Thiết kế hệ thống sấy hầm dùng để sấy khoai mì lát, năng suất 530 kgh

BỘ CÔNG THƯƠNG
TRƯỜNG ĐH CÔNG NGHIỆP THỰC PHẨM TPHCM
---------KHOA CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM

ĐỒ ÁN KỸ THUẬT THỰC PHẨM
Thiết kế hệ thống sấy hầm dùng để sấy khoai mì lát,
năng suất 530 kg/h
GVHD: Phan Thế Duy
SVTH: Nhóm 14
NGUYỄN THỊ KIM HOA

MSSV: 2005202040

NGUYỄN NGỌC THANH TÂN

MSSV: 2005203013

LỚP: 11DHTP12

TP.HCM, 11/2022


BỘ CÔNG THƯƠNG
TRƯỜNG ĐH CÔNG NGHIỆP THỰC PHẨM TPHCM
---------KHOA CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM

ĐỒ ÁN KỸ THUẬT THỰC PHẨM
Thiết kế hệ thống sấy hầm dùng để sấy khoai mì lát,
năng suất 530 kg/h
GVHD: Phan Thế Duy
SVTH: Nhóm 14

NGUYỄN THỊ KIM HOA

MSSV: 2005202040

NGUYỄN NGỌC THANH TÂN

MSSV: 2005203013

LỚP: 11DHTP12

TP.HCM, 11/2022


MỤC LỤC
MỤC LỤC HÌNH ẢNH................................................................................................. i
MỤC LỤC BẢNG BIỂU .............................................................................................. ii
LỜI CẢM ƠN .............................................................................................................. iii
LỜI MỞ ĐẦU .............................................................................................................. iv
CHƯƠNG 1 - TỔNG QUAN .......................................................................................... 5
1. Mục tiêu đề tài .......................................................................................................... 5
2. Nhiệm vụ đồ án ......................................................................................................... 5
3. Tổng quan về nguyên liệu khoai mì ......................................................................... 5
4. Phân loại, cấu tạo, thành phần hóa học của khoai mì ............................................... 6
5. Tổng quan về quá trình sấy ..................................................................................... 11
6. Giới thiệu về thiết bị sấy hầm ................................................................................. 16
CHƯƠNG 2 - THIẾT KẾ QUY TRÌNH CƠNG NGHỆ ............................................... 21
1. Phân tích lựa chọn quy trình cơng nghệ ................................................................. 21
2. Thuyết minh quy trình cơng nghệ ........................................................................... 23
CHƯƠNG 3 - TÍNH TỐN CƠNG NGHỆ .................................................................. 32
1. Tính tốn thơng số ban đầu của q trình sấy ........................................................ 32

2. Tính cân bằng vật chất cho q trình sấy ............................................................... 35
3. Tính chọn thời gian sấy........................................................................................... 37
CHƯƠNG 4 - TÍNH TỐN THIẾT KẾ THIẾT BỊ CHÍNH VÀ CÂN BẰNG NĂNG
LƯỢNG .......................................................................................................................... 39
1. Tính tốn kích thước căn bản của thiết bị sấy ........................................................ 39
2. Sấy lí thuyết ............................................................................................................ 43
3. Vân tốc và chế độ chuyển động của khơng khí trong hầm sấy .............................. 43
4. Tính tổn thất nhiệt lượng ........................................................................................ 44
5. Các thông số của quá trình sấy thực ....................................................................... 51
1. Tính cân bằng nhiệt lượng ...................................................................................... 52
CHƯƠNG 5 - TÍNH TỐN THIẾT KẾ THIẾT BỊ PHỤ ............................................. 55
1. Tính tốn thiết kế Calorifer..................................................................................... 55
2. Cyclon ..................................................................................................................... 60
3. Quạt ......................................................................................................................... 62


4. Gầu tải nhập liệu ..................................................................................................... 73
CHƯƠNG 6 - KẾT LUẬN ............................................................................................ 75
1. Kết luận ................................................................................................................... 75
2. Ý nghĩa của đề tài ................................................................................................... 75
TÀI LIỆU THAM KHẢO...........................................................................................77


MỤC LỤC HÌNH ẢNH
Bảng 3.1: Các thơng số tác nhân sấy ................................................................................ 35
Bảng 3.2: Bảng thông số cân bằng vật chất ...................................................................... 38
Bảng 4.1: Tính tốn băng tải và hầm sấy .......................................................................... 43
Bảng 4.2: Các thơng số của khơng khí tính theo thực tế ................................................... 52
Bảng 4.3: Cân bằng nhiệt lượng ....................................................................................... 54
Bảng 5.1: Bảng các thơng số kích thước ống truyền nhiệt ............................................... 56

