Nghiên cứu và thiết kế hệ thống sấy băng tải dùng để sấy chè năng suất 250kg/h

trêng ®¹I häc n«ng nghiÖp Hµ Néi

khoa c¬ ®iÖn
---------------------------

ĐINH VĂN TOÀN

CHUYÊN ĐỀ
THỰC TẬP TỐT NGHIỆP
®Ò tµi:

“Nghiên cứu và thiết kế hệ thống sấy băng tải
dùng để sấy chè năng suất 250kg/h”


Hµ néi - 2011

2


trêng ®¹I häc n«ng nghiÖp Hµ Néi

khoa c¬ ®iÖn
---------------------------

ĐINH VĂN TOÀN

CHUYÊN ĐỀ
THỰC TẬP TỐT NGHIỆP
®Ò tµi:

“Nghiên cứu và thiết kế hệ thống sấy băng tải dùng
để sấy chè năng suất 250kg/h”

Chuyên ngành: Cơ khí bảo quản
Người hướng dẫn: ThS. Phạm Đức Nghĩa


Hµ néi - 2011

2


MỤC LỤC
MỤC LỤC.........................................................................................................i
ĐẶT VẤN ĐỀ.................................................................................................. 1
CHƯƠNG I. TỔNG QUAN NGHIÊN CỨU................................................ 2
1. Nguyên liệu sấy........................................................................................ 2
1.1.Vài nét chung về nguyên liệu chè.....................................................2
1.2. Tình hình nghiên cứu ứng dụng công nghệ và thiết bị sấy chè
trong và ngoài nước.................................................................................7
2. Một số thiết bị sấy chè.............................................................................9
2..1. Máy sấy băng tải DWT................................................................. 10
2..2. Máy sấy băng tải nhiều tầng WGC..............................................12
3. Mục đích và nhiệm vụ nghiên cứu.......................................................13
3..1. Mục đích........................................................................................14
3.2. Nhiệm vụ......................................................................................... 14
4. Đối tượng và phương pháp nghiên cứu...............................................14
4.1. Đối tượng nghiên cứu.....................................................................14
4.2. Phương pháp nghiên cứu ..............................................................14
CHƯƠNG II . CƠ SỞ LÝ THUYẾT QUÁ TRÌNH SẤY..........................16

2.1. Các đặc trưng trạng thái ẩm của vật liệu.........................................16
2.2. Tác nhân sấy....................................................................................... 16
CHƯƠNG III. TÍNH TOÁN THIẾT KẾ CÁC BỘ PHẬN CHÍNH CỦA
MÁY SẤY...................................................................................................... 17
3.1. Cân bằng vật liệu...............................................................................20
3.1.1 Cân bằng vật liệu cho vật liệu sấy...............................................20
3.1.2 Cân bằng vật liệu cho không khí sấy ....................................... 20
3.1.3 Quá trình sấy hồi lưu lý thuyết................................................... 21
3.2 Tính toán thiết bị chính.......................................................................23
3.2.1 Thể tích của không khí ................................................................23
3.2.2 Thiết bị sấy kiểu băng tải.............................................................23
3.2.3 Chọn vật liệu làm phòng sấy....................................................... 25
3.2.4 Vận tốc chuyển động của không khí và chế độ chuyển động của
không khí trong phòng sấy................................................................... 26
3.2.5 Hiệu số nhiệt độ trung bình giữa tác nhân sấy với môi trường
xung quanh.............................................................................................26
3.3 Tính tổn thất nhiệt...............................................................................27
3.3.1 Tổn thất qua tường
α1................................................. 27
3.3.2 Tổn thất qua trần......................................................................... 31
3.3.3 Tổn thất qua cửa...........................................................................32
3.3.4 Tổn thất nhiệt qua nền.................................................................32
3.3.5 Tổn thất do vật liệu sấy mang đi.................................................33

i


3.4 Quá trình sấy thực tế có hồi lưu.........................................................33
3.4.1 Nhiệt lượng bổ sung thực tế.........................................................33
3.4.2 Các thông số của quá trình sấy thực...........................................33

