Chuyên Đề Thiết kế máy sấy tinh bột 2000kg/h

MỤC LỤC

Phần 1:Tổng quan 2
Phần 2: Qui trình công nghệ . 7
Phần 3: Tính toán và thiết kế thiết bị 9
Phần 4: Tính toán và thết kế thiết bị chính 14
Phần 5: Tính toán các chi tiết phụ . 19
Phần 6: Tính toán sơ bộ giá thành chi tiết và thiết bị . 38
Phần 7: Kết luận . 39


















Phần 1
TỔNG QUAN

Sấy là một quá trình công nghệ được sử dụng rất nhiều trong sản xuất thực phẩm. Sản phẩm sau quá trình sấy có độ ẩm thích hợp, thuận tiện cho việc bảo quản, vận chuyển, chế biến, đồng thời nâng cao chất lượng sản phẩm.
I. Giới thiệu nguyên liệu sấy:
1. Tính chất của tinh bột:
Tinh bột là thành phần quan trọng của củ khoai mì, bao gồm hai thành phần:
- Amylo: 15-25%.
- Amylopectin: 75-85%.

Hình 1: Hình dạng hạt tinh bột khoai mì
Tinh bột trong khoai mì tồn tại dưới dạng các hạt tinh bột có kích thước 3-34mm.
Tinh bột khoai mì có một số tính chất đặc trưng rất có lợi khi sử dụng chúng làm nguyên liệu trong chế biến thực phẩm như:
- Tinh bột khoai mì không có mùi nên nó rất thuận tiện khi sử dụng chúng cùng với các thành phần có mùi trong thực phẩm
- Tinh bột khoai mì trong nước sau khi được gia nhiệt sẽ tạo thành sản phẩm có dạng paste trong suốt nên rất thuận tiện trong việc sử dụng chúng cùng với các tác nhân tạo màu khác.
- Tỉ lệ amylopectin : amylo trong tinh bột khoai mì cao (80:20) nên gel tinh bột có độ nhơt, độ kết dính cao và khả năng gel bị thoái hóa rất thấp.
2. Các yếu tố ảnh hưởng đến hàm lượng tinh bột:
Hàm lượng tinh bột trong củ khoai mì phụ thuộc vào nhiều yếu tố như: điều kiện khí hậu, giống, thời gian thu hoạch, bảo quản
- Nếu thu hoạch quá sớm, hàm lượng tinh bột thấp, hàm lượng các chất hòa tan cao. Như vậy nếu chế biến khoai mì non không những hiệu quả thu hồi tinh bột thấp mà còn gặp nhiều khó khăn trong việc bảo quản nguyên liệu tươi.
- Nếu thu hoạch trễ, hàm lượng tinh bột cũng không cao vì một phần tinh bột bị thủy phân thành đường để cung cấp chất dinh dưỡng cho mầm phát triển. Khoai mì càng già thì càng khó chế biến.
Vì những nguyên nhân trên, khi thu hoạch khoai mì để sản xuất tinh bột, ta cần phải thu hoạch đúng thời hạn để hàm lượng tinh bột là cao nhất.
3. Tiêu chuẩn bột khoai mì ăn được:
( Tiêu chuẩn của FAO: TC 176-1989 (được chỉnh sửa vào tháng 1-1995))
Tiêu chuẩn chung: tinh bột khoai mì ăn được phải:
- An toàn và phù hợp cho người sử dụng.
- Không có mùi vị khác thường và côn trùng gây hại.
- Không bị nhiễm bẩn.
Tiêu chuẩn cụ thể:
Ø Chỉ tiêu hóa lý:
- Hàm lượng ẩm 13%
- Hàm lượng acid HCN ≤ 10mg/kg
- Hàm lượng kim loại nặng : không có
- Hàm lượng xơ ≤ 2%
- Hàm lượng tro ≤ 3%
Ø Chỉ tiêu vi sinh:
- Vi sinh vật gây bệnh : không có.
- Côn trùng gây hại : không có
Ø Chỉ tiêu cảm quan:
- Bột màu trắng khô và mịn.
- Không có mùi vị khác thường.
- Không bị nhiễm bẩn.
4. Ứng dụng của tinh bột khoai mì:
Trong các sản phẩm tinh bột từ ngũ cốc và từ củ thì tinh bột khoai mì chiếm số lượng lớn nhất, giá thành rẻ. Tinh bột khoai mì và các sản phẩm từ tinh bột khoai mì được ứng dụng rất rộng rãi trong rất nhiếu ngành công nghiệp như: thực phẩm, dệt, giấy Ở đây, chúng ta chỉ đề cập đến ứng dụng của tinh bột khoai mì và các sản phẩm từ tinh bột khoai mì trong thực phẩm.
1. Bánh kẹo: được ứng dụng trong sản xuất các chất tạo ngọt hoặc làm tác nhân kết dính cho sản phẩm.
2. Biscuit: sử dụng tinh bột trong sản xuất bánh biscuit ngọt, biscuit không ngọt, cream sandwich với hàm lượng khoảng 5-10% để giúp bánh mềm và không dính.
3. Bánh mì: trong sản xuất bánh mì, dùng tinh bột như là một cơ chất cho nấm men sử dụng trong quá trình lên men và tham gia vào phản ứng tạo màu nâu đặc trưng của sản phẩm khi nướng .

II. Phương pháp thực hiện quá trình sấy:
1. Khái niệm:
Sấy là quá trình tách ẩm ra khỏi vật liệu bằng cách cấp nhiệt cho ẩm bay hơi. Ẩm thường là hơi nước, vật liệu bao gồm cả vật rắn, bùn, chất lỏng
Sấy được dùng khi:
- Tăng độ bền của vật liệu.
- Tăng khả năng bảo quản.
- Giảm công chuyên chở.
- Tăng giá trị cảm quan của vật liệu.
Quá trình tách ẩm là quá trình khuếch tán hơi nước từ bề mặt vật liệu vào tác nhân sấy mà động lực quá trình là sự chênh lệch áp suất hơi riêng phần giữa bề mặt vật liệu và tác nhân.
Quá trình sấy diễn tiến theo ba giai đoạn:
- Giai đoạn đốt nóng vật liệu.
- Giai đoạn sấy đẳng tốc.
- Giai đoạn sấy giảm tốc.
® Quá trình sấy tinh bột nhằm mục đích tách một lượng lớn nước ra khỏi khối tinh bột ướt vừa được tinh sạch, đưa khối tinh bột ướt về trạng thái bột khô. Ở trạng thái đó, tinh bột bảo quản được trong thời gian lâu hơn, dễ dàng đóng gói và vận chuyển đi xa để phục vụ cho nhiều ngành sản xuất khác.
2. Những biến đổi của tinh bột trong quá trình sấy:
a. Biến đổi vật lý:
Trong quá trình sấy diễn ra sự bốc hơi nước ra khỏi khối tinh bột dẫn đến một số biến đổi vật lý sau:
- Khối lượng của khối tinh bột giảm xuống.
- Sự thay đổi hình dạng của các hạt tinh bột do các hạt tinh bột bị co lại.
- Các hạt tinh bột tách rời nhau, khối tinh bột chuyển từ trạng thái bột nhão sang trạng thái các hạt bột khô.
Ngoài ra, màu sắc của sản phẩm tinh bột còn tăng về độ trắng và độ sáng mà nguyên nhân là do sự thay đổi về khả năng hấp thụ và phản xạ ánh sáng của vật liệu dưới tác dụng của nhiệt độ cao.
b. Biến đổi hóa học:
Những biến đổi hóa học trong quá trình sấy tinh bột diễn ra không đáng kể, trừ một số trường hợp ta sấy tinh bột ở nhiệt độ cao trong thời gian quá dài sẽ xảy ra một số phản ứng làm biến màu hạt tinh bột. Độ ẩm của khối tinh bột giảm đáng kể sau quá trình sấy.
c. Biến đổi hóa lý:
Những biến đổi hóa lý diễn ra trong quá trình sấy tinh bột:
- Có hiện tượng bốc hơi của ẩm ra khỏi khối tinh bột.
- Việc bốc hơi ẩm từ bề mặt tạo ra sự chênh lệch ẩm giữa lớp bề mặt và các lớp bên trong vật liệu, kết quả là có sự khuếch tán ẩm từ các lớp bên trong ra lớp bề mặt của vật liệu.
d. Biến đổi hóa sinh:
Không đáng kể.
e. Biến đổi sinh học:
Biến đổi sinh học chủ yếu diễn ra trong quá trình sấy tinh bột là sự ức chế và tiêu diệt các vi sinh vật trên bề mặt vật liệu.
3. Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình sấy tinh bột:
Quá trình sấy tinh bột chịu ảnh hưởng của các yếu tố sau:
- Độ ẩm ban đầu của khối vật liệu: độ ẩm ban đầu của khối vật liệu càng cao thì thời gian sấy càng kéo dài.
- Tính chất của tác nhân sấy như: độ ẩm, nhiệt độ và tốc độ chuyển động của dòng tác nhân sấy trong quá trình sấy.
- Thời gian sấy.
- Phương pháp sấy.
- Chế độ sấy: chế độ công nghệ sấy tinh bột phụ thuộc rất nhiều vào nhiệt độ hồ hóa. Nhiệt độ sấy của sản phẩm luôn phải nhỏ hơn nhiệt độ hồ hóa ở giai đoạn đầu. Nếu ở giai đoạn đầu khi độ ẩm còn cao, vật liệu tiếp xúc với tác nhân sấy ở nhiệt độ cao thì lớp bề mặt của tinh bột sẽ bị hồ hóa tạo thành lớp keo mỏng bịt kín bề mặt thoát ẩm từ trong lòng vật liệu ra ngoài. Nhiệt độ hồ hóa của tinh bột có độ ẩm 70% trở lên dao động trong khoảng 55-60[SUP]o[/SUP]C.
4. Phương pháp sấy tinh bột:
4.1. Một số phương pháp sấy:
a. Các thiết bị sấy đối lưu:
1. Thiết bị sấy buồng:Thiết bị làm việc theo chu kỳ. Vật liệu đưa vào buồng sấy từng mẻ một. Độ ẩm và nhiệt độ thay đổi theo thời gian sấy. Chế độ nhiệt là không ổn định.
Trong thiết bị sấy buồng, môi chất sấy có thể chuyển động tự nhiên hay cưỡng bức nhờ quạt gió. Vật liệu được để trên khay, treo lên giá hoặc để trên băng tải.
2. Thiết bị sấy hầm: Làm việc liên tục. Vật liệu được chất trên khay để trên xe goòng hoặc để trên băng tải và được đưa vào ở một đầu hầm và lấy ra ở đầu kia.
3. Thiết bị sấy băng tải: Dùng băng chuyền để vận chuyển vật liệu. Vật liệu trong thiết bị trộn nát ít, nên cần có sự tiếp xúc giữa vật liệu và tác nhân sấy đồng đều.
4. Thiết bị sấy thùng quay: Thiết bị có thể làm việc ở áp suất khí quyển hay chân không. Có thể tăng cường khả năng trao đổi nhiệt trong quá trình sấy bằng cách thay đổi vị trí liên tục của vật liệu và phân bố đều trong dòng chảy của tác nhân.
Có thể làm việc liên tục hay chu kỳ, chuyên dùng để sấy vật liệu rời dạng hạt. Quá trình sấy đều đặn và mãnh liệt, cường độ sấy cao.
5.Thiết bị sấy tháp: Chuyên dùng để sấy các loại nông sản dạng hạt. Trong tháp, vật liệu di chuyển nhờ thế năng. Nhập liệu trên đỉnh tháp, tháo liệu ở đáy tháp.
6. Thiết bị sấy phun: Phun vật liệu (chất lỏng) thành hạt nhỏ và rơi trong buồng sấy. Tác nhân sấy được thổi và chuyển động cùng chiều với vật liệu và sấy khô vật liệu.
Dùng để sấy các dung dịch thành bột như sữa, xà phòng.
7. Thiết bị sấy tầng sôi: Vật liệu sấy ở thể sôi, trao đổi ẩm với dòng tác nhân.
8. Thiết bị sấy khí thổi: Thường dùng để sấy các loại hạt nhẹ có độ ẩm chủ yếu là ẩm bề mặt. Hệ thống sấy này thường làm phương tiện vận chuyển từ chỗ này đến chỗ khác theo yêu cầu chế biến. Vì hạt vật liệu chuyển động tịnh tiến theo dòng khí, đồng thời chuyển động quay; do chuyển động quay nên tiêu tốn một phần năng lượng, làm kết quả của chuyển động tịnh tiến bị chậm lại.
- Các hạt vật liệu bị lôi cuốn theo dòng tác nhân, vì vậy sự trao đổi nhiệt, trao đổi ẩm giữa tác nhân và vật liệu rất mãnh liệt.
- Tốc độ khí rất lớn, tùy thuộc vào kích cỡ và khối lượng riêng của vật liệu.
- Vật liệu sấy thuộc loại hạt nhỏ, kích cỡ không quá 8-10mm.
- Thời gian sấy ngắn, hầu như quá trình xảy ra tức thời.
Ưu điểm: Thiết bị có kết cấu đơn giản, gọn, vốn đầu tư ít, sấy vật liệu khô đều, năng suất cao.
Nhược điểm: Tiêu tốn nhiều năng lượng. Chỉ dùng để tách ẩm bề mặt (ẩm tự do) và dùng để sấy các vật liệu có trở lực truyền ẩm bé.
4.2. Chọn thiết bị sấy:
Tinh bột ở dạng bột mịn và chủ yếu là ẩm bề mặt phù hợp sử dụng thiết bị sấy khí thổi để sấy.
4.3. Chọn lựa tác nhân sấy:
Tác nhân sấy thông thường có thể chọn không khí hoặc khói lò. Vì đây là tinh bột dùng làm thức ăn nên cần có độ sạch nhất định, do đó phải dùng tác nhân sấy là không khí sạch.
4.4. Chọn chế độ sấy:
Khi sấy ngược chiều, vật liệu ra sẽ tiếp xúc với tác nhân sấy có nhiệt độ cao, dễ gây biến tính sản phẩm. Do đó sấy ngược chiều thừơng chỉ thích hợp cho vật liệu sấy có thể chịu được nhiệt độ cao. Tinh bột dễ bị hồ hoá và nếu nhiệt độ cao sẽ làm màu của tinh bột không trắng nên em chọn chế độ sấy cùng chiều.

Phần 2
QUI TRÌNH CÔNG NGHỆ
I. Chọn qui trình công nghệ: