Thiết kế thiết bị sấy thùng quay sấy tiêu hạt năng suất 1200kgh (Autocad + thuyết minh chi tiết)
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (522.52 KB, 96 trang )
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP. HỒ CHÍ MINH
KHOA CƠNG NGHỆ HĨA HỌC VÀ THỰC PHẨM
BỘ MƠN CƠNG NGHỆ HĨA HỌC
--------------------
ĐỒ ÁN MƠN HỌC QUÁ TRÌNH THIẾT BỊ
TÊN ĐỀ TÀI
Thiết kế thiết bị sấy thùng quay sấy tiêu hạt
năng suất 1200kg/h
SVTH:
GVHD:
1. Trịnh Thị Thủy
2. Lương Tuấn Tùng
Ts. Đặng Đình Khơi
MSSV:
MSSV:
18128060
18128074
Tp. Hồ Chí Minh, tháng 8 năm 2021
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP. HCM
KHOA CÔNG NGHỆ HĨA HỌC VÀ THỰC PHẨM
BỘ MƠN CƠNG NGHỆ HĨA HỌC
---oOo--NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN MÔN HỌC MÁY VÀ THIẾT BỊ
Giảng viên hướng dẫn: Ts. Đặng Đình Khơi
Họ và tên sinh viên thực hiện:
MSSV
1. Thịnh Thị Thủy
18128060
2. Lương Tuấn Tùng
18128074
1. Tên đồ án: Thiết kế thiết bị sấy thùng quay sấy tiêu hạt năng suất 1200kg/h
2. Các số liệu ban đầu:
• Năng suất sản phẩm sấy: 1200 kg/h
•
•
•
•
Độ ẩm nguyên liệu đầu vào 23%
Độ ẩm sản phẩm sau sấy 8%
Tác nhân sấy là khơng khí nóng
Các số liệu khác tự chọn
3. u cầu về phần thuyết minh và tính tốn:
1) Tổng quan về sản phẩm và qui trình cơng nghệ sấy liên quan
2) Đề nghị qui trình sấy tiêu hạt
3) Tính cân bằng vật chất-năng lượng
4) Tính cấu tạo thiết bị chính
5) Chọn các thiết bị phụ phù hợp
6) Kết luận
4. u cầu về trình bày bản vẽ:
• 01 bản vẽ qui trình khổ A1 và 01 bản vẽ khổ A3 kẹp trong tập thuyết minh
• 01 bản vẽ cấu tạo thiết bị chính khổ A1
5. Ngày giao nhiệm vụ đồ án: 01/03/2021
6. Ngày hồn thành đồ án: 15/8/2021
Tp. Hồ Chí Minh, ngày 01 tháng 03 năm 2021
TRƯỞNG BỘ MÔN
Giảng viên hướng dẫn
Đặng Đình Khơi
2
TRƯỜNG ĐH SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP. HỒ CHÍ MINH
KHOA CƠNG NGHỆ HĨA HỌC – THỰC PHẨM
BỘ MƠN CƠNG NGHỆ HĨA HỌC
---------------------------------
PHIẾU ĐÁNH GIÁ CỦA
GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN
MƠN HỌC: ĐỒ THIẾT KẾ MÁY THIẾT BỊ - HỌC KỲ 2 – NĂM HỌC 2020 – 2021
MÃ MÔN HỌC: PWPD322703
1. GVHD: Ts. Đặng Đình Khơi
2. Sinh viên: Trinh Thị Thủy .................................3. MSSV: 18128060
4. Tên đề tài: Thiết kế thiết bị sấy thùng quay sấy tiêu hạt năng suất 1200kg/h
5. Kết quả đánh giá:
STT
1
Nội dung
Thang điểm
0 – 1,0
Xác định được đối tượng và u cầu thiết kế
2
Lập qui trình cơng nghệ và tính toán được các chi tiết thiết bị
0 – 2,5
3
Đánh giá được sự phù hợp, điểm mạnh, yếu của thiết kế
0 – 0,75
4
Lập được kế hoạch triển khai thực hiện thiết kế
0 – 0,75
5
Lập được bản vẽ với phần mềm chuyên dụng
0 – 2,5
6
Hoàn thành thuyết minh thiết kế đầy đủ, chính xác và logic
0 – 1,0
7
Hồn thành trách nhiệm cá nhân trong nhóm
0 – 0,75
8
Thực hiện đúng kế hoạch cơng việc được GV giao
0 – 0,75
TỔNG ĐIỂM (Bằng chữ:……………………………………….)
Điểm số
10
Ghi chú: GV HƯỚNG DẪN cho điểm lẻ tới 0,25 điểm
6. Các nhận xét khác (nếu có)
.........................................................................................................................................
.........................................................................................................................................
.........................................................................................................................................
7. Kết luận
Được phép bảo vệ :
Không được phép bảo vệ :
Ngày …… tháng 8 năm 2021
Người nhận xét
(Ký & ghi rõ họ tên)
TRƯỜNG ĐH SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP. HỒ CHÍ MINH
KHOA CƠNG NGHỆ HĨA HỌC – THỰC PHẨM
BỘ MƠN CƠNG NGHỆ HÓA HỌC
---------------------------------
PHIẾU ĐÁNH GIÁ CỦA
GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN
3
MÔN HỌC: ĐỒ THIẾT KẾ MÁY THIẾT BỊ - HỌC KỲ 2 – NĂM HỌC 2020 – 2021
MÃ MÔN HỌC: PWPD322703
1. GVHD: Ts. Đặng Đình Khơi
2. Sinh viên: Trinh Thị Thủy .................................3. MSSV: 18128060
4. Tên đề tài: Thiết kế thiết bị sấy thùng quay sấy tiêu hạt năng suất 1200kg/h
5. Kết quả đánh giá:
1
Lập qui trình cơng nghệ và tính toán được các chi tiết thiết bị
Thang
điểm
0 – 2,5
2
Lập được bản vẽ với phần mềm chuyên dụng
0 – 2,5
3
Hoàn thành thuyết minh thiết kế đầy đủ, chính xác và logic
0 – 1,0
4
Trình bày được những nội dung cốt lõi của đồ án
0 – 1,0
5
Trả lời được các câu hỏi phản biện
0 – 3,0
STT
Nội dung
TỔNG ĐIỂM (Bằng chữ:……………………………………….)
Điểm số
10
Ghi chú: GV PHẢN BIỆN cho điểm lẻ tới 0,25 điểm
6. Các nhận xét khác (nếu có)
.........................................................................................................................................
.........................................................................................................................................
.........................................................................................................................................
.........................................................................................................................................
.........................................................................................................................................
Ngày …… tháng 08 năm 2021
Người phản biện
(Ký & ghi rõ họ tên)
TRƯỜNG ĐH SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP. HỒ CHÍ MINH
KHOA CƠNG NGHỆ HĨA HỌC – THỰC PHẨM
BỘ MƠN CƠNG NGHỆ HĨA HỌC
---------------------------------
PHIẾU ĐÁNH GIÁ CỦA
GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN
MÔN HỌC: ĐỒ THIẾT KẾ MÁY THIẾT BỊ - HỌC KỲ 2 – NĂM HỌC 2020 – 2021
MÃ MƠN HỌC: PWPD322703
1. GVHD: Ts. Đặng Đình Khơi
4
2. Sinh viên: Lương Tuấn Tùng ............................3. MSSV: 18128074
4. Tên đề tài: Thiết kế thiết bị sấy thùng quay sấy tiêu hạt năng suất 1200kg/h
5. Kết quả đánh giá:
STT
1
Nội dung
Thang điểm
0 – 1,0
Xác định được đối tượng và yêu cầu thiết kế
2
Lập qui trình cơng nghệ và tính tốn được các chi tiết thiết bị
0 – 2,5
3
Đánh giá được sự phù hợp, điểm mạnh, yếu của thiết kế
0 – 0,75
4
Lập được kế hoạch triển khai thực hiện thiết kế
0 – 0,75
5
Lập được bản vẽ với phần mềm chuyên dụng
0 – 2,5
6
Hồn thành thuyết minh thiết kế đầy đủ, chính xác và logic
0 – 1,0
7
Hoàn thành trách nhiệm cá nhân trong nhóm
0 – 0,75
8
Thực hiện đúng kế hoạch cơng việc được GV giao
0 – 0,75
TỔNG ĐIỂM (Bằng chữ:……………………………………….)
Điểm số
10
Ghi chú: GV HƯỚNG DẪN cho điểm lẻ tới 0,25 điểm
6. Các nhận xét khác (nếu có)
.........................................................................................................................................
.........................................................................................................................................
.........................................................................................................................................
7. Kết luận
Được phép bảo vệ:
Khơng được phép bảo vệ:
Ngày …… tháng 8 năm 2021
Người nhận xét
(Ký & ghi rõ họ tên)
TRƯỜNG ĐH SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP. HỒ CHÍ MINH
KHOA CƠNG NGHỆ HĨA HỌC – THỰC PHẨM
BỘ MƠN CƠNG NGHỆ HĨA HỌC
---------------------------------
PHIẾU ĐÁNH GIÁ CỦA
GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN
MÔN HỌC: ĐỒ THIẾT KẾ MÁY THIẾT BỊ - HỌC KỲ 2 – NĂM HỌC 2020 – 2021
MÃ MƠN HỌC: PWPD322703
1. GVHD: Ts. Đặng Đình Khơi
2. Sinh viên: Lương Tuấn Tùng ............................3. MSSV: 18128074
4. Tên đề tài: Thiết kế thiết bị sấy thùng quay sấy tiêu hạt năng suất 1200kg/h
5
5. Kết quả đánh giá:
1
Lập qui trình cơng nghệ và tính tốn được các chi tiết thiết bị
Thang
điểm
0 – 2,5
2
Lập được bản vẽ với phần mềm chuyên dụng
0 – 2,5
3
Hoàn thành thuyết minh thiết kế đầy đủ, chính xác và logic
0 – 1,0
4
Trình bày được những nội dung cốt lõi của đồ án
0 – 1,0
5
Trả lời được các câu hỏi phản biện
0 – 3,0
STT
Nội dung
TỔNG ĐIỂM (Bằng chữ:……………………………………….)
Điểm số
10
Ghi chú: GV PHẢN BIỆN cho điểm lẻ tới 0,25 điểm
6. Các nhận xét khác (nếu có)
.........................................................................................................................................
.........................................................................................................................................
.........................................................................................................................................
.........................................................................................................................................
.........................................................................................................................................
Ngày …… tháng 08 năm 2021
Người phản biện
(Ký & ghi rõ họ tên)
LỜI CẢM ƠN
Trong suốt quá trình thực hiện đồ án, dù chịu ảnh hưởng bởi đại dịch Covid – 19 chúng
em vẫn hoàn thành đồ án gần như trọn vẹn, sau đây:
Chúng em xin gửi lời cảm ơn đến TS. Đặng Đình Khơi, giảng viên khoa Cơng nghệ Hóa
học và Thực phẩm – Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật TP. Hồ Chí Minh. Thầy đồng thời
cũng là giảng viên hướng dẫn đồ án của chúng em, chỉ bảo tận tình, cho chúng em những
lời khuyên bổ ích mỗi khi báo cáo tiến độ với thầy xuyên suốt quá trình thực hiện đồ án.
6
Chúng em cũng xin chân thành cảm ơn các thầy cô giảng viên trong Trường Đại học Sư
phạm Kỹ thuật TP. Hồ Chí Minh nói chung và các thầy cơ trong khoa Cơng nghệ Hóa học
và Thực phẩm nói riêng đã dạy dỗ cho chúng em kiến thức về các mơn đại cương, giúp
chúng em có được những cơ sở lý thuyết vững vàng và tạo điều kiện giúp đỡ chúng em
trong suốt quá trình học tập.
Cuối cùng, chúng em xin chân thành cảm ơn gia đình và bạn bè đã luôn tạo điều kiện,
quan tâm, giúp đỡ, động viên em trong suốt q trình học tập và hồn thành đồ án mơn
q trình và thiết bị.
7
MỤC LỤC
8
DANH MỤC HÌNH
Hình 1.1: Đồ thị biểu diễn bản chất của quá trình sấy ………………………………...
10
Hình 2.1: Sơ đồ quy trình sấy hạt tiêu…………………………………………………. 13
Hình 2.2: Sơ đồ nguyên lý hệ thống sấy đối lưu………………………………………. 16
Hình 3.1. Đồ thị I – d biểu diễn ba điểm A, B, C của quá trình sấy lý thuyết………....
23
Hình 3.2: Sơ đồ truyền nhiệt qua vách thùng………………………………………….
32
Hình 3.3: Đồ thị I – d biểu diễn ba điểm A, B, C1 của quá trình sấy thực tế………….
35
Hình 4.1: Dạng cánh đảo trộn………………………………………………………….
42
Hình 4.2. Diện tích phần chứa vật liệu trong thùng……………………………………
43
Hình 4.3. Sơ đồ truyền động…………………………………………………………...
45
9
DANH MỤC BẢNG
Bảng 3.1: Trạng thái tác nhân sấy trong quá trình sấy thực……………………………...23
Bảng 3.2: Bảng tổng kết cho vật liệu sấy………………………………………………...25
Bảng 3.3: Bảng tổng kết cho tác nhân sấy…………………………………………….....25
Bảng 3.4: Thơng số kích thước bề dày thân thùng……………………………………….31
Bảng 3.5: Các thơng số của tác nhân sấy bên ngồi thùng sấy…………………………..32
Bảng 4.1: Các thông số cơ bản của thùng………………………………………………..37
Bảng 4.2: Bảng bề dày thân thùng……………………………………………………….38
Bảng 4.3: Trích lược các giá trị bề dày của thùng sấy…………………………………...38
Bảng 4.4: Các tính chất của vật liệu chế tạo thùng………………………………………39
Bảng 4.5: Các hệ số bổ sung kích thước cho bề dày thùng……………………………...39
Bảng 4.6: Bảng sơ đồ truyền động ………………………………………………………46
Bảng 4.7: Các thông số cơ tính của các vật liệu dùng chế tạo các bánh rang……………47
Bảng 4.8: Bảng kết quả tính tốn ứng suất tiếp xúc cho phép…………………………...48
Bảng 4.9: Bảng kết quả tính tốn ứng suất uốn cho phép………………………………..49
Bảng 4.10: Kết quả xác định giá trị mơđun………………………………………………53
Bảng 4.11: Các quan hệ hình học chủ yếu của bộ truyền...................................................53
Bảng 4.12: Kết quả tính tốn khối lượng của các lớp trên thùng.......................................55
Bảng 5.1: Các thông số của tác nhân qua calorifer............................................................60
10
Bảng 5.2: Một số kích thước của calorifer.........................................................................60
Bảng 5.3: Các thông số liên quan.......................................................................................64
Bảng 5.4: Các thông số kỹ thuật của cyclon......................................................................67
Bảng 5.5: Các thơng số của khơng khí trên đường ống.....................................................69
11
LỜI MỞ ĐẦU
Việt Nam là một trong các nước có nền sản xuất nông nghiệp lâu đời trên thế giới. Trong
những năm gần đây, hồ tiêu là một mặt hàng nơng nghiệp xuất khẩu tương đối lớn của
Việt Nam có kim ngạch xuất khẩu hồ tiêu năm 2001 của Việt Nam đạt 90 triệu USD thì
đến năm 2018 con số này đã lên đến 758,8 triệu USD, tăng hơn 700%.
Chất lượng hồ tiêu phụ thuộc vào nhiều yếu tố khác nhau. Trong đó, q trình bảo quản
ảnh hưởng rất lớn đến chất lượng, nhất là đối với các mặt hang khơ. Thời gian của q
trình bảo quản này dài hay ngắn phụ thuộc nhiều vào độ ẩm của thực phẩm. vì vậy quá
trình sấy hồ tiêu hết sức quan trọng và ảnh hưởng lớn đến chất lượng sản phẩm.
Trong công nghiệp thực phẩm, sấy bằng thùng quay là một trong các phương pháp khá
phổ biến do mang lại hiệu quả kinh tế cao, thuận tiện khi vận hành và tiết kiệm thời gian.
