ĐỒ án QTTB THIẾT kế THIẾT bị sấy KHOAI tây sử DỤNG bơm NHIỆT

Đồ Án Quá Trình và Thiết Bị - CNHH

MỤC LỤC

Trang


Đồ Án Quá Trình và Thiết Bị - CNHH

LỜI MỞ ĐẦU
Việt Nam là một nước nhiệt đới có nhiều điều kiện để phát triển ngành trồng
trọt và chế biến rau quả. Tuy nhiên, tỷ lệ tổn thất sau thu hoạch là rất lớn. Ngun
nhân chính là do cơng nghệ chế biến và bảo quản của chúng ta còn lạc hậu nên đã
làm cho rau quả của Việt Nam có giá trị thấp trong thị trường trong nước cũng như
xuất khẩu, điều này ảnh hưởng trực tiếp đến đời sống của người nông dân, vì vậy
việc nghiên cứu đưa ra các quy trình công nghệ cũng như ứng dụng triển khai
chuyển giao các kết quả nghiên cứu, các quy trình công nghệ bảo quản, chế biến rau
quả, đóng vai trị hết sức quan trọng trong chiến lức phát triển ngành rau quả. Một
trong các phương pháp giúp bảo quản tốt các loại nông sản-thực phẩm là sấy, được
sử dụng rộng rãi trong hầu hết các ngành công nghiệp và giữ vai trò quan trọng
trong đời sống.
Khoai tây là một loại củ chứa rất nhiều dinh dưỡng, vitamin, khoáng chất cần
thiết cho con người. Khoai tây sấy khô là sản phẩm được nhiều người ưa chuộng,
tuy nhiên hầu hết các sản phẩm này đều được sấy bằng phương pháp sấy nhiệt với
các thiết bị đơn giản, vì vậy chất lượng sản phẩm này khơng cịn giữ được như ban
đầu. Gần đây, các nhà khoa học đã nghiên cứu tạo ra phương pháp sấy lạnh khắc
phục được những nhược điểm của sấy nhiệt độ cao để tạo ra sản phẩm có hương vị
tự nhiên, chứa nhiều vitamin, tốt cho sức khỏe con người.
Đó cũng là lý do trong đồ án này, em sẽ thiết kế thiết bị sấy khoai tây sử dụng
bơm nhiệt ở nhiệt độ thấp. Đây là lần đầu tiên tiếp nhận nhiệm vụ thiết kế hệ thống
sấy mang tính chất đào sâu chuyên ngành, do kiến thức và tài liệu tham khảo cịn

hạn chế nên em khơng thể tránh khỏi sai sót trong quá trình thiết kế.

Trang


Đồ Án Quá Trình và Thiết Bị - CNHH

CHƯƠNG 1 TỞNG QUAN VỀ KHOAI TÂY
1.1 Ng̀n gớc lịch sư
Khoai tây tên khoa học là Solanum tuberosum, thuộc họ Cà (Solanaceae), là
loại cây nông nghiệp ngắn ngày, trồng lấy củ chứa tinh bột. Chúng là loại cây trồng
lấy củ phổ biến nhất thế giới và là loại cây trồng phổ biến thứ tư về mặt sản lượng
tươi – xếp sau lúa, lúa mì và ngô. Lưu trữ khoai tây dài ngày đòi hỏi bảo quản trong
điều kiện lạnh [1].
Đến nay nhiều tài liệu cho thấy khoai tây có ng̀n gốc hoang dại, từ Trung và
Tây Nam Mỹ, đặc biệt tập trung vùng Chi Lê và các đảo xung quanh vùng. Nhiều
cuộc thám hiểm của Liên Xô (cũ) trước đây đã xác nhận rằng: trung tâm thứ 2 của
khoai tây cịn có ng̀n gốc ở Mexico và hiện nay người ta cịn bắt gặp rất nhiều
khoai tây dại ở đây. Xưa kia, người Inca trồng rất nhiều khoai tây và đã được coi là
ng̀n lương thực chính [2].
Lịch sử cũng đã ghi chép rằng, nửa thế kỉ XI, khoai tây mới được đưa vào
châu Âu, nhưng tiếp thu rất dè dặt. Đến thế kỉ XII, khoai tây đã cứu sống hàng triệu
người dân Anh, Đức, Ailen,…thoát khỏi nạn đói khủng khiếp. Từ đó khoai tây đã
được trờng phổ biến khắp nơi, trở thành một trong những cây lương thực chủ yếu
của loài người. [2]
1.2 Khoai tây ở Việt Nam
Theo nhiều tài liệu chưa đầy đủ cho rằng khoai tây được trồng từ năm 1890 do
Pháp mang đến. Năm 1901, khoai tây được trờng ở Tú Sơn – Hải Phịng, 1907 được
trờng ở Trà Lĩnh – Cao Bằng, 1917 được trồng ở Thường Tín – Hà Tây. Hiện nay
khoai tây được trờng hầu hết ở các tỉnh khắp cả nước, đặc biệt là các tỉnh vùng châu

thổ sông Hồng, Đà Lạt, Lâm Đồng [2].