Bảng 5.2: Các thông số vật lý của Calorifer ..................................................................... 60
Bảng 5.3: Kích thước cơ bản của Cyclon đơn loại LIH-24 (Bảng III.4/P524 [14]) ........ 62
Bảng 5.4: Kết quả các trở lực ........................................................................................... 70
Bảng 5.5: Các thông số của quạt ...................................................................................... 73

i


MỤC LỤC BẢNG BIỂU
Bảng 3.1: Các thông số tác nhân sấy ................................................................................ 35
Bảng 3.2: Bảng thông số cân bằng vật chất ...................................................................... 38
Bảng 4.1: Tính tốn băng tải và hầm sấy .......................................................................... 43
Bảng 4.2: Các thơng số của khơng khí tính theo thực tế ................................................... 52
Bảng 4.3: Cân bằng nhiệt lượng ....................................................................................... 54
Bảng 5.1: Bảng các thơng số kích thước ống truyền nhiệt ............................................... 56
Bảng 5.2: Các thông số vật lý của Calorifer ..................................................................... 60
Bảng 5.3: Kích thước cơ bản của Cyclon đơn loại LIH-24 (Bảng III.4/P524 [14]) ........ 62
Bảng 5.4: Kết quả các trở lực ........................................................................................... 70
Bảng 5.5: Các thông số của quạt ...................................................................................... 73

ii


LỜI CẢM ƠN
Lời đầu tiên, nhóm chúng em xin chân thành cảm ơn Trường Đại học Công nghiệp
Thực phẩm thành phố Hồ Chí Minh đã tạo điều kiện cho chúng em được học tập học phần
“Đồ án Kĩ Thuật Thực phẩm”. Nhờ đó mà chúng em có thể trau dồi được những kiến thức
liên quan đến nhu cầu thực tế và mang lại nhiều hiểu biết.
Tuy nhiên, do lượng kiến thức và khả năng tiếp thu thực tế của chúng em khá nhiều hạn
chế vì thế nên sẽ khơng tránh khỏi những sai sót. Vì thế, chúng em mong nhận được những

đóng góp q báu của các thầy cơ để có thể rút kinh nghiệm cũng như sửa chữa để bài
được hoàn thiện hơn.
Trong thời gian học tập tại trường em đã tiếp thu rất nhiều kiến thức và bài báo cáo
này là kết quả của quá trình học tập và rèn luyện dưới sự dạy bảo của quý thầy cô. Đặc
biệt, em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến Thầy Phan Thế Duy, người đã tận tình hướng
dẫn và góp ý kỹ lưỡng trong thời gian qua giúp em hoàn thành bài báo cáo một cách tốt
nhất. Đồng thời do kinh nghiệm thực tế còn hạn chế cũng như kiến thức cịn hạn hẹp nên
bài báo cáo khơng thể tránh khỏi thiếu sót, em rất mong nhận được ý kiến đóng góp của
q thầy cơ để em học thêm được nhiều kinh nghiệm và sẽ hoàn thành tốt hơn những đồ
án sau này ạ.
Cuối cùng, chúng em xin cảm ơn tất cả các thầy cô giảng viên trong khoa Công nghệ
Thực Phẩm, đặc biệt là thầy Phan Thế Duy đã hướng dẫn tận tình và giúp đỡ tụi em trong
suốt thời gian thực hiện học phần đồ án luôn dồi dào sức khỏe và thành công trong sự
nghiệp cao quý. Chúng em xin chân thành cảm ơn!
Thành phố Hồ Chí Minh, ngày 12 tháng 11 năm 2022

iii


LỜI MỞ ĐẦU
Trong ngành cơng nghiệp thực phẩm nói chung thì việc bảo quản chất lượng sản phẩm
là rất quan trọng. Để chất lượng sản phẩm được tốt ta cần có phương pháp bảo quản tốt và
phù hợp, việc tiến hành sấy để tách ẩm cũng là một trong các phương pháp phổ biến. Vật
liệu sau khi sấy có khối lượng giảm lên, thời gian bảo quản kéo dài .....
Người ta dùng phương pháp sấy nhân tạo trong công nghiệp, tức là phải cung cấp nhiệt
cho vật liệu ẩm. Phương pháp cung cấp nhiệt có thể bằng dẫn nhiệt, đối lưu bức xạ hoặc
bằng năng lượng điện trường có tần số cao.
Để thực hiện quá trình sấy, người ta sử dụng một hệ thống gồm nhiều thiết bị như: thiết
bị sấy (buồng sấy, hầm sấy, máy sấy thùng quay, sấy phun, sấy tầng sơi,...), thiết bị đốt
nóng tác nhân, quạt, bơm và một số thiết bị phụ khác.

