Quá trình và thiết bị thiết kế hệ thống sấy chuối bằng hầm sấy

Đồ án quá trình và thiết bị - Tính toán thiết kế hệ thống sấy chuối

GVHD:Nguyễn Thị Xuân Mai Trang 1


ĐỒ ÁN MÔN HỌC QUÁ TRÌNH VÀ THIẾT BỊ
THIẾT KẾ HỆ THỐNG SẤY CHUỐI BẰNG HẦM SẤY





Sinh viên thực hiện:
TRẦN THỊ THU HIỀN



Bộ Môn: Công Nghệ Sinh Học




Giáo viên hướng dẫn:
KS. Nguyễn Thị Xuân Mai

Tháng 5 năm 2012
Đồ án quá trình và thiết bị - Tính toán thiết kế hệ thống sấy chuối

GVHD:Nguyễn Thị Xuân Mai Trang 2

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
TRƯỜNG ĐẠI HỌC LẠC HỒNG Độc lập - Tự do - Hạnh phúc
NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN
Họ và tên sinh viên: Nguyễn Thị Dung MSSV: 108002516
Nguyễn Thị Hiền MSSV: 108002343
Trần Thu Thu Hiền MSSV: 108003357
Khóa: 2008 Khoa: CNSH-MT Ngành: Công Nghệ Sinh Học
1. Đầu đề đồ án: Thiết kế hệ thống sấy chuối
2. Các số liệu và dữ liệu ban đầu:
 Độ ẩm ban đầu 80%, độ ẩm sản phẩm khô 12%
 Năng suất nhập liệu: 4tấn /20h
 Không khí bên ngoài: 27
o
C và độ ẩm 79%
 Chế độ sấy: nhiệt độ tác nhân vào 80
o
C, thời gian sấy trong 8 giờ
 Nguồn cung cấp năng lượng: Hơi nước bão hòa
3. Nội dung thuyết minh và tính toán:
 Tổng quan
 Quy trình công nghệ
 Tính toán sơ bộ

 Thiết kế chế tạo hầm sấy
 Tính thiết bị phụ
4. Các bản vẽ, đồ thị ( ghi rõ các loại và kích thước bản vẽ):
 Bản vẽ quy trình công nghệ.
 Các bản vẽ chi tiết.
5. Họ tên giảng viên hướng dẫn: Nguyễn Thị Xuân Mai
6. Ngày giao nhiệm vụ đồ án: 15/3/2012
7. Ngày hoàn thành đồ án: 18/5/2012
Biên Hòa, ngày 18 tháng 5 năm 2012
Chủ nhiệm bộ môn Giảng viên hướng dẫn


Sinh viên đã hoàn thành đồ án và nộp đồ án QT-TB ngày…….tháng……năm 2012
Cán bộ phản biện

Đồ án quá trình và thiết bị - Tính toán thiết kế hệ thống sấy chuối

GVHD:Nguyễn Thị Xuân Mai Trang 3


NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN

Đồ án quá trình và thiết bị - Tính toán thiết kế hệ thống sấy chuối

GVHD:Nguyễn Thị Xuân Mai Trang 4

LỜI MỞ ĐẦU
Trong những năm gần đây nền nông nghiệp nước ta đã đạt được nhiều thành
tựu to lớn. Ngoài việc đáp ứng nhu cầu tiêu dùng nội địa, nước ta đã bắt đầu xuất
khẩu nông sản cùng với các chế phẩm của nó. Do đó việc ứng dụng các công nghệ
mới đóng một vai trò hết sức quan trọng. Trong đó, công nghệ sấy là khâu quan
trong trọng trong công nghệ sau thu hoạch, chế biến và bảo quản nông sản.
Sấy là một quá trình công nghệ được sử dụng trong rất nhiều ngành công

nông nghiệp. Quá trình sấy không chi là quá trình tách nước và hơi nước ra khỏi vật
liệu một cách đơn thuần mà là một quá trình công nghệ. Nó đòi hỏi sau khi sấy vật
liệu phải đảm bảo chất lượng cao, tiêu tốn năng lượng ít và chi phí vận hành thấp.
Để thực hiện quá trình sấy người ta sử dụng một hệ thống gồm nhiều thiết bị như
thiết bị sấy (hầm sấy, tháp sấy, thùng sấy, v.v…), thiết bị đốt nóng tác nhân
(clorifer) hoặc thiết bị làm lạnh để làm khô tác nhân, quạt, bơm và một số thiết bị
phụ như hầm đốt, xyclon, v.v… Chúng ta gọi hệ thống các thiết bị thực hiện một
quá trình sấy cụ thể nào đó là một hệ thống sấy.
Hầm sấy là một trong những hệ thống sấy đối lưu thông dụng nhất. Nếu hệ
thống sấy hầm là hệ thống sấy từng mẻ, năng suất không lớn và có thể tổ chức cho
tác nhân sấy đối lưu tự nhiên hoặc cưỡng bức thì hệ thống sấy hầm có năng suất lớn
hơn, có thể sấy liên tục hoặc bán liên tục và luôn luôn là hệ thống sấy đối lưu cưỡng
bức.
Sấy nông sản là một quy trình công nghệ phức tạp. Nó có thể thực hiện trên
những thiết bị sấy khác nhau. Ứng với một loại nông sản ta cần chọn chế độ sấy
thích hợp nhằm đạt năng suất cao, chất lượng sản phẩm sấy tốt và tiết kiệm năng
lượng.
Trong đồ án này, em được giao nhiệm vụ thiết kế một hệ thống sấy dùng cho
việc sấy sản phẩm là quả chuối chín. Với nhiệm vụ đó, em lựa chọn công nghệ sấy
hầm với tác nhân sấy là không khí được gia nhiệt và nhờ quạt thổi vào. Hệ thống
nàu được lắp đặt tại thành phố Biên Hòa với nhiệt độ không khí và độ ẩm trung
bình trong năm là t = 27,3
o
C; φ = 79%[10].
Đây là lần thiết kế đồ án sấy đầu tiên nên trong quá trình thiết kế còn nhiều bất
cập lý thuyết, và kiến thức còn hạn chế, kính mong quý thầy cô thông cảm và tận
Đồ án quá trình và thiết bị - Tính toán thiết kế hệ thống sấy chuối