Do đó, người ta thường chọn thiết bị sấy thùng quay trong việc sấy các sẳn phẩm lương
thực, hạt, quả…
Trong phạm vi đồ án môn học này, chúng em có nhiệm vụ “Thiết kế thiết bị sấy thùng
quay sấy tiêu hạt năng suất 1200kg/h”
Mặc dù đã cố gắng rất nhiều song vẫn cịn rất nhiều thiếu sót vì đây là lần đầu tiên chúng
em được thực hiện đồ án. Bên cạnh đó trình độ tự nghiên cứu và khả năng tư duy còn giới
hạn nên đồ án của nhóm khơng thể tránh nhiều thiếu sót. Qua đồ án này, chúng em kính
mong thầy cơ chỉ bảo để có thể hoàn thiện tốt hơn vào những lần sau.
12
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ CÂY HỒ TIÊU VÀ QUÁ TRÌNH SẤY
1.1. Tổng quan về nguyên liệu hạt tiêu:
Hồ tiêu là loại cây công nghiệp, dây leo sống nhiều năm. Dây leo nhờ thân quấn chia
thành nhiều đoạn và gấp khúc ở các mấu, mấu phù to, màu nâu xám, mang nhiều rễ móc
để thân bám vào giá tựa. Thân dài, nhẵn khơng mang lơng, có nhiều nhánh, trịn, phân
đốt, là loại thân tăng trưởng nhanh. Lá như lá trầu khơng, nhưng dài và thn hơn. Quả
hình cầu nhỏ, chừng 20 – 30 quả trên một chum, khi còn non màu xanh lục, sau có màu
vàng, khi chín chuyển sang màu đỏ, rụng cả chùm. Từ quả này có thể thu hoạch được hồ
tiêu trắng, hồ tiêu đỏ, hồ tiêu xanh và hồ tiêu đen. Quả có một hạt duy nhất
Hồ tiêu được thu hoạch mỗi năm hai lần, được trồng chủ yếu để lấy quả và hạt, sản phẩm
ra được gọi là hạt tiêu, thường dùng làm gia vị dưới dạng khơ hoặc tươi. Hạt trong cứng
có mùi thơm và vị cay, cấu tạo bởi hai lớp. bên ngoài gồm vỏ hạt, bên trong chứa phôi
nhũ và các phôi.
1.1.1. Tên gọi và phân loại khoa học
Tên thường gọi: Hồ tiêu
Tên khác: Cổ nguyệt, Hắc cổ nguyệt, Hắc xuyên, Mạy lịi (Tày)
Tên nước ngồi: Black pepper (Anh), Poivrier (Pháp)
Tên khoa học: Piper nigrum L.
Giới
Plantae
Ngành
Magnoliopsid
a
Lớp
Magnoliopsid
a
13
Bộ
Piperale
s
Họ
Piperacea
e
Chi
Loài
Piper
Nigrum
1.1.2. Cấu tạo và thành phần hóa học của hạt tiêu
1.1.1.1. Cấu tạo của hạt tiêu
Hạt tiêu đen có dạng hình cầu, đường kính 3,5 – 5 mm. Mặt ngồi màu nâu đen có nhiều
vết nhăn hình vân lưới nổi lên, gốc quả có vết sẹo của cuống quà. Vỏ quả ngồi có thể bóc
ra được, vỏ quả trong màu trắng tro hoặc màu vàng nhạt, mặt cắt ngang màu trắng vàng.
Quả có chất bột, trong có lỗ hổng nhỏ là vị trí của nội nhũ. Mùi thơm vị cay.
1.1.1.2. Thành phần hóa học của hạt tiêu
Theo nghiên cứu của GS-TS Đỗ Tất Lợi, trong hạt tiêu đen có chứa tinh dầu
(1,5 – 2,2 %), alkaloid (5 – 8%), tinh bột (10 – 13,5%), chất béo (8%), chất đạm (11 –
14%), chất xơ (47 – 53%), tro và một số khoáng chất rất quan trọng đối với cơ thể con
người, một trong số đó là crom. Hạt tiêu đen cũng chứa canxi, đồng, sắt, magie, mangan,
photpho và kẽm. Hạt tiêu thì khơng được coi là một thực phẩm có chứa vitamin, nhưng nó
vẫn chứa nhiều vitamin và dinh dưỡng thực vật hơn chúng ta nghĩ. Nó có hàm lượng
vitamin K cao, chứa β – carotene, choline, axit folic, thiamin, các vitamin A, C, E. Phần
lớn các vitamin này có đặc tính chống oxy hóa, giúp giảm tác hại của các gốc hóa học tự
do trên cơ thể và giúp ngăn chặn ung thư làm thay đỗi các tế bào.
Tinh dầu tập trung ở vỏ quả giữa, có màu vàng hay lục nhạt, mùi thơm, vị dịu
gồm các hydrocacbua như phelandren, cadinen, caryophyllen, các tecpen như pinen,
limonen và một ít hợp chất có chứa oxy.
* Một số hợp chất có trong tinh dầu hạt tiêu đen
β-Caryophyllene
limonene
pinene
eugenol
* Có hai loại alkaloid chủ yếu trong hạt tiêu là piperine và chavixin.
14
α-humulene
- Piperine (C17H19O3N):
Có trong hạt tiêu từ 5 – 9%, tinh thể không màu, không mùi, không tan trong nước sơi,
tan nhiều trong rượu nóng, tính kiềm nhẹ, đồng phân với morphin.
- Chavixin (C17H19O3N):
Chiếm khoảng 2,2 – 4,6%, tập trung phía ngồi vỏ, chất lỏng sền sệt, có vị cay hắc làm
cho hồ tiêu có vị cay nóng, tan trong rượu, ete, chất béo đặc ở 0°C. Chavixin là đồng phân
quang học của piperine, thủy phân cho piperidine và axit chavinic C12H10O4.