Trong đồ án này chúng em trình bày tính tốn và thiết kế hệ thống sấy hầm dạng băng
tải dùng để sấy khoai mì lát, sử dụng caloriphe hơi nước bão hịa gia nhiệt tác nhân sấy
(khơng khí).
Thơng qua đó, có cơ hội tiếp cận, hiểu rõ hơn về các nguyên lí hoạt động, các thông
số của thiết bị sấy nhất là thiết bị sấy hầm kiểu băng tải.
Do trình độ kiến thức, sự hiểu biết cịn chưa sâu nên sẽ có nhiều thiếu sót, vì vậy chúng
em mong sẽ nhận được sự chỉ bảo và giúp đỡ cũng như là lời nhận xét của thầy cô bộ môn
để sửa chửa, khắc phục những kiến thức cịn thiếu của mình giúp bài trở nên hoàn thiện
hơn. Chúng em xin chân thành cảm ơn thầy cô!

iv


CHƯƠNG 1 - TỔNG QUAN
1. Mục tiêu đề tài
Đề tài này nhằm mục đích Tính tốn và Thiết kế hệ thống sấy hầm dùng để sấy khoai
mì lát, đảm bảo được năng suất đầu ra là 530 kg/h theo khối lượng sản phẩm khô cùng với
các thông số, số liệu, kích thước của q trình cũng như thiết bị để đáp ứng được chuẩn
đầu ra của quá trình được tốt nhất.
2. Nhiệm vụ đồ án
Dưới đây là nội dung yêu cầu và số liệu ban đầu:
- Độ ẩm khoai mì lát ban đầu 35%.
- Độ ẩm sau sấy 7%.
- Các thơng số liên quan đến đặc tính vật liệu, tự chọn theo điều kiện thực tế tham
khảo
- Sử dụng caloriphe hơi nước bão hịa gia nhiệt tác nhân sấy (khơng khí)
- Địa điểm sấy: tỉnh Bình Phước
3. Tổng quan về nguyên liệu khoai mì
Khoai mì (miền Bắc gọi là sắn) có tên khoa học là Manihot esculenta, thuộc họ Thầu
dầu: Euphorbiaceae

Là một trong các cây lương thực chủ đạo của nước ta. Khoai mì có thân nhỏ, cao khoảng
1,5 đến 3m, tồn cây có nhựa trắng và thân có các u nần do cuống lá để lại. Lá khoai mì
thuộc dạng lá đơn, mọc so le với các cuống lá dài, phiến lá xẻ thành 5 – 8 thùy, hình chân
vịt. Hoa khoai mì mọc thành cụm ở ngọn, quả hình trứng, có cánh. Rễ khoai mì thuộc dạng
rễ củ, phình to và có thể dài đến 60 cm với lớp vỏ dày, lớp vỏ tróc màu vàng nâu, lớp vỏ
giữa màu hồng tím, chứa nhiều tinh bột bên trong và có sợi trục như tim nến ở lõi.
Nó được xem là lồi cây cứu đói ở các nước đang phát triển trong thời kỳ khó khăn.
Sau này cây khoai mỳ cịn trở thành cây cơng nghiệp quan trọng.

5


Ở nước ta, các loại khoai mì được trồng rộng khắp để lấy củ làm thức ăn cho người, gia
súc và sản xuất các sản phẩm nông nghiệp (như tinh bột).

Hình 1.1: Hình dạng khoai mì
Hiện nay dưới sự phát triển của các ngành công nghiệp, đặc biệt hơn hết là ngành cơng
nghiệp thực phẩm thì khoai mì có thể được sấy thành lát như một cách bảo quản chúng
khỏi hư hỏng, và được sử dụng phổ biến để sản xuất tinh bột, nghiên cứu chế tạo ra màng
bọc thực phẩm từ tinh bột khoai mì có bổ sung tanin. [2]
Ngồi ra khoai mì cịn có một số cơng dụng như:
- Làm thực phẩm cho con người: chủ yếu từ củ khoai mỳ, luộc hoặc hấp trực tiếp để ăn
hoặc mài nhuyễn thành bột để chế biến các loại bánh, nước giải khát. Người ta còn dùng
lá và đọt non của cây khoai mì dùng làm rau.
- Dùng làm thức ăn gia súc
- Dùng trong công nghiệp (chủ yếu là tinh bột khoai mỳ).
- Là cây trồng cung cấp nhiên liệu sinh học: sản xuất nhiên liệu ethanol.
- Một số bộ phận cây khoai mì được dùng làm thuốc: lá, chất gluten trong tinh bột của
khoai mỳ.
4. Phân loại, cấu tạo, thành phần hóa học của khoai mì