GVHD:Nguyễn Thị Xuân Mai Trang 5

tình giúp đỡ. Nhân tiện đây em xin chân thành cảm ơn Cô Nguyễn Thị Xuân Mai đã
tận tình hướng dẫn chúng em hoàn thành đồ án này.
Biên Hòa, ngày 18 tháng 5 năm 2012
Người thiết kế

Đồ án quá trình và thiết bị - Tính toán thiết kế hệ thống sấy chuối

GVHD:Nguyễn Thị Xuân Mai Trang 6

MỤC LỤC
DANH SÁCH CÁC HÌNH 9
DANH SÁCH CÁC BẢNG 9
CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN VỀ NGUYÊN LIỆU QUẢ CHUỐI 10
1.1. Các loại chuối chính ở Việt Nam 10
1.2. Đặc điểm cơ bản của chuối 10
1.3. Giá trị dinh dưỡng của quả chuối 11
1.4. Công dụng của chuối 11
1.5. Tính chất vật lý cơ bản của chuối 12
CHƯƠNG 2. TỔNG QUAN VỀ PHƯƠNG PHÁP SẤY CHUỐI 13
2.1. Bản chất của quá trình sấy 13
2.2. Phân loại quá trình sấy 13
2.3. Nhân tố ảnh hưởng đến quá trình sấy chuối 14
2.4. Công nghệ sấy chuối 15
2.4.1 Độ chính của chuối nguyên liệu 15
2.4.2. Hỗ trở việc rửa bột chuối bằng hoá chất 16
2.4.3. Hiệu quả diệt khuẩn của tia cực tím 16
2.4.4. Xác định độ ẩm cân bằng của chuối sấy 16
2.4.5. Các chỉ tiêu chất lượng của chuối sấy xuất khẩu 17
2.5 Công nghệ sấy chuối quả 17
CHƯƠNG 3. PHÂN TÍCH, LỰA CHỌN PHƯƠNG PHÁP, DẠNG VÀ CHẾ ĐỘ
SẤY 20
3.1. Các yêu cầu đặt ra của việc thiết kế 20
3.1.1. Lượng ẩm cần bay hơi tính theo giờ 20
3.1.2. Lựa chọn phương pháp sấy 20

3.2. Chọn chế độ sấy 20
Đồ án quá trình và thiết bị - Tính toán thiết kế hệ thống sấy chuối

GVHD:Nguyễn Thị Xuân Mai Trang 7

3.3. Sơ đồ công nghệ của hệ thống sấy 21
CHƯƠNG 4: TÍNH TOÁN CÂN BẰNG NHIỆT ẨM CỦA HỆ THỐNG SẤY 22
4.1 Các thông số của không khí trong hệ thống sấy 22
4.1.1 Thông số của không khí ngoài trời 22
4.1.2 Thông số của không khí sau thiết bị sấy 22
4.1.3 Thông số của không khí sau buồng hòa trộn 24
4.1.4 Thông số của không khí sau Calorifer 25
4.2 Lưu lượng không khí khô lý thuyết 25
4.2.1 Lượng không khí khô lý thuyết lưu chuyển trong thiết bị sấy 25
4.2.2 Lưu lượng không khí khô ngoài trời lý thuyết cấp vào thiết bị sấy 26
4.3. Các thông sô trạng thái của tác nhân sấy 26
4.4 Xác định kích thước của thiết bị sấy 26
4.4.1 Kích thước của khay sấy 27
4.4.2 Kích thước của xe goòng 27
4.4.3 Kích thước của hầm sấy 28
4.5 Tổng các tổn thất nhiệt trong hệ thống sấy 29
4.5.1 Tổn thất nhiệt do vật liệu sấy mang đi 29
3.5.2 Tổn thất nhiệt do thiết bị truyền tải 29
4.5.3 Tổn thất nhiệt qua kết cấu bao che 30
4.6 Tính toán quá trình sấy thực 34
4.6.1 Thông số của không khí sau thiết bị sấy 35
4.6.2 Thông số của không khí sau buồng trộn 35
4.6.3 Thông số không khí sau khi ra khỏi Calorifer 36
4.7 Lưu lượng không khí khô thực tế cần dùng 37
4.7.1 Lượng không khí khô thực tế lưu chuyển trong thiết bị sấy 37

Đồ án quá trình và thiết bị - Tính toán thiết kế hệ thống sấy chuối

GVHD:Nguyễn Thị Xuân Mai Trang 8

4.7.2 Lượng không khí khô ngoài trời thực tế cấp vào cần thiết 37
4.8 Nhiệt lượng cần cung cấp cho tác nhân sấy từ Calorifer 38
CHƯƠNG 5. TÍNH TOÁN CÁC THIẾT BỊ PHỤ THIẾT KẾ CALORIFER -
CHỌN QUẠT 40
5.1. Tính toán thiết kế calorifer 40
5.1.1 Các thông số cơ bản yêu cầu để thiết kế calorifer 41
5.1.2 Tính toán thiết kế calorifer: 41
5.2. Quạt 48
5.2.1. Tính trở lực: 48
5.2.2. Tính chọn quạt: 54
KẾT LUẬN 55
TÀI LIỆU THAM KHẢO 56

Đồ án quá trình và thiết bị - Tính toán thiết kế hệ thống sấy chuối

GVHD:Nguyễn Thị Xuân Mai Trang 9



DANH SÁCH CÁC HÌNH
Hình 1.1. Hình dạng quả chuối 10
Hình 2.1. Chuối sấy thành phẩm 19
Hình 3.1. Sơ đồ công nghệ của hệ thống 21


DANH SÁCH CÁC BẢNG
Bảng 1.1. Thành phần hóa học cơ bản của chuối 11
Bảng 5.1 Cân bằng nhiệt của hệ thống sấy 39

