời, không có sử dụng thiết bị. Các phương pháp sấy nhân tạo thực hiện trong các thiết bị sấy.

    Có nhiều phương pháp sấy nhân tạo khác nhau. Căn cứ vào phương pháp cung cấp nhiệt có thể chia ra các loại  : sấy đối lưu, sấy bức xạ, sấy tiếp xúc, sấy thăng hoa, sấy bằng điện trường dòng cao tần, sấy điện trở...

3.2.1 Phơi sấy bằng năng lượng mặt trời

Sấy bằng cách phơi nắng (không có sử dụng thiết bị sấy) được sử dụng rộng rãi nhất trong chế biến nông sản.

 

      Trong các phương pháp phức tạp hơn (sấy bằng năng lượng mặt trời), năng lượng mặt trời được thu nhận để làm nóng không khí. Sau đó không khí nóng được sử dụng để sấy.

    Thiết bị sấy bằng năng lượng mặt trời có thể phân ra các loại sau :

    + Thiết bị sấy trực tiếp có tuần hoàn khí tự nhiên (gồm thiết bị thu năng lượng kết hợp với buồng sấy).

    + Thiết bị sấy trực tiếp có bộ phận thu năng lượng riêng biệt.

    + Thiết bị sấy gián tiếp có dẫn nhiệt cưỡng bức (thiết bị thu năng lượng và buồng sấy riêng biệt).

    - Ưu điểm

+ Sử dụng năng lượng mặt trời nên không tốn chi phí đầu tư nhiên liệu, chất đốt.

+ Công nghệ đơn giản, chi phí đầu tư và vận hành thấp.

+ Không đòi hỏi nhân công lành nghề.

+ Có thể sấy lượng lớn vụ mùa với chi phí thấp.

    - Nhược điểm

+ Không đảm bảo vệ sinh do phơi có lẫn sỏi đá.

+ Kiểm soát điều kiện sấy rất kém

+ Thời gian sấy lâu

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

+ Đòi hỏi nhiều nhân công và tốn nhiều diện tích.

+ năng suất không cao và cảm quan của sản phẩm giảm.

Chủ yếu áp dụng cho các nông sản vừa mới thu hoạch ở  nông thôn.

3.2.2 Sấy đối lưu     

    - Nguyên lý hoạt động

Không khí nóng được dùng làm tác nhân sấy có nhiệt độ, tốc độ phù hợp, chuyển động chảy trùm lên vật đặt trong buồng sấy làm cho ẩm trong vật sấy bay hơi rồi đi theo tác nhân sấy.

Không khí có thể chuyển động cùng chiều, ngược chiều hoặc cắt ngang dòng chuyển động của sản phẩm.

 Sấy đối lưu có thể thực hiện theo mẻ (gián đoạn) hay liên tục. Trên hình vẽ dưới là sơ đồ nguyên lý sấy đối lưu bằng không khí nóng.                                  

Sản phẩm sấy có thể lấy ra khỏi buồng sấy theo mẻ hoặc liên tục tương ứng với nạp vào. Caloriphe 2 đốt nóng không khí có thể là loại caloriphe điện, caloriphe hơi nước v.v................

- Ưu điểm :

+ Sản phẩm đạt vệ sinh

+ Sản phẩm sấy đa dạng

+ Dễ dàng cơ giới hóa

+ Chi phí đầu tư thấp

+ Dễ bảo trì bảo dưỡng thiết bị

+ Năng suất cao.

+ Giá trị cảm quan tốt khi kiểm soát nhiệt độ tốt.

     - Nhược điểm :

+ Tiêu hao năng lượng lớn

+ Không gian mặt bằng lớn

Được áp dụng sấy nhiều loại nông sản với năng suất và quy mô lớn, các vật liệu sấy dạng lỏng như sữa, nước ép.

                                            

                                                                 Hình 3.3 : Máy sấy đối lưu tầng sôi

 

3.3 Đề xuất phương án sấy:

    Chọn dạng thiết bị sấy được quyết định bởi một loạt các nhân tố kinh tế - kỹ thuật nhằm tạo ra năng suất cao, chất lượng sản phẩm tốt, tiết kiệm năng lượng và vốn đầu tư cho phép. Ngoài ra dạng vật liệu và tính chất của vật liệu cũng là một trong những đặc trưng quan trọng để chọn dạng thiết bị sấy. Qua các tài liệu nói về sấy nông sản và qua thực tế thì để sấy nông sản nên chọn thiết bị sấy buồng và thiết bị sấy hầm là thích hợp nhất.