3.5. Cân bằng nhiệt lượng.........................................................................35
3.5.1 Nhiệt lượng vào.............................................................................35
................................................................................................................35
3.5.2 Nhiệt lượng ra...............................................................................36
3.6 Calorifer............................................................................................... 36
3.6.1 Chọn kích thước truyền nhiệt..................................................... 36
3.6.2. Tính toán...................................................................................... 38
3.6.3. Xác định bề mặt truyền nhiệt.....................................................41
3.7. Xyclon..................................................................................................42
3.8. Tính toán trở lực và chọn quạt..........................................................43
PHẦN IV : KẾT LUẬN...............................................................................44
PHẦN V: TÀI LIỆU THAM KHẢO...........................................................46

ii


ĐẶT VẤN ĐỀ
Chè là một cây công nghiệp lâu năm, thích hợp nhất đối với khí hậu
nhiệt đới. Chè không đơn thuần chỉ là thứ cây được dùng để “giải khát” mà đã
trở thành một sản phẩm có nhiều công dụng. Chế biến chè không chỉ cung cấp
phục vụ nhu cầu trong nước mà còn để xuất khẩu, yêu cầu về đầu tư thiết bị ít
tốn kém hơn các loại nông sản khác.
Trong ngành công nghiệp nói chung thì việc bảo quản chất lượng sản
phẩm là rất quan trọng. Để chất lượng sản phẩm được tốt ta phải tiến hành sấy
để tách ẩm. Vật liệu sau khi sấy có khối lượng giảm do đó giảm công chuyên
chở, độ bền tăng lên, chất lượng sản phẩm được nâng cao, thời gian bảo quản
kéo dài...
Trong công nghệ sản xuất chè thì sấy chè là một khâu rất quan trọng.
Chè sau khi thu hoạch qua chế biến sẽ được sấy khô. Sau khi sấy, chè phải
đạt được độ tơi, độ khô nhất định theo yêu cầu để đảm bảo chất lượng và tăng

thời gian bảo quản.
Với các yêu cầu về hình thức, vệ sinh, chất lượng sản phẩm, xuất phát từ
yêu cầu thực tế, được sự giúp đỡ của các giáo viên trong khoa Cơ điện đặc
biệt là dưới sự hướng dẫn của Ths. Phạm Đức Nghĩa, em tiến hành “Nghiên
cứu và thiết kế hệ thống sấy băng tải dùng để sấy chè năng suất 250kg/h”.
Trong quá trình tính toán còn có nhiều sai sót, kính mong thầy cô và các bạn
chỉ bảo thêm.
Hà Nội, ngày 25 tháng 2 năm 2011
Sinh viên thực hiện
Đinh Văn Toàn

1


CHƯƠNG I. TỔNG QUAN NGHIÊN CỨU
1. Nguyên liệu sấy
1.1.Vài nét chung về nguyên liệu chè
a) Tình hình sản xuất chè trong nước và thế giới
Cây chè hay cây trà có tên khoa học là Camellia sinensis là loài cây mà
lá và chồi của chúng được sử dụng để sản xuất chè.
Trung Quốc là nước phát triển và sử dụng chè sớm nhất thế giới. Từ
Trung Quốc, chè được truyền bá khắp năm châu, sang Nhật Bản, vùng Ả Rập,
Trung Đông, Châu Âu (Anh, Pháp, Đức, Hà Lan…), Mông Cổ, Ấn Độ, Nga,
Srilanca, và nhiều nước khác trên thế giới.
Theo thống kê của Hiệp hội chè “VITAS”, hiện nay có trên 45 nước
trồng chè trong đó có 20 nước Châu Phi, 8 nước Châu Mỹ, 17 nước Châu Á.
Hầu hết diện tích chè tập trung ở vành đai nhiệt đới. Trong số các nước sản
xuất chè, 5 nước Kenya, Trung Quốc, Ấn Độ, Colombia, Mehico chiếm gần
50 % tổng sản lượng chè toàn thế giới. Hiện nay tổng diện tích trồng chè trên
toàn thế giới vào khoảng 18 triệu ha và sản lượng hàng năm biến động trên

dưới 10 triệu tấn, năng suất bình quân khoảng 2.5 tạ/ha.
Ở Việt Nam, cây chè đã có từ rất lâu đời. Đến giữa thế kỷ XX, cây chè
đã được trồng khắp miền quê ngoài Bắc và Trung, diện tích lớn nhất là hai
tỉnh Phú Thọ và Quảng Nam. Thời Pháp thuộc vào thập niên 1930 chè được
đem trồng một cách quy mô trên cao nguyên vùng B'lao và Djiring và vùng
này sau chiếm địa vị là vựa chè.
Hiện nay, xuất khẩu chè nước ta đang đứng thứ 5 thế giới, chè Việt Nam
đang có mặt tại 110 quốc gia và lãnh thổ. Thương hiệu “Che Viet” đã được
đăng ký và bảo hộ tại 73 quốc gia, khu vực trên thế giới. Tuy nhiên, hạn chế
của chè nước ta là chất lượng không đồng đều, lẫn nhiều tạp chất, chủ yếu
xuất khẩu ở dạng thô, chưa có nhiều sản phẩm có giá trị xuất khẩu cao. Trong

2


những năm đổi mới gần đây, ngành chè đã có những bước tiến vượt bậc cả về
nông nghiệp và công nghiệp chế biến. Diện tích trồng chè (đặc biệt là những
diện tích trồng bằng giống chè giống mới) không ngừng được mở rộng và
triển khai ở hầu khắp các tỉnh có trồng chè.