Đồ án quá trình và thiết bị - Tính toán thiết kế hệ thống sấy chuối

GVHD:Nguyễn Thị Xuân Mai Trang 10

CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN VỀ NGUYÊN LIỆU QUẢ CHUỐI
1.1. Các loại chuối chính ở Việt Nam
Chuối có nhiều loại nhưng có 3 loại chính:
- Chuối tiêu ( còn gọi là chuối già )
- Chuối goòng ( còn gọi là chuối tây, chuối sứ, chuối Xiêm )
- Chuối bom
1.2. Đặc điểm cơ bản của chuối
Chuối là một loại quả dài, vỏ nhẵn và hầu như có quanh năm. Chuối có
nguồn gốc từ khu vực Malaysia. Loại trái cây này bắt đầu trở nên phổ biến trên thế
giới từ thế kỉ 20 và phát triển tốt nhất ở những nơi có khí hậu nhiệt đới. Chúng được
trồng chủ yếu phục vụ cho ẩm thực, cho việc sản xuất sợi bông, dùng trong ngành
công nghiệp dệt và chế tạo giấy. Chúng ta có thể thưởng thức loại quả này bằng
cách ăn trực tiếp quả khi chín, hoặc có thể chế biến thành nhiều món ăn hấp dẫn
khác nhau từ chuối, chẳng hạn như các loại bãnh chuối, các món salad hoa quả,
bánh nướng, các món tráng miệng,
Chuối cũng có nhiều màu sắc và kích cỡ khác nhau. Khi chín, quả chuối có
thể có màu vàng, màu đỏ sẫm, hoặc màu tía (hay màu trứng quốc). Có tất cả hơn 50
loại chuối khác nhau trên thế giới. Đặc điểm chung về hình dạng của chuối là quả
chuối được gắn kết với nhau thành buồng, mỗi buồng được chia thành nhiều nải, và

trên mỗi nải có khoảng từ 10 đến 20 quả . Chuối là một trong những quả rất tốt và
Hnh 1.1. Hình dạng quả chuối
/>qua-chuoi-366.html
Đồ án quá trình và thiết bị - Tính toán thiết kế hệ thống sấy chuối

GVHD:Nguyễn Thị Xuân Mai Trang 11

có nhiều công dụng, đặc biệt là chuối chín cây. Khi chín, tinh bột có trong chuối sẽ
được chuyển hóa thành đường tự nhiên, và vì thế chuối chín thường có vị ngọt dịu
và thơm.
1.3. Giá trị dinh dưỡng của quả chuối
Thành phần hóa học cơ bản của quả chuối
Gồm các chất:
Nước
Đường
khử
Sacaroza
Axit
hữu
cơ
Tinh
bột
Prôtit
Axit
amin
Lipit
Tanin
Vitamin
(mg %)
Tro

76,38
14,18
2,35
0,326
3,298
0,92
0,083
1,13
0,068
0,565
0,7
Bảng 2.1. Thành phần hóa học cơ bản của chuối
Chuối chứa một lượng lớn protein và hyđrat-cacbon. Trong chuối còn bao
một số loại đường khác nhau như đường glucozo, đường lactoza, đường mantoza,
đường galactoze, đường sucrôza (đường mía), đường fructoza, và tinh bột. Chuối
cũng rất giàu các loại vitamin như Vitamin A, C,E, Vitamin B2, sinh tố R, dưỡng
chất niacin, Vitamin B12 và một số khoáng chất như sắt, canxi, magiê, photpho,
kẽm và florua. Ngoài ra còn có các axit amin thiết yếu như chất tryptophan, lizin,
leuxin, glyxin, khoáng chất acginin… cũng có trong thành phần của chuối. Trong
một quả chuối, nó có thể chứa trung bình một lượng calo là 100 đến 125 calo. Có
thể nói, chuối là một loại quả rất tốt cho sức khỏe và là một loại thực phẩm rất giàu
năng lượng.
1.4. Công dụng của chuối
Chuối được dùng như một phương thuốc chữa bệnh rất hiệu quả. Hơn nữa,
do chúng có chứa lượng đường khá cao nên cũng được xem như một loại thực phẩm
giàu năng lượng. Với những giá trị dinh dưỡng thiết yếu, loại hoa quả này mang lại
một số lợi ích cho sức khỏe.
- Chuối rất tốt trong việc cải thiện hệ tiêu hóa và khôi phục chức năng hoạt
động của ruột. Chuối cũng giúp ích giảm thiểu bị táo bón. Trong trường hợp bị tiêu
chảy, cơ thể chúng ta sẽ mất một lượng chất điện giải quan trọng, nếu ăn chuối sẽ

giúp cơ thể khôi phục lại chất điện giải, vì trong chuối có chứa lượng kali cao.
Đồ án quá trình và thiết bị - Tính toán thiết kế hệ thống sấy chuối

GVHD:Nguyễn Thị Xuân Mai Trang 12

- Axit béo có trong chuối xanh giúp nuôi dưỡng các tế bào niêm mạc dạ dày.
Những tế bào này rất có hữu ích trong việc hấp thụ canxi một cách hiệu quả, rất cần
thiết cho sự phát triển khỏe mạnh của hệ xương.
- Chất amino acid tryptphan có trong chuối sẽ được chuyển đổi thành chất
serotonin, giúp giảm thiểu các triệu chứng trầm cảm và cải thiện tâm trạng. Như
vậy, chuối là một phương thuốc rất tốt nhằm giàm căng thẳng và tình trạng bị stress.
- Ăn chuối thường xuyên giúp giảm nguy cơ thoái hóa điểm vàng, một trong
những nguyên nhân gây giảm thị lực ở người cao tuổi.
- Do chứa hàm lượng kali cao và lượng natri thấp, nên chuối chính là sự lựa
chọn thích hợp để giảm thiểu nguy cơ bị huyết áp cao và đột quỵ.
- Chuối cũng rất giàu các hợp chất phenolic giúp chống lão hóa, vì thế ăn
chuối thường xuyên còn giúp ngăn ngừa nguy cơ ung thư thận.
- Do hàm lượng sắt cao nên chuối giúp tăng thành phần hemoglobin trong
máu và giảm thiểu bệnh thiếu máu.
1.5. Tính chất vật lý cơ bản của chuối
- Khối lượng riêng:  = 977 kg/m3
- Nhiệt dung riêng: c = 1,0269 kJ/kg.độ
- Hệ số dẫn nhiệt :  = 0,52 W/m.độ
- Kích thước của quả chuối: Đường kính: 2 – 5 cm

