Nghiên cứu công nghệ sấy cá ba sa phi lê và thiết kế phân xưởng sản xuất năng suất 1 tấn sản phẩm/ngày

chảy mạnh. Đây là đối tượng nuôi nước ngọt có sản lượng xuất khẩu lớn nhất hiện nay. Nghề nuôi cá ba sa trong bè rất phát triển trên thế giới dưới mô hình nuôi mang tính công nghiệp với mật độ cao, năng suất trung bình 130÷150 kg/m³/năm. Cá ba sa ở Việt Nam Ở Việt Nam hai họ chính trong bộ cá trơn được nghiên cứu là họ Pangasiidae và Clariidae. Họ Pangasiidae có 21 loài thuộc 2 giống: giống Pangasius có 19 loài và giống Helicophagus có 2 loài. Có một loài sống trong nước lợ, 2 loài sống ở biển. Tính ăn của các loài trong họ Pangasiidae thay đổi tùy theo giai đoạn phát triển của cá thể. Trong họ Pangasiidae 2 loài cá ba sa và cá tra là cá nuôi kinh tế của  HYPERLINK "" \o "Đồng bằng sông Cửu Long" đồng bằng sông Cửu Long. Hằng năm nghề nuôi cá bè cung cấp hàng ngàn tấn cá ba sa cho thị trường trong nước, thêm vào đó là hàng ngàn tấn nguyên liệu cho thức ăn gia súc. Theo Bộ Nông nghiệp và Phát triển Nông thôn trong năm 1993 sản lượng nuôi bè ở miền Nam ước lượng vào khoảng 17400 tấn hầu hết là từ các bè nuôi  HYPERLINK "" \o "Sông Mê Kông" sông Mê Kông, thì chỉ riêng cá ba sa đã chiếm 3/4 sản lượng này (13400 tấn). Đến năm 2008, Việt Nam đã xuất khẩu được 640.000 tấn cá tra, cá ba sa đạt giá trị 1,45 tỉ USD. 1.1.2. Thành phần hóa học, giá trị dinh dưỡng Cá tra và cá ba sa của Việt Nam được nhiều thị trường ưa chuộng vì màu sắc cơ thịt trắng, thịt cá thơm ngon hơn so với các loài cá da trơn khác. Trong dinh dưỡng học người ta đã biết cá là một món ăn quý có nhiều prôtêin, nhiều chất khoáng quan trọng và có gần đủ các loại vitamin, đặc biệt nhiều vitamin A và D trong gan cá và một số vitamin nhóm B. Hơn thế nữa, cá tra và cá ba sa là hai loài có giá trị dinh dưỡng cao vì thành phần dinh dưỡng chứa nhiều chất đạm, ít béo, nhiều EPA và DHA, ít cholesterol. Lượng prôtêin trong cá tra và cá ba sa vào khoảng 23% đến 28%, tương đối cao hơn các loài cá nước ngọt khác (16 ÷ 17% tùy loại cá). Các prôtêin của cá đều dễ tiêu hóa và dễ hấp thu hơn thịt. Quan trọng hơn nữa là thành phần các prôtêin trong cá tra và cá ba sa vừa có chứa đầy đủ các axít amin cần thiết cho cơ thể lại vừa có tỷ lệ các axít amin thiết yếu (EAA) rất cân bằng và phù hợp với nhu cầu EAA của con người. Về chất béo, hàm lượng chất béo trong cá ba sa ít hơn so với thịt nhưng chất lượng mỡ cá lại tốt hơn. Các axit béo chưa no hoạt tính cao chiếm từ 50% đến 70% trong tổng số lipit bao gồm oleic, linoleic, linolenic, arachidonic, klupanodonic... Các axit béo này là vật chất quan trọng hỗ trợ cho nhiều cơ quan trong cơ thể như hệ thần kinh, hệ tuần hoàn. Nhiều nghiên cứu khoa học đã phát hiện rằng trong chất béo chưa bão hòa của cá ba sa có chứa nhiều axit béo Omega 3 (EPA và DHA). Đây là các axit béo quan trọng mà cơ thể chúng ta không thể tự tổng hợp được nên bắt buộc phải được cung cấp từ thức ăn. Chất DHA (Docosahexaenoic Axit) giữ vai trò quan trọng trong quá trình sinh trưởng của tế bào não và hệ thần kinh, có ảnh hưởng tới năng lực tìm tòi, phán đoán, tổng hợp của não. DHA được xem là không thể thiếu trong giai đoạn trẻ em đang phát triển, thanh niên hoặc những người lao động trí óc thường xuyên. Nếu cơ thể thiếu DHA, bộ não sẽ trì trệ, trí nhớ giảm sút, kém thông minh. Chất EPA (Eicosapentaenoic Axit) cũng có nhiều trong axit béo chưa bão hòa của cá và có tác dụng phòng chống bệnh xơ vữa động mạch và nhồi máu cơ tim. Như vậy, EPA rất cần thiết cho người cao tuổi cũng như người tiêu dùng trong độ tuổi lao động. Ngày nay, các nhà khoa học đã cho biết thêm hàm lượng Cholesterol trong cá tra, cá ba sa cực kỳ thấp, chỉ chiếm khoảng 0,02% thành phần thịt cá (cụ thể là xấp xỉ 22mg đến 25mg trên 100g cá thành phẩm ăn được). Bảng 1.1. Thành phần dinh dưỡng của cá ba sa thành phẩm (tính trên 100 g thành phẩm ăn được) Đại lượngGiá trịTổng năng lượng cung cấp (cal)170Chất đạm (g)28,03Tổng lượng chất béo (g)7,02Chất béo chưa bão hòa (có DHA, EPA) (g)5,00Cholesterol (%)0,022Natri (mg)70,6 1.1.3. Tình hình sản xuất, tiêu thụ Theo thống kê sơ bộ từ Tổng cục Hải quan, giá trị xuất khẩu thủy sản của cả nước trong 6 tháng đầu năm 2010 đạt hơn 2 tỷ USD, tăng 17% so với cùng kì năm 2009. Ngành cá tra, cá ba sa cũng có sự hồi phục tốt khi xuất khẩu 304,3 nghìn tấn cá tra, cá ba sa đạt kim ngạch 652,7 triệu USD trong 6 tháng đầu năm nay, tăng 14,3% về khối lượng và 7,9% về giá trị so với cùng kì năm 2009. So với các năm trước tốc độ này, tốc độ tăng trưởng này chỉ được xem là vừa phải. Tuy nhiên, so với năm 2009, khi ngành tăng trưởng âm, những kết quả đạt được trong sáu tháng đầu năm 2010 có thể coi là khả quan. Hình 1.2. Kim ngạch xuất khẩu cá tra, ba sa và tôm từ 1-2009 đến 7-2010 (triệu USD). Theo Tổng cục Hải quan Bên cạnh các diễn biến tỷ giá hiện nay đang có lợi cho các doanh nghiệp xuất khẩu, thị trường xuất khẩu cũng có những chuyển biến tích cực cho ngành cá tra, cá ba sa. Hình 1.3. Biểu đồ thị trường xuất khẩu cá ba sa của Việt Nam 6 tháng đầu năm 2010 (theo VASEP). Tại thị trường Mỹ, mặc dù mặt hàng cá tra, cá ba sa bị áp thuế chống phá giá nhưng tốc độ tăng trưởng ở thị trường này vẫn duy trì ở mức cao, trong 6 tháng đầu năm 2010 giá trị xuất khẩu đạt 65,5 triệu USD, tăng 10% so với cùng kì năm 2009. Thêm vào đó thị trường Nga đã mở cửa trở lại. Theo thông tin từ Ban điều hành xuất khẩu thủy sản vào Nga, 7 tháng đầu năm nay, xuất khẩu cá tra, cá ba sa vào thị trường này đạt 20.295 tấn (gần 35 triệu USD), tăng 11,2% so với cùng kì năm trước. Mục tiêu xuất khẩu 100 triệu USD vào thị trường Nga trong năm nay kì vọng cao là có thể đạt được. Tuy nhiên, tình hình cũng không phải hoàn toàn thuận lợi trong năm nay vì ngành cũng phải đối mặt với một số khó khăn ngắn hạn. Khủng hoảng nợ tại thị Châu Âu cũng như sự mất giá của đồng EURO so với USD đã khiến cho nhu cầu tiêu dùng ở thị trường này – thị trường có tỷ trọng lớn nhất – bị chững lại trong quý II, các đơn hàng xuất khẩu từ Việt Nam trở nên kém cạnh tranh hơn. Đối với thị trường Mỹ, vẫn còn lơ lửng một vấn đề, đó là Bộ Nông nghiệp Mỹ (USDA) đề xuất đưa cá tra vào quản lý theo Luật FarmBill. Nếu được phê chuẩn, cá tra sẽ phải chịu chế độ kiểm tra chất lượng nghiêm ngặt hơn, khiến nhiều doanh nghiệp sẽ phải chịu chi phí tuân thủ cao và tốn nhiều thời gian vì phải xây dựng lại hệ thống kiểm tra chất lượng từ đầu theo tiêu chuẩn mới này. Hiện nay, Hiệp hội Chế biến và Xuất khẩu Thủy sản Việt Nam (VASEP) và các doanh nghiệp lớn đang cố gắng vận động hành lang, thực hiện các chiến dịch PR (Public Relation) để quảng bá chất lượng sản phẩm nhằm tránh việc sản phẩm cá tra “rơi” vào “khái niệm catfish” và bị quản lý bởi FarmBill. Theo tính mùa vụ, xuất khẩu thủy sản nói riêng và cá tra, cá ba sa nói riêng sẽ tăng mạnh hơn từ tháng 8 đến cuối năm. Xét tính hình hồi phục của các thị trường và diễn biến giá cá tra, cá ba sa xuất khẩu (nhìn chung ít tăng so với năm 2009), có thể dự đoán chung là ngành sẽ hồi phục với tốc độ nhẹ trong năm nay. Theo Trung tâm Tin học - Thống kê (Bộ Nông nghiệp và Phát triển nông thôn), ước tính khối lượng cá tra xuất khẩu đạt 660 ngàn tấn, tương đương 1,4 tỷ USD, tăng khoảng 4,5% so với năm 2009. Các doanh nghiệp trong ngành sẽ có sự phân hóa về kết quả hoạt động kinh doanh. Những doanh nghiệp có nền tảng tốt, đảm bảo chất lượng sản phẩm theo các điều kiện ngày càng nghiêm ngặt sẽ duy trì được tăng trưởng dương và tốt hơn so với ngành. 1.2. TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ SẤY 1.2.1. Sơ lược quá trình sấy Sấy là một quá trình công nghệ được sử dụng trong rất nhiều ngành công nông nghiệp. Trong nông nghiệp, sấy là một trong những công đoạn quan trọng của công nghệ sau thu hoạch; trong công nghiệp (như công nghiệp chế biến nông sản – hải sản, công nghiệp chế biến gỗ, công nghiệp sản xuất vật liệu xây dựng…) kỹ thuật sấy cũng đóng vai trò quan trọng trong dây chuyền sản xuất nhằm 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 sấy không chỉ là quá trình tách nước và hơi nước ra khỏi vật liệu một cách đơn thuần mà đòi hỏi sau khi sấy vật liệu phải đảm bảo chất lượng cao, tiêu tốn năng lượng ít và chi phí vận hành thấp. Nguyên tắc của quá trình sấy thông thường là cung cấp năng lượng nhiệt để biến đổi trạng thái pha lỏng trong vật liệu thành hơi. Cơ chế của quá trình được diễn tả bởi 4 quá trình cơ bản sau: Cấp nhiệt cho bề mặt vật liệu. Dòng nhiệt dẫn từ bề mặt vào bên trong vật liệu. Khi nhận được lượng nhiệt, dòng ẩm di chuyển từ bên trong ra bề mặt vật liệu. Dòng ẩm từ bề mặt vật liệu tách vào môi trường xung quanh. Bốn quá trình này được thể hiện bằng sự truyền vận bên trong vật liệu và sự trao đổi nhiệt - ẩm bên ngoài giữa bề mặt vật liệu với môi trường xung quanh. 1.2.2. Phân loại phương pháp sấy Dựa vào trạng thái tác nhân sấy hay cách tạo ra động lực quá trình dịch chuyển ẩm ra khỏi vật liệu ẩm mà chúng ta có hai phương pháp sấy: Phương pháp sấy nóng và phương pháp sấy lạnh. 1.2.2.1. Phương pháp sấy nóng Trong phương pháp sấy nóng TNS và VLS được đốt nóng. Do TNS được đốt nóng nên độ ẩm tương đối  giảm dần đến phân áp suất hơi nước Pam trong TNS giảm. Mặt khác do nhiệt độ của VLS tăng lên nên mật độ hơi trong các mao quản tăng nên phân áp suất hơi nước trên bề mặt vật liệu cũng tăng theo công thức: (1.1) Trong đó: Pr: áp suất trên bề mặt cột mao dẫn, N/m2. Po: áp suất trên bề mặt thoáng, N/m2. δ: Sức căng bề mặt thoáng, N/m2. : mật độ hơi trên cột dịch thể trong ống mao dẫn, kg/m3. : mật độ dịch thể, kg/m3. Như vậy trong hệ thống sấy nóng có hai cách để tạo ra độ chênh phân áp suất hơi nước giữa vật liệu sấy và môi trường: + Giảm phân áp suất của hơi nước trong tác nhân sấy bằng cách đốt nóng. + Tăng phân áp suất hơi nước trong vật liệu sấy. Tóm lại, nhờ đốt nóng cả TNS và VLS hoặc chỉ đốt nóng VLS mà hiệu số giữa phân áp suất hơi nước trên bề mặt vật Phb và phân áp suất hơi nước trong tác nhân sấy Ph tăng lên dẫn đến quá trình dịch chuyển ẩm từ trong lòng vật liệu sấy ra bề mặt và đi vào môi trường. Do đó, HTS nóng thường được phân loại theo phương pháp cung cấp nhiệt: Hệ thống sấy đối lưu: Vật liệu sấy nhận nhiệt bằng đối lưu từ một dịch thể nóng mà thông thường là không khí nóng hoặc khói lò. Hệ thống sấy đối lưu gồm: hệ thống sấy buồng, hệ thống sấy hầm, hệ thống sấy khí động…. Hệ thống sấy tiếp xúc: Vật liệu sấy nhận nhiệt từ một bề mặt nóng. Như vậy trong hệ thống sấy tiếp xúc, người ta tạo ra độ chênh lệch áp suất nhờ tăng phân áp suất hơi nước trên bề mặt vật liệu sấy. Hệ thống sấy tiếp xúc gồm: hệ thống sấy lô, hệ thống sấy tầng… Hệ thống sấy bức xạ: Vật liệu sấy nhận nhiệt từ một nguồn bức xạ để dẫn ẩm dịch chuyển từ lòng vật liệu sấy ra bề mặt và từ bề mặt vào môi trường. Ở đây người ta tạo ra độ chênh phân áp suất hơi nước giữa vật liệu sấy và môi trường bằng cách đốt nóng vật liệu sấy. Hệ thống sấy dùng dòng điện cao tầng hoặc dùng năng lượng điện từ trường: Khi vật liệu sấy đặt trong môi trường điện từ thì trong vật xuất hiện các dòng điện và chính dòng điện này sẽ đốt nóng vật. Ưu điểm của phương pháp sấy nóng: Thời gian sấy bằng các phương pháp sấy nóng ngắn hơn so với phương pháp sấy lạnh. Năng suất cao và chi phí ban đầu thấp. Nguồn năng lượng sử dụng cho phương pháp sấy nóng có thể là khói thải, hơi nước nóng, hay các nguồn nhiệt từ dầu mỏ, than đá, rác thải,... cho đến điện năng. Thời gian làm việc của hệ thống cũng rất cao. Nhược điểm: Chỉ sấy được các vật sấy không cần có các yêu cầu đặc biệt về nhiệt độ. Sản phẩm sấy thường hay bị biến màu và chất lượng không cao. 1.2.2.1. Phương pháp sấy lạnh Trong phương pháp sấy lạnh, người ta tạo ra độ chênh áp suất hơi nước giữa VLS và TNS bằng cách giảm phân áp suất hơi nước trong TNS Ph nhờ giảm độ chứa ẩm d. Mối quan hệ đó được thể hiện theo công thức: (1.2) Trong đó: B: áp suất môi trường (áp suất khí trời), at. Khi đó, ẩm trong vật liệu dịch chuyển ra bề mặt và từ bề mặt vào môi trường có thể trên dưới nhiệt độ môi trường (t > 0 oC) và cũng có thể nhỏ hơn 0 oC. Phương pháp sấy lạnh có thể phân loại như sau: HTS lạnh ở nhiệt độ t > 0 oC: Với hệ thống sấy này, nhiệt độ VLS cũng như nhiệt độ TNS xấp xỉ bằng nhiệt độ môi trường, TNS thường là không khí. Trước hết, không khí được khử ẩm bằng phương pháp làm lạnh hoặc bằng các máy khử ẩm hấp phụ. Sau đó được đốt nóng hoặc làm lạnh đến nhiệt độ yêu cầu rồi cho đi qua VLS. Khi đó, phân áp suất hơi nước trong TNS bé hơn phân áp suất hơi nước trên bề mặt VLS nên ẩm từ dạng lỏng sẽ bay hơi và đi vào TNS. Như vậy, quy luật dịch chuyển ẩm trong lòng VLS và từ bề mặt vật vào môi trường trong các HTS lạnh giống như các loại HTS nóng. Điều khác nhau ở đây là cách giảm phân áp suất hơi nước Ph trong TNS. Trong các HTS nóng đối lưu người ta giảm Ph bằng cách đốt nóng TNS (d = const) để tăng áp suất bão hoà dẫn đến giảm độ ẩm tương đối . Còn các HTS lạnh có nhiệt độ TNS bằng nhiệt độ môi trường chẳng hạn, người ta tìm cách giảm phân áp suất hơi nước của TNS bằng cách giảm lượng chứa ẩm d kết hợp với quá trình làm lạnh (sau khử ẩm bằng hấp phụ) hoặc đốt nóng (sau khử ẩm bằng làm lạnh). HTS thăng hoa: HTS thăng hoa là HTS lạnh mà trong đó ẩm trong VLS ở dạng rắn trực tiếp biến thành hơi đi vào TNS. Trong HTS này người ta tạo ra môi trường trong đó nước trong VLS ở dưới điểm 3 thể, nghĩa là nhiệt độ của vật liệu T 610 Pa thì khi VLS nhận nhiệt lượng, nước trong VLS ở dạng rắn không thể chuyển trực tiếp thành hơi để đi vào TNS mà trước khi biến thành hơi, nước phải chuyển từ thể rắn qua thể lỏng. Ưu điểm của phương pháp sấy lạnh Các chỉ tiêu về chất lượng như màu cảm quan, mùi vị, khả năng bảo toàn vitamin C cao. Thích hợp để sấy các loại vật liệu sấy yêu cầu chất lượng cao, đòi hỏi phải sấy ở nhiệt độ thấp. Sản phẩm bảo quản lâu và ít bị tác động bởi điều kiện bên ngoài Quá trình sấy kín nên không phụ thuộc nhiều vào điều kiện môi trường. Nhược điểm của phương pháp sấy lạnh Giá thành thiết bị cao, tiêu hao điện năng lớn. Vận hành phức tạp, người vận hành cần có trình độ kỹ thuật cao. Cấu tạo thiết bị phức tạp, thời gian sấy lâu. Nhiệt độ môi chất sấy thường gần nhiệt độ môi trường nên chỉ thích hợp với một số loại vật liệu, không sấy được các vật liệu dể bị vi khuẩn làm hư hỏng ở nhiệt độ môi trường như bị ôi, thiu, mốc… Do cuốn bụi nên có thể gây tắc tại thiết bị làm lạnh. 1.2.3. Giới thiệu về thiết bị sấy ứng dụng công nghệ bơm nhiệt Bơm nhiệt là một thiết bị dùng để bơm một dòng nhiệt từ mức nhiệt độ thấp lên mức nhiệt độ cao hơn, phù hợp với nhu cầu cấp nhiệt. Để duy trì bơm nhiệt hoạt động cần tiêu tốn một dòng năng lượng khác (điện năng hoặc nhiệt năng). Như vậy máy lạnh cũng là một loại bơm nhiệt và có chung một nguyên lý hoạt động. Các thiết bị của chúng là giống nhau. Người ta chỉ phân biệt máy lạnh với bơm nhiệt ở mục đích sử dụng mà thôi. Máy lạnh gắn với việc sử dụng nguồn lạnh ở thiết bị bay hơi còn bơm nhiệt gắn với việc sử dụng nguồn nhiệt ở thiết bị ngưng tụ. Do yêu cầu sử dụng nguồn nhiệt nên bơm nhiệt hoạt động ở cấp nhiệt độ cao hơn. Cấu tạo máy sấy bơm nhiệt: Gồm các thành phần sau: môi chất và cặp môi chất, máy nén lạnh, các thiết bị trao đổi nhiệt, thiết bị phụ của bơm nhiệt, thiết bị ngoại vi của bơm nhiệt. 1.2.3.1. Môi chất và cặp môi chất Môi chất và cặp môi chất của bơm nhiệt có yêu cầu như máy lạnh. Một vài yêu cầu đặc biệt hơn xuất phát từ nhiệt độ sôi và ngưng tụ cao hơn, gần giống như chế độ nhiệt độ cao của điều hòa không khí, nghĩa là cho đến nay người ta vẫn sử dụng các loại môi chất như: R12, R22, R502 và MR cho máy tuabin. Gần đây người ta chú ý đến việc sử dụng các môi chất mới cho bơm nhiệt nhằm nâng cao nhiệt độ dàn ngưng như: R22, R113, R114, R12B1, R142… 1.2.3.2 Máy nén lạnh. Cũng như máy nén lạnh, máy nén là bộ phận quan trọng nhất của bơm nhiệt. Tất cả các dạng máy nén của máy lạnh đều được ứng dụng trong bơm nhiệt. Đặc biệt quan trọng là máy nén pittông trượt, máy nén trục vít và máy nén tuabin. Một máy nén bơm nhiệt cần phải chắc chắn, tuổi thọ cao, chạy êm và cần phải có hiệu suất cao trong điều kiện thiếu hoặc đủ tải. Trong kỹ thuật lạnh người ta phân loại máy nén lạnh thành những kiểu sau: Bảng 1.2. Sơ đồ tổng quát phân loại máy nén lạnh Máy nén tuabin Máy nén pittông quay Máy nén pittông dao động Máy nén động học Máy nén thể tích Máy nén lạnh Máy nén: - Pittông trượt - Con lắc - Kiểu màng Máy nén: - Trục vít - Roto lăn - Roto tấm trượt - Roto xoắn ốc Máy nén: - Li tâm - Hướng trục a) b)Hình 1.4. Máy nén kín (a) và máy nén nửa kín (b) 1.2.3.3. Các thiết bị trao đổi nhiệt. Các thiết bị trao đổi nhiệt cơ bản trong bơm nhiệt là thiết bị bay hơi và thiết bị ngưng tụ. Máy lạnh hấp thụ có thêm thiết bị sinh hơi và hấp thụ. Giống như máy lạnh, thiết bị ngưng tụ và bay hơi của bơm nhiệt cũng bao gồm các dạng: ống chùm, ống lồng ngược dòng, ống đứng và ống kiểu tấm. Các phương pháp tính toán cũng giống như các chế độ điều hoà nhiệt độ. Một số hình ảnh về thiết bị trao đổi nhiệt. a) b)Hình 1.5. Dàn bay hơi làm lạnh: a) Làm lạnh không khí, b) Làm lạnh nước. Hình 1.6. Thiết bị ngưng tụ làm mát bằng không khí 1.2.3.4. Thiết bị phụ của bơm nhiệt Tất cả các thiết bị phụ của bơm nhiệt giống như thiết bị phụ của máy lạnh. Xuất phát từ yêu cầu nhiệt độ cao hơn nên đòi hỏi về độ tin cậy, công nghệ gia công thiết bị cao hơn. Đây cũng là vấn đề đặt ra đối với dầu bôi trơn và đệm kín các loại trong hệ thống. Do bơm nhiệt phải hoạt động ở chế độ áp suất và nhiệt độ gần sát với giới hạn tối đa nên các thiết bị tự động rất cần thiết và phải hoạt động với độ tin cậy cao để phòng ngừa hư hỏng các thiết bị khi chế độ làm việc vượt quá giới hạn cho phép. Đối với van tiết lưu, bơm nhiệt có chế độ làm việc khác máy lạnh nên cũng cần có van tiết lưu phù hợp. 1.3.3.5. Thiết bị ngoại vi của bơm nhiệt Thiết bị ngoại vi của bơm nhiệt là những thiết bị hỗ trợ cho bơm nhiệt phù hợp với từng phương án sử dụng của nó. Thiết bị ngoại vi của bơm nhiệt gồm một số loại sau: Các phương án động lực của máy nén như: động cơ điện, động cơ gas, động cơ diesel hoặc động cơ gió… Các phương án sử dụng nhiệt thu ở dàn ngưng tụ. Nếu là sưởi ấm thì có thể sử dụng dàn ngưng trực tiếp hoặc gián tiếp qua một vòng tuần hoàn chất tải nhiệt, có thể sử dụng để sấy, nấu ăn, hút ẩm…Mỗi phương án đòi hỏi những thiết bị hỗ trợ khác nhau. Các phương án cấp nhiệt cho dàn bay hơi. Trường hợp sử dụng dàn lạnh đồng thời với nóng thì phía dàn bay hơi có thể là buồng lạnh hoặc chất tải lạnh. Ngoài ra cũng có thể sử dụng dàn bay hơi đặt ngoài không khí, dàn bay hơi sử dụng nước giếng là môi trường cấp nhiệt. Cũng có những phương án như dàn bay hơi đặt ở dưới nước, đặt ở dưới đất hoặc sử dụng năng lượng mặt trời. Các thiết bị điều khiển, kiểm tra tự động sự hoạt động của bơm nhiệt và các thiết bị hỗ trợ. Đây là những thiết bị tự động điều khiển các thiết bị phụ trợ ngoài bơm nhiệt để phù hợp với hoạt động của bơm nhiệt. 1.3.3.6. Nguyên lý làm việc và đặc điểm. Sơ đồ nguyên lý: Hình 1.7. Sơ đồ cấu tạo thiết bị sấy ứng dụng bơm nhiệt Hình 1.8. Sơ đồ nguyên lý thiết bị sấy ứng dụng bơm nhiệt Nguyên lý làm việc: TNS là không khí ẩm được làm lạnh từ trạng thái ban đầu 3 đến trạng thái 1, quá trình làm lạnh này có t1 105 nên ta có c = 0,032; n = 0,8 theo [6] tr.8. Suy ra: W/m2.độ Nhiệt tải riêng truyền từ thành vào tác nhân sấy: Tính hệ số cấp nhiệt từ môi trường đến mặt ngoài buồng sấy (W/m2.độ) (3.10) : hệ số dẫn nhiệt của không khí ở nhiệt độ trung bình môi trường (W/m.độ) H: chiều cao buồng sấy Nu: chuẩn số Nussen (3.11) Các thông số vật lý trong công thức trên lấy theo nhiệt độ tm Khối lượng riêng ρm = 1,138 kg/m3 Hệ số dẫn nhiệt λm = 0,274 W/m.độ Độ nhớt động lực học μm = 19,01.10-6 N.s/m2 Chuẩn số Pr’ = 0,6993 PrT1 = 0,699 theo nhiệt độ tường ngoài là 40oC Với tích số (Gr . Pr) > 109 thì: (3.12) W/m2.độ Nhiệt tải riêng truyền từ thành ngoài vào môi trường: Kiểm tra giả thiết về nhiệt độ: Suy ra có thể chấp nhận được giả thuyết về nhiệt độ và giá trị hệ số cấp nhiệt. Cách nhiệt cho tường buồng sấy: Tường buồng sấy được thiết kế như sau: Hình 3.1. Cấu trúc tường buồng sấy: 1. Lớp vữa xi măng; 2. Tường gạch; 3. Lớp cách nhiệt; 4. Lớp thép bảo vệ Lớp vữa xi măng δv = 20 mm, λv = 0,88 W/m.độ Lớp gạch δg = 100 mm, λg = 0,82 W/m.độ Lớp bông gốm cách nhiệt δcn, λcn = 0,03 W/m.độ Lớp thép bảo vệ inox 304: δbv = 1,5 mm, λbv = 17,5 W/m.độ Chọn hệ số truyền nhiệt K = 0,5 W/m2.độ Suy ra bề dày lớp cách nhiệt δcn = 36,9 mm. Chọn δcn = 50 mm. Khi đó hệ số truyền nhiệt K được tính lại: Cách nhiệt cho mái buồng sấy: Mái buồng sấy được thiết kế như sau: Hình 3.2. Cấu trúc mái buồng sấy: 1. Lớp thép bảo vệ; 2. Lớp cách nhiệt; 3. Tấm bê tông cốt thép; 4. Lớp phủ mái Lớp phủ mái δ4 = 10 mm, λ4 = 0,3 W/m.độ Lớp bê tông cốt thép chịu lực δ3= 90 mm, λ3 = 1,5 W/m.độ Lớp bông gốm cách nhiệt δ2, λ2= 0,03 W/m.độ Lớp thép bảo vệ inox 304: δ1 = 1,5 mm, λ1 = 17,5 W/m.độ Chọn hệ số truyền nhiệt Ktr = 0,5 W/m2.độ Theo [3] với bề mặt nóng quay lên như trần buồng sấy thì hệ số trao đổi nhiệt đối lưu α1tr = 1,3.α1 = 1,3.5,23 = 6,8 W/m2.độ Suy ra bề dày lớp cách nhiệt δ2 = 42 mm. Chọn δcn = 50 mm. Khi đó hệ số truyền nhiệt K được tính lại: Cách nhiệt cho cửa buồng sấy: Cửa buồng sấy được thiết kế như sau: Hình 3.3. Cấu trúc cửa buồng sấy: 1. Lớp thép bảo vệ; 2. Lớp cách nhiệt Lớp inox 304 bảo vệ δbv = 1,5 mm, λbv = 17,5 W/m.độ Lớp bông gốm cách nhiệt δcn, λcn = 0,03 W/m.độ Chọn hệ số truyền nhiệt Kc = 0,5 W/m2.độ W/m2.độ Suy ra bề dày lớp cách nhiệt δcn = 42,6 mm. Chọn δcn = 50 mm. Khi đó hệ số truyền nhiệt K được tính lại: W/m2.độ Vậy kích thước phủ bì của buồng sấy: + Chiều dài = (chiều dài + bề dày tường + bề dày cửa + phần đặt quạt) = (7585 + 171,5 + 53 + 320,5) = 8130 mm + Chiều rộng = (chiều rộng + 2.bề dày tường + phần dư) = (2550 + 2.171,5 + 373,5) = 3095 mm + Chiều cao = (chiều dài + bề dày mái + phần dư) = (2150 + 111,5 + 303,5) = 2565 mm 3.4. TÍNH CHỌN THIẾT BỊ PHỤ CỦA HỆ THỐNG THIẾT BỊ SẤY 3.4.1. Tính caloriphe Theo yêu cầu công nghệ, TNS sau dàn nóng có nhiệt độ θ3 = 45oC được dẫn qua caloriphe để nâng lên 55oC trước khi cấp vào buồng sấy. Lượng không khí cần cung cấp trong 1s: kg/s Nhiệt lượng caloriphe cần cung cấp cho tác nhân sấy: kW Chọn hiệu suất của caloriphe là ηc = 85% Công suất của caloriphe: kW Chọn caloriphe có công suất 72 kW. Chọn sử dụng loại caloriphe điện, thực chất là các thanh điện trở được đốt nóng toả nhiệt cho không khí. Chọn loại thanh điện trở có dạng uốn cong chữ M có cánh tản nhiệt làm bằng thép không rỉ 304, dòng điện sử dụng 3 pha 380V, thường dùng trong các thiết bị sấy. Hình 3.4: Hình dạng thanh điện trở gia nhiệt Tương ứng với nhiệt lượng tiêu hao ở trên và nhiệt lượng dự phòng, chọn 12 thanh loại 6 kW có các kích thước chuẩn sau: + Đuờng kính ống 12 mm + Đường kính cánh 28 mm + Đường kính ốc: 22 mm + Bề rộng điện trở 200 mm + Chiều dài 600 mm Mắc 12 thanh điện trở thành 3 pha, mỗi pha gồm 4 thanh điện trở mắc song song. 3.4.2. Tính thiết bị lạnh Theo sơ đồ nguyên lý sấy, TNS sau quá trình sấy được thải bỏ ra môi trường bên ngoài không có hoàn lưu. TNS mới là dòng không khí được hút vào nhiệt độ 27 oC, qua thiết bị lọc bụi, đến dàn lạnh, nhiệt độ được hạ xuống 14 oC, TNS được tách ẩm. Sau đó TNS được dẫn qua dàn nóng đến caloriphe rồi cấp vào buồng sấy. Lượng nước tách ra từ dàn lạnh: kg/s Năng suất của máy lạnh: kW Lấy tổn hao lạnh là 20% nên năng suất lạnh cần thiết là: Q0 = 1,2.145,8 = 175 kW Thể tích không khí cần cấp vào dàn lạnh: m3 Với khối lượng riêng không khí ở 15oC: l = 1,25 kg/m3 Lưu lượng gió qua dàn lạnh: m3/h = 222 m3/ph Thể tích không khí cần cấp vào dàn nóng: m3 Với khối lượng riêng không khí ở 45oC: n = 1,11 kg/m3 Lưu lượng gió qua dàn nóng: m3/h = 250 m3/ph Tra catalog máy lạnh TRANE, ta chọn 3 máy lạnh TWE240BD/TTA240BD có các thông số: Năng suất lạnh của mỗi máy lạnh: 240.000 Btu/h = 70,59 kW Lưu lượng gió dàn lạnh (tối đa) qua một máy: 9600 CFM = 9600 m3/h Bảng 3.1: Thông số kỹ thuật dàn lạnh MẫuTTH240BDDòng điện hoạt động (tối thiểu)A10,0Thông số hệ thốngLoại tác nhân lạnhR22Số vòng tuần hoàn hơi2Kiểu nối ốngHàn ốngĐường kính ống hơimm12,7Đường kính ống lỏngmm34,93Thông số coilDiện tích bề mặtm21,67Đường kính ốngmm9,53Số lớp3Số lượng cánh/inch15Điều khiển lưu lượng hơiVan tiết lưuĐường kính ống xảmm25,4Thông số quạtLoại quạtLy tâmSố lượng2Đường kínhmm381,0Bề rộngmm381,0Thông số motorSố motor1Công suất điệnHP (KW)5 (3,7)Số tốc độ1Số vòng quayRPM1440Điện ápV/Ph/Hz380/3/50Dòng chạy – dòng khởi độngA8,03 - 63Lưới lọc bụiLoạiLưới lọc nhômSố lượng4Rộng×Dài×Caomm555×727×25Kích thước dàn lạnhRộng×Dài×Caomm1751×2210×702Khối lượng dàn lạnhKhông bao bìkg361Bảng 3.2: Thông số kỹ thuật dàn nóng MẫuTTA200RDDòng điện hoạt động (tối thiểu)A53,93Thông số hệ thốngSố vòng tuần hoàn hơi2Kiểu nối ốngHàn ốngĐường kính ống hơimm12,7Đường kính ống lỏngmm34,93Thông số máy nénLoại máy nénKínSố lượng2Điện ápV/Ph/Hz300/3/50Dòng chạy-dòng khởi độngA22,9 - 145Thông số coilDiện tích bề mặtm23,95Đường kính ốngmm9,53Số lớp2Số lượng cánh/inch16Thông số quạtLoại quạtHướng trụcSố lượng2Đường kínhmm711Dẫn độngTrực tiếpLưu lượng gióm3/h23000Thông số motorSố motor2Công suất điệnW300Số tốc độ1Số vòng quayRPM875Điện ápV/Ph/Hz380/3/50Dòng chạy – dòng khởi độngA1,2 – 2,8Kích thước dàn nóngRộng×Dài×Caomm1050×2200×1050Khối lượng dàn nóngKhông bao bìkg462 Hình 3.5: Thiết bị bơm nhiệt Do máy lạnh có sẵn bộ lọc khí do đó ta không cần phải trang bị lưới lọc ở phía dòng khí đi vào. Để tiện cho việc lắp đặt trong thực tế máy lạnh thường được sử dụng ở dạng một khối, dàn lạnh và dàn nóng cùng được đặt trong một vỏ hình hộp chữ nhật, sau đó tạo trên hộp 2 cửa hút gió từ bên ngoài vào 2 dàn nóng và lạnh. Tốc độ khí trong ống dẫn khoảng 4 15 m/s Chọn kích thước ống sao cho thỏa mãn điều kiện trên. Đường ống dẫn khí từ dàn lạnh: Ống dẫn vào dàn lạnh là ống vuông có kích thước 650 x 650 mm Vận tốc dòng khí lạnh đi trong ống: m/s (thoả mãn điều kiện trên) Đường ống dẫn khí từ dàn nóng: Ống dẫn vào dàn lạnh là ống vuông có kích thước 650 x 650 mm Vận tốc dòng khí nóng đi trong ống: m/s (thoả mãn điều kiện trên) Cả hai ống được nối với máy lạnh và buồng sấy bằng mặt bích, mối ghép bulông đảm bảo có thể tháo lắp được để vệ sinh đường ống. 3.4.3. Tính chọn quạt Chọn dùng loại quạt hướng trục. Để chọn quạt phải biết được tổn thất cột áp (trở lực của hệ thống), lưu lượng không khí đi qua và năng suất quạt. Lưu lượng quạt tuần hoàn: Q = Lnóng = 15005 m3/h Trở lực của hệ thống bao gồm: + Trở lực qua các khay sấy + Trở lực chỗ ngoặt chuyển chặng + Trở lực do đột mở + Trở lực do đột thu khi ra ống gió thải + Trở lực tạo tốc độ dòng chảy ra khỏi ống dẫn 3.4.3.1. Trở lực qua các khay sấy , N/m2 Trong đó: + Lbs chiều dài buồng sấy, m + λ hệ số ma sát + = 1,1 m/s là vận tốc không khí trong buồng sấy + ρk khối lượng riêng của không khí ở 44oC, kg/m3 Xem các khay sấy tạo thành một khối hình chữ nhật thì dtd chính là đường kính tương đương của hình chữ nhật đó. Đường kính tương đương được tính theo bảng II.1 tr.360, [5]: m Với: + Chiều rộng buồng sấy 2,55 m + Chiều cao khung khay sấy đến tấm ngăn giữa hai buồng sấy 1,075 m Với: νk độ nhớt động học của không khí ở 44oC, m/s2 Như vậy dòng không khí chuyển động ở chế độ chảy xoáy. Theo [5] tr.378 bảng II.12: λ = 0,018 N/m2 3.4.3.2. Trở lực do chuyển chặng Dòng không khí trong buồng sấy thay đổi hướng đột ngột nên gây ra tổn thất. , N/m2 Trong đó: + vận tốc tại chỗ co hẹp, m/s + ξ hệ số trở lực Dòng chuyển chặng 180o nên ξ = 2,5 (theo bảng 16-6, [14]). Diện tích mặt cắt dòng không khí đi qua: m2 Với: + Khoảng cách đoạn chuyển chặng 260 mm. m/s N/m2 3.4.3.3. Trở lực do đột mở Khi không khí từ caloriphe vào buồng sấy thì sinh ra tổn thất đột mở. , mmH2O Trong đó: + g = 9,81 m/s2 K là hệ số trở lực cục bộ được xác định theo tỉ số v/v0: v/v0 = 9,86/1,1 = 9; ν là vận tốc dòng khí vào buồng sấy. Từ phụ lục II -6 trang 251 [4] ta xác định được K = 0,55 mmH2O 3.4.3.4. Trở lực do đột thu Tính tương tự như tổn thất đột mở: K được xác định theo tỉ số: v0/v = 1,1/9,86 = 0,11 Từ phụ lục II – 6 trang 251 [4] ta tra được K = 0,32 mmH2O 3.4.3.5. Áp suất động học Tức là áp suất cần thiết để tạo tốc độ cho dòng chảy ra khỏi ống dẫn. Được xác định từ công thức: => N/m2 Như vậy áp suất toàn phần cần thiết để khắc phục tất cả sức cản thủy lực trong hệ thống ( kể cả ống dẫn và thiết bị) là: P = 6 + 55,27 + 30,4 + 0,22 + 54,15 = 146,04 N/m2 Dùng bảng II.54 trang 503 [5] ta chọn được: + Quạt hướng trục 4 cánh IIAloại MII N08 + Đường kính cánh 800mm + Hiệu suất quạt 0,67 + Công suất trên trục động cơ 0,94 kW + Số vòng quay n = 960 vòng/phút + Động cơ điện 0,736 kW = 1 HP 3.4.4. Tính bộ lọc không khí Tổng diện tích bề mặt lọc: Vk : lưu lượng khí cần xử lý m3/ph v1 :vận tốc lọc, m/ph Chọn vận tốc lọc v1 =1 m/s = 60 m/ph Lưu lượng không khí cần lọc là : 13324 m3/h = 222 m3/ph Suy ra, tổng diện tích bề mặt lọc là S = 3,7 m2 Chọn thiết bị lọc là thiết bị lọc tay áo, vật liệu lọc dạng tay áo hình trụ, được giữ chặt trên lưới ống. + Đường kính ống tay áo: D = 150 mm + Chiều dài tay áo: l = 1000 mm Số ống tay áo cần dùng: ống Chọn n = 10 ống => Tổng diện tích bề mặt lọc: m2 Mặc dù đã sử dụng lọc của cụm tách ẩm bơm nhiệt nên có thể không cần sử dụng bộ lọc như đã tính ở trên. Tuy nhiên, ta vẫn bổ sung phần lọc tinh này vì lọc của cụm tách ẩm bơm nhiệt chưa đáp ứng được vấn đề vệ sinh an toàn thực phẩm. Chương 4 XÂY DỰNG PHÂN XƯỞNG 4.1. SƠ ĐỒ CÔNG NGHỆ PHÂN XƯỞNG 4.1.1. Sơ đồ công nghệ Từ quy trình công nghệ, thiết bị chính và các thiết bị phụ trong hệ thống sấy phi lê cá ba sa ở trên, đề xuất xây dựng sơ đồ công nghệ cho phân xưởng như sau: Hình 4.1. Sơ đồ công nghệ phân xưởng sản xuất 4.1.2. Thuyết minh quy trình: Tiếp nhận nguyên liệu: trọng lượng từ 0,5 kg đến 3,5kg. Nguyên liệu trước khi thu mua đã được bộ phận thu mua kiểm soát các chỉ tiêu kháng sinh, dư lượng các chất độc hại, giấy cam kết về việc kiểm soát chất lượng cá trong quá trình nuôi không sử dụng kháng sinh cấm, kháng sinh hạn chế/ thức ăn được kiểm soát, nguyên liệu được thu mua và vận chuyển về nhà máy bằng ghe, thuyền. Tại khâu tiếp nhận nguyên liệu, kiểm tra một lần nữa các yêu cầu như: cá sống, giấy kiểm tra các chỉ tiêu kháng sinh cấm (CAP, AOZ, MG/LMG), đối với thị trường Mỹ phải kiểm đạt chỉ tiêu ENRO/CIPRO, Flumequine  đối với lô nguyên liệu đang tiếp nhận, tờ khai xuất xứ nguyên liệu của nhà cung cấp, kháng sinh hạn chế (ENRO, CIPRO, Tetracylin, Oxiytetracylin, Clotetracylin), thức ăn được kiểm soát và đã ngưng sử dụng kháng sinh ít nhất 30 ngày trước khi thu hoạch. Thông báo của NAFIQAD (Nation Argo – Forestry – Fisheries – Quality Assurrance Department – Cục quản lý Chất lượng Nông Lâm sản và Thủy sản) về dư lượng thuốc trừ sâu và kim loại nặng ở vùng khai thác nguyên liệu trước khi đưa vào sản xuất. Sau đó được tiến hành kiểm tra cảm quan trước khi nguyên liệu được tiếp nhận đưa vào sản xuất tại nhà máy. Sơ chế: Cá sau khi được tiếp nhận, chuyển đến công đoạn cắt hầu qua máng nạp liệu. Sau đó công nhân khâu cắt hầu sẽ dùng dao chuyên dụng cắt vào phần yết hầu cá, mục đích làm cho cá chết, loại hết máu trong cơ thể cá và làm cho thịt cá sau phi lê được trắng có giá trị cảm quan cao. Rửa lần 1: Nhiệt độ nước rửa từ 20-25oC. Sau khi cắt hầu, cá được chuyển sang công đoạn rửa 1 để rửa sạch máu, nhớt và các tạp chất bám trên bề mặt cá. Cá được rửa bằng máy rửa tự động. Thời gian ngâm cá từ 7-10 phút. Phi lê: Cá sau khi qua máy rửa sẽ được băng tải chuyển đến khâu phi lê, công đoạn phi lê với mục đích tách phần thịt cá ra khỏi phần đầu, xương cá và nội tạng. Yêu cầu thực hiện: + Thao tác phải chính xác, đúng yêu cầu kỹ thuật. + Miếng cá sau phi lê phải phẳng, đẹp. + Không vỡ nội tạng. + Không bị rách phần thịt. + Lấy triệt để phần thịt. + Không được sót xương. Rửa lần 2: Cá sau khi qua khâu phi lê được chuyển đến công đọan rửa 2. Phi lê cá được rửa bằng thiết bị rửa tự động . Công đoạn rửa 2 nhằm làm sạch máu và nhớt đồng thời làm giảm bớt lượng vi sinh vật bám trên bề mặt miếng phi lê. Phân loại: Cá sau khi xử lý được chuyển qua công đoạn phân cỡ, phân màu, nhằm đáp ứng yêu của hợp đồng. Tại công đoạn này cá được phân cỡ thành các kích thước (60-120, 120-170, 170-220, 220 - trở lên) và các loại màu cơ bản (trắng, trắng hồng, hồng, hồng nhạt, vàng, vàng nhạt ). Tùy theo yêu cầu của khách hàng mà phân thành từng loại khác nhau. Tẩm gia vị: Trong trường hợp các đơn hàng yêu cầu sản phẩm cá ba sa sấy ướp gia vị thì ta thêm công đoạn tẩm gia vị. Với sản xuất nhỏ lẻ, đầu tiên ướp muối 10%, sau đó rửa lại bằng dung dịch gừng rồi ướp gia vị với tỉ lệ như sau: muối 0,3%, ớt 0,2%, nước mắm 0,2%, tỏi khô 0,5%, đường 0,5%, rượu trắng 1%. Trong sản xuất công nghiệp dung dịch gia vị được pha sẵn và được trộn với phi lê cá ba sa trong máy trộn gia vị. Thời gian trộn một mẻ từ 5 – 10 phút. Cân: theo yêu cầu đơn đặt hàng, đúng theo loại, cỡ. Xếp khay: Sau khi cân xong, cá được xếp lên khay để phục vụ công tác sấy. Định dạng khay làm tăng vẻ mỹ quan cho sản phẩm. Sấy: Nhiệt độ môi trường sấy 55oC, vận tốc TNS 1,1m/s, thời gian sấy 17h. Trong suốt quá trình sấy phải theo dõi nhiệt độ TNS thông qua tủ điện điều khiển, điều chỉnh tắt hoặc bật các thanh điện trở gia nhiệt thích hợp để bảo đảm chất lượng sản phẩm và thời gian sấy. Kiểm tra chất lượng sản phẩm: Phi lê cá sấy sau khi được lấy ra được chuyển qua bàn kiểm tra chất lượng sản phẩm. Tại đây sản phẩm được phân loại thêm một lần nữa chuẩn bị cho công đoạn bao gói. Bao gói: Sản phẩm cá sấy khô được để nguội, phân loại và cho vào bao PE hàn kín. Trọng lượng bao gói tùy thuộc vào mục đích sử dụng. Các bao PE được xếp vô thùng caton đem vô kho bảo quản. Bảo quản: kho bảo quản phải đảm bảo thoáng mát, chống ẩm tốt, thường xuyên kiểm tra để quyết định thời gian bảo quản. Nhiệt độ kho bảo quản: 20 ÷ 25oC. 4.2. LỰA CHỌN THIẾT BỊ PHỤ CHO PHÂN XƯỞNG 4.2.1. Thiết bị lạnh dự trữ Phân xưởng có năng suất 5530 kg sản phẩm/ngày tương đối lớn. Thời gian sấy vật liệu 17 giờ, cộng thêm các khâu khác tổng thời gian thường dài hơn 24 giờ. Do đó, để đảm bảo cho việc ổn định nguyên liệu đem đi sấy, phân xưởng cần bố trí các thiết bị lạnh dự trữ cá ba sa phi lê. Chọn thiết bị trữ lạnh cho cá ba sa phi lê năng suất 6000 kg. Thể tích của thiết bị trữ lạnh: m3 Trong quá trình sấy nguyên liệu thì các khâu khác vẫn hoạt động bình thường để tiết kiệm thời gian và chi phí cho phân xưởng. Theo thể tích của nguyên liệu chọn 4 tủ của hãng KingSun có các thông số kỹ thuật sau: Điện áp : 220 V Tần số : 50 Hz Công suất : 706 W Dung tích : 2000 lít Kích thước : Dài 3000 × Rộng 900 × Cao 920 mm Trọng lượng : 144 kg Hình 4.2. Thiết bị lạnh dự trữ 4.2.2. Thiết bị rửa Thiết bị rửa được thiết kế như sau: sử dụng gàu tải trong thiết bị rửa, bộ phận gàu tải ngập trong bồn rửa. Vật liệu rửa được lội qua nước đi ngược từ dưới lên và rơi nhẹ vào thùng chứa. 4.2.2.1. Tính chọn băng tải trong bồn rửa cá ba sa: Trung bình một phút một công nhân sơ chế được một kg cá ba sa. Số công nhân trong công đoạn này là 15 người. Do đó một giờ khối lượng cá cần rửa là: Mr = 15.1.60 = 900 kg Khối lượng riêng của cá ba sa là ρ = 847,66 kg/m3 Thời gian ngâm cá: 10 phút. Một giờ rửa sơ bộ được 4 mẻ cá ba sa. Khối lượng một mẻ rửa: m1 = 900/4 = 225 kg Thể tích bồn rửa tối thiểu: Chọn thể tích bồn rửa: V = 10Vmin = 10.0,265 = 2,65 m3 Chọn bồn rửa hình chữ nhật có kích thước như sau: + Chiều dài: 3500 mm + Chiều rộng: 1000 mm + Chiều cao: 1000 mm Vậy thể tích bồn rửa V = 3,5 m3. Chọn góc nghiêng của bồn rửa với băng tải kéo là 45oC. Chọn thời gian kéo k = 5 phút. Thể tích lớp vật liệu trên băng trong 1 phút: m3 Chiều dài băng chứa đầy trong 1 phút: m Trong đó: + h: chiều cao lớp vật liệu, m + B: tiết diện ngang của băng tải, m2 + k: hệ số chứa đầy Vận tốc băng tải: v = 1,1 m/phút Quãng đường vận chuyển bằng chiều dài đoạn tải: S = v.k = 1,1.5 = 5,5 m 4.2.2.2. Công suất băng tải kéo Từ khối lượng một mẻ cần rửa ta chọn động cơ có công suất 1HP có số vòng quay 1200 vòng/phút. Đường kính tang dẫn động: chọn theo tiêu chuẩn D = 320 mm  Số vòng quay của tang dẫn: Vận tốc: vòng/phút Chọn bộ phận truyền động: động cơ qua hộp giảm tốc đến bộ phận đai. Tỷ số truyền:  Chọn hộp giảm tốc có tỷ số truyền: ugt = 240 Bộ phận truyền đai có tỷ số truyền: 4.2.3. Thiết bị trộn gia vị Gia vị được trộn tạo thành dung dịch gia vị được phun vào nguyên liệu và được trộn đều trong bồn trộn. Chọn thiết bị trộn có các thông số như sau: + Dung lượng thùng trộn: 250 kg + Thùng trộn hình cầu Ø800 có cánh đảo inox 304 + Motor quay trộn: 1 HP, 30 vòng/phút + Khung máy có cơ cấu nghiêng đổ nguyên liệu + Đầu béc phun gia vị + Điện áp sử dụng: 380 V, 3 pha, 50Hz + Thời gian: cài đặt Hình 4.3. Thiết bị trộn gia vị Mô tả: + Nguyên liệu được cho vào bồn + Bật motor cho thùng quay + Cài đặt thời gian trộn theo ý muốn 4.2.4. Bàn thao tác Phân xưởng có các bàn thao tác sơ chế nguyên liệu, phi lê, xếp khay. Chiều cao trung bình của công nhân khoảng 1,55 m. Chọn các bàn thao tác như sau: + 3 bàn thao tác sơ chế: Dài 2500 × Rộng 1000 × Cao 1200 mm + 3 bàn phi lê: Dài 2500 × Rộng 1000 × Cao 1200 mm + 2 bàn xếp khay: Dài 2500 × Rộng 1500 × Cao 1200 mm + 2 bàn kiểm tra chất lượng sản phẩm: Dài 2500 × Rộng 1000 × Cao 1200 mm Chọn bàn có kích thước lớn để thuận tiện trong việc để nguyên liệu trên bàn. Công nhân có chỗ đứng rộng rãi thoải mái, dễ dàng làm việc, năng suất cao. Vật liệu chế tạo bàn là inox 304. 4.2.5. Thiết bị đóng gói Trên thị trượng bán nhiều loại thiết bị đóng gói, ở đây chọn mua 2 cái kiểu hình hộp, có thiết bị hút chân không nhằm mục đích bảo quản thực phẩm được lâu hơn. Hình 4.4. Thiết bị đóng gói Thiết bị loại này có những đặc điểm sau: + Máy tự động hoàn thành các công đoạn từ đưa hộp vào, hút chân không, thổi khí, dán miệng hộp, đưa hộp ra. + Nhiệt độ dán, tốc độ băng tải, thời gian hút chân không và thời gian thổi khí có thể tùy ý điều chỉnh, thích hợp đóng gói các loại hộp nhựa. + Có hệ thống hiển thị bảo hộ an toàn khi máy quá tải. + Thích hợp đóng gói tất cả các sản phẩm có kích thước nhỏ hơn kích thước của hộp nhựa,  nhằm mục đích bảo đảm chất lượng sản phẩm, kéo dài thời hạn sử dụng sản phẩm, chống ẩm ướt, phòng độc…...Loại máy đóng gói này đặc biệt thích hợp đóng gói các sản phẩm đồ ăn nhanh dùng trong các quán cơm, trường học, siêu thị….. + Có thể thiết kế hộp đóng gói theo quy cách đặc biệt theo yêu cầu khách hàng. Thông số số kỹ thuật cụ thể của thiết bị như sau: Bảng 4.1: Thông số kỹ thuật thiết bị đóng gói MẫuDZQ-250HLĐiện áp(V/Hz)AC 380/50 hoặc 220/60 ( 3 pha )Tổng công suất ( kW )4,55Công suất nhiệt dán ( kW)2,4Áp lực tuyệt đối thấp nhất trong buồng chân không (KPa)1Kích thước buồng chân không (mm)Dài 440 x Rộng 290 x Cao 120Kích thước hộp đóng gói tiêu chuẩn (mm)Dài 250 × Rộng 180 × Cao 50Lượng khí thải bơm chân không (m3/h )20Tốc độ băng tải (m/ph)5Khả năng đóng gói (khay/giờ )600Phương thức làm mátNước lạnhKích thước ngoại hình (mm)Dài 3100 × Rộng 1100 × Cao 1700Trọng lượng (kg)8004.3. XÂY DỰNG VÀ BỐ TRÍ MẶT BẰNG 4.3.1. Chọn địa điểm xây dựng Phân xưởng sản xuất cá ba sa phi lê sấy với năng suất 1 tấn sản phẩm/ ngày là tương đối lớn. Do đó cần chọn nơi xây dựng phân xưởng cho hợp lý. Thứ nhất phải gần nơi tiêu thụ sản phẩm, thứ hai gần nguồn nguyên liệu. Đáp ứng được hai yêu cầu này lượng chi phí cho việc vận chuyển nguyên liệu hay sản phẩm sẽ được giảm đáng kể. Ngoài ra còn đảm bảo được nguồn nguyên liệu một cách dồi dào, không làm ngưng trệ trong quá trình sản xuất, tạo sự ổn định cần thiết cho đầu ra. Phân xưởng có lượng chất thải lớn và có thể tận dụng chất thải cho các nghành khác, quy trình công nghệ qua nhiều giai đoạn, sản phẩm tiêu thụ rộng rãi nên ta chọn địa điểm xây dựng nhà máy tại khu công nghiệp. Chọn địa điểm xây dựng nhà máy là khu công nghiệp Cần Thơ. Cần Thơ là trung tâm kinh tế của miền Tây Nam Bộ, thị trường tiêu thụ rộng lớn, vùng nguyên liệu dồi dào hội tủ đủ điều kiện để phát triển nhà máy. 4.3.2. Chọn kiểu nhà xây dựng Chọn kiểu nhà công nghiệp, một tầng, mái vòm cung lợp tôn hoặc ngói. Sản phẩm cần vệ sinh cao nên nền nhà máy và tường phải lát gạch men, các trang thiết bị phụ phải chế tạo bằng thép không gỉ. Ta chọn cửa cho phân xưởng dạng cửa cuốn dùng để đóng chính. Bên trong có cánh cửa lùa có lót tấm lưới, nhằm đảm bảo không khí đầy đủ cho phân xưởng, an toàn vệ sinh thực phẩm, bụi ít bay vào. Hình 4.5. Kiểu nhà phân xưởng mẫu. 4.3.3. Mặt bằng tổng thể cho phân xưởng Trong phân xưởng có các khu vực sau: Bảng 4.2: Bố trí mặt bằng Khu vựcKích thướcThiết bị lạnh dự trữ (5) (mm)Dài 3100 × Rộng 900 × Cao 920Thiết bị trộn (mm)Dài 1800 × Rộng 1100 × Cao 1400Thiết bị rửa (2)(mm)Dài 1200 × Rộng 700 × Cao 1000Thiết bị sấy (mm)Dài 8840 × Rộng 2940 × Cao 2420Thiết bị đóng gói sản phẩm (2) (mm)Dài 3100 × Rộng 1100 × Cao 1700Bàn thao tác sơ chế, phi lê (6) (mm)Dài 2500 × Rộng 1000 × Cao 1200Bàn thao tác cân, xếp khay (2)Dài 2500 × Rộng 1500 × Cao 1200Bàn kiểm tra chất lượng sản phẩm (2)Dài 2500 × Rộng 1500 × Cao 1200Tổng diện tích thiết bị trong phân xưởng: S = 76,75 m2 Vì phân xưởng có số người đông ta nên xây dựng phân xưởng rộng rãi, không khí thoáng mát, công nhân có chỗ làm việc thoải mái. Chọn kích thước phân xưởng có diện tích gấp 5 lần tổng diện tích mặt bằng sử dụng của tất cả các thiết bị. Ta chọn các kích thước phân xưởng như sau: + Chiều dài: 23 m + Chiều rộng: 15 m + Chiều cao: 6 m 4.4. XÂY DỰNG CƠ CẤU NHÂN SỰ 4.4.1. Cơ cấu phân tầng Đề xuất xây dựng cơ cấu phân tầng nhân sự cho nhà máy như sau: Hình 4.6: Cơ cấu phân tầng nhân sự cho nhà máy 4.4.2. Tổ chức nhân sự Nhân sự trong công ty được chia làm hai thành phần: lao động trực tiếp và lao động gián tiếp. Bộ phận lao động trực tiếp là những người trực tiếp vận hành thiết bị, xử lý nguyên liệu, các bán thành phẩm và tất cả các công đoạn khác để tạo ra sản phẩm. Bộ phận lao động gián tiếp không hoạt động tại phân xưởng sản xuất mà hoạt động các công tác điều hành, kiểm tra, quản trị, lên kế hoạch phát triển chung cho nhà máy. Bộ phận lao động trực tiếp: Năng suất phân xưởng là 1 tấn sản phẩm/ngày, khối lượng nguyên liệu là 5530 kg. Đối với các công đoạn thực hiện bằng máy số lượng công nhân cần không nhiều. Bố trí công nhân phụ trách điều hành các công đoạn này như sau: Bảng 4.3: Bố trí công nhân phân xưởng Công đoạnSố công nhânThiết bị rửa6Thiết bị lạnh dự trữ1Máy trộn gia vị1Thiết bị sấy1Trạm xử lý chất thải1Bộ phận sửa chữa thiết bị2Bộ phận điện nước1Bộ phận kiểm nghiệm1Thiết bị đóng gói2Các công đoạn còn lại cần nhiều lao động hơn được phân công như sau: Sơ chế nguyên liệu: cá nguyên liệu trung bình 0,5 đến 3,5 kg một con. Trung bình một phút một công nhân xử lý xong một kg cá. Một công nhân một ngày làm việc có thể xử lý được 480 kg cá. Nguyên liệu cần xử lý một ngày là 5530 kg. Vậy công đoạn này cần sắp xếp 15 công nhân. Phi lê cá: công đoạn này tương tự như công đoạn sơ chế nguyên liệu nhưng đòi hỏi thao tác chính xác hơn. Ta bố trí công đoạn này 20 công nhân. Xếp khay, phân loại, vận chuyển: nguyên liệu sau khi cân sẽ được phân loại xếp khay để đưa vào buồng sấy. Thiết bị sấy của phân xưởng gồm 6 xe đẩy, mỗi xe cần bố trí ba người đưa xe vào buồng sấy. Vậy công đoạn này cần 18 người chia ra phụ trách phân loại, xếp nguyên liệu vào khay vào 6 xe đẩy. Tổng số công nhân tham gia sản xuất trong phân xưởng N = 69 người. Để đảm bảo công nhân cho quá trình sản xuất cần phải có số công nhân dự trữ. Số công nhân dự trữ: Ndt = N . k Với k là hệ số dự trữ được tính như sau: Nc : Số ngày làm việc theo chế độ 300 ngày/ năm Nt : Số ngày làm việc bình quân trong năm 280 ngày / năm k= 7.1 % Số công nhân dự trữ: Ndt = 0,071 . 69 = 5 người Vậy: tổng số công nhân trực tiếp sản xuất là 74 người. Bộ phận lao động gián tiếp: Bộ phận này không trực tiếp sản xuất tại phân xưởng mà thực hiện các công tác khác trong nhà máy, được bố trí theo bảng sau: Bảng 4.2: Bộ phận gián tiếp sản xuất STTCÁC PHÒNG BANSỐ NGƯỜI1BAN GIÁM ĐỐC4Giám đốc PGĐ Kỹ thuật PGĐ Kinh doanh Trợ lý giám đốc1 1 1 12PHÒNG KỸ THUẬT4KS Hóa thiết bị KS Điện KS Cơ khí KS Thực phẩm1 1 1 13HÀNH CHÍNH QUẢN TRỊ9Trưởng phòng Tổ chức lao động và tiền lương Đào tạo Bảo hiểm1 1 1 1Bảo vệ Y tế3 24KẾ HOẠCH TÀI VỤ10Trưởng phòng Kinh doanh Tài vụ Kho Thủ quỹ Kế toán1 3 1 3 1 1Tổng số người là 27 người. Vậy tổng số công nhân trong nhà máy là N = 74 + 27 = 101 người. 4.5. TÁC ĐỘNG CỦA MÔI TRƯỜNG ĐỐI VỚI PHÂN XƯỞNG 4.5.1. Nguồn gây ô nhiễm môi trường Chủ yếu do nước thải công nghiệp: nước rửa nguyên liệu, rửa các bán thành phẩm, rửa máy móc…Nguồn gây ô nhiễm chủ yếu là các hợp chất hữu cơ. Ô nhiễm do không khí sấy. Ô nhiễm do tiếng ồn: quạt, động cơ điện, thiết bị trộn, rửa, đóng gói… Phương án xử lý: chủ yếu xử lý nước thải công nghiệp, đề xuất phương pháp xử lý nước thải phân xưởng bằng phương pháp sinh học. 4.5.2. Đề xuất quy trình công nghệ xử lý nước thải Hình 4.7: Sơ đồ công nghệ xử lý nước thải: 1: Song chắn rác/ Hố thu gom; 2: Bể điều hòa; 3: Bể lắng đợt 1; 4: Bể Arotank; 5: Bể lắng đợt 2; 6: Bể tiếp xúc; 7: Ngăn chứa bùn; 8: Hồ ổn định cặn yếm Thuyết minh quy trình: Toàn bộ nước thải từ khu sản xuất được dẫn theo cống thoát nước thải của công ty tới hố thu gom qua song chắn rác (1) để giử lại và loại bỏ các loại rác và tạp chất vơ cơ có kích thước lớn hơn 16 mm (như bao nylon, rác, …). Sau đó, nước thải tiếp tục được bơm vào bể điều hòa (2). Tại bể điều hòa, nước thải sẽ được ổn định về lưu lượng, nồng độ. Ở bể điều hòa có hệ thống xáo trộn bằng khí nén. Sau thời gian lưu nước, nước thải sẽ được chảy vào bể lắng đứng đợt 1 (3). Tại đây, những tạp chất thô không hòa tan sẽ được giữ lại ở đáy bể nhờ trọng lượng riêng của các tạp chất thô lớn hơn trọng lượng riêng của nước nên lắng xuống đáy bể. Nước thải lưu trong bể lắng đợt 1 được bơm vào bể Aerotank. Phần cặn từ bể lắng đợt 1 sẽ được bơm về ngăn chứa bùn dư. Tại bể Aerotank, lượng nước thải kết hợp với bùn hoạt tính tuần hoàn từ bể lắng đợt 2 và lượng oxy cho vào bể nhờ máy nén khí để thực hiện quy trình oxy hóa những chất hữu cơ dễ bị oxy hóa. Sau thời gian làm việc, nước thải sẽ được chảy vào bể lắng đứng đợt 2. Tại bể này, lượng cặn lắng sẽ lắng xuống và bơm vào ngăn chứa bùn, một phần lượng bùn sẽ được tuần hoàn trở lại bể Aerotank, và một phần bùn dư sẽ được bơm tới bể chứa bùn. Sau khi ra khỏi bể lắng đứng đợt 2, nước thải sẽ được khử trùng bằng clorua vôi và vào bể tiếp xúc. Sau khi ra khỏi bể tiếp xúc, nước thải đạt tiêu chuẩn loại B, được xả vào nguồn tiếp nhận. Tại bể chứa bùn, nước trong sẽ được bơm về hố thu gom nước thải. Phần bùn lắng sau 6 tháng sẽ được hút ra 1 lần và vận chuyển tới bãi đổ.  Chương 5 KẾT LUẬN 5.1. Tầm quan trọng của đề tài Nước ta có mạng lưới sông ngòi chằng chịt, có đường bờ biển dài hơn 2600 km. Đây là một thế mạnh vô cùng to lớn để chúng ta phát triển ngành khai thác và chế biến thủy hải sản. Mặc dù trong giai đoạn gần đây, ngành này ở nước ta đã có những bước phát triển đáng kể nhưng nhìn chung tầm phát triển chưa tương xứng với tiềm năng sẵn có. Do đó, việc đầu tư nghiên cứu để đổi mới công nghệ chế biến, nâng cao chất lượng sản phẩm, tiết kiệm năng lượng trong sản xuất, đa dạng hóa sản phẩm là những việc thiết yếu mang tính chiến lược để phát triển ngành khai thác và chế biến thủy hải sản một cách bền vững. 5.1.2. Các kết luận từ đề tài Từ những kết quả thí nghiệm, thiết kế phân xưởng sản xuất, có thể đưa ra những kết luận sau: Tổng quan tài liệu về cá ba sa, tình hình sản xuất, tiêu thụ các sản phẩm cá ba sa, cá tra trong và ngoài nước. Nghiên cứu công nghệ sấy cá ba sa phi lê tối ưu trong điều kiện cụ thể của Phòng Quá trình và Thiết bị: + Phương pháp sấy đối lưu kết hợp tách ẩm gia nhiệt + Chế độ sấy: nhiệt độ 55oC, vận tốc TNS 1,1 m/s. Công nghệ này đạt được hiệu quả: + Tiết kiệm năng lượng + Rút ngắn thời gian sấy + Đảm bảo chất lượng sản phẩm thông qua màu sắc, mùi vị sản phẩm + Vận hành hệ thống đơn giản + Rất thân thiện với môi trường. Từ công nghệ sấy tối ưu trên, thiết kế phân xưởng sản xuất cá ba sa phi lê sấy năng suất 1 tấn sản phẩm/mẻ đưa vào thực tiễn sản xuất: + Tính toán thiết bị sấy + Tính chọn các thiết bị phụ + Xây dựng và bố trí mặt bằng + Xây dựng cơ cấu nhân sự + Đánh giá tác động của phân xưởng đến môi trường.  TÀI LIỆU THAM KHẢO [1]. Hoàng Văn Chước, 2004. Thiết kế hệ thống thiết bị sấy. Nhà xuất bản Khoa học kỹ thuật. [2]. Nguyễn Văn Lụa, Kỹ thuật sấy vật liệu, Quá trình và thiết bị trong công nghệ hóa học tập 7, Trường Đại học Bách Khoa TP.HCM. [2]. Trần Văn Phú, 2001. Tính toán và thiết kế hệ thống sấy. Nhà xuất bản Giáo dục. [3]. Tập thể tác giả, 2006. Sổ tay Quá trình và Thiết bị công nghệ hóa chất tập 2. Nhà xuất bản Khoa học kỹ thuật. [4]. Phạm Văn Tùy, Nghiên cứu hút ẩm và sấy lạnh rau quả thực phẩm, Đề tài cấp Bộ [5]. Tập thể tác giả, 2006. Sổ tay Quá trình và Thiết bị công nghệ hóa chất tập 1. Nhà xuất bản Khoa học kỹ thuật. [6]. Phạm Văn Bôn – Nguyễn Đình Thọ, 2006. Quá trình và Thiết bị truyền nhiệt. Nhà xuất bản Đại học Quốc gia TP.Hồ Chí Minh. [7]. Bảng tra cứu quá trình cơ học truyền nhiệt – truyền khối – Bộ môn Quá trình và Thiết bị - Nhà xuất bản Đại học Bách Khoa. [8]. Tập thể tác giả. Quá trình và thiết bị trong công nghệ hóa học tập 10, Trường Đại học Bách Khoa TP.HCM. [9]. Hồ Lê Viên, 2006. Tính toán, thiết kế các chi tiết thiết bị hóa chất và dầu khí. Nhà xuất bản Khoa học kỹ thuật. [10]. Nguyễn Đức Lợi. Hướng dẫn thiết kế hệ thống lạnh. Nhà xuất bản Khoa học kỹ thuật. [11]. Nguyễn Văn May. Bơm quạt máy nén. Nhà xuất bản Khoa học kỹ thuật. [12]. Lê Chí Hiệp,2007. Kỹ thuật điều hòa không khí. Nhà xuất bản Khoa học kỹ thuật. [13]. Nguyễn Đức Lợi, Phạm Văn Tuỳ. Máy và thiết bị lạnh. Nhà xuất bản Giáo Dục. [14]. Hoàng Đình Tín, 1998. Truyền nhiệt và tính toán thiết bị trao đổi nhiệt. Nhà xuất bản Đại học Quốc gia TP.Hồ Chí Minh.