Hình 1.1. Chè sấy khô và lá chè
b) Đặc điểm sinh vật học của cây chè
Chè là loại cây xanh lưu niên mọc thành bụi hoặc các cây nhỏ, thông
thường được xén tỉa để thấp hơn 2 mét khi được trồng để lấy lá. Các sản
phẩm được chế biến từ lá chè như chè đen, chè ô long và chè xanh. Cây nhỡ
thường xanh, cao 1-6m. Lá mọc so le, hình trái xoan, dài 4-10cm, rộng 22,5cm, nhọn gốc, nhọn tù có mũi ở đỉnh, phiến lá lúc non có lông mịn, khi già
thì dày, bóng, mép khía răng cưa rất đều. Hoa to, với 5-6 cánh hoa màu trắng,
mọc riêng lẻ ở nách lá, có mùi thơm, nhiều nhị.
Lá của chúng dài từ 4–15 cm và rộng từ 2–5 cm. Lá tươi chứa khoảng
4% caffein. Lá non và các lá có xanh lục nhạt được thu hoạch để sản xuất chè

khi mặt bên dưới của chúng còn các sợi lông tơ ngắn màu trắng. Các lá già có
màu lục sẫm. Các độ tuổi khác nhau của lá chè tạo ra các sản phẩm chè khác
nhau về chất lượng, do thành phần hóa học trong các lá này là khác nhau.
Thông thường, chỉ có lá chồi 2 đến 3 lá mới mọc gần thời gian đó, được thu
hoạch để chế biến. Việc thu hoạch thủ công bằng tay diễn ra đều đặn sau
khoảng 1 đến 2 tuần.

3


c) Thành phần hóa học của chè
Thành phần hoá học của chè rất đa dạng và phong phú về số lượng các
chất, đồng thời cũng có chứa một số lượng lớn một số chất có giá trị sinh học
cao mà có tính chất đặc trưng cho sản phẩm chè (như tanin). Các nhóm chất
có ý nghĩa lớn là hợp chất phenol thực vật, các hợp chất chứa nitơ và hệ
enzyme có sẵn trong chè.
Bảng 1.1. Thành phần hóa học của lá chè [1]
Thành phần

Hàm lượng (%)
65 - 78

Nước
Flavanol
(-) Epigallocatechin gallate (EGCG)
(-) Epicatechin gallate (ECG)
(-) Epigallo catechin (EGC)
(-) Epicatechin (EC)
(+) Catechin (C)
(+) Gallocatechin (GC)

4-6
2-3
2-3
0,5 - 1
0,5 - 1
1-2

Cafein
1-2
Acid hữu cơ (citric, malic, oxalic…)
0.3 - 0.5
Đường (glucose, fructose, shacarrose,
0,5- 1
raffiose, stachyose)
Xơ (cellulose, hemicellulose, lignin)
2-3
Protein và acid amin
5-7
Lipid
1- 2
Khoáng
2-3
Chất màu (carotenoid, chlorophyl)
0.2 - 0.5
Enzyme
- Nước: Hàm lượng nước có quan hệ mật thiết đối với quá trình chế biến
chè. Nếu nguyên liệu chè bị mất nước quá nhanh thì biến đổi sinh hóa diễn ra
nhanh và không triệt để, đôi khi enzyme bị ức chế nếu hàm lượng nước quá
thấp (<10%). Trong quá trình chế biến, chè cần khống chế sự bay hơi nước,

đặc biệt trong sản xuất chè đen.