- Dài :8 – 20 cm

- Khối lượng : 50 – 200 gr

- Độ ẩm vật liệu sấy:

+ Độ ẩm của chuối trước khi đưa vào sấy: 
1
= 75 – 80 %

+ Độ ẩm của chuối sau khi sấy : 
2
=15 – 20 %

- Nhiệt độ sấy cho phép: t = (60 ÷ 90)
0
C



Đồ án quá trình và thiết bị - Tính toán thiết kế hệ thống sấy chuối

GVHD:Nguyễn Thị Xuân Mai Trang 13

CHƯƠNG 2. TỔNG QUAN VỀ PHƯƠNG PHÁP SẤY CHUỐI
2.1. Bản chất của quá trình sấy
Sấy là sự bốc hơi nước của sản phẩm bằng nhiệt ở nhiệt độ thích hợp, là quá
trình khuếch tán do chênh lệch ẩm ở bề mặt và bên trong vật liệu, hay nói cách khác
do chênh lệch áp suất hơi riêng phần ở bề mặt vật liệu và môi trường xung quanh.
2.2. 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 lò, không 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.
Nếu phân loại phương pháp sấy nhân tạo, ta có:
Phân loại theo phương thức truyền nhiệt:
 Phương pháp sấy đối lưu: nguồn nhiệt cung cấp cho quá trình sấy là nhiệt
truyền từ môi chất sấy đến vật liệu sấy bằng cách truyền nhiệt đối lưu. Đây là
phương pháp được dùng rộng rãi hơn cả cho sấy hoa quả và sấy hạt.
 Phương pháp sấy bức xạ: nguồn nhiệt cung cấp cho quá trình sấy là thực hiện
bằng bức xạ từ một bề mặt nào đó đến vật sấy, có thể dùng bức xạ thường,
bức xạ hồng ngoại.
 Phương pháp sấy tiếp xúc: nguồn cung cấp nhiệt cho vật sấy bằng cách cho
tiếp xúc trực tiếp vật sấy với bề mặt nguồn nhiệt.
 Phương pháp sấy bằng điện trường dòng cao tầng: nguồn nhiệt cung cấp cho
vật sấy nhờ dòng điện cao tần tạo nên điện trường cao tần trong vật sấy làm
vật nóng lên.
Đồ án quá trình và thiết bị - Tính toán thiết kế hệ thống sấy chuối

GVHD:Nguyễn Thị Xuân Mai Trang 14

 Phương pháp sấy thăng hoa: được thực hiện bằng làm lạnh vật sấy đồng thời
hút chân không để cho vật sấy đạt đến trạng thái thăng hoa của nước, nước
thoát ra khỏi vật sấy nhờ quá trình thăng hoa.
 Phương pháp sấy tầng sôi: nguồn nhiệt từ không khí nóng nhờ quạt thổi vào
buồng sấy đủ mạnh và làm sôi lớp hạt, sau một thời gian nhất định, hạt khô
và được tháo ra ngoài.
 Phương pháp sấy phun: được dùng để sấy các sản phẩm dạng lỏng.
 Bức xạ: sự dẫn truyền nhiệt bức xạ từ vật liệu nóng đến vật liệu ẩm.
Phân loại theo tính chất xử lý vật liệu ẩm qua buồng sấy:
 Sấy mẻ: vật liệu đứng yên hoặc chuyển động qua buồng sấy nhiều lần, đến

khi hoàn tất sẽ được tháo ra.
 Sấy liên tục: vật liệu được cung cấp liên tục và sự chuyển động của vật liệu
ẩm qua buồng sấy cũng xảy ra liên tục.
Phân loại theo sự chuyển động tương đối giữa dòng khí và vật liệu ẩm:
 Loại thổi qua bề mặt.
 Loại thổi xuyên vuông góc với vật liệu.
2.3. Nhân tố ảnh hưởng đến quá trình sấy chuối
Trong quá trình sấy chuối quả xảy ra một loạt biến đổi hóa sinh, hóa lý, cấu trúc
cơ học và các biến đổi bất lợi khác, làm ảnh hưởng tới chất lượng sản phẩm. Những
biến đổi cơ học bao gồm sự biến dạng, nứt, cong queo, biến đổi độ xốp Sự thay
đổi hệ keo do pha rắn (protein, tinh bột, đường, ) bị biến tính thuộc về những biến
đổi hóa lý. Những biến đổi hóa sinh trong quá trình sấy là những phản ứng tạo
thành melanoidin, caramen, những phản ứng ôxy hóa và polyme hóa các hợp chất
polifenol, phân hủy vitamin và biến đổi chất màu.
Hàm lượng vitamin trong chuối quả sấy thường thấp hơn trong chuối quả tươi vì
chúng bị phá hủy một phần trong quá trình sấy và xử lý trước khi sấy. Trong các
vitamin thì axit ascobic và caroten bị tổn thất là do quá trình ôxy hóa. Riboflavin
nhạy cảm với ánh sáng, còn thiamin bị phá hủy bởi nhiệt và sự sunfit hóa.
Đồ án quá trình và thiết bị - Tính toán thiết kế hệ thống sấy chuối

GVHD:Nguyễn Thị Xuân Mai Trang 15

Để tránh hoặc làm chậm các biến đổi không thuận nghịch ấy, cũng như tạo điều
kiện để ẩm thoát ra khỏi chuối quả một cách dễ dàng, cần có chế độ sấy thích hợp
cho từng loại sản phẩm.
Nhiệt độ sấy: Nhiệt độ sấy càng cao thì tốc độ sấy càng nhanh, quá trình càng có
hiệu quả cao. Nhưng không thể sử dụng nhiệt độ sấy cao cho sấy chuối quả vì chuối
quả là sản phẩm chịu nhiệt kém. Trong môi trường ẩm, nếu nhiệt độ cao hơn 60
o
C

thì protein đã bị biến tính; trên 90
o
C thì fructoza bắt đầu bị caramen hóa, các phản
ứng tạo ra melanoidin, polime hóa các hợp chất cao phân tử xảy ra mạnh. Còn ở
nhiệt độ cao hơn nữa, chuối quả có thể bị cháy Vì vậy, để sấy chuối quả thường
dùng chế độ sấy ôn hòa, nhiệt độ sấy không quá cao.
Ngoài ra, độ ẩm tương đối của chuối, độ ẩm cân bằng … ảnh hưởng trực tiếp
đến quá trình sấy.
2.4. Công nghệ sấy chuối
2.4.1 Độ chính của chuối nguyên liệu
Chuối khi thu hái phải đủ già nghĩa, là có thể tự chín. Tuy nhiên để chuối tự
chín thì chuối chín chậm và không đồng loạt. Dấm dú là cách để chuối chín đều và
nhanh.
Độ chín của chuối nguyên liệu là một yếu tố quyết định đến chất lượng chuối
sấy. Có nhiều cách xác định độ chín, trong đó cách xác định theo màu vỏ là phổ
biến nhất. Trong chế biến hoặc ăn tráng miệng chuối thường được dùng theo 3 độ
chín sau đây:
- Vỏ vàng hai đầu xanh vị ngọt đậm đà, hơi chát, hơi cứng, chưa thật thơm, vỏ
còn chắc, chuối có hàm lượng đường axit cực đại, còn có tinh bột và tanin.
- Vỏ vàng hoàn toàn vị ngọt, độ chát giảm, thơm,vỏ dễ bóc. Đường và axit bắt
đầu giảm, tinh bột và tamin còn ít.
- Vỏ vàng có màu chấm nâu vị ngọt, thơm, không chát, mềm vỏ dễ gãy. Đường,
axit hữu cơ giảm, tinh bột hầu như không còn, tamin còn rất thấp.
Đồ án quá trình và thiết bị - Tính toán thiết kế hệ thống sấy chuối

GVHD:Nguyễn Thị Xuân Mai Trang 16

2.4.2. Hỗ trở việc rửa bột chuối bằng hoá chất
Trên bề mặt chuối có một lớp bột bao quanh nếu không được loại bỏ sẽ làm
chuối có màu trắng loang lỗ và xù xì. Để loại bỏ lớp bột này người ta xoa chuối

bằng tay trong chậu nước chứa khoảng 3kg chuối/3 lít nước, mỗi mẻ cần 2 – 3
phút.Việc chọn hoá chất để họ trở công việc này nhằm 2 mục đích:
- Giảm thời gian thao tác.
- Cải thiện màu sản phẩm.
Hoá chất được chọn phải rẽ, không độc, không gây mùi vị cho sản phẩm,
không ảnh hưởng tới người thao tác và dụng cụ, làm bong nhanh lớp bột, có tính
khử. Thông thường chọn một số hoá chất phổ biến sau:hỗn hợp dung dịch (NaHSO
3

và HCl) hoặc hỗn hợp dung dịch (NaHSO
3
và Al
2
(SO
4
)
3
)…. Tổ hợp dung dịch hiệu
quả nhất là (HCl 0,05 % + Al
2
(SO
4
)
3
) 0,5 % . HCl ở nồng độ trên không ảnh hưởng
xấu đến người sản xuất và phương tiện bảo hộ lao động, dễ mua, dễ xử lý, chi phí
thấp. Có tác dụng thay đổi môi trường các phản ứng hoá sinh không có lợi và sát
trùng nhẹ. Phèn chua ở nồng độ trên cũng có tác dụng sát trùng nhẹ, tăng cường bề
mặt cấu trúc cho chuối, không gây vị chát, giá rẽ, dễ sử dụng.
2.4.3. Hiệu quả diệt khuẩn của tia cực tím

Sau khi sấy khô chuối được làm nguội và phục hồi trạng thái do hút ẩm trở lại
để có độ mềm dẻo nhất định (do sấy đến độ ẩm dưới 20%) rồi mới đóng gói. Thời
gian này thường từ vài giờ đến vài ngày. Trong môi trường khí quyển thông thường
và không thực hiện nghiêm chỉnh vệ sinh công nghiệp, sản phẩm dễ bị nhiễm vi
sinh vật. Nhiều cơ sở đã sử dụng đèn tia cực tím để diệt khuẩn coi đó là biện pháp
an toàn cần thiết cho vệ sinh thực phẩm.
2.4.4. Xác định độ ẩm cân bằng của chuối sấy
Độ ẩm cân bằng của chuối sấy là hàm lượng nước của nó trong môi trưòng xác
định (t và φ xác định của không khí) mà không xẩy ra quá trình nhã nước (bốc hơi)
hay hút nước (hấp thụ) giữa nó và môi trường.
Chuối sau khi sấy đến độ ẩm dưới độ ẩm cân bằng thường là 15 ÷ 20% sau vài
giờ đến vài ngày để ngoài không khí sẽ tăng hàm lượng ẩm tới độ ẩm cân bằng. Xác
Đồ án quá trình và thiết bị - Tính toán thiết kế hệ thống sấy chuối

GVHD:Nguyễn Thị Xuân Mai Trang 17

định độ ẩm cân bằng của chuối sấy nhằm chọn độ ẩm có lợi khi kết thúc sấy và đề
ra cách xử lý đóng gói, bảo quản phù hợp.
Muốn bảo quản chuối sấy tốt cần giữ độ ẩm của nó dưới 25 % tốt nhất là 20 ÷
22 %. Do vậy sau khi sấy khô nên quạt nguội và lựa chọn đóng gói ngay, không nên
để ngoài không khí lâu sẽ làm cho độ ẩm của chuối sấy thấp hơn độ ẩm cân bằng.
Nếu chưa lựa chọn bao gói ngay thì trữ trong bao kín để nơi khô mát để hôm sau xử
lý. Bao bì cần làm từ vật liệu chống không khí ẩm đi qua và dán kín.
2.4.5. Các chỉ tiêu chất lượng của chuối sấy xuất khẩu
2.4.5.1. Chỉ têu cảm quan
- Trạng thái : Mềm dẽo, đàn hồi, không được quánh, chắc, cứng, sượng.
- Màu sắc : Từ nâu đến vàng , tương đối đồng đều trong một túi, không được
thâm đen, nâu xỉn, nâu đỏ, không được loang lổ.
- Mùi vị :Vị ngọt và mùi đặc trưng của chuối sấy, không được chát hay chua
do lên men.

2.4.5.2. Chỉ tiêu lý hoá
- Kích thước : Loại nguyên quả dài không quá 7 cm
- Độ ẩm : 20 ÷ 22 %
2.4.5.3. Chỉ tiêu vi sinh vật - côn trùng
Lượng vi sinh vật tính bằng số tế bào/g sản phẩm
2.5 Công nghệ sấy chuối quả
Ta lựa chọn công nghệ sấy là công nghệ sấy hầm vì phù hợp với tính chất
của vật liệu sấy và yêu cầu về năng suất không quá lớn nên lựa chọn công nghệ sấy
hầm là hợp lý cả về yêu cầu công nghệ với hiệu quả kinh tế, với tác nhân sấy là
không khí được gia nhiệt nhờ đi qua Calorifer dạng khí – hơi không khí có nhiệt độ
vào khoảng 80 – 95
o
C, được quạt thổi cưỡng bức vào hầm sấy. Vận tốc của dòng
không khí nóng phụ thuộc vào lượng ẩm thoát ra trong một đơn vị thời gian.
Yêu cầu đối với chuối nhiên liệu: Chuối quả phát triển đầy đủ, tươi tốt,
nguyên vẹn, sạch sẽ. Vỏ chuối mỏng, dễ bóc, có màu từ vàng toàn trái đến vàng có
chấm nâu. Ruột chuối mềm nhưng chưa nhũ, hương thơm, vị ngọt, không chát.
Đồ án quá trình và thiết bị - Tính toán thiết kế hệ thống sấy chuối

GVHD:Nguyễn Thị Xuân Mai Trang 18

QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ:

Chuối nguyên liệu ( thu hoạch)

Phân loại

bóc vỏ

rửa hóa chất(lần 1)

cắt lát

rửa lần2

sấy

phân loại

xử lý đèn tia tử ngoại (nếu có)

đóng gói

bảo quản
Thuyết minh quy trình: Chuối nguyên liệu đem rửa sạch, bóc vỏ, cắt đầu rồi rửa
lại và lau nhẹ để làm sạch các lớp trong vỏ quả còn dính lại và lớp ngoài ruột quả.
Sau đó đem xử lý hóa chất như ngâm vào dung dịch canxi clorua (2÷4%), natri
cacbonat (5%) nhưng hiệu quả nhất là sunfit hóa bằng phương pháp khô hoặc bằng
phương pháp ướt. Khi sunfit hóa, người ta nhúng ruột chuối vào dung dịch có hàm
lượng SO2 tự do là (0,2 ÷ 1)% trong (5÷20)phút. Sau khi xử lý bằng hóa chất chuối
được cho vào máy cắt láy rồi xếp vào các khay tre hoặc nhôm và đưa vào thiết bị
sấy hầm hoặc buồng. Sấy ở nhiệt độ 80 – 95
o
C cho đến khi độ ẩm của chuối giảm
xuống còn 10 – 12%. 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). Dạng vật liệu
Đồ án quá trình và thiết bị - Tính toán thiết kế hệ thống sấy chuối

GVHD:Nguyễn Thị Xuân Mai Trang 19

thường dùng để bảo vệ rau quả khô là giấy cáctông và chất dẻo (PE, PVC,
xenlophan…). Bao giấy và hộp cáctông có đặc tính nhẹ, rẻ, có thể tái sinh, nhưng
thấm hơi thấm khí, không đều dưới tác dụng của nước và cơ học. Bao túi chất dẻo
có đặc tính trong suốt, đàn hồi, dể dàng kín bằng nhiệt, chi phí thấp nhưng có một
số bị thấm nước, thấm khí (PE), chịu nhệt kém (PVC,PET).
Bao túi chất dẻo dùng để bảo quản hoa quả khô có thể chỉ gồm một màng chất
dẻo hoặc kết hợp nhiều màng.


Hnh 2.1. Chuối sấy thành phẩm
(








Đồ án quá trình và thiết bị - Tính toán thiết kế hệ thống sấy chuối

GVHD:Nguyễn Thị Xuân Mai Trang 20

CHƯƠNG 3. PHÂN TÍCH, LỰA CHỌN PHƯƠNG PHÁP, DẠNG
VÀ CHẾ ĐỘ SẤY
3.1. Các yêu cầu đặt ra của việc thiết kế
3.1.1. Lượng ẩm cần bay hơi tính theo giờ
Với nguyên liệu là quả chuối đưa vào hệ thống sấy có độ ẩm W
1
= 80% và

yêu cầu của sản phẩm sấy đầu ra có độ ẩm là W
2
= 12%.
Với thời lượng làm việc của một ngày là 20 tiếng (bao gồm tất cả các việc
như (tháo và chất tải…). Do đó trong 1h thì lượng nguyên liệu đưa vào là:


tấn/20h
Do vậy năng suất sản phẩm (VLK) tính theo giờ là:





  

  


  
  

Lượng ẩm cần bay hơi trong giờ là:


 


3.1.2. Lựa chọn phương pháp sấy
Do sản phẩm sấy là chuối quả và được dùng làm thực phẩm cho con người nên

phải đảm bảo yêu cầu vệ sinh. Do đó ta sử dụng phương pháp sấy dùng không khí
làm tác nhân sấy. Với yêu cầu và đặc tính của loại vật liệu sấy là chuối và năng suất
sấy không quá lớn chỉ dùng ở mức trung bình nên ta lựa chọn công nghệ sấy hầm
kiểu đối lưu cưỡng bức dùng quạt thổi.
Không khí ngoài trời được lọc sơ bộ rồi qua Calorifer khí – hơi. Không khí
được gia nhiệt lên đến nhiệt độ thích hợp và có độ ẩm tương đối thấp được quạt thổi
vào hầm sấy. Trong không gian hầm sấy không khí khô được thực hiện việc trao
nhiệt - ẩm với vật liệu sấy là quả chuối làm cho độ ẩm tương đối của không khí tăng
lên, đồng thời làm hơi nước trong vật liệu sấy được rút ra ngoài. Không khí này sau
đó được thải ra ngoài môi trường.
3.2. Chọn chế độ sấy
Với hệ thống sấy là hầm và vật liệu sấy là Chuối quả. Ta sẽ gia nhiệt cho không
khí lên đến nhiệt độ t
1
= 80
o
C (lựa chọn theo yêu cầu công nghệ). Nhiệt độ của
Đồ án quá trình và thiết bị - Tính toán thiết kế hệ thống sấy chuối

GVHD:Nguyễn Thị Xuân Mai Trang 21

không khí ra khỏi hầm sấy ta lựa chọn là t
2
= 50
o
C (lựa chọn không được quá thấp
tránh hiện tượng đọng sương bên trong buồng sấy khi không khí bị quá bão hòa).
Do yêu cầu nhiệt độ sấy không quá thấp (sấy nóng) nên ta sử dụng sơ đồ sấy
không có đốt nóng trung gian.
Trong hệ thống sấy đối lưu, tổn thất nhiệt do tác nhân sấy mang đi là rất lớn.

Đồng thời, sản phẩm sau khi sấy được dùng làm thực phẩm cho con người nên yêu
cầu chất lượng khá cao. Do vậy, không khí sử dụng làm tác nhân sấy yêu cầu phải
sạch, tránh sử dụng lượng không khí tươi ngoài trời quá lớn vừa gây tăng chi phí
vận hành và lọc bụi của hệ thống các phin lọc, ta sử dụng chế độ sấy hồi lưu một
phần tác nhân sấy. Tức là cho một phần tác nhân sấy sau khi ra khỏi thiết bị sấy
quay trở lại trước hoặc sau Calorifer để tận dụng nhiệt vật lý của tác nhân sấy ở
nhiệt độ t
2
. Với chế độ sấy này giúp giảm bớt chi phí về năng lượng và tránh làm
mất hương vị của chuối chín.
3.3. Sơ đồ công nghệ của hệ thống sấy
Tổng hợp các yêu cầu trên về hệ thống, ta đưa ra được sơ đồ hệ thống đáp ứng được
các yêu cầu trên sau:

Hơi nước bão hòa Vật liệu ẩm
(VLÂ G
1
-W
1
)
không khí Quạt cấp (t
1
;φ
1
)
thải
ngoài trời (t
0
;φ
0

) (t
M
;φ
M
) (t
1
;φ
1
) ra ngoài
t
0
=27
o
C; (L)
φ
0
=79%
Vật liệu
(L
0
) Calorifer khô
Lọc bụi (t
2
;φ
2
) Khí-hơi (VLK G
2
-W
2
)

(L
0
) Nước ngưng
Quạt hồi



Hnh 3.1. Sơ đồ công nghệ của hệ thống


Buồng
hòa trộn
Hầm
sấy
Đồ án quá trình và thiết bị - Tính toán thiết kế hệ thống sấy chuối

GVHD:Nguyễn Thị Xuân Mai Trang 22

CHƯƠNG 4: TÍNH TOÁN CÂN BẰNG NHIỆT ẨM CỦA HỆ
THỐNG SẤY
A – Quá trình sấy lý thuyết
4.1 Các thông số của không khí trong hệ thống sấy
4.1.1 Thông số của không khí ngoài trời
Với các thông số của không khí ngoài trời đã cho là t
0
=27
0
C, 
0
=79% ta xác

định được các thông số còn lại của không khí như sau:
 Phân áp suất bào của hơi nước ở nhiệt độ t
0
=27
0
C là p
bh0
= 0,0361 bar
(tra bảng V.II, trang 100, [10])
 Độ chứa hơi của không khí:







  





  

kg_ẩm/kg_kkk
 Entanpi của không khí:
I
0
= 1,004t

0
+ d
0
(2500 + 1,842t
0
) = 1,004.27 + 0,042(2500 + 1,842.27)
= 74,27 kJ/kg_kkk
Như vậy không khí ngoài trời (0) có:
t
0
=27
0
C, 
0
=79%, d
0
= 0,0185 kg_ẩm/kg_kkk, I
0
= 74,27 kJ/kg_kkk
4.1.2 Thông số của không khí sau thiết bị sấy (thông số của không khí thải
ra ngoài cũng như không khí hồi lưu tại buồng hòa trộn)
Với nhiệt độ của không khí khí khi được thổi vào buồng sấy là: t
1
=80
0
C, nhiệt
độ của không khí khi ra khỏi buồng sấy là t
2
=50
0

C.
Lượng không khí lưu chuyển trong thiết bị sấy là: L= L
H
+ L
0
.
Cân bằng ẩm cho toàn bộ hệ thống sấy có: L
0.
d
0
+ G
1
.W
1
= L
0
.d
2
+ G
2
.W
2

 L
0
.(d
2
– d
0
) = G

1
.W – G
2
.W
2
= W (Lượng ẩm cần lấy đi của vật liệu sấy).
 