Hạt tiêu cũng rất giàu chất chống oxy hóa, chẳng hạn như β carotene, giúp tăng cường hệ
miễn dịch và ngăn ngừa sự hủy hoại của tế bào, gây ra căn bệnh ung thư và tim mạch.
1.2. Tổng quan về phương pháp sấy
1.2.1. Giới thiệu về phương pháp sấy
Quá trình sấy là quá trình tách ẩm (chủ yếu là nước và hơi nước) khỏi vật liệu sấy để thải
vào mơi trường. Ẩm có mặt trong vật liệu nhận được năng lượng theo một phương thức
nào đó tách khỏi vật liệu sấy và dịch chuyển từ trong lòng vật ra bề mặt, từ bề mặt vật vào
môi trường xung quanh. [1]
Q trình sấy là một q trình truyển 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 q
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 toàn bộ quá trình được quyết định bởi giai đoạn nào chậm nhất. [1]
15
Động lực của quá trình là sự chênh lệch độ 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. [1]
Hai mặt của quá trình sấy cần nghiên cứu:
- Mặt tĩnh lực học: tức là dựa vào cân bằng vật liệu và cân bằng nhiệt lượng ta sẽ tìm
được mối quan hệ giữa các thông số đầu và cuối của vật liệu sấy, tác nhân sấy từ đố xác
định được thành phần vật liệu, lượng tác nhân sấy, lượng nhiệt cần thiết cho quá trình sấy.
- Mặt động lực học: tức là nghiên cứu mối quan hệ của sự biến thiên của độ ẩm vật liệu
với thời gian sấy và các thông số của q 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, tốc độ và thời gian sấy phù hợp. [1]
Mục đích của q trình sấy:
- Kéo dài thời gian bảo quản
- Tăng tính cảm quan cho thực phẩm
- Làm chín một phần sản phẩm, thực phẩm
- Tạo hình cho sản phẩm, thực phẩm
- Giảm nhẹ khối lượng thuận tiện cho quá trình vận chuyển
1.2.2. Phân loại các thiết sấy
Do điều kiện sấy trong mỗi trường hợp sấy rất khác nhau nên có nhiều kiểu thiết bị sấy
khác nhau, vì vậy có nhiều cách phân loại thiết bị sấy: [12]
+ Dựa vào tác nhân sấy: thiết bị sấy bằng không khí hoặc thiết bị sấy bằng khói lị, ngồi
ra cịn có các thiết bị sấy bằng phương pháp đặc biệt như sấy thăng hoa, sấy bằng tia hồng
ngoại hay bằng dòng điện cao tần.
+ Dựa vào áp suất làm việc: thiết bị sấy chân không, thiết bị sấy ở ấp suất thường.
16
+ Dựa vào phương pháp làm việc: sấy liên tục hay sấy gián đoạn.
+ Dựa vào phương pháp cung cấp nhiệt cho quá trình sấy: thiết bị sấy tiếp xúc, hoặc thiết
bị sấy đối lưu, thiết bị sấy bức xạ.
+ Dựa vào cấu tạo thiệt bị: phòng sấy, hầm sấy, sấy băng tải, sấy trục, sấy thùng quay, sấy
phun, sấy tầng sôi.
+ Dựa vào chiều chuyển động của tác nhân sấy và vật liệu sấy: cùng chiều, nghịch chiều
và giao chiều.
1.1.1.3. Phòng sấy
Trong phòng sấy vật liệu được sấy gián đoạn ở áp suất khí quyển. Vật liệu được xếp trên
những khuya hoặc xe đẩy. Việc nạp liệu và tháo liệu được thực hiện ở bên ngồi phịng
sấy.
Ưu điểm: thiết bị sấy đối lưu có cấu tạo đơn giản, dễ vận hành, vốn đầu tư ít, đặc biệt là
có thể sấy mọi dạng vật liệu.
Nhược điểm: sấy đối lưu có thời gian sấy dài vì vật liệu khơng được đảo trộn, sấy không
đều, vật liệu sấy khi nạp và tháo liệu bị mất nhiệt qua cửa, khó kiểm tra quá trình sấy.
1.1.1.4. Hầm sấy
Làm việc ở áp suất khí quyển và dùng tác nhân sấy là khơng khí hay khói lò. Vật liệu
được xếp trên các khay đặt trên xe gng di chuyển dọc theo chiều dài hầm. Có thể cho
tác nhân sấy tuần hoàn để tăng tốc độ và độ ẩm của tác nhân sấy. Chiều dài của hầm có
thể lên đến 60m nhưng khơng nên lớn hơn vì như vậy trở lực của hệ thống tăng lên nhiều.
Vận tốc chuyển động của khơng khí trong hầm thường từ 2 ÷ 3 m/s.
Ưu điểm: hầm sấy là loại thiết bị sấy dễ sử dụng các phương thức sấy khác nhau, dịng
khí và vật liệu sấy có thể chuyển động cùng chiều hoặc ngược chiều hoặc đặt các quạt dọc
tường hầm để thổi thẳng góc với dịng vật liệu.
17
Nhược điểm: hầm sấy có q trình sấy khơng đều do sự phân lớp khơng khí nóng và lạnh
theo chiều cao của hầm, khi tốc độ dịng khí nhỏ, vật liệu liệu không được xáo trộn đều.
1.1.1.5. Sấy thùng quay
Đây là loại thiết bị sấy quan trọng được dùng rộng rãi trong cơng nghiệp hóa chất, thực
phẩm để sấy một số loại hóa chất, phân đạm, ngũ cốc, bột đường. Nói chung là các loại
vật liệu rời có khả năng kết dính.
Thiết bị làm việc của ấp suất khí quyển, gồm một thùng hình trụ đặt nghiêng và quay
được nhờ động cơ và bộ phận truyền động, có hai vành đai để trượt trên các con lăn tựa
trên thùng quay. Vật liệu ướt vào thùng ở đầu cao, được đảo trộn và di chuyển nhờ cánh
đảo, sấy khô bằng không khí hoặc khói lị rồi ra ở phía đầu thấp, dịng khí trước khi thải
được đi qua các bộ phận thu hồi để tách lấy sản phẩm.
Ưu điểm: quá trình sấy của thùng quay đều đặn và mãnh liệt nhờ có sự tiếp xúc tốt giữa
vật liệu và tác nhân sấy, cường độ sấy tính theo lượng ẩm đạt được cao.
Nhược điểm: sấy bằng thùng quay thì vật liệu bị đảo trộn nhiều nên dễ bị gãy vụn, tạo ra
bụi, do đó trong một số trường hợp làm giảm chất lượng của sản phẩm.
1.1.1.6. Sấy tiếp xúc
Nguyên lý: nhiệt lượng được truyền đến vật liệu bằng cách cho vật liệu tiếp xúc trực tiếp
với bề mặt được đốt nóng, có thể có đảo trộn vật liệu hoặc khơng.
Phương pháp này được ứng dụng rộng rãi để sấy các loại vật liệu dạng rắn dạng rời (rau,
củ, hạt, quả…), các loại dung dịch (sữa, nước hoa quả...). Dạng thiết bị sấy tiếp xúc đơn
giản nhất là tủ sấy chân không hoạt động đơn gián đoạn, thiết bị có ưu điểm là cấu tạo
đơn giản có thể sấy được nhiều dạng vật liệu khác nhau nhưng năng suất thấp, vật liệu sấy
ở trạng thái tĩnh, truyền nhiệt kém. Ngồi ra cịn có dạng thiết bị sấy trục làm việc liên
tục.
18
1.1.1.7. Sấy thăng hoa
Nguyên lý: ẩm được tách khỏi vật liệu bằng cách thăng hoa, nghĩa là chuyển thẳng ẩm từ
trạng thái lỏng sang trạng thái hơi, không qua qua trạng thái lỏng, vật liệu được sấy ở
nhiệt độ thấp trong trạng thái đóng rắn tại độ chân khơng cao (0,1 ÷ 1 mmHg).
Ưu điểm: sấy thăng hoa cho ra sản phẩm có chất lượng cao, vật liệu ít bị biến chất, bảo
tồn được các vitamin và dễ hấp thụ nước để trở lại trạng thái ban đầu. Tuy nhiên hiện nay
phương pháp này còn phức tạp và đắt nên mới chỉ được áp dụng rộng rãi trong sản suất
dược phẩm để sấy các chất kháng sinh và một vài loại thực phẩm có chất lượng cao.
1.1.1.8. Sấy bức xạ
Nguyên lý: sử dụng năng lượng của các tia bức xạ phát ra từ vật bức xạ để làm nóng vật
liệu sấy đến nhiệt độ bốc hơi ẩm của nó.
Năng lượng do tia bức xạ hồng ngoại phát ra lớn hơn năng lượng các tia trơng thấy (có
bước sóng 0,4 ÷ 0,8 m). Vì vậy khi dùng tia hồng ngoại (có bước sóng 8÷10μm) có thể
truyền cho vật liệu một lượng nhiệt lớn và đạt được tốc độ bay hơi ẩm cao hơn khi sấy
tiếp xúc hoặc sấy đối lưu nhiều lần. Sấy bằng tia bức xạ gần đây được dùng nhiều trong
công nghiệp để sấy các bề mặt sơn trong công nghệ chế tạo máy, điện kỹ thuật, sấy các
hàng dệt, vật liệu sợi, giấy. Nguyên nhân của việc tăng nhanh tốc độ sấy là do các tia bức
xạ nhiệt xuyên sâu vào bên các vật liệu có cấu tạo mao quản xốp và được hấp thu hoàn
toàn do phản xạ nhiều lần của thành mao quản. Vì vậy hệ số truyền nhiệt trong trường
hợp này có giá trị lớn và lượng nhiệt truyền nhiệt tính trên một đơn vị diện tích bề mặt,
nhiệt truyền sâu vào trong vật liệu chậm hơn nhiều so với sấy tiếp xúc hay đối lưu.
Ưu điểm: sấy bức xạ có thể sấy vật liệu mỏng (như bề mặt sơn). Quá trình sấy rất nhanh,
thiết bị gọn, dễ điều chỉnh nhiệt độ, tổn thất nhiệt ít.
Nhược điểm: phương pháp sấy này tiêu tốn nhiều năng lượng, vật liệu được đốt nóng
khơng đều do sấy nhanh trên bề mặt, nhiệt truyền sâu vào trong vật liệu chậm hơn, không
tiện để sấy các loại vật liệu dày.
19
1.1.1.9. Sấy phun
Thiết bị sấy này dùng để sấy các loại vật liệu lỏng như sữa trứng, dung dịch đậu nành,
gelatin, albumin. Dung dịnh lỏng được phun thành dạng sương vào trong phịng sấy, q
trình sấy diễn ra rất nhanh đến mức khơng kịp đốt nóng vật liệu lên q giới hạn cho phép
do đó có thể sử dụng tác nhân sấy ở nhiệt độ cao.
Ưu điểm: sấy phun là phương pháp có q trình sấy diễn ra nhanh chóng. Sản phẩm sấy
thu được ở dạng bột mịn và đồng đều.
Nhược điểm: thiết bị sấy phun gây tiêu tốn nhiều năng lượng, thiết bị có kết cấu phức tạp.
Nhất là ở cơ cấu phun sương và hệ thống thu hồi sản phẩm.
Ngồi ra cịn có các dạng thiết bị sấy đối lưu khác như tháp sấy, sấy tầng sôi, sấy vít tải.
Thơng thường, mỗi vật liệu sấy địi hỏi phương pháp và chế độ sấy riêng. Vì vậy, căn cứ
vào đặc điểm của vật liệu sấy, chất lượng của sản phẩm mà ta sẽ chọn chế độ và phương
pháp sáy tối ưu. Sau đó, tùy theo năng suất, hiệu quả kinh tế mà lựa chọn, thiết kế và chế
tạo hệ thơng sấy phù hợp.
1.2.3. Các giai đoạn của q trình sấy
Đường cong sấy là đường cong biểu diễn sự thay đổi của độ ẩm vật liệu theo thời gian sấy
(r):
U = f (r)
Dạng của đường cong sấy phụ thuộc vào nhiều yếu tố như: liên kết giữa ẩm và vật liệu,
hình dạng, kích thước, đặc tính vật liệu, phương pháp và chế độ sấy.
Đường cong tốc độ sấy là đường cong biểu diễn mối quan hệ giữa tốc độ sấy và độ ẩm
của vật liệu sấy. Đường cong tốc độ sấy thu được từ việc đạo hàm đường cong sấy theo
thời gian.
Đường biểu diễn nhiệt độ của vật liệu sấy thể hiện được sự biến thiên nhiệt độ của vật liệu
trong suốt quá trình sấy.
20
W(%)
dU/dt
t(0C)
Đường biểu diễn nhiệt độ của vật liệu sấy
Đường cong tốc độ sấy
Đường cong sấy
Thời gian (giờ)
Hình 1.1. Đồ thị biểu diễn bản chất của quá trình sấy
Quá trình sấy mọi vật ướt đến độ ẩm cân bằng gồm hai giai đoạn:
Giai đoạn đun nóng vật liệu là tăng nhiệt độ để ẩm có thể bốc hơi được. Giai đoạn này
xảy ra nhanh với thời gian không đáng kể.
Giai đoạn tốc độ sấy không đỗi: tốc độ khuếch tán ẩm từ trong vật liệu ra bề mặt lớn hơn
tốc độ bốc hơi ẩm trên bề mặt vật liệu nên bề mặt vật liệu ln bão hịa ẩm. Tốc độ sấy
trong giai đoạn này phụ thuộc chủ yếu vào tốc độ bốc hơi ẩm trên bề mặt và phụ thuộc
vào các yếu tố bên ngoài như nhiệt độ, tốc độ, độ ẩm của khơng khí sấy.
Giai đoạn tốc độ sấy giảm dần: do vật liệu đã tương đối khơ, chỉ cịn dạng ẩm liên kết nên
bề mặt bốc hơi bị co hẹp lại dần và đi sâu vào lòng vật liệu, tốc độ khuếch tán ẩm sẽ chậm
21
dần. Tốc độ sấy trong gian đoạn này cũng giảm theo và phụ thuộc chủ yếu vào tốc độ
khuếch tán ẩm và các yếu tốc bên trong vật liệu. Nhiệt độ của tác nhân sấy trong giai đoạn
này phải nhỏ hơn nhiệt độ cho phép của vật liệu.
1.2.4. Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình sấy
+ Bản chất của vật liệu sấy như cấu trúc, thành phần hóa học, đặc tính liên kết ẩm.
+ Hình dạng vật liệu sấy: kích thước mẫu sấy, bề dày của lớp vật liệu. Diện tích bề mặt
riêng của vật liệu càng lớn thì tốc độ sấy càng nhanh.
+ Độ ẩm đầu, độ ẩm cuối và độ ẩm tới hạn của vật liệu.
+ Độ ẩm, nhiệt độ và tốc độ của khơng khí.
+ Chênh lệch giữa nhiệt độ đầu và nhiệt độ cuối của khơng khí sấy, nhiệt độ cuối cao thì
nhiệt độ trung bình của khơng khí càng cao, do đó tốc độ sấy cũng tăng. Nhưng nhiệt độ
cuối không nên quá cao vì khơng sử dụng triệt để nhiệt.
+ Cấu tạo thiết bị sấy, phương thức và chế độ sấy.
1.3. Hệ thống sấy thùng quay hạt tiêu
Đây là loại thiết bị sấy quan trọng được dùng rộng rãi trong cơng nghiệp hóa chất, thực
phẩm để sấy một số loại hóa chất, phân đạm, ngũ cốc, bột đường… nói chung là các loại
vật liệu rời có khả năng kết dính. Thiết bị sấy này làm việc liên tục chuyên dùng để sấy
vật liệu hạt, cục nhỏ. Ngoài ra thiết bị làm việc với năng suất cao và làm việc ở áp suất
khí quyển.
Tác nhân sấy sử dụng trong q trình sấy có thể là khơng khí nóng hoặc khói lị. Q trình
sấy hạt tiêu địi hỏi đảm bảo tính vệ sinh an tồn thực phẩm nên ở đây ta chọn tác nhân
sấy là khơng khí, được đun nóng bởi calorifer, nhiệt cung cấp cho khơng khí trong
calorifer là từ khói lị. Nhiệt độ tác nhân sấy phụ thuộc vào bản chất của hạt. Nguyên liệu
là hạt tiêu cần nhiệt độ sấy cao từ 45 – 90°C vì sản phẩm ít nước và ít bị biến màu nên sấy
ở nhiệt độ cao sẽ giúp rút ngắn thời gian sấy. Tốc độ tác nhân sấy đi trong thùng không
quá 3 m/s để tránh vật liệu bị cuốn nhanh ra khỏi khùng.
22
Thiết bị gồm một thùng hình trụ đặt dốc khoảng 3 – 6° so với mặt phẳng nằm ngang, có
hai vành đai khi thùng quay thì trượt trên các con lăn đỡ. Khoảng cách giữa các con lăn
có thể điều chỉnh được để thay đỗi góc nghiêng của thùng. Thùng có cơ cấu bịt kín để
khơng khí nóng khơng thốt ra ngoài. Vật liệu ướt vào thùng ở đầu cao (phễu nạp liệu) và
được đảo trộn, di chuyển bên trong thùng nhờ cánh đảo, do đó vật liệu tiếp xúc với khơng
khí sấy tốt hơn. Vật liệu trong thùng khơng quá 20 – 25% thể tích thùng. Sau khi sấy
xong, vật liệu khô được tháo ra ở đầu thấp của thùng. Ngồi ra cịn có cyclone để thu hồi
sản phẩm bay theo và thải khí sạch ra mơi trường.
Để giảm thời gian sấy ta phải tăng tốc độ tác nhân sấy bằng hệ thống quạt ly tâm hoặc
quạt hướng trục. Dựa vào nguyên liệu là hạt tiêu ta chọn chế độ sấy cùng chiều vì phương
pháp này có cường độ cao, thời gian sấy giảm, sản phẩm ra khỏi thùng đã nguội, áp dụng
cho các sản phẩm không cần để ý cong vênh, nứt nẻ, cịn sấy ngược chiều thì thành phẩm
phải có chất lượng cao như khơng được cong vênh và nứt nẻ.
Các cánh trộn trong thùng chứa có tác dụng phân phối đều cho vật liệu theo tiết diện
thùng, đảo trộn vật liệu để tăng diện tích tiếp xúc giữa vật liệu sấy và tác nhân sấy, cấu tạo
của cánh trộn phụ thuộc vào kích thước vật liệu sấy và độ ẩm của nó. Các cánh đảo phổ
biến như:
+ Cánh đảo nâng, đổ: dùng để sấy vật liệu có kích thước lớn, dễ bám dính vào thùng thì
dùng cánh nâng vật sấy lên cao rồi đổ xuống tạo mưa hạt.
+ Cánh đảo phân chia (phân phối): dùng với vật sấy có kích thước nhỏ hơn, dễ chảy.
+ Cánh đảo hình quạt: được dùng cho trường hợp vật sấy có kích thước lớn và có trọng
lượng riêng lớn.
+ Cánh đảo trộn: dùng cho vật sấy có kích thước nhỏ như bột.
23
CHƯƠNG 2: QUY TRÌNH CƠNG NGHỆ
1.4. Sơ đồ quy trình sấy hạt tiêu
Nguyên liệu
Sàng tạp chất
Sàng đảo
Sàng đá
Phân loại hạt
Máy rửa
Sấy thùng quay
Hạt tiêu
Làm nguội
Cân tự động
Đóng bao
Bảo quản
Hình 2.1. Sơ đồ quy trình sấy hạt tiêu
24
1.5. Giải thích quy trình
Cơng đoạn 1: Làm sạch
Thời gian tiêu chín thường từ 7 – 8 tháng. Tiêu khi chín được hái cả chum, khơng hái
chum cịn xanh vì khi hái sớm hạt tiêu sẽ bị lép dẫn đến chất lượng không cao. Để việc
tách hạt được dễ dàng người ta thường ủ trong bao hay đòn đống lại rồi phủ bạt lên trong
12 – 24 giờ.
Hạt tiêu được làm sạch bằng cách sàng tạp chất hoạt động dựa trên nguyên lý khí động
học, nguyên lý phân cách về trọng lượng và nguyên lý phân cách về thể tích. Do vậy, sàng
tạp chất có thể tách được khoảng 90% lượng tạp chất lẫn trong hạt tiêu gồm: Tạp chất nhỏ
hơn hạt tiêu, tạp chất lớn hơn hạt tiêu và tạp chất nhẹ hơn hạt tiêu (bao gồm cả bụi). Trong
máy sàng tạp chất hạt tiêu nguyên liệu được đưa vào một hộc nạp liệu xây chìm dưới đất
và được chuyển vào qua một gầu tải.
Ngồi ra, do có gắn một bộ phận từ tính nên sàng tạp chất cịn có tác dụng tách sắt thép
lẫn trong nguyên liệu. Hạt tiêu nguyên liệu sau khi rời khỏi sàng tạp chất có kích thước
trong khoảng từ 2,5 mm đến 6,5 mm.
Cơng đoạn 2: Tách đá sạn
Hạt tiêu trước khi vào máy tách đá sạn vẫn còn lẫn những hạt sạn cùng kích cỡ với hạt
tiêu.
Máy tách đá sạn hoạt động dựa trên nguyên lý khác biệt về tỷ trọng của các hạt tiêu cùng
kích cỡ. Hạt tiêu nhẹ hơn sẽ được một luồng khí nâng lên. Sau đó tạo thành một dịng
chảy song song với lưới sàng để chảy ra ngồi. Hạt đá sạn nặng hơn sẽ rơi xuống va đập
với các cạnh của rãnh lưới và nhảy ngược về sau để thốt ra ngồi.
Cơng đoạn 3: Phân loại hạt
- Phân loại bằng khí động học
25