Hình 1-1 : Củ khoai tây

Trang


Đồ Án Quá Trình và Thiết Bị - CNHH
1.3 Phân bớ và sản lượng
Hiện nay, khoai tây đã có mặt trên 100 quốc gia, hiện là cây trồng đứng thứ ba
trên thế giới với sản lượng và diện tích khơng ngừng gia tăng ở khắp nơi, trong đó,
Trung Quốc và Ấn Độ hiện là hai quốc gia có sản lượng khoai tây cao nhất thế giới
Diện tích thu
hoạch

Sản lượng

Năng suất

ha

tấn

tấn/ha

Châu Phi

1 892 633

25 011 823

13,2

Châu A

10 209 139

195 668 682

19,2

Châu Âu

5 365 045

121 761 565

22,7

Châu Mi

1 797 479

44 173 458

24,6

38 345

1 575 147

41,1

19 302 642

388 190 674

20,1

Châu Đại Dương
THẾ GIỚI

Bảng 1-1 Sản xuất khoai tây theo vùng, 2017

Trang


Đồ Án Quá Trình và Thiết Bị - CNHH

Bảng 1-2 Nhà sản suất khoai tây hàng đầu năm 2017

Số lượng (triệu tấn)
Trung Quốc

99,2

Ấn Đô

48,6

Nga Fed

29,6

Ukraina

22,2

Hoa Ky

20,0

Đức

11,7

Bangladesh

10,2

Ba Lan

9,2

Netherlands

7,4

Pháp

7,3

Nguổn: FAOSTAT
Nguổn: FAOSTAT
Bảng 1-3 Tình hình sản xuất khoai tây của Việt Nam qua các năm

Diện tích

Sản lượng

Năng suất

ha

tấn

Tấn/ha

2011

22 611

311 604

13,8

2012

27 585

403 717

14,7

2013

23 077

313 383

13,6

2014

22 823

321 700

14,1

2015

21 767

318 321

14,7

2016

21 173

302 229

14,3

2017

20 480

303 675

14,8

Năm

Nguổn: FAOSTAT

Trang


Đồ Án Quá Trình và Thiết Bị - CNHH
1.4 Thành phần hóa học
Nếu phân tích các lát khoai tây dày 3mm cắt từ ngoài vào trong thấy sự phân
bố các chất trong củ như sau:
Bảng 1-4 Sự phân bố các chất trong củ khoai tây (%)
(
N

Số thứ tự lát cắt khoai từ vỏ vào trung tâm

g

Thành phần
1

2

3

4

5

6

7

u
ô
n

Nước

77,4

70,4

69,7

70,4

71,3

72,9

76,3

Chất khô

22,6

29,6

30,3

29,6

28,7

27,1

23,7

Tinh bôt

14,1

23,7

24,7

23,9

23

21,3

18,1

Protide

2,01

1,48

1,41

1,48

1,04

1,8

2

Nitrogen hòa tan

0,1

0,07

0,08

0,08

0,11

0,18

0,16

:

Bùi Đức Hợi, Kỹ Thuật Chế Biến Lương Thực, tập 2, Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội)

Trang


Đồ Án Quá Trình và Thiết Bị - CNHH
Thành phần hóa học của củ khoai tây dao động trong khoảng khá rộng tùy
thuộc giống, chất lượng giống, kĩ thuật canh tác, đất trờng, khí hậu,…
Bảng 1-5 Thành phần hóa học trung bình của củ khoai tây (%)

Thành phần

%

Nước

75

Chất khô

25

Tinh bôt

18,5

Nitrogen

2,1

Chất xơ

1,1

Tro

0,9

Lipid

0,2

Các chất khác

2,2

( Nguôn: Bùi Đức Hợi, Kỹ Thuật Chế Biến Lương Thực tập 2, Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội)

Trang


Đồ Án Quá Trình và Thiết Bị - CNHH
1.5 Giá trị dinh dưỡng
Bảng 1-6 Giá trị dinh dưỡng trên 100g khoai tây

Trang


Đồ Án Quá Trình và Thiết Bị - CNHH
Thành phần

Giá trị

Năng lượng

321 KJ (77 Kcal)

Carbohydrates

18,4 g

Tinh bột

15 g

Chất xơ

2,2 g

Lipid

0,1 g

Protein

2g

Nước

79,3 g

Thiamin (vitamin B1)

0,1 mg (7%)

Niacin (vitamin B3)

1,1 mg (1%)

Vitamin B6

0,3 mg

Vitamin C

19,7 mg (33%)

Calcium (Ca)

12 mg

Magnesium (Mg)

23 mg

Phosphorus (P)

57 mg

Kalium (K)

42 mg

Trang


Đồ Án Quá Trình và Thiết Bị - CNHH
(Nguôn: />
Các chuyên gia dinh dưỡng cho biết, khoai tây được mệnh danh là “nhân sâm
dưới lịng đất”. Khoai tây có thể cung cấp cho cơ thể những thành phần dinh dưỡng
cao nếu chúng được chế biến tốt. Theo các chuyên gia dinh dưỡng của Trung tâm Y
tế Texas (Mỹ) thì dùng khoảng 203g khoai tây/ngày có thể cung cấp được 50% số
lượng vitamin C và B6 cần thiết cho một người lớn/ngày.
Về dinh dưỡng, khoai tây được biết với carbohydrate (khoảng 26g trong một
củ khoai tây trung bình). Các hình thức chủ yếu của carbohydrate này là tinh bột.
Một phần nhỏ nhưng ý nghĩa, lợi ích như chất xơ, tinh bột là khả năng chống tiêu

hóa của các enzyme trong dạ dày, ruột non và để đạt đến ruột già cơ bản còn nguyên
vẹn.
Số lượng tinh bột kháng trong khoai tây phụ thuộc nhiều vào phương pháp
chuẩn bị. Nấu ăn và sau đó làm lạnh khoai tây tăng lên đáng kể tinh bột. Ví dụ, nấu
chín tinh bột khoai tây có chứa khoảng 7% tinh bột, tăng khoảng 13% khi làm mát.
Với thành phần cao Calcium và Kalium khoai tây còn có tác dụng củng cố
khung xương vững chắc.
1.6 Cơng dụng
Những cơng dụng chính của khoai tây:
Trong khoai tây chứa một lượng lớn protein và các axit amin mà cơ thể khơng
tự tổng hợp được như lysine, methionine… đóng vai trị quan trọng cho quá trình
tăng trưởng của trẻ em.
Khoai tây sẽ cung cấp 50-75% năng lượng và 80% nhu cầu nitơ trong thời
gian dài, giúp đảm bảo nhu cầu tăng trưởng ở trẻ em suy dinh dưỡng.
Khoai tây rất ít chất béo, nên rất thích hợp cho người ăn kiêng.
Các nhà nghiên cứu Mĩ vừa phát hiện ra rằng khoai tây là loại củ chứa nhiều
kali hơn bất cứ loại rau quả khác. Để đáp ứng đủ lượng kali cho cơ thể, mỗi người
nên ăn 4.700 mg/ngày. Hãy coi khoai tây là thực phẩm không thể thiếu trong chế độ
dinh dưỡng hằng ngày của bạn [1].
Giảm nguy cơ mắc bệnh tim, mạch: Cuộc nghiên cứu do các nhà khoa học
thuộc Bệnh viện Sir Ganga Ram và Đại học quốc gia Hồi giáo (Jamia Millia
Islamia) tại Delhi (Ấn Độ) thực hiện cho thấy, thực phẩm có chứa vitamin B như
khoai tây, rau xanh, đậu, cá và các chế phẩm từ động vật nên được ăn thường xuyên
Trang


Đờ Án Quá Trình và Thiết Bị - CNHH
vì có thể giúp giảm nguy cơ mắc bệnh tim mạch. Khoai tây giúp giảm căng thẳng,
stress: Hầu hết chúng ta đều làm việc như một cái máy, vậy nên cơ thể thiếu vitamin
A và C hoặc tiêu thụ quá nhiều thực phẩm có tính axit. Khoai tây sẽ giúp bạn bổ

sung thêm vitamin A và C, đồng thời lấy lại sự cân bằng pH trong cơ thể do tiêu thụ
quá nhiều thịt gây ra mất cân bằng pH [1].
Hàm lượng protein và vitamin nhóm B có thể tăng cường thể chất, cải thiện trí
nhớ và suy nghĩ rõ ràng [1].
Khoai tây tốt cho những người bị bệnh dạ dày: Trung y học cho rằng khoai tây
vị ngọt, tính bình, có cơng hiệu kiện tỳ hịa vị, ích khí điều trung, có thể chữa trị
được các chứng bệnh như đau dạ dày và bí đại tiện. Y học hiện đại cho rằng chất
nightshade có trong khoai tây có thể làm giảm sự tiết ra dịch vị, có tác dụng chống
co giật dạ dày, có hiệu quả nhất định đối với chữa bệnh đau dạ dày [1].
Khoai tây giúp giảm rối loạn tiêu hóa và táo bón.
1.7 Thơng sớ vật lý của khoai tây
Tra phụ lục 1, tài liệu [3]
• Độ ẩm đầu của khoai tây:
• Khối lượng riêng:
• Nhiệt dung riêng:
• Hệ số dẫn nhiệt:

Trang


Đồ Án Quá Trình và Thiết Bị - CNHH

CHƯƠNG 2 CƠ SỞ LÝ THUYẾT VỀ PHƯƠNG PHAP
SẤY
2.1 Khái niệm
Sấy là quá trình tách ẩm ra khỏi vật liệu bằng cách cấp nhiệt.
Đối tượng của quá trình sấy là các vật ẩm là những vật thể có khả năng chứa
nước hoặc hơi nước trong quá trình hình thành như các loại nông – lâm – hải sản:
khoai tây, cà rốt, sắn, gỡ, tơm, cá…các loại huyền phù như sữa bị, sữa đậu nành…
[4]

2.2 Bản chất
Bản chất của quá trình sấy là quá trình khuếch tán do chênh lệch độ ẩm ở mặt
ngoài và trong vật liệu, nói cách khác là do sự chênh lệch áp suất hơi riêng phần của
ẩm ở bề mặt vật liệu và môi trường sấy.
2.3 Mục đích
Ngày nay, người ta sử dụng phương pháp sấy để tách bớt nước mà khơng ảnh
hưởng đến thành phần hóa học và tính chất của sản phẩm để giảm chi phí vận tải.
Ngoài ra, còn được chế biến và bảo quản để đảm bảo cung cấp liên tục cho thị
trường,…
2.4 Phân loại quá trình sấy
Người ta phân biệt ra 2 loại:
 Sấy tự nhiên: nhờ tác nhân chính là nắng, gió... Phương pháp này thời gian sấy

dài, tốn diện tích sân phơi, khó điều chỉnh và độ ẩm cuối cùng của vật liệu còn
khá lớn, phụ thuộc vào điều kiện thời tiết khí hậu.
 Sấy nhân tạo: quá trình cần cung cấp nhiệt, nghĩa là phải dùng đến tác nhân
sấy như khói lị, khơng khí nóng, hơi quá nhiệt…và nó được hút ra khỏi thiết
bị khi sấy xong. Quá trình sấy nhanh, dễ điều khiển và triệt để hơn sấy tự
nhiên [3].
Nếu phân loại phương pháp sấy nhân tạo, ta có:
2.4.1 Phương pháp sấy nóng
Trong phương pháp sấy nóng tác nhân sấy và cả vật liệu sấy được đốt nóng
hoặc chỉ đốt nóng vật liệu sấy mà hiệu số giữa phân áp suất hơi trên bề mặt vật sấy
Trang


Đồ Án Quá Trình và Thiết Bị - CNHH
và phân áp suất hơi nước trong tác nhân sấy tăng dẫn đến quá trình dịch chuyển ẩm
từ trong lòng vật liệu sấy ra bề mặt và đi vào môi trường [4].
Các phương pháp sấy nóng thường dùng:

 Sấy đối lưu: vật liệu sấy nhận nhiệt bằng đối lưu từ một dịch thể nóng thường




-

-

là khí nóng hoặc khói lị
Sấy tiếp xúc: việc cấp nhiệt cho vật liệu sấy thực hiện bằng dẫn nhiệt do vật
sấy tiếp xúc với bề mặt có nhiệt độ cao hơn
Sấy bức xạ: việc gia nhiệt cho vật ẩm thực hiện bằng trao đổi nhiệt bức xạ
Sấy dùng điện trường cao tần: vật ẩm được đặt trong điện trường tần số cao.
Vật ẩm sẽ được nóng lên do tác dụng của dòng điện xuất hiện trong điện
trường.
 Ưu điểm của phương pháp sấy nóng:
Thời gian sấy bằng phương pháp sấy nóng ngắn hơn so với phương pháp sấy
lạnh
Năng suất cao và chi phí ban đầu thấp
Ng̀n năng lượng sử dụng cho phương pháp sấy nóng có thể là khói thải,
hơi nước nóng, hay các ng̀n nhiệt từ than đá, dầu mỏ, rác thải,… cho đến
điện năng.
Thời gian làm việc của hệ thống khá cao
 Nhược điểm của phương pháp sấy nóng:
Chỉ sấy được các vật sấy không cần có các yêu cầu đặc biệt về nhiệt độ
Sản phẩm sấy thường bị chuyển màu và chất lượng không cao
2.4.2 Phương pháp sấy lạnh

Trong phương pháp sấy lạnh, người ta tạo ra độ chênh phân áp suất hơi nước

giữa vật liệu sấy và tác nhân sấy chỉ bằng cách giảm phân áp suất hơi nước trong
tác nhân sấy nhờ giảm lượng chứa ẩm. Khi đó, ẩm trong vật liệu dịch chuyển ra bề
mặt và từ bề mặt vào môi trường có thể trên dưới nhiệt độ mơi trường (t > 0) và
cũng có thể nhỏ hơn 0 [4].
Các phương pháp sấy lạnh cụ thể thường được sử dụng:
 Sấy lạnh ở nhiệt độ > 0

Với hệ thống sấy này, nhiệt độ vật liệu sấy cũng như nhiệt độ tác nhân sấy xấp
xỉ bằng nhiệt độ môi trường, tác nhân sấy thường là khơng khí.

Trang


Đồ Án Quá Trình và Thiết Bị - CNHH
Trước hết, khơng khí được khử ẩm bằng phương pháp làm lạnh hoặc bằng các
máy khử ẩm hấp thụ. Sau đó được đốt nóng hoặc làm lạnh đến nhiệt độ yêu cầu rời
cho đi qua vật liệu sấy. Khi đó, phân áp suất hơi nước trong tác nhân sấy bé hơn
phân áp suất hơi nước trên bề mặt vật liệu sấy nên ẩm từ dạng lỏng sẽ bay hơi và đi
vào tác nhân sấy.
 Sấy thăng hoa

Là phương pháp sấy lạnh mà trong đó ẩm trong vật liệu sấy ở dạng rắn trực
tiếp biến thành hơi đi vào tác nhân sấy.
Trong phương pháp này người ta tạo ra mơi trường trong đó nước trong vật
liệu sấy ở dưới điểm 3 thể, nghĩa là nhiệt độ của vật liệu < 273 và áp suất tác nhân
sấy bao quanh vật P < 610 Pa. Khi đó, nếu vật liệu sấy nhận được nhiệt lượng thì
nước trong vật liệu sấy ở dạng rắn sẽ chuyển trực tiếp sang dạng hơi và đi vào tác
nhân sấy.
Như vậy, trong phương pháp sấy thăng hoa, một mặt ta là lạnh vật xuống dưới
0 mặt khác tạo chân không quanh vật liệu sấy.

 Sấy chân không

Nếu nhiệt độ vật liệu sấy vẫn nhỏ hơn 273 nhưng áp suất tác nhân sấy bao
quanh vật > 610 Pa thì khi vật liệu sấy nhận nhiệt lượng, nước trong vật liệu sấy ở
dạng rắn không thể chuyển trực tiếp thành hơi để đi vào tác nhân sấy mà trước khi
biến thành hơi, nước phải chuyển từ thể rắn sang thể lỏng.
Ưu điểm:
Đáp ứng được 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 chịu tác động của điều kiện ngoài
Quá trình sấy kín nên khơng phụ thuộc nhiều vào điều kiện môi trường
 Nhược điểm:
- Giá thành thiết bị cao, tiêu hao điện năng lớn
- Vận hành phức tạp, người vận hành có trình độ kĩ thuật cao
- Cấu tạo thiết bị phức tạp, thời gian sấy lâu


-

Trang


Đồ Án Quá Trình và Thiết Bị - CNHH
- Nhiệt độ môi chất sấy thường gần nhiệt độ môi trường nên chỉ thích

hợp với một số loại vật liệu, khơng sấy được các loại vật liệu dễ bị vi khuẩn
làm hư hỏng ở nhiệt độ môi trường như bị ôi, thiu,mốc…
- Do cuốn bụi nên có thể bị tắc tại thiết bị làm lạnh

2.5 Lựa chọn phương pháp sấy
Với nguyên liệu là khoai tây, sản phẩm sau khi sấy đòi hỏi phải đảm bảo thành
phần dinh dưỡng, không bị biến tính, màu sắc khơng bị mất, độ co rút vừa phải,
thành phẩm phải đạt chuẩn. Vì vậy, lựa chọn phương pháp sấy phù hợp là điều rất
quan trọng. Ở đây, em chọn phương pháp sấy lạnh dùng bơm nhiệt nhiệt độ thấp
vì sản phẩm sau sấy luôn đạt chất lượng tốt, chi phí đầu tư tương đối, giá thành bán
ra cao, bảo vệ môi trường,…

Trang


Đồ Án Quá Trình và Thiết Bị - CNHH

CHƯƠNG 3 QUY TRÌNH CƠNG NGHÊ
Sơ đờ quy trình:



Khoai tây
(củ tươi)

Phơi

Sấy khơ

Rửa

Xử ly

Gọt vo

Cắt lát

Thành phẩm

 Thuyết minh sơ đồ

Nguyên liệu khoai tây thường chọn phải tươi, không mọc mầm, không thối
hỏng. Sau khi thu mua về, người ta phân loại thành các kích thước khác nhau để
đảm bảo độ đờng đều cho sản phẩm sau. Để chế biến lát mỏng, nên sử dụng những
củ có khối lượng lớn vì sẽ cho năng suất cao và tỉ lệ hao hụt nhỏ.
 Rưa

Mục đích: nhằm loại trừ hết tạp chất cơ học như đất, cát, bụi và làm giảm phần
nào vi sinh vật ngoài vỏ nguyên liệu cũng như lượng thuốc bảo vệ thực vật.
Lưu ý: nước rửa phải trong, không màu, không mùi, không vị, phải đảm bảo
các chỉ tiêu quy định trong chế biến thực phẩm.
 Gọt vỏ và cắt lát

Để tạo cảm quan cho sản phẩm cũng như tăng hiệu quả cho quá trình sấy,
khoai tây sau khi gọt vỏ thường được cắt thành lát mỏng có độ dày khoảng 2 mm
bằng các máy cắt. Yêu cầu của sản phẩm sau quá trình cắt phải đờng đều về kích
thước, khơng bị dập nát, gãy, nứt,…
Trang


Đồ Án Quá Trình và Thiết Bị - CNHH

 Xư lý

Đối với củ tươi sau khi cắt lát ở bề mạt lát thường có nhựa chảy ra làm cho bề
mặt lát rất chóng bị sẫm màu do bị oxy hóa. Để tránh hiện tượng này, sau khi thái,
lát cần được chần bằng nước muối (NaCl) 2%.
 Phơi hoặc hong gió

Mục đích: để giảm bớt thời gian sấy, các lát sau ngâm xử lý được vớt ra rổ, rá
hoặc những mặt thoáng nhằm làm thoát bớt hơi nước và làm se bề mặt lát. Cần đảo
trộn để tăng khả năng thoát nước.
 Sấy khơ

Mục đích: quá trình sấy nhằm tách một lượng lớn nước ra khỏi vật liệu sấy
đưa về trạng thái khơ. Ở trạng thái đó, khoai tây 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.
 Thành phẩm

Sau khi sấy xong, cần tiến hành phân loại để loại bỏ những cá thể không đạt
chất lượng (do cháy hoặc chưa đạt độ ẩm yêu cầu). Loại khô tốt được đổ chung vào
khay hoặc chậu lớn để điều hịa độ ẩm. Sau đó, quạt cho nguội hẳn rời mới đóng gói
để tránh hiện tượng đổ mờ hơi.
Khoai tây khơ được đóng gói trong bao PE 2 lớp để bảo quản . Thời gian bảo
quản được lâu (4-6 tháng)
Chất lượng khoai tây khô cần đạt: màu vàng lụa, thơm tự nhiên, không cháy
khét…

Trang


Đồ Án Quá Trình và Thiết Bị - CNHH

Hình 3-2 Lát khoai tây sau sấy
(Nguổn: />
 Quy trình công nghệ

1. Công tắc nguồn 2. Đèn báo

3. Đo độ ẩm

4. Đo thời gian

5. Đo nhiệt độ

6. Đo áp suất

7. Bảng điều khiển

8. Dàn nóng

9. Quạt

10. Dịng khí nóng 11. B̀ng sấy

12. Khay sấy

Trang


Đờ Án Quá Trình và Thiết Bị - CNHH
13. Dịng khí khơ
17. Máy nén

21. Dịng khí ra

14. Chân tủ
15. Thiết bị hời nhiệt
18. Nước ngưng tụ 19. Dịng khí vào

16. Van tiết lưu
20. Dàn lạnh

 Thuyết minh quy trình:

Khoai tây sau khi cạo rửa sẽ được thái thành lát và sắp đều trên khay. Đưa
vào buồng sấy. Khi hệ thống hoạt động, môi chất lạnh sẽ được máy nén bơm lên
dàn lạnh. Khơng khí bên ngoài mang hơi ẩm được quạt hút và thổi vào trong dàn
lạnh.Tại đây, tác nhân sấy sẽ được tách ẩm bằng cách giảm nhiệt độ xuống dưới
nhiệt độ điểm sương để hơi nước trong khí khí ẩm ngưng tụ thành nước và lấy ra
ngoài. Tác nhân sấy sau khi ra khỏi dàn lạnh trở thành dịng khơng khí khơ được
thiết bị hời nhiệt thu về, được máy nén hút trở lại, nén đoạn nhiệt từ áp suất bay hơi
lên áp suất bão hòa, bơm lên dàn nóng. Tại đây, tác nhân sấy được gia nhiệt lên
nhiệt độ sấy, được quạt hút và thổi vào buồng sấy, thực hiện quá trình sấy. Dịng
khơng khí ra ngoài mang hơi ẩm, một phần được đi ra ngoài, một phần được hoàn
lưu lại, tiếp tục quá trình tách ẩm. Cứ như vậy, quá trình lại được lặp lại.

Trang


Đồ Án Quá Trình và Thiết Bị - CNHH

CHƯƠNG 4 TÍNH TOAN THIẾT KẾ HÊ THỚNG SẤY
KHOAI TÂY

4.1 Các thơng số ban đầu
4.1.1 Vật liệu sấy
-

-

Độ ẩm đầu của khoai tây là 79,7% trải qua quá trình hong gió để giảm
bớt ẩm trước khi vào sấy thì độ ẩm còn lại khoảng w1 = 70%
Độ ẩm cuối của khoai tây:
Nhiệt độ khoai tây vào thiết bị sấy: tvl1 = 27
Đường kính lát khoai tây: d = 0,03 m R = 0,015m
Khoai tây thái lát có chiều dày:
Khối lượng khoai tây đầu vào: G1 = 250 kg/mẻ

Khối lượng riêng:

ρm

= 1034 kg/m3.

4.1.2 Tác nhân sấy
Chọn tác nhân sấy là khơng khí ngoài trời với các thông số sau:
 Thông số trung bình của khơng khí ngoài trời tại Cần Thơ là :

Nhiệt độ: t0 = 27

; Độ ẩm:

ϕ0

= 80%

 Thông số không khí sau dàn lạnh : nhiệt độ chọn t1 = 8.

Độ ẩm tương đối: Quá trình làm lạnh trong dàn lạnh thường đạt đến trạng thái
bão hòa nên độ ẩm khơng khí sau dàn lạnh có thể lấy =100%.
 Thơng số nhiệt độ tác nhân sấy được gia nhiệt – trạng thái khơng khí

sau dàn nóng: t2 = 35.
 Thơng số khơng khí sau thiết bị sấy: Từ điểm O (27, 80%) trên đờ thị I
– d ta dóng theo đường d = const, ta có ts = 24,5
 Nhiệt độ tác nhân sấy sau thiết bị sấy được chọn sao cho phải lớn hơn
nhiệt độ đọng sương => Ta chọn t3 = 26

Trang


Đồ Án Quá Trình và Thiết Bị - CNHH
4.2 Xây dựng quá trình sấy lý thuyết trên giản đồ I – d
4.2.1 Đồ thị I – d

Hình 4-3 Đồ thị I-d của quá trình sấy lý thuyết

Điểm 0: Trạng thái khơng khí ngoài trời.
Điểm 1: Trạng thái khơng khí sau dàn lạnh.
Điểm 2: Trạng thái khơng khí sau dàn nóng.
Điểm 3: Trạng thái khơng khí sau thiết bị sấy.
Điểm 4: Trạng thái khơng khí trong dàn lạnh.
1-2: Quá trình gia nhiệt đẳng dung ẩm trong dàn nóng.
2-3: Quá trình sấy đẳng Entanpi trong thiết bị sấy.

3-4-1: Quá trình làm lạnh khơng khí và ngưng tụ ẩm trong dàn lạnh.
4.2.2 Tính toán quá trình sấy
 Điểm O (môi trường bên ngoài)
-

Nhiệt độ: t0 = 27.

-

Độ ẩm tương đối:
= 80%.
Phân áp suất bão hoà của hơi nước:

-

ϕ0

(2-1, trang 14, [4])
-

Dung ẩm của khơng khí :
Trang


Đồ Án Quá Trình và Thiết Bị - CNHH

(2-15, trang 15, [4])
Với B: áp suất khí trời. Lấy B = 1,033 bar.
-

Entanpi của khơng khí ngoài trời:

(2-18, trang 15, [4])
 Điểm 1 (Trạng thái khơng khí sau dàn lạnh)
-

Nhiệt độ : t1 = 8.
Độ ẩm tương đối : vì tác nhân sấy đến dàn lạnh ngưng tụ ẩm nên tác nhân sấy ở

-

trạng thái bão hòa nên
Phân áp suất bão hoà :

-

ϕ1

= 100%.

-

Dung ẩm của khơng khí :

-

Entanpi :

 Điểm 2 (Trạng thái khơng khí sau dàn nóng)

Nhiệt độ : t2 = 35.
- Dung ẩm : Do quá trình sấy là quá trình đẳng dung ẩm nên ta có :
-

.
-

Phân áp suất bão hoà:
- Độ ẩm tương đối:

-

Entanpi:

Trang


Đồ Án Quá Trình và Thiết Bị - CNHH
 Điểm 3 (Trạng thái khơng khí sau thiết bị sấy)
 Nhiệt độ: để tránh hiện tượng đọng sương trong buồng sấy ta phải chọn nhiệt độ t 3 >

tđs. Do vậy ta chọn t3 = 26
 Entanpi :
I3 = I2 = 51,837 kJ/kgkkk
 Phân áp suất bão hoà:
 Dung ẩm:

Độ ẩm tương đối:

 Điểm 4

ϕ4

 Độ ẩm:

= 100%.

 Dung ẩm:

 Phân áp suất bão hoà:

 Nhiệt độ:

 Entanpi:

Bảng 4-7 Các thông số tác nhân sấy

Các thông số

0

1

Trạng thái
2

3

4

Trang

Đồ Án Quá Trình và Thiết Bị - CNHH

Đô ẩm tương đối (%)

80

100

19,18

48,87

100

Nhiệt đô ()

27

8

35

26

14,43

0,0176

6,5.10-3

6,5.10-3

0,01

0,01

72,005

24,384

51,837

51,837

39,765

0,0335

0,0107

0,0558

0,0335

0,0164

Dung ẩm của không khí
(kg/kgkkk)

Enthalpy của không khí
(kJ/kgkkk)
Ap suất hơi bão hòa (bar)

4.2.3 Tính toán tốc đơ sấy và thời gian sấy
 Tính tớc đợ sấy đẳng tốc:

Chọn vận tốc tác nhân sấy.
 Hệ số trao đổi nhiệt đối lưu:

m2K
-

Mật độ dòng nhiệt:
J1b = α1.(tm – tb)
Với: tm nhiệt độ tác nhân sấy , tm = 35 0C
tb: nhiệt độ bề mặt vật liệu tb = tư = 24,5 0C

-

Cường độ bay hơi ẩm trên bề mặt vật liệu:

Với r là ẩn nhiệt hóa hơi tra bảng I.250, trang 312, [5] theo nhiệt độ bay hơi bề
mặt
Với tb = 24,5 0C thì ta có r = 2438,03 kJ/kg

-

Tốc độ sấy đẳng tốc:

-

Thời gian đớt nóng vật liệu:
Trang


Đồ Án Quá Trình và Thiết Bị - CNHH

Với : Fo chuẩn số Furie
a: Hệ số dẫn nhiệt độ của vật liệu m2/h
Ta có:

-

Thời gian sấy đẳng tớc:

Thời gian sấy đẳng tốc:
Độ ẩm cân bằng wcb = 5%
độ ẩm ban đầu của vật liệu:
độ ẩm tới hạn của vật liệu ẩm:

(Với là hệ số sấy)

 Thời gian sấy giảm tốc:

Với
Ta có:

(trang 31, [7])
2

= 12 %

Trang