4


- Hợp chất phenol (tannin hay tannin): Hợp chất phenol giữ vai trò chủ
yếu trong quá trình tạo màu sắc, hương vị của chè đặc biệt là chè đen. Tanin
có đặc tính dễ bị oxi hóa dưới tác dụng của enzym và được cung cấp oxi đầy
đủ. Vì vậy, chè nguyên liệu chứa càng nhiều tanin, đặc biệt là tanin hòa tan thì
sản phẩm chè đen có chất lượng càng cao. Flavanoids là thành phần quan trọng
của Tanin, trong đó Catechin và Flavonol chiếm tỉ lệ lớn. Có 6 loại Catechin
chiếm khoảng 20 – 30% tổng lượng chất khô trong lá chè tươi. Về mặt cấu trúc,
Catechin là là hợp chất Flavanol, được đặc trưng bởi cấu trúc C6 – C3 – C6,
tương ứng với sự thay thế 2- phenyl bằng benzopyran và pyron.
Catechin là hợp chất không màu, tan trong nước, có vị đắng, chát. Catechin
không chỉ có trong trong chè mà còn được tìm thấy trong rượu vang đỏ, táo, nho,
và chocolate. Nhưng chè là thức uống duy nhất có chứa GC, EGC, ECG, EGCG.
- Caffein: Ankaloid chính của chè là Caffein, có tác dụng dược lý, tạo
cảm giác hưng phấn cho người uống. Caffein là dẫn xuất của purine có tên và
gọi theo cấu tạo là 1, 3, 5- trimethylxanthine, chiếm khoảng 1 – 2% tổng
lượng chất khô trong lá chè tươi. Caffein có khả năng liên kết với tanin và các
sản phẩm oxi hóa của tanin để tạo nên các muối Tanat caffein. Các muối này
tan trong nước nóng, không tan trong nước lạnh và tạo nên hương thơm, và
sắc nước chè xanh, giảm vị đắng và nâng cao chất lượng thành phẩm.
- Protein và acid amin: Protein trong búp chè phân bố không đồng đều,
chiếm khoảng 15% tổng lượng chất khô của lá chè tươi. Protein có thể kết
hợp với trực tiếp với Tanin, polyphenol, tạo ra những hợp chất không tan làm
đục nước chè đen. Nhưng trong chế biến chè xanh, protein kết hợp với một
phần Tanin làm cho vị đắng và chát giảm đi, vì thế ở chừng mực nào đó
Protein có lợi cho phẩm chất chè xanh. Ngày nay, người ta đã tìm thấy 17

acid amin có trong chè. Các acid amin này có thể kết hợp với đường, tanin tạo
ra các hợp chất aldehyde, alcol có mùi thơm cho chè đen, và chúng cũng góp
phần điều vị cho chè xanh.

5


- Carbohydrates: Trong thành phần Carbohydrate của chè, đáng quan tâm
nhất là là loại đường tan. Dưới tác dụng của nhiệt và các yếu tố khác, các loại
đường sẽ biến đổi tạo nên hương vị đặc trưng cho thành phẩm. Ngoài ra, các
loại đường còn tác dụng với Protein, acid amin tạo nên hương thơm cho chè.
- Các chất màu:Các chất màu trong lá chè gồm có: Anthocyanidin
(Cyanidin, Delphenidin), Carotenoid, Chlorophyll. Các hợp chất màu có vai
trò quan trọng trong tạo màu cho thành phẩm.
- Vitamin và khoáng: Trong búp chè chứa hầu hết các loại vitamin như
vitamin A, B1, B2, PP, đặc biệt là vitamin C có rất nhiều trong chè, cao gấp
3- 4 lần so với cam, chanh. Trong chè thành phần khoáng chủ yếu là Kali,
chiếm gần 50 % tổng lượng khoáng.
- Enzyme: Là nhân tố quan trọng trong quá trình sinh trưởng và chế biến
chè, đặc biệt trong chế biến chè đen. Enzyme có vai trò quyết định chiều
hướng biến đổi các phản ứng sinh hóa trong giai đoạn làm héo, vò, lên men.
Trong búp chè có 2 loại enzyme chủ yếu là:
+ Nhóm enzyme thủy phân : amilase, protease, glucosidase, …
+ Nhóm enzyme oxi hóa – khử : peroxidase, polyphenoloxidase, …
Enzyme peroxidase, polyphenoloxidase đóng vai trò quan trọng nhất và
có tác dụng khác nhau trong quá trình lên men chè đen. Các enzyme này đều
hoạt động mạnh ở 45°C, đến 70°C thì hoạt động yếu hẳn đi và ở nhiệt độ cao
hơn sẽ bị vô hoạt hoàn toàn. Trong chế biến chè xanh, không cần tạo nên
những biến đổi sinh hóa cho tanin, nên enzyme không có ích cho quá trình
chế biến. Vì vậy ngay từ giai đoạn đầu của quá trình chế biến chè xanh người

ta phải dùng nhiệt độ cao để vô hoạt enzyme bằng cách chần hoặc sao.

6


1.2. Tình hình nghiên cứu ứng dụng công nghệ và thiết bị sấy chè trong và
ngoài nước.
1.2.1. Tình hình sản xuất chè trong nước.
Hiện nay, tại Việt Nam chè được sản xuất chủ yếu dưới 2 dạng là: chè
xanh và chè đen.
Quy trình công nghệ sản xuất chè đen:
Nguyên liệu chè
Làm héo
Vò lần 1
Phần chè nhỏ

Sàng chè vò

Phần chè to

Vò lần 2
Phần chè nhỏ

Sàng chè vò

Phần chè to

Vò lần 3
Phần chè nhỏ

Sàng chè vò

Phần chè to

Lên men
Sấy (1,2 lần)
Chè đen bán thành phẩm
Sàng phân loại
Đấu trộn, đóng hộp
Chè đen thành phẩm
Sơ đồ 1.1. Sơ đồ quy trình công nghệ sản xuất chè đen