6


4.1. Phân loại
Khoai mì có nhiều loại khác nhau về màu sắc, thân cây, lá, vỏ củ, thịt củ. Tuy nhiều
trong cơng nghiệp người ta phân loại khoai mì thường dựa vào hàm lượng aicid cyanhydric
(HCN) thành hai loại: là khoai mì đắng (manihot utilissima) và khoai mì ngọt (manihot
palmate).
Giống như các loại củ và củ khác, cả hai loại khoai mì đắng và ngọt đều chứa các yếu
tố kháng dinh dưỡng và độc tố, trong đó các loại khoai mì đắng chứa một lượng lớn hơn
nhiều.
- Khoai mì đắng: cho năng suất cao, củ to, hàm lượng tinh bột trong củ cao, có nhiều
nhựa củ, hàm lượng cyanhydric cao, ăn tươi bị ngộ độc.
- Khoai mì ngọt: gồm tất cả các loại khoai mì có hàm lượng cyandydric thấp, loại khoai
mì này có hàm lượng tinh bột thấp, ăn tươi khơng bị ngộ độc. [6]
4.2. Cấu tạo

Hình 1.2: Cấu tạo củ khoai mì
Khoai mì là loại củ có lõi (tim củ) nối từ thân cây chạy dọc theo củ đến đi củ. Có cấu
tạo: vỏ gỗ, vỏ cùi, thịt sắn, lõi sắn. So với các loại củ khác thì vỏ củ sắn là loại vỏ dễ phân
biệt và dễ tách nhất.
 Vỏ gỗ
Chiếm 0,5 – 3% khối lượng củ. Gồm các tế bào có cấu tạo từ cellulose và hemicellulose,
hầu như khơng có tinh bột. Vỏ gỗ là lớp ngoài cùng, sần sùi, màu nâu thẫm, chứa các sắc
tố đặc trưng. Có tác dụng giữ cho củ rất bền, khơng bị tác động cơ học bên ngồi.
 Vỏ cùi
7

Dày hơn vỏ gỗ, chiếm khoảng 8 – 20% trọng lượng củ. Gồm các tế bào được cấu tạo
bởi cellulose và tinh bột (5 – 8%). Giữa các lớp vỏ là mạng lưới ống dẫn nhựa củ, trong
mủ có nhiều tanin, enzyme và các sắc tố.
 Thịt khoai mì (ruột củ)
Là thành phần chiếm chủ yếu của củ, bao gồm các tế bào có cấu tạo từ cellulose và
pentozan, bên trong là các hạt tinh bột và nguyên sinh chất. Hàm lượng tinh bột trong ruột
củ phân bố không đều. Kích thước hạt tinh bột koảng 15 – 80mm. Củ sắn càng để già thì
càng có nhiều xơ.
 Lõi khoai mì
Thường nằm ở trung tâm dọc theo thân củ, nối từ thân đến đuôi củ. Lõi chiếm từ 0,3 –
1% khối lượng củ. Thành phần cấu tạo chủ yếu là cellulose và hemicelluloses.
Lõi ở trung tâm dọc suốt từ cuống tới chi. Khi chặt củ khỏi gốc, q trình vận chuyển
trong lõi chấm dứt nhưng lại xảy ra hiện tượng mất nước của củ qua cuống đồng thời khơng
khí ngồi môi trường thâm thập vào củ theo cuống và lõi. Vì vậy, những củ cuống to thường
chảy nhựa trước. Những củ cuống nhỏ thường dễ bảo quản hơn những củ cuống to.[6]
4.3. Thành phần hóa học
Thành phần hóa học của củ khoai mì phụ thuộc vào giống loại, thời tiết, điều kiện canh
tác, điều kiện thổ nhưỡng và thời gian thu hoạch.
Thành phần tỉ lệ trong củ khoai mì tươi có:
 Tỷ lệ chất khơ 38-40%
 Tinh bột 16-32%, là thành phần quan trọng của củ sắn, nó quyết định giá trị sử dụng
của chúng. Hạt tinh bột hình trống, đường kính khoảng 35 mircomet.
 Nước chiếm 70,25%, lượng ẩm trong củ mì tươi rất cao, chiếm khoảng 70% khối
lượng toàn củ. Lượng ẩm cao khiến cho việc bảo quản củ tươi rất khó khăn. Vì vậy
ta phải đề ra chế độ bảo vệ củ hợp lý tuỳ từng điều kiện cụ thể.
 Chất protein, béo, xơ, tro trong 100g được tương ứng là 0,8-2,5g, 0,2-0,3g, 1,1-1,7g,
0,6-0,9g

8

 Chất muối khoáng và vitamin trong 100g củ là 18,8-22,5mg Ca, 22,5-25,4mg P,
0,02mg B1, 0,02mg B2, 0,5mg PP.
Trong củ sắn, hàm lượng các axit amin không được cân đối, thừa arginin nhưng lại
thiếu các acid amin chứa lưu huỳnh.
Cũng như phần lớn các loại hạt và củ, thành phần chính của củ khoai mì là tinh bột.
Ngồi ra, trong khoai mì cịn có các chất: đạm, muối khống, lipit, xơ và một số vitamin
B1, B2. Trong sắn, hàm lượng protid và lipid rất thấp. Các vitamin B1, B2 và chất khoảng
trong sắn gồm P, Ca, Mg, K, Na... cao, trong đó cao nhất là K, Na.
Ngồi ra, trong sắn còn chứa một lượng độc tố, tanin, sắc tổ.
Độc tố trong sắn ở dạng glucozit có tên riêng là Fazeolunatin, có hàm lượng phụ thuộc
vào loại, giống (khoảng 0,01:0,04%). Fazeolunatin khơng hịa tan trong rượu, ester mà hịa
tan nhiều trong nước. Dưới tác dụng của enzyme hoặc acid HCN, fazeolunatin bị phân hủy
và giải phóng HCN. Cũng vì có HCN trong sẵn nên có trường hợp ăn sắn bị say thậm chí
có khi chết người.
Tanin và sắc tố: làm cho bột có màu xám đen. Vì trong q trình chế biến sắn, bột tiếp
xúc với khơng khí, khi đó, tanin sẽ bị oxy hóa và tạo ra màu đen sẫm làm ảnh hưởng đến
màu sắc bột.[7]
4.4. Tình hình sản xuất khoai mì trên thế giới và Việt Nam
Cây khoai mì (Manihot esculenta Crantz) là cây lấy củ được du nhập vào nước ta từ đầu
thế kỷ 19. Khoai mì là cây lương thực chính của cư dân nhiều vùng, nhất là các vùng đồi
núi. Nghiên cứu và sản xuất khoai mì đang được khích lệ, dần chiếm được chỗ đứng đáng
được coi trọng trong nền nông nghiệp Việt Nam. Khoai mì cùng với lúa và ngơ là ba cây
trồng được ưu tiên nghiên cứu phát triển trong tầm nhìn chiến lược đến năm 2020 của Bộ
Nông nghiệp& Phát triển Nông thơn.
Các vùng trồng khoai mì chính của Việt Nam được tập trung chủ yếu là: Bắc Trung Bộ,
Duyên Hải miền Trung, Tây Nguyên, Đông Nam Bộ và Trung du miền núi phía Bắc.

9

. Tổng diện tích khoai mì của 5 vùng sinh thái này chiếm khoảng 97% diện tích khoai
mì cả nước.
Năm 2014, sản lượng khoai mì của cả nước là 10,2 triệu tấn củ tươi, tăng hơn so với
năm 2010 là 1,7 triệu tấn và tốc độ tăng trưởng bình quân hàng năm là 325,8 triệu tấn củ
tươi (Cục Trồng trọt - tháng 5/2015). Tuy nhiên nặng suất khoai mì của Việt Nam cịn thấp
hơn so với một nước Đơng Nam Á như Lào (25,17 tấn/ ha), Indonesia (22,86 tấn/ ha), Thái
Lan (21,82 tấn/ ha).[8]
Từ những dữ liệu đã được thống kê ở trên ta có thể thấy rằng khoai mì là một loại cây
cung cấp lương thực giữ vai trò quan trọng trong lĩnh vực công nghiệp thực phẩm, bởi giá
trị của chúng mang lại, đáp ứng nhu cầu ngày càng tăng của người dân.
4.5. Đánh giá chất lượng củ khoai mì:
 Phương pháp cảm quan:

Xác định củ tốt xấu (có chạy nhựa hay khơng) và xác định tương đối hàm lượng tỉnh
bột có trong củ.
* Dùng phương pháp cảm quan để xác định củ mới và cũ
 Bẻ đôi củ khoai mì, nhìn vào bề mặt cắt ngang: nếu củ trắng tươi thì tốt có thể
để lại sản xuất sau.
 Nếu củ bị quầng đen, xám hay xanh đen tức là củ “chạy chỉ” nên đưa vào sản
xuất ngay.
* Dùng phương pháp cảm quan thống kê trong thu mua sẵn nguyên liệu
 Củ nhỏ và ngắn (chiều dài khoảng 10cm, đường kinh củ chỗ lớn nhất dưới
1,5cm) không quả 4%.
 Củ dập nát và gẫy vụn không quá 3%
* Dùng phương pháp cảm quan thông kê trong thu mua sản nguyên liệu
 Củ nhỏ và ngắn (chiều dài khoảng 10cm, đường kính củ chỗ lớn nhất dưới 1,5
cm) khơng quá 4%.
 Củ dập nát và gẫy vụn không quá 3%.
 Lượng đất và tạp chất tối đa từ 1,5% - 20%.

10


 Khơng có củ thối.
 Củ có dấu vết chảy nhựa nhỏ hơn 5%.
5. Tổng quan về quá trình sấy
5.1. Khái niệm quá trình sấy
Quá trình sấy là quá trình sử dụng nhiệt để tách nước ra khỏi mẫu nguyên liệu theo
nguyên tắc bốc hơi hoặc thăng hoa. Chúng ta cần phân biệt sự khác nhau giữa sấy
và cô đặc. Trong quá trình sấy, mẫu nguyên liệu thường ở dạng rắn, tuy nhiên mẫu
nguyên liệu cần sấy cũng có thể ở dạng lỏng hoặc huyền phù. Sản phẩm thu được
sau quá trình sấy ở dạng rắn hoặc dạng bột.[3]
Trong thiết bị sấy, lượng nhiệt mà vật liệu nhận được có thể biểu diễn theo phương
trình:
𝑑𝑄 = 𝛼𝑞 𝐹 (𝑡𝑘 − 𝑡𝑏 )𝑑𝜏
𝛼𝑞 - hệ số truyền nhiệt cho vật liệu
𝐹 - diện tích bề mặt truyền nhiệt hoặc bề mặt bay hơi của vật liệu
𝑡𝑘 - nhiệt độ trong phòng sấy
𝑡𝑏 - nhiệt độ bay hơi của ẩm
Lượng nhiệt này một phần làm bay hơi ẩm, một phần đốt nóng vật liệu và được gọi
là lượng nhiệt hữu ích cần cho quá trình sấy.
𝑑𝑄 = (𝐶𝑜 𝐺𝑜 + 𝐶𝑎 𝐺𝑎 )𝑑𝜃̅ + [𝑟 + 𝐶ℎ (𝑡ℎ − 𝑡𝑏 )]𝑑𝐺𝑎
𝐶𝑜 , 𝐶𝑎 - nhiệt dung riêng của chất khô và ẩm trong vật liệu
𝑑𝜃̅ - sự biến đổi nhiệt độ trung bình của vật liệu
𝐺𝑜 , 𝐺𝑎 - khối ượngha ất khơ và ẩm trong vật liệu
𝑟 - ẩn nhiệt hóa hơi của ẩm trong vật liệu
𝐶ℎ - nhiệt dung riêng của hơi hóa nhiệt khi p = cons
𝑡ℎ - nhiệt độ của hơi hóa nhiệt
𝑑𝐺𝑎 - lượng ẩm bay hơi từ vật liệu trong thời gian 𝑑𝜏

11


Hình 1.3: Cơ chế quá trình sấy
Từ sự cân bằng nhiệt lượng có thể rút ra phương trình tốc độ sấy vật liêu:
𝑑𝜃̅
𝛼𝑞 𝐹 (𝑡𝑘 − 𝑡𝑏 ) − (𝐶𝑜 𝐺𝑜 + 𝐶𝑎 𝐺𝑎 )
𝑑𝐺𝑎
𝑑𝜏
=
𝑑𝜏
𝑟 + 𝐶ℎ (𝑡ℎ − 𝑡𝑏 )
Khi tốc độ sấy tính cho một đơn vị diện tích bề mặt bay hơi, người ta gọi à cường độ sấy –
tức là lượng ẩm bay hơi từ 1m2 bề mặt vạt liệu trong một 1 giờ (Jm, kg/m2.h). Theo nguyên
lý của nhiệt động lực học, cường độ sấy (còn gọi là dòng ẩm) được biểu diến tổng quát.
J = LX
J - mật độ dòng
𝐿 - hệ số động học, phụ thuộc vào tính chất hóa lý của vật liệu
𝑋 - động lực của quá trình.
Động lực của quá trình có thể là gradien hàm ẩm, gradien nhiệt độ, gradien áp suất toàn
phần, hoặc gradien áp suất thẩm thấu trong vật liệu.
Theo phương trình (0.4) muốn tăng cường quá trình sấy có thể tăng hệ số động học L,
hoặc tăng động lực X. Thông thường, trong kỹ thuật sấy động lực quá trình bị giới hạn bởi
điều kiện chất lượng vật liệu.

12


Đánh giá hiệu quả của một thiết bị sấy, người ta dùng đại lượng ƞ, gọi là hiệu suất nhiệt
hữu ích, được biểu diễn như là tỷ số:

𝜂=

𝑁ℎ𝑖ệ𝑡 𝑙ượ𝑛𝑔 ℎữ𝑢 í𝑐ℎ
100%
𝑇ổ𝑛𝑔 𝑛ℎ𝑖ệ𝑡 𝑙ượ𝑛𝑔 𝑡𝑖ê𝑢 ℎ𝑎𝑜

Cơ chế của quá trình sấy trong thiết bị được diễn tả bởi 4 quá trình căn bản sau:
1 - Dòng nhiệt qm cấp cho bề mặt vật liệu
2 - Dòng nhiệt q dẫn từ bề mặt vào vật liệu
3 - Khi nhận được lượng nhiệt q, dòng ẩm J di chuyển từ vật liệu ra bề mặt.
4 - Dòng ẩm Jm từ bề mặt vật liệu tách vào mơi trường xung quanh.
Bốn q trình này thể hiện bằng sự truyền vận bên trong vật liệu và sự trao đổi nhiệt
ẩm bên ngoài giữa bề mặt vật liệu và môi trường xung quanh.
Như vậy, khi bề mặt vật liệu nhận lượng nhiệt qm thì thải ra lượng ẩm tương ứng Jm.
Đại lượng mật độ dòng nhiệt qm và dòng ẩm Jm đặc trưng cho tải trọng bề mặt làm việc
trong các thiết bị sấy. Theo nguyên lý nhiệt động lực học có thể viết:
𝑞𝑚 = 𝛼𝑞 . ∆𝑡 và Jm= 𝛼𝑚 ∆𝑝 = 𝛼′𝑚 ∆𝑥
𝛼𝑞 – hệ số trao đổi nhiệt
𝛼𝑚 , 𝛼′𝑚 – hệ số trao đổi ẩm
∆𝑡, ∆𝑝, ∆𝑥 – gradien nhiệt độ, gradien áp suất riêng phần, gradien hàm ẩm
qm = r . Jm
r - ẩn nhiệt bay hơi của ẩm
 Phân loại các phương pháp sấy theo phương thức cung cấp nhiệt:

 Phương pháp sấy đối lưu.
 Phương pháp sấy bức xạ.
 Phương pháp sấy tiếp xúc.
 Phương pháp sấy bằng điện trường dòng cao tần.


Phương pháp sấy thăng hoa

13


5.2. Động lực quá trình 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 theo một phương thức nào đó nhận được
một nguồn năng lượng để tách khỏi vật liệu sấy và dịch chuyển từ trong lòng vật liệu ra bề
mặt, từ bề mặt vào môi trường xung quanh. [4]
Nếu gọi Pv và Pbm tương ứng là áp suất hơi riêng phần của hơi nước trong lòng vật
liệu và trên bề mặt thì động lực quá trình dịch chuyển ẩm từ trong lòng ra bề mặt vật liệu
L1 tỷ lệ thuận với hiệu số (Pv - Pbm): L1 ~ (Pv - Pbm).
Nếu áp suất hơi riêng phần trong không gian xung quanh vật liệu Ph nhỏ hơn Pbm thì
ẩm tiếp tục dịch chuyển vào môi trường xung quanh với động lực L2. Khi đó, động lực L2
cũng tỷ lệ thuận với hiệu số (Pbm – Ph): L2 ~ (Pbm – Ph)
5.3. 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: q trình cần cung cấp nhiệt, nghĩa là phải dùng đến tác nhân sấy như
khói lị, khơng khí nóng, hơi q 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.
5.4. Tác nhân sấy
Để duy trì động lực của quá trình sấy cần một mơi chất mang ẩm thốt từ bề mặt vật
liệu sấy thải vào môi trường. Môi chất làm nhiệm vụ nhận ẩm từ bề mặt vật để thải vào
môi trường gọi chung là tác nhân sấy. Tác nhân sấy có thể là khơng khí, khói lị hoặc một
số mơi chất lỏng như dầu mỏ, macarin… trong đó khơng khí và khói lị là hai tác nhân sấy
phổ biến nhất. Trong thiết bị sấy đối lưu, tác nhân sấy cịn làm thêm nhiệm vụ đốt nóng

vật. Trạng thái của tác nhân sấy cũng như nhiệt độ và tốc độ của nó đóng vai trị quan trọng
trong tồn bộ quá trình sấy.[4]

14


5.5. Yếu tố ảnh hưởng quá trình sấy
Nhiệt độ sấy: yếu tố ảnh hưởng nhiều đến chất lượng sản phẩm là nhiệt độ sấy. Nếu
nhiệt độ sản phẩm trong quá trình sấy cao hơn 600C thì protein bị biến tính. Rau quả địi
hỏi có chế độ sấy ơn hịa (nhiệt độ thấp). Nếu loại rau quả ít thành phần protein thì nhiệt
độ đốt nóng sản phẩm có thể lên đến 80-900C. Q trình sấy cịn phụ thuộc vào tốc độ tăng
nhiệt độ vật liệu sấy. Nếu tốc độ tăng nhanh thì bề mặt vật liệu sấy bị rắn lại và ngăn q
trình thốt ẩm. Ngược lại, nếu tốc độ tăng chậm thì cường độ thốt ẩm yếu.
Độ ẩm khơng khí: Muốn nâng cao khả năng hút ẩm của khơng khí thì phải giảm độ
ẩm tương đối cùa nó xuống. Nếu độ ẩm của khơng khí q thấp sẽ làm rau quả nứt hoặc
tạo ra lớp bỏ khô trên bề mặt, làm ảnh hưởng xấu đến q trình thốt hơi ẩm tiếp theo.
Nhưng nếu độ ẩm quá cao sẽ làm giảm tốc độ sấy. Người ta điều chỉnh độ ẩm của khơng
khí ra bằng cách điều chỉnh tốc độ lưu thơng của nó và lương rau quả tươi chứa trong lị
sấy.
Lưu lượng của khơng khí: trong q trình sấy, khơng khí có thể lưu thơng tự nhiên
hoặc cưỡng bức.
Độ dày của lớp vật liệu sấy: độ dày của lớp rau quả sấy cũng ảnh hưởng đến quá trình
sấy. Lớp nguyên liệu càng mỏng thì quá trình sấy càng nhanh và đồng đều, nhưng nếu quá
mỏng sẽ làm giảm năng suất của lị sấy. Ngược lại, nếu q dày thì sẽ làm giảm sự lưu
thơng của khơng khí, dẫn đến sản phẩm bị “đổ mồ hôi” do hơi ẩm đọng lại.[5]
5.6. Chế độ sấy
Để đảm bảo chất lượng và thời gian sấy đạt yêu cầu, cần phải có các tập hợp về các tác
động nhiệt ẩm của môi trường sẩy đến vật liệu sấy được gọi là các chế độ sấy. Mỗi loại vật
liệu sấy đều có các đặc điểm cấu tạo khác nhau và yêu cẩu chất lượng sau sấy khác nhau,
vì vậy cần chọn chế độ sấy và phương pháp sấy phù hợp, tối ưu nhất.

Các thông số xác định chế độ sấy:
 Nhiệt độ tác nhân sấy vào thiết bị
 Ảnh hưởng đến tốc độ sấy vật liệu,
 Độ ẩm tương đối của khơng khí vào thiết bị
 Nhiệt độ môi chất sẩy ra khỏi thiết bị
15


 Độ ẩm của môi chất sấy ra khỏi thiết bị
 Tốc độ tác nhận sấy
6. Giới thiệu về thiết bị sấy hầm
Sấy hầm là hệ thống sấy có bản chất là sẩy đối lưu, vì vậy nguyên lý hoạt động của nó
cũng tương tự như sấy đối lưu.
6.1. Nguyên lí hoạt động
Ban đầu vật liệu sấy có độ ẩm cao được đưa vào hệ thống sấy. Tại đây vật liệu sấy sẽ
được tiếp xúc với các tác nhân sảy đã được gia nhiệt bởi calorifer lên đến nhiệt độ sấy cần
thiết. Ẩm trong vật liệu gặp nhiệt độ cao của tác nhân sấy sẽ bay hơi và đi theo tác nhân
sấy thốt ra ngồi. Tác nhân sấy phải có nhiệt độ và tốc độ phù hợp với vật liệu sấy, dịng
tác nhân có thể chuyển động cùng chiều.
6.2. Hệ thống sấy hầm
Hầm sấy có chiều dài lớn gấp nhiều lần chiều rộng và chiều cao, và hầm sấy chỉ có thể
là đối lưu cưỡng bức nghĩa là bắt buộc phải dùng quạt. Trong hệ thống sấy hầm, có nhiều
loại thiết bị truyền tải được sử dụng như băng tải, xe goòng, xe treo… đi vào ở đầu hầm và
ra ở cuối hầm sấy. Để kéo các xe goòng, xe treo ta thường dùng sức người hoặc các xích
tải hay cơ cấu thuỷ lực để nạp và lấy các xe.
6.3. Phân loại sấy hầm
Căn cứ vào phương tiện vận chuyển, hầm sấy gồm có 3 loại: hầm sấy có xe gòong,
hầm sấy xe treo, hầm sấy băng tải. (p.116 [9])
 Hầm sấy có xe gịong

Hình 1.4: Thiết bị sấy hầm có xe goong
16