Đồ-án-thiết-bị-sấy-thùng-quay-đậu-xanh

TRƯỜNG ĐẠI HỌC NƠNG LÂM HUẾ
KHOA CƠ KHÍ - CƠNG NGHỆ

CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
Độc lập – Tự do – Hạnh phúc

NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN THIẾT BỊ
Họ và tên sinh viên: Nguyễn Thị Tuyết
Lớp: Công nghệ thực phẩm 50C
Ngành: Công nghệ thực phẩm
1. Tên đề tài:
Thiết kế hệ thống thiết bị sấy thùng quay để sấy đậu xanh nguyên hạt với
năng suất sản phẩm là 1170kg/h.
2. Các số liệu ban đầu:
- Năng suất tính theo sản phẩm: 1170kg/h
- Độ ẩm vật liệu vào: 21%
- Độ ẩm vật liệu ra: 14%
- Nhiệt độ tác nhân sấy vào: 54ºC
- Nhiệt độ tác nhân sấy ra: 33ºC
3. Nội dung các phần thuyết minh và tính tốn:
- Lời mở đầu
- Phần I: Tổng quan về nguyên liệu và phương pháp sấy
- Phần II: Tính cân bằng vật chất của q trình
- Phần III: Tính tốn thiết bị chính và cân bằng nhiệt lượng
- Phần IV: Tính các thiết bị phụ trợ
- Phần V: Kết luận
- Tài liệu tham khảo
4. Các bản vẽ thiết bị
- 1 bản vẽ thiết bị khổ A3 đính kèm trong bản thuyết minh.
- 1 bản vẽ thiết bị khổ A1.
5. Ngày giao nhiệm vụ:

6. Ngày hoàn thành nhiệm vụ:
Thơng qua bộ mơn
GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN
Ngày
tháng
năm
( Kí, ghi rõ họ tên)
TRƯỞNG BỘ MƠN
(Kí, ghi rõ họ tên)
ThS. Trần Thanh Quỳnh Anh

MỤC LỤC
1


2


DANH MỤC BẢNG

LỜI MỞ ĐẦU
Ngày nay, với sự phát triển của xã hội thì nhu cầu tiêu dùng của con người
cũng ngày càng tăng cao và đặc biệt khó tính trong việc lựa chọn thực phẩm. Vì
vậy, địi hỏi ngành công nghệ thực phẩm phải nâng cao chất lượng sản phẩm để
đảm bảo sức khỏe của con người hiện nay. Chất lượng sản phẩm tốt phụ thuộc
vào nhiều yếu tố, đối với sản phẩm khơ thì độ ẩm chính là yếu tố quan trọng cần
quan tâm. Đối với một số loại lương thực, thực phẩm thì để bảo quản trong thời
gian dài chúng ta phải có các phương pháp tách ẩm ra khỏi vật liệu bằng nhiều
cách khác nhau. Trong nền sản xuất hiện nay thì sấy ngày càng được sử dụng
một cách rộng rãi và phổ biến để bảo quản nông sản như lúa, ngô, đậu,… hay

chế biến các thực phẩm đòi hỏi độ ẩm thấp như cá hun khói, các loại trái cây sấy
khơ,….Những sản phẩm sấy ngày càng được u thích vì sự tiện ích mà chúng
mang lại, với các kỹ thuật sấy hiện đại thì chất lượng sản phẩm sấy cũng ngày
càng được nâng cao Sấy ngày càng có vai trị quan trọng đối với ngành cơng
nghệ thực phẩm nói chung và đối với việc bảo quản nơng sản nói riêng.
Trong q trình sấy thì việc lựa chọn phương pháp sấy, thiết bị sấy, tính tốn
các thơng số cơng nghệ có vai trị quyết định rất lớn đến chất lượng sản phẩm
sấy và hiệu quả sấy.
Ở nước ta, đậu xanh là một loại hạt khá quen thuộc đối với nông dân, đậu
xanh được trồng khá rộng rãi ở nhiều nơi. Hạt đậu xanh là một mặt hàng nơng
sản có giá trị kinh tế cao, là một loại hạt có giá trị dinh dưỡng cao, dễ tiêu, có
nhiều cơng dụng nên được sử dụng rất phổ biến. Tuy nhiên, trong thời gian gần
đây, cây đậu xanh vẫn chưa phát triển mạnh và đang có dấu hiệu giảm sút, một
trong những nguyên nhân là do thu hoạch không tập trung và kỹ thuật xử lý sau

3


thu hoạch còn hạn chế,…làm ảnh hưởng đến chất lượng hạt đậu xanh thành
phẩm. Do đó, để đảm bảo thành phần chất dinh dưỡng trong hạt đậu xanh và chất
lượng của hạt đậu xanh thì cần phải chú trọng đến kỹ thuật sấy khô hạt đậu xanh
sau khi thu hoạch. Cơng đoan sấy có vai trị quan trọng trong việc quyết định
chất lượng cũng như giá trị cảm quan của sản phẩm.
Công nghệ sấy hiện nay rất là đa dạng, tuy nhiên, đối với tính chất, hình dạng
và kích thước của hạt đậu xanh thì em nghĩ việc sấy bằng thiết bị sấy thùng quay
là một trong các lựa chọn phù hợp và phổ biến nhất do nó mang lại hiệu quả kinh
tế cao, vận hành dễ dàng, tiết kiệm thời gian. Sấy thùng quay làm cho vật được
đảo trộn mạnh, tốc độ sấy mạnh và độ đồng đều sản phẩm cao. Bên cạnh đó thì
thiết bị cịn có thể làm việc với năng suất lớn.
Với những ưu điểm và lợi thế như trên, cũng như tính ứng dụng thực tế của

thiết bị, em xin lựa chọn đề tài đồ án thiết bị là “ Thiết kế thiết bị sấy thùng
quay để sấy đậu xanh nguyên hạt với năng suất 1170kg/h”.
+

4


PHẦN I. TỔNG QUAN VỀ NGUYÊN LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP SẤY
1.1.
Tổng quan về nguyên liệu
1.1.1. Giới thiệu chung
- Đậu xanh (hay cịn gọi là đỗ

xanh) có tên khoa học là: Vigna radiata (L.)

R.WILCZEK
- Cây đậu xanh được trồng trên thế giới gồm có 3 phân lồi:
+ V. radiata var. grandiflora
+ V. radiata var. radiata
+ V. radiata var. sublobsta
1.1.2. Nguồn gốc và phân bố
- Lồi đậu xanh (Vigna radiata) có nguồn gốc ở Ấn Độ và Trung Á, từ đó
lan sang nhiều khu vực khác của châu Á.
- Ở Thái Lan, vết tích cây đậu xanh trồng đã được xác định cách nay
khoảng 2000 năm tại khu vực Khao Sam Kaeo ở miền nam Thái Lan.
- Ở Châu Phi, trên đảo Pemba trong thời đại của thương mại Swahili, thế kỉ
9 và thứ 10, vết tích cây đậu xanh trồng cũng được phát hiện.
- Cây đậu xanh có khả năng thích ứng rộng, chịu hạn khá và có thể thích
nghi với các vùng có điều kiện khắc nghiệt. Ở châu Á cây đậu xanh được
trồng nhiều ở các quốc gia như: Ấn Độ, Pakistan, Bangladesh, Sri Lanks,

Nepal, Trung Quốc, Mianma, Thái Lan, Việt Nam, Campuchia, Lào,…
Sau này cây đậu xanh còn được trồng ở Trung Phi, các vùng khơ và nóng
ở Nam Âu, phía đơng bắc châu Úc, Nam Mỹ và miền nam Hoa Kì. Nó
được sử dụng như một thành phần trong các món ăn mặn và ngọt.
- Ở Việt Nam đậu xanh được trồng rộng khắp cả nước từ Bắc và Nam. Đây
là loài cây rau và là thực phẩm quan trọng và là một loại đậu có giá trị đặc
biệt trong văn hóa ẩm thực Việt Nam.
1.1.3. Đặc điểm hình thái
Đậu xanh là cây thân thảo nhỏ, mọc đứng, sống hằng niên.
- Thân: cao 40-80 cm tùy thuộc vào giống và cách trồng. Trong
điều kiện canh tác tốt canh tác tốt cây đậu càng cao cho năng
suất càng tốt (nếu không bị đỗ ngã).
- Rễ: gồm một rễ cái và nhiều rễ phụ. Đất xốp thống rễ có thể
mọc sâu đến 40cm, nhờ đó cây đậu chịu hạn tốt hơn. Rễ đậu
xanh chịu hạn khá nhưng chịu úng rất kém, nhất là cây còn nhỏ

5


1.1.4.

(0- 25 ngày sau gieo). Từ 15 ngày sau khi gieo, rễ đã có nốt sần
hữu hiệu cho cây.
- Cành: cây đậu phát triển nhiều cành cấp 1 từ thân chính, một số
cành cấp 1 phát triển thêm cành cấp 2. Đa số hoa và quả phát
triển trên thân chính và cành cấp 1, rất ít quả trên cành cấp 2
- Lá: khi mới mọc, cây có 2 lá đơn nhỏ, sau đó là các lá kép. Mỗi
lá kép có 3 lá đơn, có lơng ở cả hai mặt. Các lá ở ngọn cần thiết
để nuôi trái và hạt nên phải được chăm sóc kĩ để phịng ngừa
sâu bệnh. Hai lá đơn đầu tiên dễ bị dòi đục thân tấn công nên

cũng cần xịt thuốc kịp thời.
- Hoa: từ 18-20 ngày sau khi gieo, đậu xanh đã bắt đầu có nụ hoa
nhưng còn rất nhỏ, nằm khuất trong vảy nhỏ (gọi là mỏ chim) ở
các nách là. Nụ hoa phát triển từ các chùm hoa mọc ở kẻ lá, mỗi
chùm có 16-20 hoa màu vàng lục, nhưng thường chỉ đậu 3-8
quả. Hoa nở từ 34-40 ngày sau khi gieo. Hoa màu vàng lục mọc
ở kẻ lá.
- Quả: quả đậu xanh thuộc loại quả giáp, hình trụ thẳng, mảnh
nhưng số lượng nhiều, có lơng. Từ lúc nở, quả bắt đầu phát triển
và chín sau 18-20 ngày. Quả non có màu xanh, nhiều lơng tơ,
khi già có màu xanh đậm và khi chín có màu nâu đen hay vàng
và ít lơng. Mỗi quả có khoảng 5-10 hạt.
- Hạt: hạt hình trịn hơi thn, kích thước nhỏ, màu xanh, ruột
màu vàng, có mầm ở giữa. Các giống thường có hạt màu xanh
mỡ (bóng) hay mốc (có những giống hạt vàng, nâu hay đen),
1000 hạt nặng 30-70g. Các giống hạt xanh bóng, có trọng lượng
1000 hạt nặng hơn 55g thích hợp để xuất khẩu. Hạt đậu xanh có
nhiều giá trị dinh dưỡng. Trong 1 hạt có chứa 24% protein, 24% chất béo, 50% đường bột, nhiều sinh tố B và P.
 Cây đậu xanh phát triển ở vùng nhiệt đới và cận nhiệt đới, độ cao
từ vùng đồng bằng đến 1.850m. Là cây đậu đỗ quan trọng đứng
hàng thứ 3 sau đậu tương và cây lạc (2 loại cây cơng nghiệp ngắn
ngày).
Thành phần hóa học và giá trị dinh dưỡng
1.1.4.1.
Thành phần hóa học

6


Thành phần hóa học trung bình có trong hạt đậu xanh gồm: 13,7% nước; 2,4%

lipid; 4,6% xenluloza; 23% protid và 52% glucid
1.1.4.2.

Thành phần dinh dưỡng
- Theo phân tích của Bộ Nơng nghiệp Hoa Kì (USDA) thì thành
phần dinh dưỡng trong hạt đậu xanh như sau:
Bảng 1.1. Giá trị dinh dưỡng trong 100g hạt đâu xanh khô
Giá trị dinh dưỡng trong 100g hạt đậu xanh khô
Năng lượng
1452 kJ (347 kcal)
Carbohydrate
62,62g
Đường
6,6g
Chất xơ thực phẩm
16,3g
Chất béo
1,15g
Protein
23,86g
Thiamine (vit.B1 )
0,621mg (54%)
Riboflavin (vit.B2 )
0,233 mg (19%)
Niacin (vit.B3)
2,251 mg (15%)
Axit pantothenic (B5)
1,91 mg (38%)
Vitamin B6
0,382 mg (29%)

Folate (vit.B9)
625 mg (156%)
Vitamin C
4,8 mg (6%)
Vitamin E
0,51 mg (3%)
Vitamin K
9 mg (9%)
Canxi
132 mg (13%)
Sắt
6,74 mg (52%)
Magie
189 mg (53%)
Mangan
1,035 mg (49%)
Photpho
367 mg (52%)
Kali
1246 mg (27%)
Kẽm
2,68 mg (28%)
Ghi chú: Tỷ lệ % đáp ứng cho nhu cầu mỗi người lớn

-

-

Theo bảng phân tích thành phần hóa học một số thức ăn Việt Nam, thì giá
trị dinh dưỡng của đậu xanh trong 100g phần ăn được là: Protein(23,9%),

lipid(1,3%), glucid(53%),..
Protein của đậu xanh chứa nhiều loại acid amin như lysine, methionine,
trypthophan, phenilamine, valine…

7


Carbohydrate trong hạt đậu xanh gồm chủ yếu là tinh bột (32-43%), với
lượng amylose chiếm khoảng 19,5-47%. Nguồn tinh bột dồi dào trong đậu
xanh đã được ứng dụng rộng rãi vào thực tiễn sản xuất.
- Hàm lượng lipid trong hạt đậu xanh rất thấp nhưng có ảnh hưởng rất lớn
đến chất lượng của hạt, bột và sản xuất chế phẩm từ hạt đậu.
- Ngồi ra, trong đậu xanh cịn chứa nhiều loại đường, chủ yếu là
saccharose, trong đó là lượng glucose chiếm ưu thế hơn so với fructose, và
một số đường khác như raffinose, arabinose, xylose,…
- Đậu xanh được trồng ở nhiều nơi ở nước ta, lấy hạt chủ yếu làm thực
phẩm và thường được chế biến ngay làm thức ăn. Vấn đề bảo quản đậu
xanh gặp nhiều khó khăn vì đậu là mơi trường thích hợp cho sâu mọt phát
triển và phá hoại. Mặt khác, nếu điều kiện bảo quản không tốt như nhiệt
độ, độ ẩm cao, đậu sẽ bị sượng làm giảm chất lượng đậu. Muốn bảo quản
lâu dài thì hạt đậu phải có chất lượng ban đầu tốt, khơng sâu mọt và có độ
ẩm an tồn. Vì vậy, quá trình phơi sấy hạt đậu sau thu hoạch có vai trị rất
quan trọng trong việc bảo quản, chế biến cũng như nâng cao chất lượng
hạt.
1.2.
Giới thiệu cơ bản về quá trình sấy
1.2.1. Khái niệm
- Sấy là quá trình tách ẩm ra khỏi vật liệu sấy bằng cách cấp nhiệt cho
vật liệu sấy. Là quá trình khuếch tán do chênh lệch ẩm ở bề mặt và bên
trong vật liệu. Kết quả của quá trình sấy là hàm lượng chất khơ trong

vật liệu tăng lên.
- Mục đích:
+ Loại bỏ nước, làm giảm khối lượng vật liệu.
+
Tăng thời gian bảo quản, hạn chế sự phát triển của vi sinh vật và các
phản ứng sinh học.
+ Tạo hình cho sản phẩm.
+ Tăng độ bền cho sản phẩm như gỗ, vật liệu gốm, sứ,…
+ Tăng tính cảm quan cho sản phẩm.
- Nguyên tắc của quá trình sấy là cung cấp năng lượng nhiệt để biến đổi
trạng thái pha của lỏng trong vật liệu thành hơi. Cơ chế của quá trình
được diễn ra bởi 4 quá trình cơ bản sau:
+ Cấp nhiệt cho bề mặt vật liệu.
+ Dòng nhiệt dẫn từ bề mặt vào vật liệu.
+ Khi nhận được nhiệt lượng, dòng ẩm di chuyển từ vật liệu ra bề mặt.
-

8


Dịng ẩm từ bề mặt vật liệu tách vào mơi trường xung quanh.
1.2.2. Nguyên lý của quá trình sấy
- Sấy là q trình làm khơ vật liệu ẩm khi được cung cấp năng lượng theo
trình tự: Gia nhiệt vật liệu ẩm, cấp nhiệt để khuếch tán ẩm trong vật liệu,
đưa hơi ẩm thốt khỏi vật liệu.
- Q trình sấy là một q trình chuyển khối có sự tham gia của pha rắn
rất phức tạp vì nó bao gồm cả q trình khuếch tán bên trong và cả bên
ngồi vật liệu rắn đồng thời với quá trình truyền nhiệt. Đây là một quá
trình nối tiếp, nghĩa là quá trình chuyển lượng nước trong vật liệu từ pha
lỏng sang pha hơi, sau đó tách pha hơi ra khỏi vật liệu ban đầu, vận tốc

của tồn bộ q trình được quy định bởi giai đoạn nào chậm nhất. Động
lực của quá trình là sự chênh lệch ẩm ở trong lòng vật liệu và bên trên bề
mặt vật liệu. Quá trình khuếch tán chuyển pha này chỉ xảy ra khi áp suất
hơi trên bề mặt vật liệu lớn hơn áp suất hơi riêng phần của hơi nước
trong mơi trường khơng khí xung quanh. Ngồi ra, tùy theo phương pháp
sấy mà nhiệt độ là yếu tố thúc đẩy hoặc cản trở quá trình di chuyển ẩm
từ trong lòng vật liệu sấy ra bề mặt vật liệu sấy.
- Trong quá trình sấy thì nhiệt độ và mơi trường khơng khí ẩm xung quanh
có ảnh hưởng rất lớn và trực tiếp đến vận tốc sấy. Do vậy, khi nghiên cứu
quá trình sấy thì phải nghiên cứu hai mặt của quá trình sấy:
+
Mặt tĩnh lực học: tức dựa vào cân bằng vật liệu và cân bằng nhiệt
lượng ta sẽ tìm được mối quan hệ giữa các thơng số đầu và cuối của
vật liệu sấy và của các tác nhân sấy để từ đó xác định được thành phần
vật liệu, lượng tác nhân sấy và lượng nhiệt cần cho quá trình sấy.
+ Mặt động lực học: nghiên cứu mối quan hệ giữa sự biến thiên của độ
ẩm vật liệu với thời gian sấy và các thông số của quá trình như: tính
chất, cấu trúc, kích thước của vật liệu sấy và các điều kiện thủy động
lực học của tác nhân sấy để từ đó xác định được chế độ sấy và thời
gian sấy thích hợp.
1.2.3. Phân loại
Q trình sấy gồm 2 phương thức:
1.2.3.1.
Sấy tự nhiên
Sấy tự nhiên được tiến hành bay hơi bằng năng lượng tự nhiên như năng lượng
mặt trời, năng lượng gió,… để làm bay hơi nước trên bề mặt vật liệu.
- Ưu điểm:
+

9

Thực hiện đơn giản, không cần kĩ thuật cao.
+ Chi phí đầu tư, vận hành thấp, tốn ít nhiệt năng.
+ Bề mặt trao đổi nhiệt lớn
- Nhược điểm:
+ Khó thực hiện cơ giới hóa, khơng điều chỉnh nhiệt độ khi cần thiết.
+ Cường độ sấy không cao, sản phẩm sấy khơng đều.
+ Chiếm diện tích bề mặt lớn.
+ Sản phẩm không đạt vệ sinh do nhiễm bụi và vi sinh vật.
+ Quá trình sấy phụ thuộc vào thời tiết và thời gian trong ngày.
+ Sử dụng nhiều nhân công, tốn thời gian, năng suất thấp.
+ Nhiều sản phẩm tạo thành không đạt yêu cầu kĩ thuật.
1.2.3.2.
Sấy nhân tạo
- Sấy nhân tạo tiến hành trong các thiết bị sấy để cung cấp nhiệt cho các vật
liệu ẩm. Sấy nhân tạo có nhiều dạng tùy theo phương pháp truyền nhiệt
mà trong kĩ thuật sấy có thể chia ra nhiều dạng:
+ Sấy đối lưu: phương pháp sấy tiếp xúc trực tiếp vật liệu sấy với tác nhân
sấy truyền nhiệt là khơng khí nóng, khói lị,…
+ Sấy tiếp xúc: phương pháp sấy khơng cho tác nhân sấy tiếp xúc trực tiếp
với vật liệu sấy, mà tác nhân sấy truyền nhiệt cho vật liệu sấy gián tiếp qua
một vách ngăn.
+ Sấy bằng tia hồng ngoại: phương pháp sấy dùng năng lượng của tia hồng
ngoại do nguồn nhiệt phát ra truyền cho vật liệu sấy.
+
Sấy bằng dòng điện cao tần: phương pháp sấy dùng năng lượng điện
trường có tần số cao để đốt nóng trên tồn bộ chiều dày của lớp vật liệu.
+ Sấy thăng hoa: phương pháp sấy trong mơi trường có độ chân khơng rất
cao, nhiệt độ rất thấp, nên ẩm tự do trong vật liệu đóng băng và bay hơi từ

trạng thái rắn thành hơi không qua trạng thái lỏng.
- Ưu điểm:
+ Khắc phục được những nhược điểm của sấy tự nhiên.
+ Kiểm soát được những sản phẩm ra vào, nhiệt độ cung cấp.
+ Chất lượng sản phẩm theo yêu cầu.
+ Tốn ít mặt bằng, nhân công.
+ Tiết kiệm thời gian, tăng hiệu suất của q trình.
- Nhược điểm:
+ Tốn chi phí cho đầu tư trang thiết bị, cán bộ kỹ thuật.
1.3.
Chọn tác nhân sấy, chất tải nhiệt và chế độ sấy
1.3.1. Tác nhân sấy
+

10


Tác nhân sấy là những chất dùng để đưa lượng ẩm ra từ vật liệu sấy
khi ra khỏi vật liệu sấy.
- Trong q trình sấy, mơi trường bao quanh vật liệu sấy ln ln
được bổ sung ẩm thốt ra từ vật sấy. Nếu độ ẩm này khơng được
mang đi thì độ ẩm tương đối trong buồng sấy tăng lên, đến một lúc
nào đó sẽ đạt được sự cân bằng giữa vật liệu sấy và môi trường trong
buồng sấy và quá trình thốt ẩm của vật liệu sấy sẽ ngừng lại.
- Vì nhiệm vụ của tác nhân sấy:
+ Gia nhiệt cho vật liệu sấy.
+ Tải ẩm: mang ẩm từ bề mặt vật liệu vào môi trường.
+ Bảo vệ vật sấy khỏi bị hỏng do quá nhiệt.
- Cơ chế của quá trình sấy gồm 2 giai đoạn: gia nhiệt cho vật liệu sấy để
làm ẩm hóa hơi và mang hơi ẩm từ bề mặt vật liệu vào mơi trường. Nếu

ẩm thốt ra khỏi vật liệu mà không mang đi kịp thời sẽ ảnh hưởng đến quá
trình bốc ẩm từ vật liệu sấy thậm chí cịn làm ngừng tệ q trình thốt ẩm.
Để tải ẩm đã bay hơi từ vật sấy vào môi trường có thể dùng các biện pháp:
+ Dùng tác nhân sấy làm chất tải nhiệt.
+ Dùng bơm chân không để hút ẩm từ vật sấy để thải ra ngoài (sấy chân
khơng).
- Trong sấy đối lưu vai trị của tác nhân sấy đặc biệt quan trọng, nó đóng vai
trị vừa tải nhiệt, vừa tải ẩm. Các tác nhân sấy thường dùng là khơng khí,
khói lị và hơi q nhiệt….
Trong sấy đối lưu chất tải nhiệt có thể dùng là hơi nước hay khói lị để gia
nhiệt cho tác nhân sấy và các bề mặt truyền nhiệt cho vật liệu.
1.3.2. Các tác nhân sấy
- Khơng khí ẩm: là loại tác nhân sấy thơng dụng nhất có thể dùng cho hầu
hết các loại sản phẩm. Dùng khơng khí ẩm khơng làm sản phẩm sau khi
sấy bị ô nhiễm hay thay đổi mùi vị. Tuy nhiên dùng khơng khí ẩm làm tác
nhân sấy cần thêm bộ gia nhiệt khơng khí (calorifer khí, hơi hoặc khói),
nhiệt độ sấy khơng q cao, thường nhỏ hơn 500ºC vì nếu nhiệt độ cao
quá thiết bị trao đổi nhiệt phải được chế tạo bằng thép hợp kim hay gốm
sứ với chi phí đắt.
- Khói lị: khói lị được dùng làm tác nhân sấy có thể nâng nhiệt độ sấy lên
1000ºC mà không cần thiết bị gia nhiệt, tuy nhiên làm vật liệu sấy bị ô
-

11


-

1.3.3.

1.3.4.

nhiễm gây mùi khói. Vì vậy khói chỉ dùng cho các vật liệu không sợ ô
nhiễm như gỗ, đồ gốm, một số loại hạt có vỏ.
Hơi quá nhiệt: tác nhân sấy này dùng cho các sản phẩm dễ bị cháy nổ và
có khả năng chịu nhiệt độ cao. Vì vậy sấy bằng hơi quá nhiệt nhiệt độ
thường lớn hơn 100ºC (sấy ở áp suất khí quyển).
Chế độ sấy
- Chế độ sấy là cách thức tổ chức quá trình truyền nhiệt,
truyền chất giữa tác nhân sấy, vật liệu sấy và các thơng số
của nó để đảm bảo năng suất, chất lượng sản phẩm yêu cầu
và chi phí vận hành cũng như chi phí năng lượng là hợp lí.
- Một số chế độ sấy thường gặp:
- Chế độ sấy có đốt nóng trung gian: chế độ sấy này dùng để
sấy những vật liệu không chịu được nhiệt độ cao.
- Chế độ sấy hồi lưu một phần: chế độ này khá tiết kiệm năng
lượng nhưng lại tốn nhiều chi phí đầu tư thiết bị.
- Chế độ sấy hồi lưu toàn phần: là chế độ sấy kín, tác nhân
sấy được hồi lưu hồn tồn. Chế độ này dùng để sấy các sản
phẩm không chứa nước mà là các loại chứa tinh dầu cần
được thu hồi,…
- Chế độ sấy hồi lưu và đốt nóng trung gian
Thiết bị sấy

Phân loại thiết bị sấy: Do điều kiện sấy trong mỗi trường hợp khác nhau nên
có nhiều cách để phân loại thiết bị sấy
-

-

Dựa vào tác nhân sấy: có thiết bị sấy bằng khơng khí hoặc thiết bị sấy
bằng khói lị, các thiết bị sấy bằng phương pháp đặc biệt như sấy thăng
hoa, sấy bằng dòng điện cao tần.
Dựa vào áp suất làm việc: có thiết bị sấy chân không và thiết bị sấy ở
áp suất thường.
Dựa vào phương thức làm việc: sấy liên tục và sấy gián đoạn.
Dựa vào phương thức cấp nhiệt cho quá trình sấy: thiết bị sấy tiếp xúc,
thiết bị sấy đối lưu, thiết bị sấy bức xạ…
Dựa vào cấu tạo thiết bị: phòng sấy, hầm sấy, băng tải, sấy thùng quay,
sấy trục và sấy phun.
Dựa vào chiều chuyển động của vật liệu sấy và tác nhân sấy: sấy cùng
chiều, sấy ngược chiều và giao chiều.
12


Chọn thiết bị sấy và phương thức sấy
- Chọn thiết bị sấy thùng quay
Cơng nghệ phát triển, có rất nhiều thiết bị sấy, mối loại sẽ có ưu và nhược
điểm của nó.Với ưu điểm tiện lợi hơn trong việc sấy các vật liệu dạng hạt,
cục nhỏ như các loại đậu, đường,.. để sấy đậu xanh phù hợp nhất là sấy thùng
quay. Mặt khác, thiết bị sấy thùng quay có nhiều ưu việt hơn như diện tích bề
mặt tiếp xúc giữa nguyên liệu và tác nhân sấy lớn,chất lượng sấy cao, đồng
đều.
Ta chọn tác nhân sấy là khơng khí ẩm
- Thiết kế thiết bị sấy thùng quay có các thơng số sau:
+ Chọn tác nhân sấy là khơng khí ẩm
+ Chọn calorifer khí – hơi
+ Thiết bị làm việc liên tục
+ Vật liệu sấy và tác nhân sấy đi cùng chiều
+ Thiết bị có lắp đặt các cánh đảo trộn

Cấu tạo chính của thiết bị sấy thùng quay là thùng sấy, thùng sấy là một hình
trụ trịn bên trong có lắp các cánh định hướng và đảo trộn, được đặt nghiêng
với mặt phẳng nằm ngang 1 góc 3º, được chuyển động nhờ bánh răng và động
cơ.

1.4.

13


1.5.

Quy trình sấy đậu xanh
Đậu xanh xanh

Thu hoạch

Phơi (sấy sơ bộ)

Đập, tách hạt
Vỏ
Làm sạch

Phân loại

Tạp chất

Sấy

Làm nguội

Kiểm tra cỡ hạt

Đóng gói

Thành phẩm

14


Thuyết minh quy trình
Đậu xanh được thu hoạch ngồi đồng ruộng, người ta chặt cây rồi tách trái
đậu ra. Khi mới thu hoạch ở ruộng về, hạt đậu xanh có độ ẩm cao từ 20-25%.
Đối với hạt đậu xanh thu hoạch cả vỏ thì phải phơi, sấy sơ bộ tới độ khô nhất
định mới tách, lấy hạt khỏi vỏ thuận lợi. Việc đập và tách hạt ra khỏi vỏ có thể
làm bằng máy hoặc bằng tay. Sau đó tiến hành làm sạch nhằm tách những tạp
chất có trong hạt như cỏ, rác, mảnh, cành lá, đất sỏi,… lẫn vào hạt khi thu
hoạch. Tách hạt có thể tách bằng sàng, rây: tạp chất hữu cơ (cỏ, rác, cành lá,…)
lớn hơn hạt nên ở lớp trên cùng, lớp giữa là hạt, lớp dưới cùng là đất cát, rác
vụn nhỏ hơn hạt. Sau khi có khối đậu sạch thì tiến hành đo độ ẩm bằng máy để
xác định độ ẩm ban đầu. Tiếp theo người ta phân loại đậu theo kích cỡ, có thể
dùng sàng với các lớp lưới có đường kính lỗ khác nhau. Sau khi phân loại tiến
hành sấy theo từng loại đậu. Sau thời gian sấy phải kiểm tra độ ẩm, độ ẩm
thành phẩm đạt 14% thì quá trình sấy kết thúc. Sau khi sấy, đậu được làm
nguội tự nhiên hoặc có quạt thổi để giảm nóng, tránh dùng khơng khí có độ ẩm
cao để thơng gió vì sẽ làm tăng độ ẩm hạt. Tiếp theo, khối đậu được kiểm tra
lại cỡ hạt để loại bỏ những hạt lép, hỏng sau khi sấy. Cuối cùng, đậu được đem
đóng gói theo yêu cầu thị trường để có được sản phẩm đậu xanh nguyên hạt.
♦ Mục đích
- Phơi sơ bộ: nhằm để hạ bớt độ ẩm của trái đậu rồi thuận tiện cho

việc tách hạt khỏi vỏ
- Dập tách hạt: có thể dùng tay thủ công hoặc dùng máy để loại vỏ đi.
- Làm sạch: loại bỏ đi các tạp chất có trong hạt lẫn vào khi thu hoạch
và tách hạt. Người ta có thể dùng sàng hoặc rây kim loại để tách tạp
chất
- Phân loại: theo kích cỡ, nên có thể dùng sàng với các lớp lưới có
đường kính khác lỗ khác nhau.
- Sấy: để đưa độ ẩm hạt đậu xuống độ ẩm an tồn
- Làm nguội: để giảm nóng cho hạt đậu nhằm đóng gói, hạn chế hư
hỏng.
- Kiểm tra cỡ hạt: để loại bỏ những hạt lép, hỏng sau khi sấy.
- Đóng gói: đậu được đem đóng gói theo yêu cầu thị trường để có
được sản phẩm đậu xanh nguyên hạt.

15


PHẦN II. TÍNH CÂN BẰNG VẬT CHẤT CỦA Q TRÌNH
2.1. Các kí hiệu sử dụng
G1: Lượng vật liệu trước khi vào máy sấy (kg/h)
G2: Lượng vật kiệu sau khi ra khỏi máy sấy (kg/h)
Gk: Lượng vật liệu khô tuyệt đối đi qua máy sấy (kg/h)
W1: Độ ẩm của vật liệu trước khi sấy (%)
W2: Độ ẩm của vật liệu sau khi sấy (%)
W: Năng suất tách ẩm (Lượng ẩm tách ra khỏi vật liệu trong quá trình sấy) (kg
ẩm/h)
L: Lượng khơng khí khơ lý thuyết cần thiết (kg ẩm/ kgkkk)
l: Lượng khơng khí khơ lý thuyết cần thiết để tách 1kg ẩm ra khỏi vật liệu (kg
ẩm/kgkkk)
I0, I1, I2: Entanpy của khơng khí ở trạng thái ban đầu, trước khi vào và ra thiết

bị sấy (kJ/kgkkk)
x0, x1, x2 : Hàm ẩm của khơng khí ở trạng thái ban đầu, trước khi vào và ra thiết
bị sấy (kg ẩm/kgkkk)
2.2. Các thông số ban đầu
Năng suất: 1170 kg/h
Độ ẩm của vật liệu trước khi sấy: W1=21%
Độ ẩm của vật liệu sau khi sấy: W2=14%
Nhiệt độ môi trường: t₀=26ºC
Độ ẩm tương đối của khơng khí:
Nhiệt độ tác nhân sấy vào: t₁=54ºC
Nhiệt độ tác nhân sấy ra: t₂=33ºC
(Nếu chọn nhiệt độ TNS ra quá cao thì gây tổn thất nhiệt lớn và tốn năng
lượng, nếu chọn q thấp thì có thể xảy ra hiện tượng đọng sương, làm ẩm lại
vật liệu. Chọn nhiệt độ TNS ra cao hơn nhiệt độ điểm sương và không quá cao)
16


2.3. Tính các thơng số của khơng khí
2.3.1. Tính trạng thái khơng khí ngồi trời
Ta chọn cặp thơng số ngồi trời (t₀, φ₀) = (26ºC, 83%)
Tại nhiệt độ: t₀=26ºC ta có:
-

Áp suất hơi bão hịa:

P₀ =

(CT 2.31/T31-[4])

==35 bar

Với B là áp suất khí trời: B=0,981 bar
- Độ chứa ẩm:
x0 = 0,622
x0 = 0,622= 0,0181 (kg ẩm/kgkkk)
- Entanpy của khơng khí ẩm:
I0 =1,004t0 + (2500 +1,842t0)x0

(CT VII.11/95 – [2])
(CT 2.18/15 - [3])

I0 =1,00426+(2500+1,84226)0,0181=72,2753 (kJ/kgkkk)
-

Thể tích riêng của khơng khí ẩm:

v0 =
(CT VII.8/94 – [2])
3
v0 = = 0,9034 (m /kgkkk)
2.3.2. Xác định thông số của tác nhân sấy trước khi vào máy sấy (sau khi ra
khỏi calorife)
Sau khi đi vào calorife hàm ẩm của khơng khí khơng đổi so với hàm ẩm của
khơng khí ban đầu nên x1 = xo = 0,0181 (kg ẩm/kgkkk)
Tại nhiệt độ t₁ = 54ºC ta có:
- Áp suất hơi bão hòa:
Pb1=
(CT 2.31/T31-[4])
== 0,1483 bar
-

Độ ẩm tương đối của khơng khí:

x1 = 0,622

(CT VII.11/95 – [2])

-

φ1== =0,1872=18,72%

Entanpy của khơng khí ẩm:

I1 =1,004t1 + (2500 +1,842t1)x1

(CT 2.18/15 - [3])

I1 =1,00454+(2500+1,84254) 0,0181= 101,3229 (kJ/kgkkk)
17


-

Thể tích riêng của khơng khí ẩm:

v1 =
v1 = = 0,9880 (m3/kgkkk)

(CT VII.8/94 – [2])

2.3.3. Tính các thơng số của tác nhân sấy sau khi ra khỏi buồng sấy

Đặc trưng của sấy lý thuyết là entanpy của TNS trước và sau khi sấy là không
đổi. Nên I2 = I1 = 101,3229 (kJ/kgkkk)
-

Tại nhiệt độ t2 = 33ºC ta có:
Áp suất hơi bão hòa:

Pb2 =

(CT 2.31/T31-[4])

= = 0,05 bar
Độ chứa ẩm x2 :
I2 =1,004t2 + (2500 +1,842t2)x2
x2 = = = 0,0266 (kg ẩm/kgkkk)
- Độ ẩm tương đối của khơng khí:
φ2 = = = 0,8057 = 80,57%
- Thể tích riêng của khơng khí ẩm
-

(CT 2.18/15 - [3])

18


v2 =
(CT VII.8/94 – [2])
3
= = 0,8983 (m /kgkkk)
Bảng 2.1. Bảng tổng kết cho tác nhân sấy

t, oC
Trước khi vào
calorife
Sau khi ra khỏi
calorife
Sau khi ra khỏi
buồng sấy

φ, %

I, kJ/kgkkk

26 oC

x,
kg ẩm/kgkkk
0.0181

83

72.2753

54 oC

0.0181

18.72

101.3229

33 oC

0.0266

80.57

101.3229

2.3.4. Tính nhiệt độ điểm sương
- Tại nhiệt độ điểm sương ta có φ = 1
- Áp suất hơi bão hòa tương ứng:
Pbh = = = 0,0403 (bar) = 0,0411 (at)
Tra bảng I.250/312 – [1] và sử dụng phương pháp nội suy, ta có nhiệt độ điểm
sương tại Pbh = 0,0411 at, tđs = 29°C. Do đó, ta có ∆t = t2 – tđs = 33 – 29 = 4°C
nên các thông số về tác nhân sấy đã chọn có thể chấp nhận được.
2.4. Lượng ẩm được tách ra
- Phương trình cân bằng vật liệu chung:
G1 = G2 +W
(CT 7.16/203-[5])
- Lượng ẩm tách ra:
W = G2
(CT 7.21/204-[5])
W = 1170 = 103,6709 (kg/h)
2.5. Khối lượng vật liệu vào thùng sấy
G1 = G2 +W = 1170 + 103,6709 = 1273,6709 (kg/h)
2.6. Lượng vật liệu khô tuyệt đối
Gk = G1 = G2
Gk = 1170 = 1006,2 (kg/h)

(CT 7.17/203-[5])

2.7. Cân bằng vật liệu cho tác nhân sấy (cân bằng theo lượng ẩm)
Coi lượng khơng khí khơ đi qua máy sấy khơng bị mất trong quá trình sấy.

19


L: Lượng khơng khí khơ tiêu tốn trong q trình sấy
Lx1: Lượng ẩm khơng khí khơ mang theo vào phịng sấy
Lx2: Lượng ẩm trong khơng khí khơ cịn lại sau khi sấy
Phương trình cân bằng ẩm: Lx1 + W = Lx2
-

Lượng khơng khí khơ tiêu tốn trong q trình sấy:

L=
L=

(CT 7.24/204 – [5])

= 12186,3272 (kgkkk/h)
-

Lượng khơng khí khơ tiêu tốn riêng (để làm bốc hơi 1kg ẩm)

l= =
l=

(CT 7.23/204 – [5])

(CT 7.25/204 –[5])

= 117,5482 (kgkkk/kg ẩm)

Lưu lượng thể tích của tác nhân sấy đi vào máy sấy:
V1 = v1L= 0,988012186,3272 = 12039,7163 (m3/h)
-

- Lưu lượng thể tích của tác nhân sấy đi ra khỏi máy sấy:
V2 = v2L= 0,898312186,3272 = 10947,5747 (m3/h)
- Lưu lượng thể tích trung bình:
Vtb =

= = 11493,6455 (m3/h)

20


Bảng 2.2. Bảng tổng kết cho vật liệu sấy
Đại lượng
G1
G2
Gk
W1
W2
W
l
L

Giá trị

1273,6709
1170
1006,2
21
14
103,6709
117,5482
12186,3272

Đơn vị
kg/h
kg/h
kg/h
%
%
kg ẩm/h
kgkkk/kg ẩm
kgkkk/h

21


PHẦN III: TÍNH TỐN THIẾT BỊ CHÍNH VÀ CÂN BẰNG NHIỆT
LƯỢNG
3.1. Tính tốn thiết bị chính
3.1.1. Thời gian sấy
Thời gian sấy trong điều kiện các thông số của tác nhân sấy khơng thay đổi có
thể xác định gần đúng theo công thức sau:
(w1 – w2) = M ( 0,185τ + 3)

(CT 10.12/T210 - [4])

Có thể lấy M theo bảng sau:
Bảng 3.1. Quan hệ giữa M và đường kính hạt
d(mm)

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

M

1,43

1,25

1,00

0,83

0,70

0,60

0,53

0,47

0,43

0,38

Nếu độ ẩm w1 và w2 viết theo giá trị thực và thời gian sấy τ tính bằng giờ thì
cơng thức trên được viết dưới dạng:
(w1-w2) = M’ (11,1τ +3)

(CT 10.12/T210 - [4])

Với M’ = 10-2M và M là hệ số phụ thuộc vào đường kính trung bình của hạt d
(mm).
Chọn đường kính trung bình của hạt đậu xanh là d = 5mm, lấy M = 0,7
Vậy M’=0,710-2 ta được:
= = = 0,6306 (h) = 37,84 (phút)
3.1.2.Tính thể tích thùng sấy

V=

(CT 8.4/T113 - [3])

Trong đó:
V: thể tích thùng sấy (m3)
G1: khối lượng vật liệu vào máy sấy (kg/h)
τ: thời gian sấy (giờ)
22


β: hệ số điền đầy, β = 0,3 - 0,4 chọn β = 0,3

(CT T112 - [3])

: khối lượng riêng của vật liệu sấy (kg/m3), =1000 (kg/m3)
⇒ V = = 2,6774 (m3)
3.1.3. Đường kính và chiều dài thùng sấy

Ta chọn tỉ lệ

5 hay L = 5D

(CT 10.1/T207 - [4])

(Với L là chiều dài thùng sấy, D là đường kính thùng sấy)
Khi đó đường kính thùng sấy được xác định:
Thể tích thùng sấy:
V = L = 5D =

(CT T214 - [4])

= = 0,8801 (m)
⇒ Ta chọn D = 0,8801 m. Nên chiều dài thùng sấy L = 5D = 4,4007 (m).
Chọn L = 5 m.
3.1.4. Số vòng quay của thùng sấy (n)
(vịng/phút)

(CT VII.52/T122 - [2])

Trong đó:
α: Góc nghiêng của thùng quay, độ.
Thường góc nghiêng của thùng dài là 2,3 - 3 còn thùng ngắn đến 6
Ta chọn = 3º ⇒ tg = 0,0524
m: Hệ số phụ thuộc vào cấu tạo của cánh trong thùng, loại cánh nâng ta chọn m
= 0,5
k: Hệ số phụ thuộc vào chiều chuyển động của khí, chuyển động cùng chiều, k
thuộc khoảng từ 0,2, chọn k = 3.
τ: Thời gian sấy (phút)
L: Chiều dài của thùng sấy
D: Đường kính của thùng sấy
= = 4,2978 (vịng/phút)
3.1.5. Cơng suất thiết bị
23


N = 0,1310-2anρ

(CT VII.54/T123 - [2])

Trong đó:
n: Số vịng quay của thùng sấy.
a: Hệ số phụ thuộc vào dạng cánh, a = 0,079 (Bảng 5/T123 - [2], nội suy)
ρ: Khối lượng riêng xốp trung bình, ρ=1000 (kg/m3).
Dt ,Lt : Đường kính và chiều dài của thùng (m).
N = 0,1310-2 0,88350,0794,29781000 = 1,5047 (kW/h)
Bảng 3.2. Tổng kết các kích thước của thùng sấy
Đại lượng
Thời gian sấy

Ký hiệu

Giá trị
37,84

Đơn vị
Phút

Chiều dài
Thể tích
Số vịng quay
Cơng suất của thiết bị

L
V
n
N

5
2,6774

4,2978
1,5047

m
m3
vịng/phút
kW/h

24


3.2. Cân bằng nhiệt lượng
tvl1: Nhiệt độ vật liệu trước khi vào sấy, tvl1 = tmt =26ºC
tvl2: Nhiệt độ vật liệu sau khi ra khỏi máy sấy, tvl2 = 28ºC
Cvl: Nhiệt dung riêng của vật liệu, kJ/kgoK, coi như không đổi trước và sau khi
sấy. Cvl1 = Cvl2 = Cvl
Cn: Nhiệt dung riêng của nước, kJ/kgºK, Cn = 4,18 kJ/kgoK
Cvl = Cvlkhơ (1-W2) + CnW2, kJ/kgºK

(CT I.44/152-[1])

Trong đó : Cvl khô: nhiệt dung riêng của vật liệu khô tuyệt đối.
Ta có Cvl khơ = 1,5 (kJ/kgoK)
Vậy Cvl = 1,5(1-0,14) + 4,180,14 = 1,8752 (kJ/kgoK)
3.2.1. Nhiệt lượng đưa vào thiết bị sấy
- Nhiệt lượng do tác nhân sấy mang vào:
qkkv = lIo = 117,548272,2753 = 8495,8297 (kJ/kg ẩm)
- Nhiệt

lượng do TNS nhận được từ calorife sưởi cung cấp:

qs = l(I1- Io) = 117,5482(101,3229 – 72,2753) = 3414,4921 (kJ/kgẩm)
- Lượng nhiệt tiêu tốn cho cả quá trình sấy:
Qs = qsW =3414,4921103,6709 = 353983,4218 (kJ/h)
- Nhiệt lượng do vật liệu sấy mang vào:

qvls = + Cntvl1
qvls = + 4,1826 = 707,6725 (kJ/kgẩm)
- Vậy tổng nhiệt lượng mang vào:
∑qv = qkkv + qs + qvls
∑qv = 8495,8297 + 3414,4921 + 707,6725 = 12617,9943 (kJ/kgẩm)
3.2.2. Nhiệt lượng đưa ra khỏi thiết bị sấy
3.2.2.1. Nhiệt lượng tổn thất do khơng khí thải mang đi
qkkr = lI2 = 117,5482 101,3229 = 11910,3218 (kJ/kg ẩm)
3.2.2.2. Nhiệt lượng do vật liệu sấy mang ra
25