Quy trình công nghệ sản xuất chè xanh:

7


Nguyên liệu chè
Diệt men
Vò, sàng
Sấy
Phân loại
Đấu, trộn, đóng hộp
Chè xanh thành phẩm
Sơ đồ 1.2. Sơ đồ quy trình công nghệ sản xuất chè xanh
1.2.2. Tình hình sản xuất trè trên thế giới
Ngày nay trên thế giới có khoảng 40 nước trồng chè. Chè được trồng tập
trung nhiều nhất ở châu Á, sau đó đến châu Phi.
Theo con số thống kê của cơ quan Nông nghiệp và Lương thực thế giới
(FAO năm 1971 và 1975) thì diện tích trồng chè của thế giới năm 1948 - 1952

là 985.000 ha, năm 1971 là 1.357.000 ha và năm 1974 là 1.531.000 ha. Phân
bố như sau:
- Sản lượng chè trên thế giới tính đến năm 1977 (theo số liệu của FAO)
là 1.636.000tấn(t). Trong đó Nam Mỹ: 42.000t; Châu Á: 1.316.000t CHÂU
Phi:180.000t; Liên Xô: 92.000t; Châu Đại Dương: 6.000t.
Các nước sản xuất chè nhiều nhất là: Ấn Độ: 500.000t, Trung Quốc:
331.000t, Xrilanca: 197.000t; Nhật Bản: 100.000t.
- Theo số liệu của FAO (1997), những nước xuất nhập khẩu chè nhiều
nhất trên thế giới năm 1976 như sau:
- Xuất khẩu: Ấn Độ 237.000T, Xrilanca: 199.700t, Kênia: 63.000t;
Inđônêxia: 47.500t; Bănglađet: 30.700t.
- Nhập khẩu: Anh: 224.600t, Mỹ: 82.200t, Pakixtan: 49.100t, Ai Cập:
24.900t, Canađa: 24.700t.

8


2. Một số thiết bị sấy chè

Hình 1. 2. Máy sấy thùng [2]
Loại máy này phù hợp cho sấy nhiều nguyên liệu từ nông nghiệp, kết cấu
máy hợp lý, vận hành đơn giản, đầu tư thấp. Máy này là giải pháp tốt cho sự
lựa chọn công nghệ sấy khô nguyên liệu. Máy được đặt gia công tại Trung
Quốc.
Đặc tính máy: Máy vận hành đơn giản, nguồn nhiệt cho máy có thể dùng
hơi, hay kết hợp với lò than, lò dầu...
Ứng dụng của máy Máy phù hợp cho nhiều loại nông sản, sấy rau củ
quả, các nguyên liệu thực phẩm, dược liệu...các loại nguyên liệu khó xay
nghiền trước khi sấy, các loại hạt, cốm....
Thông số kỹ thuật máy Năng suất máy 55-60kg/h Lưu lượng gió 1030014000m3/h Công suất quạt 5.5kW Áp lực gió 1300-960Pa

9


Hình 1.3. Bản vẽ sơ đồ máy sấy thùng[2]
2..1. Máy sấy băng tải DWT

Hình 1.4. Máy sấy băng tải DWT [2]
Ứng dụng:
Hệ thống máy là kiểu thổi luồng khí nóng và hoạt động chạy liên tục,
máy được thiết kế đầu tiên tại Nhà máy Chế tạo thiết bị sấy Thường Châu Trung Quốc. Máy được dùng cho sấy khô các loại miếng, lát, hiệu suất sấy rất

10


cao. Máy phù hợp cho công đoạn tách nước rau, dược liệu .. những nguyên
liệu chứa lượng nước nhiều bên trong, nhưng lại không sấy được ở nhiệt độ
cao. Hệ thống máy hội tụ các công nghệ tiên tiến nhằm nâng cao tốc độ sấy,
năng suất bay hơi hàm ẩm lớn, sản phẩm sau khi sấy đạt chất lượng tốt. Các
nguyên liệu dạng ướt sau khi ly tâm hay lọc khung bản cũng ứng dụng tốt trên
loại máy này để sấy khô.
Nguyên lý hoạt động
Nguyên liệu cần sấy được dàn trải trên băng tải lưới thông qua thiết bị
tiếp liệu. Băng tải thông thường có mắt lưới sàng, loại dây đan lưới là thép
không gỉ. Băng tải lưới này được chuyển động trong máy thông qua bộ
dẫn động bằng động cơ điện. Hệ thống sấy được cấu tạo bởi một số bộ sấy cơ
bản, mỗi bộ sấy hoạt động riêng biệt :

Hình 1.5: bản vẽ sơ đồ máy sấy băng tải DWT [2]
Bộ sấy thứ 1: Gió từ quạt thổi từ cạnh thổi (5) xuống phía dưới và khi

gió được làm nóng qua bộ giàn hơi (4), sẽ bay lên, và khi đó gió được chia
tách từ bộ chia gió (3), gió được phân tán qua băng tải lưới lên phía trên
buồng sấy. Quy trình sấy được thực hiện khi khí nóng xuyên qua băng tải lưới

11


theo chiều trên xuống hay từ dưới lên và lấy đi hơi ẩm thoát ra từ nguyên liệu.
Bằng quy trình này, khí nóng thấm sâu vào nguyên liệu và tách hàm ẩm rất
nhanh, ổn định. Hệ thống ống thoát khí bên trên máy được kết nối với quạt
hút và hút toàn bộ hơi ẩm ra ngoài. Một phần khí nóng được quay vòng trở lại
máy sấy nhằm tiết kiệm năng lượng dư thừa, tiết kiệm chi phí nhiên liệu.
Phần khí ẩm thoát ra ngoài được hệ thống hút khí ẩm chuyên dụng có van tiết
chế đặc biệt. Các bộ sấy trên - dưới được lắp với số lượng tùy theo yêu cầu,
các bộ sấy cũng vậy. theo yêu cầu riêng từng khách hàng mà có thể trang bị 4
hay 5 bộ sấy như vậy.
2..2. Máy sấy băng tải nhiều tầng WGC

Hình 1.6. Bản vẽ sơ đồ Máy sấy băng tải nhiều tầng WGC [2]
Máy sấy băng tải nhiều tầng ký hiệu GWC được ứng dụng nhiều trong
ngành thực phẩm, sản phẩm nông nghiệp, sấy rau củ quả, sấy nguyên liệu
thuốc bắc, sấy các loại sản phẩm thủy sản, thức ăn chăn nuôi, ngành hóa chất,
vật liệu, máy ứng dụng tốt cho các nguyên liệu dạng phiến, lát, cục, hạt...
Máy có đặc điểm hiệu suất trao đổi nhiệt cao, tiết kiệm năng lượng. Máy ứng

12


dụng luồng gió thổi thẩm thấu nhiệt. Diện tích băng tải được tăng rộng, điều
khiển các vùng nhiệt độ dễ dàng, tuần hoàn được nhiệt lượng dư thừa. Các

tầng băng tải của hệ thống sấy này có thể chứa được nhiều nguyên liệu và số
tầng băng tải có thể thiết kế làm 5 tầng, tăng diện tích sấy cũng như tiết kiệm
diện tích nhà xưởng. Băng tải lưới dùng loại thép không gỉ, phù hợp cho
nhiều nguyên liệu khác nhau. Khí nóng bên trong máy sấy tuần hoàn chiều từ
dưới lên vì thế hiệu suất trao đổi nhiệt đạt mức tối đa và ổn định, tạo chất
lượng sấy đồng đều. Hệ thống sấy trang bị thêm băng tải làm mát và rung
động nhằm làm mát sản phẩm, hạ nhiệt độ xuống phù hợp cho khâu đóng bao
ngay sau đó. Hệ thống sấy còn trang bị thêm băng tải tiếp liệu và bộ dàn trải
nguyên liệu nhằm tạo độ dầy nguyên liệu trên bề mặt băng tải được đồng đều.
Độ dầy nguyên liệu trên bề mặt băng tải có thể điều chỉnh tùy ý.
Bảng 1.2. Thông số kỹ thuật chính của máy sấy băng tải nhiều tầng
WGC[2]
Tên\ký hiệu
Diện tích chứa
nguyên liệu (m2)
Áp lực hơi (Mpa)

GWC-

GWC-

GWC-

GWC-

GWC-

GWC-

GWC-80

20

25

32 4m

36 4.5m

48 6m

60 7.5m

10m

20

25

32

36

48

60

80

360-720

450-900

600-1200

0.4-0.7

Tiêu hao hơi (kg/h)

150-300

180-375

Chu trình sấy (phút)
Khả năng bốc hơi

20～200

60～600

(kg·H2O/h)
Công suất điện (Kw)
Trọng lượng máy
( tấn)
Kích thước ngoài
máy (mm)