(công thức 5.7, trang 57, [8])
Cân bằng ẩm cho riêng thiết bị sấy có: L.d
M
+ G
1
.W
1
= L.d
2
+ G
2
.W
2
(công
thức 5.28, trang 64, [8])
Cân bằng ẩm cho riêng thiết bị sấy có: L
.

d
M
+ G
1
.W
1
= L.d
2
+ G
2
.W
2

Đồ án quá trình và thiết bị - Tính toán thiết kế hệ thống sấy chuối

GVHD:Nguyễn Thị Xuân Mai Trang 23

 L.(d
2
– d
M
) = G
1
.W – G
2
.W
2
= W => L =W.








 Ta có hệ số hồi lưu:
n =
L
H
L
0

L-







  (công thức 5.27, trang 64, [8])
n=
W
d
2
-d
M
W
d
2

- d
0
-1 


 



 

=> 

=


 

  

Cân bằng năng lượng cho buồng hòa trộn có:
I
0
.L
0
= I
2
.L
H
= (L

0
+ L
H
).I
M

 





































(công thức 5.32, trang 65, [8])
Như vậy tại điểm hòa trộn M có:






; 








Quá trình sấy lý thuyết xảy ra trong thiết bị sấy là quá trình đẳng Entanpi nên
có:
I
1
= I
2
 C
pk
.t
1
+ d
1
.(r + C
pa
.t
2
) = C
pk
.t
2
+ d
2
.(r + C
pa
.t
2
)
Do d
1
= d

M
(Quá trình gia nhiệt đẳng dung ẩm xảy ra trong Calorifer). Thay
vào có:







 

  


  





Ta rút ra được:




  








 


 


  





  




 





 



Thay vào với:
t
1
= 80
o
C, t
2
= 50
o
C, d
0
= 0,0185 kg_ẩm/kg_kkk, r = 2500 kJ/kg,
C
pk
= 1,004 kJ/kg.độ, C
pa
= 1,842 kJ/kg.độ, n = 1.
Ta có:
 Độ chứa hơi của không khí ra khỏi thiết bị sấy là:
Đồ án quá trình và thiết bị - Tính toán thiết kế hệ thống sấy chuối

GVHD:Nguyễn Thị Xuân Mai Trang 24





  




  

 

  


  

 

  


=0,043 kg_ẩm/kg_kkk.
 Entanpi của không khí ra khỏi thiết bị sấy là:
I
2
= 1,004.t
2
+ d
2
.(2500 + 1,842.t
2
)
= 1,004.50 + 0,043.(2500 + 1,842.50)
= 161,66 kJ/kg_kkk
 Phân áp suất bão hòa của hơi nước ở nhiệt độ t

2
= 50
o
C là p
bh
2=0,12335
bar (tra bảng 3, trang 192, [1])
 Độ ẩm tương đối của không khí ra khỏi thiết bị sấy:


2.

kq

bh2

  
2


 
 

  




Như vậy không khí ra khỏi thiết bị sấy (2) có:
t

2
= 50
o
C, 
2
= 51,5%, d2 = 0,043 kg_ẩm/kg_kkk, I
2
= 161,66 kJ/kg_kkk.
4.1.3 Thông số của không khí sau buồng hòa trộn
Không khí sau buồng hòa trộn là trạng thái điểm (M) có:
 Độ chứa hơi của không khí sau buồng hòa trộn là:
d
M



 

  

  
  

 Entanpi của không khí sau buồng hòa trộn là:
I
M



 


  

  
  

 Nhiệt độ của không khí sau buồng hòa trộn là:
t
M



 




 




  
  

 Phân áp suất bão hòa của hơi nước ở nhiệt độ t
2
= 38,7
o
C là p

bh
2=0,068
bar (tra bảng 3, trang 192, [1])
 Độ ẩm tương đối của không khí sau buồng hòa trộn là:




2.

kq

bh2

  
M


  
 

  




Đồ án quá trình và thiết bị - Tính toán thiết kế hệ thống sấy chuối

GVHD:Nguyễn Thị Xuân Mai Trang 25

Như vậy không khí sau buồng trộn (M) có:
t
2
= 38,7
o
C, 

= 68,07%; d
M
= 0,03075 kg_ẩm/kg_kkk, I
M
= 117,965 kJ/kg_kkk.
4.1.4 Thông số của không khí sau Calorifer (đi vào thiết bị sấy)
Không khí sau Calorifer hay không khí đi vào thiết bị sấy là trạng thái điểm
(1) có:
 Độ chứa hơi của không khí sau Calorifer là:
d
1
= d
M
= 0,03075 kg_ẩm/kg_kkk
 Entanpi của không khí sau buồng hòa trộn là:
I
1
= 1,004.t
1
+ d
1
.(2500 + 1,842.t
1

)
= 1,004.80 + 0,03075.(2500 + 1,842.80)
= 161,72 kJ/kg_kkk
 Phân áp suất bão hòa của hơi nước ở nhiệt độ t
1
= 80
o
C là p
bh
2=0,473
bar (tra bảng 3, trang 192, [1])
 Độ ẩm tương đối của không khí sau buồng hòa trộn là:




1.

kq

bh1

  
1


  
 

  





Như vậy không khí đi vào thiết bị sấy (1) có:
t
1
= 80
o
C, 

= 9,7%; d
1
= 0,03075 kg_ẩm/kg_kkk,
I
1
= 161,72 kJ/kg_kkk.
4.2 Lưu lượng không khí khô lý thuyết
4.2.1 Lượng không khí khô lý thuyết lưu chuyển trong thiết bị sấy






 



  


(công thức 5.18, trang 61, [8])
Lưu lượng không khí khô lý thuyết lưu chuyển trong thiết bị sấy là:





Với nhiệt độ trung bình của dòng khí lưu chuyển trong thiết bị sấy là:
t
tb
= 0,5.(80 + 50) = 65
o
C => ρ
tb
= 1,044 kg_kkk/m
3
_kkk
Do đó, lưu lượng thể tích không khí lưu chuyển qua thiết bị sấy là: