Bài giảng kỹ thuật thực phẩm 2 chương 5 kỹ thuật sấy ths trần văn hùng

KỸ THUẬT THỰC PHẨM 2
Chương 5: Kỹ thuật sấy
ThS. Trần Văn Hùng
Email:

I. MỤC ĐÍCH - CÁC BIẾN ĐỔI
VÀ PHẠM VI ÁP DỤNG

1


I.1 Mục đích, yêu cầu
• Bốc hơi nước bằng nhiệt độ dựa vào chênh lệch áp
suất hơi riêng phần ở bề mặt vật liệu và môi trường xung
quanh
• Mục đích
– Chuẩn bị: chuyên chở, tẩm
– Khai thác: tăng hàm lượng chất khô
– Chế biến: tăng độ giòn
– Bảo quản: giảm họat tính của nước

I.2 Vật liệu và quá trình biến đổi
 Động vật, thực vật, ẩm ( có 3 lọai ẩm: Ẩm tự do,
Liên kết vật lý, liên kết hóa học)
 Biến đổi
– Vật lý( Co thể tích thay đổi khối lượng riêng…)
– Hóa lý( Khuyếch tán ẩm..)
– Hóa học( Tốc độ phản ứng tăng hoặc giảm..)
– Sinh hóa( Họat động của Enzym tăng hgoặc
giảm..)
– Sinh học( Cấu tạo tế bào, VSV…)

– Cảm quan( Màu sắc, mùi, vị, trạng thái..)

2


I.3 Năng lượng sử dụng
- Hơi nước bão hòa
- Khói lò
- Điện
- ‘Chất tải nhiệt’

I.4 Phạm vi áp dụng
- Sản xuất đường
- Sản xuất chè
- Sản sữa bột
- Sản xuất cà phê hòa tan
- Chế biến bảo quản Rau, Quả…
- ……….

3


Sư õa
náïóehn
liệï

Chïakn hóa

Thanh tìïø
ná

Cô đặc

Qui trình sản xuất sữa bột

Đồná hóa

Sấó

Xư û lóù
Bao
bì

Bao áói

Sư õa bột
náïóehn kem

Sản xuất bột cam

4


Trà

Trà hòa tan
Nghiền

Nước

Trích ly

Bã

Lọc

Bã

Đóng gói
Phối trộn

Sấy tầng sơi

Cơ đặc
Phối chế

Mía

Xư û lóùíơ
bộ
Bã

Nư ớc thakm thấï

Ép,tách
bã

Sư õa vohi

Gia vohi íơ

bộ
Gia nhiệt
lần I

Khí CO2

Sư õa vohi

Xohná CO2
lần 1

Lọc lần 1

Gia nhiệt
lần II

Khí CO2

than hoạt tính

Xohná CO2
lần 2

Nấï
đư ờná R2

Tìợtinh chahn
khohná

Làm ẩm

Ló tahm
R2

Ló tahm
R1

Sấó

Tìợtinh chahn
khohná

Chư ùa vào
cóclon

Nấï
đư ờná R1

Đóná bao

Bốc hơi

Sản phakm

Nấï
đư ờná R3

Tìợtinh chahn
khohná
Ló tahm

R3

Tìao đoki
ion

Đư ờná B

Lọc

Cacbonat
hóa

Sấó

Gia vohi

Ló tahm

Cohđặc

Hồi dïná

Bồi tinh

Bồi tinh

Cohđặc

Ló tahm

Nấï
đư ờná B

Ló tahm

Xohná SO2
lần 2

Bồi tinh

Lọc
kiekm tìa

Nấï
đư ờná A

Lọc lần 2

Xohná SO2
lần 1

Khí SO2

Sấy phun

Mật
B

Mật A

Sản xuất đường mía

Nư ớc

Đư ờná C chư a íấó

Mật ìó

Cohđặc

5


SẤY RAU QUẢ

SẤY HẢI SẢN

6


II. VẬT ẨM

II.1 Phân loại vật liệu ẩm
- Vật liệu keo
- Vật liệu xốp mao dẫn
- Vật liệu keo xốp mao dẫn

7

8


II.2 Liên kết ẩm trong vật liệu ẩm
- Liên kết hóa học
- Liên kết hóa lý
+ Liên kết hấp thụ
+ Liên kết thẩm thấu
- Liên kết cơ lý
+ Liên kết cấu trúc
+ Liên kết mao dẫn
+ Liên kết dính ướt

9


 Liên kết hóa học
- Liên kết hóa học giữa ẩm và vật khô rất bền
vững trong đó các phần tử nước đã trở thành một bộ
phận trong thành phần hóa học của phân tử vật ẩm.
- Ẩm liên kết hóa học chỉ được tách ra ở nhiệt độ
rất cao.
- Sau khi tách ẩm liên kết hóa học tính chất hóa lý
của vật thay đổi.

 Liên kết hóa lý
- Liên kết hấp thụ: trong vật ẩm có những hạt keo.
Hạt keo có năng lượng bề mặt tự do lớn. Khi tiếp
xúc với không khí ẩm hay trực tiếp với nước, ẩm sẽ
xâm nhập vào vật theo các bề mặt tự do này tạo

thành liên kết hấp thụ giữa nước và bề mặt.
- Liên kết thẩm thấu: là sự liên kết hóa lý giữa nước
với vật rắn khi có chênh lệch nồng độ các chất hòa
tan ở trong và ngoài tế bào, tức là có sự chênh lệch
áp suất hơi nước.

10


 Liên kết cơ lý
Đây là dạng liên kết giữa nước và vật liệu được tạo
thành do sức căng bề mặt của nước trong các mao dẫn
hay trên bề mặt ngoài của vật ẩm.

II. 3 Độ chứa ẩm
Độ chứa ẩm là tỷ số giữa lượng chứa ẩm trong vật liệu
với khối lượng khô tuyệt đối. Độ chứa ẩm ký hiệu là u

u

Gn
(kg am/kg vât khô)
Gk

11


II.4 Nồng độ ẩm
Là khối lượng ẩm chứa trong 1m3 vật thể. Nồng độ ẩm ký
hiệu là N.

N

Gn
(kg / m 3 )
V

II.5 Độ ẩm toàn phần
Là tỷ số giữa lượng chứa ẩm trong vật với khối lượng vật
ẩm, ký hiệu là: 



Gn
Gn
x100% 
x100%
G
Gn  Gk

12


III. TÁC NHÂN SẤY

A. KHÔNG KHÍ ẨM

13


III.1. Độ ẩm tương đối

‘Độ ẩm tương đối của không khí ẩm là tỉ số giữa
lượng hơi nước chứa trong không khí ẩm với lượng
hơi nước lớn nhất có thể chứa trong không khí ẩm đó
ở cùng nhiệt độ. Độ ẩm tương đối đo bằng %, ký
hiệu là  ’


G
.100%
G h max

III.2 Độ ẩm tuyệt đối
‘Độ ẩm tuyệt đối là thuật ngữ được dùng để mô tả
lượng hơi nước tồn tại trong một thể tích hỗn hợp dạng
khí nhất định. Các đơn vị phổ biến nhất dùng để tính độ
ẩm tuyệt đối là gam trên mét khối (g/m³).’



Gh
.1000
V

(g/m 3 )

14


III.3 Độ ẩm cực đại
Chúng ta đã biết là áp suất hơi nước ở nhiệt độ đã cho

không thể lớn hơn áp suất của hơi bão hoà ở nhiệt độ ấy.
Nếu hơi nước lẫn với không khí thì áp suất riêng phần*
của hơi nước không thể lớn hơn áp suất của hơi bão hoà ở
cùng nhiệt độ. Độ cực đại (A) ở nhiệt độ đã cho chính là
đại lượng đo bằng khối lượng (tính bằng gam) của hơi
nước bão hoà chứa trong 1m3 hơi nước có khối lượng
30,3 g . Vậy ở nhiệt độ 300C độ ẩm cực đại của không
khí là 30,3 g .

Ví dụ
Vào một ngày nào đó nhiệt độ là 300C, trong 1m3 khí quyển
có chứa 20,6 g nước. Vậy:
- Độ ẩm tuyệt đối của kk là: 20,6g nước
- Độ ẩm cực đại: 30,3 g
- Độ ẩm tương đối: 20,6/30,3 = 68%

15


III.4 Điểm sương
Nếu không khí ẩm bị lạnh đi, đến một nhiệt độ nào đó,
hơi nước trong không khí trở thành bão hoà. Nếu lạnh
xuống dưới nhiệt độ ấy thì hơi nước đọng lại thành
sương. Nhiệt độ mà tại đó hơi nước trong không khí trở
thành bão hoà gọi là điểm sương.

Ví dụ:
Xét không khí ở 300C có độ ẩm tuyệt đối là 20,6 g/m3.
Xem trong bảng đặc tính hơi nước bão hoà ta thấy rằng
đó là khối lượng riêng của hơi nước tại 230C. Vậy nếu ta

làm không khí lạnh đến 230C thì hơi nước trong không
khí trở thành bão hoà. Tiếp tục làm lạnh nữa thì hơi nước
ngưng tụ thành nước. Điểm sương của không khí mà ta
đang xét là 230C.

16


III.5 Độ chứa ẩm của không khí ẩm
‘Độ chứa ẩm của không khí ẩm là khối lượng hơi
nước chứa trong 1 kg không khí khô’
d

Gh
.1000( g / kgKK khô)
Gk

III.6 Entanpi

17


III.7 Đồ thị I-D

III.8 Các quá trình biến đổi cơ bản của không khí
ẩm
- Quá trình nung nóng và làm lạnh
- Quá trình bay hơi nước vào không khí
- Quá trình hỗn hợp của hai dòng khí ẩm

18


1. Quá trình nung nóng và làm lạnh

2

1

3
4

2. Quá trình bay hơi nước vào không khí ẩm
t1
1
t2
2

I1=I2=const

Quá trình sấy lý thuyết
d1

d2

19


t1
1

t2
2’’

2
∆

I2

I1

Quá trình sấy thực
d1

d2

3. Quá trình hỗn hợp hai dòng không khí ẩm

B

C

I2

A

Ihh
I1

20

B. KHÓI LÒ

1. Nguyên lý hệ thống sấy lò

21


Ưu điểm
- Có thể điều chỉnh nhiệt độ môi chất sấy trong khoảng rộng
- Cấu trúc hệ thống đơn giản, dễ chế tạo
- Đầu tư vốn ít vì không phải dùng calorife
- Giảm tiêu hao năng lượng, do giảm trở lực hệ thống
- Nâng cao hiệu quả sử dụng thiết bị
Nhược điểm
- Gây bụi bẩn cho thiết bị và sản phẩm
- Có thể gây ra các phản ứng hóa học không mong muốn
- Gây hỏa hoạn

B0-nhiên liệu có độ ẩm w=0
B-nhiên liệu có độ ẩm w
B1- nhiên liệu có độ ẩm w1 > w

B0
B
C0

B1

C

C1

A

=100%

dA

Qúa trình hỗn hợp giữa khói và không khí

22


Sấy một tầng sử dụng khói lò
lK 

B
I
M

1000
(kg / kg âm)
dc  dM

L K  l K .W

I = const

q  l K (I M  I A )

(kg/s)
(kJ/kg âm)

C’
C

Q  q.W

(kW)

=100%
A

d0

dM

dC

d

Sấy bằng khói có hồi lưu

A

Buồng đốt

C

Quạt

M

Buồng sấy

Không khí

E
Khí thoát

Khí nóng hồi lưu

23


B
I

t1

C

dM 

n 2 .d E  d C
n2  1

IM 

n 2 .I E  I C

n2  1

dC 

n1 .d A  d B
n1  1

IC 

n1 .I A  I B
n1  1

tM
M
t2
E

=100%

t0
A

d0

d C d B d M dE

d

Tiêu hao riêng hỗn hợp khói + không khí là
lC 

1000
(kg / kg âm)
d E  dC

Khối lượng khói cần sản xuất tại buồng đốt
l B  lC .

AC
(kg / kg âm)
AB

Khối lượng không khí cần đưa vào buồng hòa trộn
BC
(kg / kg âm)
AB
lC  l A  l B
l A  lC .

Tiêu hao nhiệt đối với quá trình sấy
q = lC(IC-IA)
Q = q.W

(kJ/kg ẩm)
(kW)

24


IV. QUAN HỆ GIỮA VẬT LIỆU VÀ KK ẨM XUNG

QUANH

IV.1 Độ ẩm cân bằng
- Độ ẩm cân bằng là độ ẩm của vật khi ở trạng thái
cân bằng với môi trường xung quanh vật đó.
- Trong kỹ thuật sấy, độ ẩm cân bằng dùng để xác
định giới hạn quá trình sấy và dùng để xác định độ
ẩm bảo quản của mỗi loại vật liệu trong những điều
kiện môi trường khác nhau.

25