240480

270-540

100～1000
160-

100-200

125-250

5.5

5.5

320
5.5

180-360

300-480

300-600

400-800

5.5

14.2

15.2

15.2

8

8

8.5

10

11

13

15

8875

9875

11475

11475

14675

14675

15675

×2408

×2408

×2408

×2408

×2408

×2840

×2840

×3385

×3385

×3385

×3385

×3385

×3385

×3385

3. Mục đích và nhiệm vụ nghiên cứu

13

3..1. Mục đích
Nghiên cứu thiết kế hệ thống sấy chè băng tải có năng suất sản phẩm
250kg/h , đơn giản, dễ vận hành, sản phẩm có chất lượng
3.2. Nhiệm vụ
- Nghiên cứu cơ sở lý thuyết quá trình sấy
- Lựa chọn sơ đồ nguyên lý để thiết kế
- Tính toán thiết kế các bộ phận chính của hệ thống
4. Đối tượng và phương pháp nghiên cứu
4.1. Đối tượng nghiên cứu
Hệ thống sấy chè băng tải, mô hình hệ thống hầm sấy với thiết bị vận
chuyển là băng tải vì phương án này có những ưu điểm như sau:
Khi qua một tầng băng tải vật liệu được đảo trộn và sắp xếp lại nên tăng
bề mặt tiếp xúc pha nên tăng tốc độ sấy.
- Có thể đốt nóng giữa chừng, điều khiển dòng khí.
- Phù hợp với vật liệu sấy dạng sợi như chè.
- Hoạt động liên tục.
- Có thể thực hiện sấy cùng chiều, chéo chiều hay ngược chiều
Nhược điểm:
- Cồng kềnh, vận hành phức tạp.
4.2. Phương pháp nghiên cứu
Áp dụng phương pháp mô hình hóa, lý thuyết sấy và yêu cầu công nghệ
để tính toán thiết kế hệ thống thiết bị, có nghiên cứu kế thừa để hoàn thiện
thêm.

14


15

CHƯƠNG II . CƠ SỞ LÝ THUYẾT QUÁ TRÌNH SẤY
2.1. Các đặc trưng trạng thái ẩm của vật liệu
Chè sau khi vò và lên men xong có độ ẩm khoảng 63% ở dạng tơi rời.
a) Độ ẩm tuyệt đối
Bỏ qua khối lượng khí và hơi không đáng kể, người ta có thể coi vật liệu
ẩm là hỗn hợp cơ học giữa chất khô tuyệt đối và ẩm.
m = m0 + W
Trong đó:
m

: khối lượng nguyên vật liệu ẩm

m0

: khối lượng chất khô tuyệt đối

W (hoặc mn) : khối lượng ẩm
Độ ẩm tuyệt đối: là tỷ số giữa khối lượng ẩm W và khối lượng chất khô
tuyệt đối:
W

X= m .100% [3]
0
b) Độ ẩm tương đối
Là tỷ số giữa khối lượng ẩm W trên khối lượng chung của nguyên vật liệu:
w=

W

W
=
100% [3]
m m0 + W

W là độ ẩm tương đối của nguyên liệu ẩm thay đổi từ 0 đến 1. Với w = 0
nghĩa là vật liệu khô tuyệt đối; với m0 = 0, nghĩa là chỉ có ẩm thì w=1
2.2. Tác nhân sấy
Tác nhân sấy là những chất dùng để chuyên chở lượng ẩm tách ra từ vật
sấy. Trong quá trình sấy, môi trường buồng sấy luôn luôn được bổ sung ẩm thoát
ra từ vật sấy. Nếu lượng ẩm này không được mang đi thì độ ẩm tương đối trong
buồng sấy tăng lên, đến một lúc nào đó sẽ đạt được sự cân bằng giữa vật sấy và
môi trường trong buồng sấy và quá trình thoát ẩm từ vật sấy sẽ ngừng lại. Do
vậy, cùng với việc cung cấp nhiệt cho vật để hoá hơi ẩm lỏng, đồng thời phải tải
ẩm đã thoát ra khỏi vật ra khỏi buồng sấy. Người ta sử dụng tác nhân sấy làm
nhiệm vụ này. Trong đồ án này tác nhân sấy sử dụng là hơi.

16


CHƯƠNG III. TÍNH TOÁN THIẾT KẾ CÁC BỘ PHẬN
CHÍNH CỦA MÁY SẤY.
THUYẾT MINH QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ:

10

9
Ø 300

12

1.Calorife; 2. Quạt; 3. Đường hồi lưu khí thải; 4. Cửa nạp liệu 5. Băng tải;
6. Buồng sấy; 7 Xyclon; 8. Tấm hướng vật liệu; 9. Trục con lăn; 10. Con lăn
đỡ băng tải; 11. Trục tang kéo; 12. cửa tháo liệu
Ngay khi quá trình lên men kết thúc, tức là khi các chỉ tiêu chất lượng đã
đạt yêu cầu, cần chấm dứt hoạt động gây lên men của enzym. Muốn vậy trong
công nghệ chế biến chè hiện nay người ta dùng nhiệt độ cao vừa để đạt mục
đích này vừa để làm khô chè, đồng thời tạo ra những chuyển hóa sinh nhiệt
cần thiết nhằm hoàn thiện chất lượng sản phẩm.
Chè có độ ẩm đầu 63% nằm trong bồn chứa được gầu tải đưa vào bộ
phận nhập liệu. Bộ phận nhập liệu có tay quay gắn với động cơ giúp ch, được
đưa vào máy sấy liên tục không bị nghẽn lại ở đầu băng tải. Sau đó tay gạt
điều chỉnh độ dày của chè vào hầm sấy. Khi vào hầm sấy chè sẽ chuyển động

17


cùng với băng tải đến cuối băng tải thứ nhất chè đổ xuống băng tải thứ hai và
chuyển động theo chiều ngược lại cứ như thế cho đến băng tải cuối cùng và
theo máng tháo liệu ra ngoài. Sau khi sấy chè có độ ẩm 5%.
Tác nhân sấy (TNS): không khí nhiệt độ 26 oC đi vào quạt đẩy qua
caloriphe được gia nhiệt đến 100oC, không khí nóng theo đường ống đi vào
hầm sấy. Trong hầm không khí đi qua các băng tải. Sau cùng không khí được
quạt hút ở cuối hầm sấy hút ra ngoài.
Một phần chè bị lôi cuốn bởi TNS sẽ được thu hồi bằng cyclon.
Các ký hiệu
G1,G2: Lượng vật liệu trước khi vào và sau khi ra khỏi mấy sấy, (Kg/h)
Gk:Lượng vật liệu khô tuyệt đối đi qua mấy sấy

, (Kg/h)

W1, W2: Độ ẩm của vật liệu trước và sau khi sấy, tính theo % khối
lượng vật liệu ướt
W: Lượng ẩm được tách ra khỏi vật liệu khi đi qua máy sấy , (Kg/h)
L:Lượng không khí khô tuyệt đối đi qua mấy sấy , (Kg/h)
xo:Hàm ẩm của không khí trước khi vào caloripher sưởi , (Kg/Kgkkk)
x1,x2: Hàm ẩm của không khí trước khi vào mấy sấy (sau khi đi qua
caloripher sưởi) và sau khi ra khỏi mấy sấy, (Kg/Kgkkk)
Các thông số sử dụng tính toán:
Năng suất tính theo sản phẩm : G2 = 250 kg/h
Độ ẩm vật liệu vào

: W1 = 63%

Độ ẩm vật liệu ra

: W2 = 5%

Nhiệt độ tác nhân sấy vào

: t1 = 1000C

Nhiệt độ tác nhân sấy ra

: t2 = 700C

Nhiệt độ không khí ngoài trời : t0 = 260C ,Pobh =0,0343 at
Độ ẩm môi trường

: φ = 81%

Hàm ẩm của không khí được tính theo công thức sau:

18


xo=0.622

ϕ

o

* Pobh

Pkq − ϕ * Pobh
o

thay số vào ta có
0.81 * 0.0343

xo=0,622 1,033 − 0,81 * 0.0343 =0,0172(kg/kgkkk)
- Nhiệt lượng riêng của không khí:
Io=Ckkk*to+xo*ih , ( J/kgkkk )
Với

Ckkk: nhiệt dung riêng của không khí J/kg độ
Ckkk= 103 J/kg độ
to:

nhiệt độ của không khí to= 26oC

ih: nhiệt lượng riêng của hơi nước ở nhiệt độ to , J/kg
Nhiệt lượng riêng ih dược xác định theo công thức thực nghiệm
ih=ro+Ch *to=(2493+1.97to)103
Trong đó:

, J/kg

ro=2493*103 :nhiệt lượng riêng của hơi nước ở 0oC
Ch= 1,97*103: nhiệt dung riêng của hơi nước , J/kg độ

Từ đó ta tính được Io=69,76*103 J/kgkkk hay Io=69,76 (kJ/kgkkk)
Trạng thái của không khí sau khi ra khỏi caloripher là:

t 1=100oC,

P1bh=1,02at
Khi đi qua caloripher sưởi, không khí chỉ thay đổi nhiệt độ còn hàm ẩm
không thay đổi.
Do đó x1=xo nên ta có :
x1 * Pkq

ϕ = ( 0,622 + x ) P
1

1

1bh

0.0172 *1,033

= ( 0,622 + 0,0172) *1,02 =0,027 ~ 2,7%

- Nhiệt lượng riêng của không khí sau khi ra khỏi caloripher là:
I1 = t1+(2493+1,97t1)103 .x1 , (J/kg kkk)
I1 = 100+(2493+1,97*100)*0,0172 = 146,268 ( kJ/kg kkk )
- Trạng thái của không khí sau khi ra khỏi phòng sấy:
t2=70oC , P2bh=0,3177 at

19