Chúng ta sẽ so sánh 2 phương án này để chọn ra một phương án hợp lý nhất.

3.3.1 Sấy buồng:

    - Ưu điểm:

+  Kiểm soát nhiệt độ tốt hơn sấy hầm

        + Thất thoát nhiệt ít hơn sấy hầm

    - Nhược điểm:

  + Năng suất không cao bằng sấy hầm 

  + Kết cấu máy phức tạp hơn sấy hầm

    - Nguyên lý hoạt động: quạt thổi không khí qua bộ phận cấp nhiệt, không khí nóng đi qua lần lượt các khay bơ thực hiện công việc sấy. Không khí nóng ẩm khi ra ngoài được ngưng tụ nhờ bộ phận làm lạnh..........................................................

3.3.3. So sánh lựa chọn phương án sấy:

      Để chọn được phương án hiệu quả ta lập bảng so sánh sau :

	Kiểm soát nhiệt độ	Năng suất	Chất lượng sản phẩm	Thời gian phụ	Tổn thất nhiệt
Sấy buồng	+	-	-	-	+
Sấy hầm	-	+	+	+	-

Bảng 3 - 2: Bảng so sánh phương án sấy

      Trong hai kết cấu trên chúng tôi lựa chọn sấy hầm vì có nhiều ưu điểm hơn. Mặt khác, sấy hầm dùng nhiều trong công nghiệp, năng suất cao, làm việc bán liên tục hoặc liên tục và dễ dàng cơ giới hóa.

            Trên hình 3.6 và hình 3.7, chúng tôi đưa ra hai kết cấu dạng sấy hầm (băng tải và xe goòng). Chúng tôi sẽ chọn kết cấu sấy băng tải vì những ưu điểm sau:

- Đầu vào của bơ là dạng viên (sau khi qua hệ thống ép đùn)

- Sau khi qua mỗi băng tải, lớp bơ sấy được đảo mặt, do đó sẽ khô đều, chất lượng sản phẩm sấy sẽ cao hơn.

3.4 TỔNG QUAN PHƯƠNG PHÁP NGHIỀN

Các phương pháp đập nghiền cơ bản

Có 4 phương pháp cơ bản để làm thay đổi kích thước hạt vật liệu.

Va đập (impact): kết quả của sự va chạm tức thời của các vật liệu. Ở phương pháp này, các vật liệu chuyển động va chạm với nhau bị vỡ thành các hạt có kích thước nhỏ hơn hoặc vật liệu nằm trên một bề mặt rồi bị vật khác va chạm vào nó làm nó bị vỡ ra.

Mài (Attrition): vật liệu bị đập nhỏ nằm giữa 2 bề mặt chuyển động (thường là ngươc chiều), lực đập nghiền là lực ma sát.

Trượt (Shear): có 2 hình thức là cắt (trimming) và bổ (cleaving), vật liệu bị đập bởi các vật hình nêm tác động lên nó.

Ép (Compression): vật liệu bị kẹp giữa 2 mặt phẳng và bị ép bởi các lực tăng dần cho đến khi nó bị vỡ ra, ứng dụng trong máy đập hàm.

 

Trong công nghiệp có rất nhiều loại máy nghiền để nghiền các vạt liệu ban đầu thành các sản phảm hạt rời hay bột mịn vói kích thước nhất định nào đó. Ví dụ: trong lĩnh vực xây dựng ta có các máy nghiền đá, xi măng. Trong ngành chế biến thức ăn gia súc ta có các máy nghiền cỏ khô, nghiền các loại nông sản thành bột nhằm pha trộn với các chất dinh dưỡng làm thức ăn cho vật nuôi.

    Tùy theo các tính chất của vạt liệu nghiền, đặc điểm quá trình công nghệ và yêu cầu về độ hạt của sản phẩm mà ta chọn máy nghiền phù hợp.

