Nghiên cứu, thiết kế và chế tạo thiết bị sấy tầng sôi liên tục kiểu xung khí để sấy vật liệu thực phẩm có độ kết dính cao (muối, đường RS, cơm dừa) :Báo cáo tổng kết đề tài nghiên cứu Khoa học cấp Bộ

BỘ CÔNG THƯƠNG

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

BÁO CÁO TỔNG KẾT

NHIỆM VỤ CẤP BỘ

Tên nhiệm vụ:

NGHIÊN CỨU, THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO THIẾT BỊ SẤY VẬT LIỆU

RỜI C￾ ĐỘ KẾT DÍNH CAO KIỂU TẦNG SÔI XUNG KHÍ LIÊN TỤC,

NĂNG SUẤT 20kg/h

Cơ quan chủ quản: Bộ Công Thương

Cơ quan chủ trì: Trường Đại học Công nghiệp Tp.HCM

Chủ nhiệm nhiệm vụ: ThS. Phạm Quang Phú

Thời gian thực hiện: 18 tháng (từ tháng 01/2017 đến hết tháng 06/2018)

TP.HCM – 2018

BỘ CÔNG THƯƠNG

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

BÁO CÁO TỔNG KẾT

NHIỆM VỤ CẤP BỘ

Tên nhiệm vụ:

NGHIÊN CỨU, THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO THIẾT BỊ SẤY VẬT LIỆU

RỜI C￾ ĐỘ KẾT DÍNH CAO KIỂU TẦNG SÔI XUNG KHÍ LIÊN TỤC,

NĂNG SUẤT 20kg/h

Cơ quan chủ quản: Bộ Công Thương

Cơ quan chủ trì: Trường Đại học Công nghiệp Tp.HCM

Chủ nhiệm nhiệm vụ: ThS. Phạm Quang Phú

Thời gian thực hiện: 18 tháng (từ tháng 01/2017 đến hết tháng 06/2018)

TP.HCM – 2018

B19-BCTK-BCT

37/2016/TT-BCT

1

THÔNG TIN CHUNG

1. Tên đề tài: Nghiên cứu, thiết kế và chế tạo thiết bị sấy vật liệu rời c￾ độ kết

d￾nh cao kiểu tầng sôi xung kh￾ liên t￾c, năng suất 20kg/h

2. Mã số: 148.17.ĐT/HĐ-KHCN

3. Danh sách những người tham gia thực hiện nhiệm v￾

TT Họ và tên Cơ quan/tổ chức

1 ThS. Phạm Quang Phú Trường Đại học Công nghiệp Tp.HCM

2 PGS.TS. Bùi Trung Thành Trường Đại học Công nghiệp Tp.HCM

3 ThS. Nguyễn Hoàng Khôi Trường Đại học Công nghiệp Tp.HCM

4 ThS. Lê Đình Nhật Hoài Trường Đại học Công nghiệp Tp.HCM

5 ThS. Dương Tiến Đoàn Trường Đại học Công nghiệp Tp.HCM

6 KS. Lê Hồng Long Trường Trung cấp nghề Quang Trung

4. Đơn vị chủ trì: Trường Đại học công nghiệp Tp.HCM

5. Thời gian thực hiện:

5.1. Theo hợp đồng: từ tháng 01 năm 2017 đến tháng 12 năm 2017

5.2. Gia hạn (nếu có): 06 tháng (đến hết tháng 06 năm 2018)

5.3. Thực hiện thực tế: từ tháng 11 năm 2015 đến tháng 06 năm 2017

6. Những thay đổi so với thuyết minh ban đầu (nếu có): không

7. Tổng kinh ph￾ được phê duyệt của đề tài: 120 triệu đồng.

B19-BCTK-BCT

37/2016/TT-BCT

2

8. Sản phẩm, công bố và kết quả đào tạo của đề tài

TT Tên sản phẩm

Yêu cầu khoa học hoặc/và chỉ tiêu kinh tế - kỹ thuật

Đăng ký Đạt được

1

Thiết bị sấy tầng

sôi xung khí liên

tục

- Năng suất sấy muối tinh

hoặc đường RS (sản xuất

từ mía đường): 20kg/h.

- Độ ẩm đầu vào:

+ Muối tinh: ≤5%

+ Đường RS: ≤4%

- Độ ẩm đầu ra: <0,3% (cho

cả muối tinh và đường RS)

- Màu sắc hạt: Sáng, trắng tự

nhiên

- Chi phí tiêu hao điện năng:

thấp hơn máy sấy tầng sôi

thông thường 20-30%.

- Khí thải được tách lọc qua

hệ thống cyclone bảo đảm

môi trường làm việc tốt

- Năng suất sấy đường RS

(sản xuất từ mía đường):

20kg/h.

- Độ ẩm đầu vào:

+ Đường RS: ≤4%

- Độ ẩm đầu ra: <0,1%

- Màu sắc hạt: Sáng, trắng tự

nhiên

- Chi phí tiêu hao điện năng:

thấp hơn máy sấy tầng sôi

thông thường 20-30%.

- Khí thải được tách lọc qua

hệ thống cyclone bảo đảm

môi trường làm việc tốt

2 Bộ bản vẽ thiết

kế chế tạo và quy

trình vận hành,

bảo trì, sửa chữa

các thiết bị mô

hình máy sấy

tầng sôi xung khí

dạng mẻ, năng

suất 5 kg/mẻ.

-Bản vẽ tổng thể bố trí mô

hình, thiết bị.

-Bản vẽ chi tiết các thiết bị

chính của mô hình.

-Bộ tài liệu quy trình vận

hành, bảo trì, sửa chữa các

thiết bị mô hình.

- 01 Bản vẽ tổng thể bố trí mô

hình, thiết bị.

- 09 Bản vẽ chi tiết các thiết

bị chính của mô hình.

- 01 Bộ tài liệu quy trình vận

hành, bảo trì, sửa chữa các

thiết bị mô hình.

3

Bài báo khoa học

Nghiên cứu xây dựng chế độ

sấy đường RS bằng phương

pháp sấy tầng sôi xung khí

Pham Quang Phu, Le Hong

Long, Bui Trung Thanh,

Drying refined sugar on the

continuous pulsed fluidized

bed dryer: experimental study

on the main technological

parameters determination,

EPH - International Journal of

Agriculture and

Environmental Research, vol

4(5), 2018, ISSN: 2208-2158

B19-BCTK-BCT

37/2016/TT-BCT

3

4

Kết quả đào tạo

01 học viên cao học ngành

kỹ thuật nhiệt

Học viên Lê Hồng Long đang

thực hiện đề tài “Nghiên cứu

sấy dựng chế độ sấy đường

RS bằng phương pháp tầng

sôi xung khí” do thành viên

đề tài hướng dẫn.

9. Tình hình sử d￾ng kinh ph￾

TT Nội dung chi

Kinh phí

được

duyệt

(triệu

đồng)

Kinh phí

thực hiện

(triệu

đồng)

Ghi chú

A Chi phí trực tiếp

1 Thuê khoán chuyên môn 62,0 62,0

2 Nguyên, nhiên vật liệu, cây con.. 12,1 12,1

3 Thiết bị, dụng cụ 17,9 17,9

4 Công tác phí

5 Dịch vụ thuê ngoài

6 Hội nghị, Hội thảo, kiểm tra tiến độ,

nghiệm thu

20,0 20,0

7 In ấn, Văn phòng phẩm 2,0 2,0

8 Chi phí khác

B Chi phí gián tiếp

1 Quản lý phí 6,0 6,0

2 Chi phí điện, nước

Tổng số 120,0 120,0

B19-BCTK-BCT

37/2016/TT-BCT

4

LỜI CẢM ƠN

Trong quá trình thực hiện đề tài, chủ nhiệm đề tài và các thành viên thực hiện

đã nhận được sự hỗ trợ tích cực từ phía Nhà trường, Khoa, các đồng nghiệp và các em

sinh viên. Cảm ơn sự hỗ trợ về mặt kinh phí của Bộ Công Thương, sự hỗ trợ về cơ sở

vật chất của trường đại học công nghiệp Tp.HCM và khoa công nghệ Nhiệt Lạnh, cảm

ơn sự giúp đỡ về mặt lý thuyết và thực tiễn của các Thầy, Cô đồng nghiệp và sự hỗ trợ

các em sinh viên.

B19-BCTK-BCT

37/2016/TT-BCT

5

T￾M TẮT KẾT QUẢ THỰC HIỆN NHIỆM VỤ

Đường RS hay muối tinh là các dạng vật liệu rời, có ẩm tập trung nhiều ở bề

mặt nên dễ hút ẩm khi không qua quá trình sấy, dễ kết dính thành từng khối khi có cấp

nhiệt liên tục, đồng thời cũng tồn tại ẩm liên kết bên trong nên rất khó tách khỏi vật

liệu. Để tách được ẩm liên kết cần cung cấp nhiệt lượng cao, khi đó sẽ ảnh hưởng đến

màu sắc của sản phẩm, làm giảm chất lượng sản phẩm. Với các đặc điểm như vậy,

phương pháp sấy phù hợp với sản phẩm đường RS, muối tinh là phương pháp sấy tầng

sôi cấp khí gián đoạn hay còn gọi là phương pháp sấy tầng sôi xung khí.

Để giải quyết được bài toán sấy các sản phẩm như đường RS, muối tinh, mục

tiêu đề ra của đề tài là nghiên cứu, thiết kế chế tạo thiết bị sấy tầng sôi xung khí dạng

liên tục theo hướng tiết kiệm năng lượng để ứng dụng sấy vật liệu có đặc tính kết dính

trong môi trường nhiệt- ẩm, có năng suất 20 kg/h. Đề tài đã tiến hành nghiên cứu ứng

dụng kỹ thuật sấy tầng sôi xung khí đối với sản phẩm đường RS. Từ kết quả nghiên

cứu lý thuyết đã tiến hành thiết kế và chế tạo mô hình vật lý có quy mô thí nghiệm để

tiến hành nghiên cứu thực nghiệm.

Phương án quy hoạch thực nghiệm bậc hai gồm 4 yếu tố ảnh hưởng đã được

xây dựng cho quá trình sấy đường RS. Kết quả là, các phương trình hồi quy bậc 2 đã

được thiết lập để đánh giá ảnh hưởng của bốn thông số công nghệ (nhiệt độ sấy, vận

tốc tác nhân sấy, tần số xung khí và đường kính hạt) đến các hàm mục tiêu đầu ra gồm

độ ẩm sản phẩm, tỷ lệ thu hồi chính phẩm, chi phí điện năng riêng, chi phí nhiệt năng

riêng. Qua đó xác định được các chế độ sấy hợp lý cho quá trình sấy đường RS như

sau:

+ Nhiệt độ sấy: 71,5￾C

+ Vận tốc tác nhân sấy: 2,1 m/s

+ Tốc độ xung khí: 0,55 Hz

+ Đường kính hạt trung bình: 467mm

Ở chế độ sấy này, độ ẩm sản phẩm đạt 0,035%, tỉ lệ thu hồi chính phẩm đạt 100%, chi

phí điện năng đạt 187 Wh/kg sản phẩm và chi phí nhiệt năng đạt 1024 kJ/kg sản phẩm.

Kết quả nghiên cứu lý thuyết và thực nghiệm cho thấy máy sấy tầng sôi xung

khí liên tục phù hợp để sấy các loại vật liệu rời, có kích thước nhỏ, dễ bị kết dính trong

môi trường nhiệt. Các thông số công nghệ chính ảnh hưởng đến quá trình sấy vật liệu

trên máy sấy tầng sôi xung khí liên tục là nhiệt độ sấy, vận tốc tác nhân sấy, tần số

xung khí và đường kính trung bình của hạt.

Kết quả nghiên cứu của đề tài đã tạo ra một mô hình vật lý và xây dựng được

chế độ sấy phù hợp cho quá trình sấy sản phẩm đường mía, đồng thời giúp cho các

nghiên cứu ứng dụng kỹ thuật sấy tầng sôi xung khí đối với vật liệu rời, có độ ẩm cao.

B19-BCTK-BCT

37/2016/TT-BCT

6

Các kết quả cho thấy kỹ thuật sấy tầng sôi xung khí có khả năng tiết kiệm năng lượng

so với kỹ thuật sấy tầng sôi thông thường. Mô hình vật lý từ kết quả nghiên cứu của đề

tài sẽ là cơ sở để tiếp tục nghiên cứu chuyên sâu hơn nữa về kỹ thuật sấy tầng sôi xung

khí và làm nền tảng để phát triển công nghệ sấy tầng sôi xung khí ở quy mô công

nghiệp.

Tóm lại, đề tài cũng đã góp phần làm đa dạng hóa các máy sấy vật liệu rời của

nguyên lý sấy tầng sôi để phục vụ trong nghiên cứu trong công nghệ chế biến thực

phẩm ứng dụng trong thực tiễn có hướng đến nâng cao chất lượng sản phẩm và tiết

kiệm năng lượng.