    Máy nghiền ngũ cốc và các loại nông sản sấy khô được chia làm 3 loại chính sau :

Đặc tính máy nghiền	Các nhóm máy nghiền
	Máy nghiền đĩa	Máy nghiền trục	Máy nghiền búa
Nguyên tắc tác dụng của các bộ phận làm việc lên vật liệu nghiền	Nhiều lần phá hủy vật liệu nghiền bằng nén và dịch trượt	Một lần hay nhiều lần phá hủy vật liệu nghiền bằng nén và dịch trượt cũng như thay đổi hình dạng và phá hủy cấu trúc chúng	Nhiều lần phá hủy vật liệu nghiền bằng va đập hay va đập kết hợp chà xát
Vận tốc vòng(m/s)	7-68	0,5-14	40-200 và lớn hơn
Tính chất nghiền	Trung bình và mịn	Thô,trung bình,mịn và còn ép nữa	Trung bình, mịn và rất mịn

Bảng 3.3: So sánh các loại máy nghiền

3.4.1.Máy nghiền đĩa:

    Nguyên lý: bộ phận cơ bản là hai đĩa nghiền(một đĩa cố định và một đĩa quay). Hạt liệu từ bộ phận cấp liệu chảy qua một số khâu sàng lọc rồi được đẩy vào khoang nghiền của cặp đĩa nghiền.Tại đây diễn ra quá trình nghiền. Sau đó bột nghiền được cần gạt đẩy vào cửa thoát liệu.

 

- Ưu điểm:

         + Có thể điều chỉnh được khe nghiền bằng cách điều chỉnh khoảng cách giữa hai trục nghiền.

         + Có hệ thống lò xo chịu nén giữa ổ trụ và bệ máy cố định giúp ngăn ngừa quá tải.

    - Nhược điểm: năng suất thấp do vận tốc trục nghiền nhỏ. Đối với loại máy nghiền nhiều trục thì kết cấu phức tạp (ít được sử dụng)

    - Ứng dụng: nghiền ép các vật liệu dẻo, nhão và các vật liệu có dầu như đậu phụng.

3.4.3.Máy nghiền búa :

    - Nguyên lý: quá trình nghiền trong máy nghiền búa là do sự va đập của búa vào hạt, va đập giữa các hạt vào vỏ máy và do sự chà xát của hạt với búa hoặc với thành trong của vỏ máy. Khi vật liệu được nạp vào máy nghiền từ phía trên của máy, nhờ trọng lượng bản thân rơi hoặc trượt theo máng và vùng va đập của búa đang quay với tốc độ cao. Sau va đập, vật liệu bị vỡ thành nhiều mảnh và bay với góc phản chiếu khoảng 90˚, tạo thành một vùng đập nghiền. Khi bay, các mảnh vỡ đập vào các tấm lót (được gắn vào các tấm phản hồi) trên thành vỏ máy, bật ngược trở lại đầu búa để nghiền tiếp, cứ như vậy cho đến khi đủ nhỏ lọt qua sàng ra ngoài.

THIẾT KẾ DÂY CHUYỀN MÁY SẤY VÀ MÁY NGHIỀN BỘT BƠ , thiết kế máy, , thuyết minh, động học máy, kết cấu máy, nguyên lý máy, quy trình sản xuất

...............................................................................................................

CHƯƠNG 7

KẾT LUẬN - KIẾN NGHỊ

7.1 Kết luận

Trong quá trình tìm hiểu, tính toán thiết kế máy sấy và nghiền bột bơ, nhóm chúng em đã được sự giúp đỡ tận tình của thầy cô và các bạn sinh viên trong lớp. Do vậy, chúng em đã hoàn thành đề tài đúng tiến độ và rút ra một số kết luận sau:

• Đây là đề tài rất thiết thực vì sản phẩm là bột bơ mà hiện nay trên thì trường chưa có.
• Đề tài giải quyết được vấn đề bảo quản và tạo nguồn bơ dự trữ.
• Qua đề tài chúng em được tìm hiểu rất nhiều phương pháp sấy và thiết bị sấy cũng như thiết bị nghiền.

7.2 Kiến nghị

Đây là một đề tài mang tính thực tiễn cao, cần được nghiên cứu thêm và đưa vào sản xuất.

Nếu có thời gian và kinh phí, chúng em sẽ phát triển theo hướng sau:

- Thiết kế hệ thống nạp liệu và thu hổi sản phẩm tự động.

- Thiết kế hệ thống cảm biến và điều chỉnh nhiệt độ sấy.

- Triển khai làm mô hình thực tế.

Nhưng do kiến thức và kinh nghiệm còn hạn chế nên khó có thể tránh khỏi những thiếu sót trong tính toán thiết kế. Chúng em rất mong được sự góp ý chỉ bảo, hướng dẫn của quý thầy cô và các bạn sinh viên để cho đề tài này hoàn chỉnh hơn.

Nhóm chúng em xin chân thành cảm ơn!

 

MỤC LỤC

 

Trang bìa........................................................................................................................ i

Nhiệm vụ đồ án tốt nghiêp......................................................................................... ii

Nhận xét của giáo viên hướng dẫn ......................................................................... iii

Nhận xét của giáo viên phản biện............................................................................ iv

Lời cảm ơn.................................................................................................................... v

Lời nói đầu.................................................................................................................... vi

Mục lục.......................................................................................................................... vii

Danh mục hình ảnh..................................................................................................... viii

Danh mục bảng biểu................................................................................................... ix

 

                                                                                                           Trang

CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU.............................................................................................. 1   

      1.1 Đặt vấn đề......................................................................................................... 1   

      1.2 Nội dung nghiên cứu...................................................................................... 1   

      1.3 Phương pháp nghiên cứu.............................................................................. 1   

       1.4 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn....................................................................... 2   

       1.4.1 Về mặt khoa học........................................................................................... 2

       1.4.2 Về mặt thực tiễn............................................................................................ 2   

CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN VỀ BƠ VÀ CÔNG NGHỆ

SẢN XUẤT BỘT BƠ....................................................................................................... 3

      2.1 Tổng quan về bơ............................................................................................... 3   

      2.1.1 Giá trị quả bơ.................................................................................................. 3

            - Giá trị dinh dưỡng............................................................................................ 3

            - Giá trị với công nghệ thẩm mỹ....................................................................... 4

            - Giá trị với môi trường........................................................................................ 4

      2.1.2 Tình hình trồng và phân bố các giống bơ trong nước............................... 5

      2.1.3 Tình hình nghiên cứu chế tạo thiết bì sản xuất bột bơ.............................. 7

      2.1.4 Các chỉ tiêu chủ yếu của bột bơ.................................................................... 7

           - Chỉ tiêu cảm quan và hóa lý............................................................................. 8

           - Yêu cầu vi sinh vật và vệ sinh.......................................................................... 9

           - Đề xuất hệ thống chỉ tiêu của bột bơ............................................................. 9

      2.2 Công nghệ sản xuất bột bơ............................................................................ 10  

     2.2.1 Quy trình sản xuất bột bơ............................................................................. 10

     2.2.2 Thiết bị sấy..................................................................................................... 12

      2.2.3 Thiết bị nghiền............................................................................................. 13

      2.3 Kết luận............................................................................................................ 13

CHƯƠNG 3: ĐỀ XUẤT PHƯƠNG ÁN SẤY VÀ NGHIỀN.......................................... 14

      3.1 Hệ thống chỉ tiêu............................................................................................. 14

      3.2 Tổng quan các phương pháp sấy................................................................ 14

      3.2.1 Phơi sấy bằng năng lượng mặt trời......................................................... 14

      3.2.2 Sấy đối lưu.................................................................................................... 15

      3.2.3 Sấy tiếp xúc.................................................................................................. 17

      3.2.4 Sấy thăng hoa............................................................................................. 17

      3.2.5 Sấy bức xạ................................................................................................... 19

      3.2.6 Sấy bằng điện trường dòng cao tần....................................................... 20

      3.3 Đề xuất phương án sấy................................................................................ 21

      3.3.1 Sấy buồng.................................................................................................... 21

      3.3.2 Sấy hầm....................................................................................................... 22

      3.3.2.1.Sấy hầm dùng xe gòong vận chuyển vật liệu sấy.............................. 23

      3.3.2.2.Sấy hầm dùng băng tải vận chuyển vật liệu sấy................................ 23

      3.3.3. So sánh lựa chọn phương án sấy.......................................................... 25

      3.4 Tổng quan thiết bị nghiền............................................................................. 25

      3.4.1 Máy nghiền đĩa............................................................................................. 26

      3.4.2 Máy nghiền trục............................................................................................. 27

      3.4.3 Máy nghiền búa............................................................................................. 28

      3.5 Lựa chọn phương án nghiền......................................................................... 29  

CHƯƠNG 4: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG SẤY BĂNG TẢI.............................. 31

      4.1 Các thông số sử dụng tính toán.................................................................... 31

      4.2 Tính toán nhiệt hệ thống sấy.......................................................................... 31

      4.2.1Tính lượng không khí khô cần thiết để bốc hơi một kg ẩm.................. .31

      4.2.2 Xác định thời gian sấy.................................................................................. 33

      4.2.3 Tính lượng ẩm bốc hơi trong một giờ....................................................... 34

      4.3 Tính thiết bị sấy.................................................................................................. 35

      4.3.1 Tính băng tải.................................................................................................... 35

      4.3.2. Kích thước hầm sấy....................................................................................... 36

4.3.3.Tính vận tốc dòng khí trong quá trình sấy lí thuyết........................................... 36

      4.3.4.Tính toán chọn động cơ.................................................................................. 36

      4.3.5. Cơ cấu truyền động......................................................................................... 39

      4.3.6. Tính toán trục băng tải.................................................................................... 40

4.4. Cân bằng nhiệt.......................................................................................................... 41

      4.4.1. Tính toán nhiệt hầm sấy.................................................................................. 41

      4.4.2. Tính toán quá trình sấy thực........................................................................... 43

      4.4.3. Tính lượng tác nhân sấy trong quá trình sấy thực..................................... 43

      4.4.4. Tính toán lưu lượng tác nhân sấy trong hầm............................................. 45

      4.4.5. Chọn quạt và điện trở...................................................................................... 45

CHƯƠNG 5:TÍNH TOÁN THIẾT KẾ MÁY NGHIỀN.......................................................... 46

      5.1 Tính toán công nghệ............................................................................................ 46

      5.1.1 Vận tốc đầu búa................................................................................................ 46

      5.1.2 Tính toán thiết kế buồng nghiền..................................................................... 47  

      5.1.3 Tính toán kích thước búa nghiền.................................................................... 47

      5.1.4 Tính toán số lượng búa.................................................................................... 48

      5.1.5 Tính toán đĩa lắp búa........................................................................................ 48

      5.1.6 Sàng ghi............................................................................................................... 49

      5.1.7 Tính toán công suất............................................................................................ 49

      5.2 Tính toán cơ khí...................................................................................................... 49

      5.2.1 Lựa chọn động cơ............................................................................................... 49

      5.2.2 Tính toán thiết kế bộ truyền đai.......................................................................... 49

      5.2.3 Tính toán thiết kế trục........................................................................................... 51

      5.2.4 Tính then................................................................................................................. 54

      5.2.5 Tính toán thiết kế máng cấp liệu........................................................................ 55

      5.2.6 Tính toán kiểm nghiệm ổ lăn.............................................................................. 56

      5.3 Tính toán thiết kế ống dẫn, quạt và xyclon........................................................... 57

      5.3.2 Tính toán thông số cơ bản của quạt.................................................................. 57

5.3.3 Tính toán xyclon .......................................................................................................... 58

Phần bổ sung  ...................................................................................................................... 60

 

CHƯƠNG 6: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG SẤY HẦM DÙNG

XE GÒONG VẬN CHUYỂN...................................................................................................... 61

      6.1 Các thông số thiết kế................................................................................................ 61

      6.2 Tính toán thiết kế gồm những bước sau.............................................................. 61

      6.2.1 Xác định kích thước cơ bản của hầm sấy.......................................................... 61  

      6.2.2 Kết cấu trần, tường, nền hầm sấy....................................................................... 62

      6.2.3 Tính lượng ẩm bốc hơi trong một giờ................................................................ 62

      6.2.4 Tính lượng không khí khô cần thiết để bốc hơi một kg ẩm............................ 62

      6.2.5 Tính toán nhiệt hầm sấy................................................................................ 65

      6.2.6 Tính toán quá trình sấy thực......................................................................... 67

      6.2.7 Tính lượng tác nhân sấy trong quá trình sấy thực.................................... 68

      6.2.8 Tính toán tốc độ TNS trong hầm sấy........................................................... 69

      6.2.9. Chọn quạt và điện trở.................................................................................... 69

CHƯƠNG 7: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ......................................................................... 70

      7.1 Kết luận................................................................................................................. 70

      7.2 Kiến nghị............................................................................................................... 70

Phần chú thích.................................................................................................................. 71

Tài liệu tham khảo phần sấy.......................................................................................... 72

Tài liệu tham khảo máy nghiền..................................................................................... 73