thiết kế hệ thống sấy khay 2 tầng dùng để sấy chuối năng suất 300kg nguyên liệuh

BỘ CÔNG THƯƠNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP THỰC PHẨM TP.HCM
KHOA CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM

Thiết kế hệ thống sấy khay 2 tầng dùng để
sấy chuối năng suất 300kg nguyên liệu/h

Tp.HCM, tháng 12 năm 2015

..................................................................................................................................................

GVHD: ĐÀO Thanh khê | [School]


ĐỒ ÁN KĨ THUẬT THỰC PHẨM
..................................................................................................................................................
..................................................................................................................................................
..................................................................................................................................................
..................................................................................................................................................
..................................................................................................................................................
..................................................................................................................................................
..................................................................................................................................................
..................................................................................................................................................
..................................................................................................................................................
..................................................................................................................................................
..................................................................................................................................................
..................................................................................................................................................
..................................................................................................................................................
..................................................................................................................................................
..................................................................................................................................................
..................................................................................................................................................

..................................................................................................................................................
..................................................................................................................................................
..................................................................................................................................................
..................................................................................................................................................
..................................................................................................................................................

GVHD: ĐÀO THANH KHÊ

2


ĐỒ ÁN KĨ THUẬT THỰC PHẨM

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
rất quan trọng. Trong đó công nghệ sấy là khâu quan 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 chỉ là quá trình tách nước và hơi nước ra khỏi vật liệu một
cách đơn thuần mà là một quá trình công nghệ. Nố 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 …). Thiết bị đốt nóng tác nhân (caloriphe) hoặc thiết bị làm lạnh để
làm khô tác nhân, quạt, bơm và một số thiết bị phụ như hầm đốt, cyclon, … Chúng ta gọi
hệ thống các thiết bị thực hiện quá trình sấy cụ thể nào đố là một hệ thống sấy.
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 chúng em được giao thiết kế một hệ thống sấy dùng cho việc sấy
sản phẩm là chuối chín. Với nhiệm vụ đó chúng em lựa chọn công nghệ sấy khay hai
tầng. Hệ thống sấy khay hai tầng cũng giống như hệ thống sấy buồng, là hệ thông sấy
gián đoạn. Do đó, so với hệ thống sấy hầm hệ thống sấy khay hai tầng thường nhỏ hơn.
Tuy nhiên, nó đặc biệt thích hợp khi cần sấy nhiều loại vật liệu với năng suất không lớn
và không cần sản xuất liên tục. Hệ thống này được lắp đặt ở thành phố Hồ Chí Minh.

GVHD: ĐÀO THANH KHÊ

3


ĐỒ ÁN KĨ THUẬT THỰC PHẨM
Đây là lần thiết kế đồ án sấy đầu tiên nên trong quá trình thiết kết còn nhiều sai sót,
kính mong thầy cô thông cảm và góp ý để bài đồ án của chúng em được hoàn thiện hơn.
Nhân tiện đây chúng em xin chân thành cảm ơn thầy Đào Thanh Khê đã tận tình giúp đỡ
chúng em hoàn thành đồ án này.

GVHD: ĐÀO THANH KHÊ

4


ĐỒ ÁN KĨ THUẬT THỰC PHẨM

Mục lục

CHƯƠNG I. TỔNG QUAN
1. Giới thiệu về nguyên liệu chuối
1.1. Các loại chuối 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. Cấu tạo của quả chuối

GVHD: ĐÀO THANH KHÊ

5


ĐỒ ÁN KĨ THUẬT THỰC PHẨM

1.3.

Đặc điểm cơ bản của quả chuối

Chuối là một loại quả dài, vỏ nhẵn và hầu như có quanh năm. Chuối có nguồn gốc
từ Malaysia. Loại trái cây này bắt đầu trở nên phổ biến trên thế giới từ thế kỷ 20 và phát
triển tốt nhất ở những nơi có khí hậu nhiệt đới. Chúng ta có thể thưởng thức loại quả này
bằng cách ăn trực tiếp khi chín, hoặc có thể chế biến thành nhiều món ăn hấp dẫn khác
nhau từ chuối, chẳng hạn như món bánh chuối, món salad hoa quả, …
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 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.
1.4.

Giá trị dinh dưỡng của quả chuối

GVHD: ĐÀO THANH KHÊ

6


ĐỒ ÁN KĨ THUẬT THỰC PHẨM
Thành phần hóa học cơ bản của quả chuối
Gồm các chất:
Nướ

Đườn

Sacaroz

Axit

Tinh

Prôti Axit

c

g khử

a

hữu

bột

t

76,3
8

14,18

2,35

cơ
0,32

Lipi Tani

amin t

n

Vitami

Tr

n (mg o
%)

3,29

0,92

0,08

6
8
3
Bảng 1.1. Thành phần hóa học cơ bản của chuối

1,13

0,06
8

0,565

0,7

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.
1.5.

Công dụng của quả 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.

GVHD: ĐÀO THANH KHÊ

7


ĐỒ ÁN KĨ THUẬT THỰC PHẨM
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 tryptophan 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.

1.6.

Tính chất vật lý cơ bản của quả chuối

− Khối lượng riêng: ρ = 977 kg/m3.
− Nhiệt dung riêng: c = 1,0269 kJ/kg.độ.
− Hệ số dẫn nhiệt : λ = 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: ω1 = 75 – 80 %.
+ Độ ẩm của chuối sau khi sấy :
ω2 =15 – 20 %.
0
− Nhiệt độ sấy cho phép: t = (60 ÷ 90) C.
2. Giới thiệu chung về quá trình sấy chuối
2.1. Định nghĩa quá trình sấy chuối
GVHD: ĐÀO THANH KHÊ

8


ĐỒ ÁN KĨ THUẬT THỰC PHẨM
Sấy chuối là một quá trình trao đổi nhiệt và ẩm giữa pha khí (tác nhân sấy) và pha
rắn (chuối) vô cùng phức tạp. Hiệu quả của quá trình ấy phụ thuộc nhiều yếu tố như nhiệt
độ, tốc độ, độ ẩm, áp suất của tác nhân sấy, bản chất và kích thước của chuối.

−

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.

+

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.

GVHD: ĐÀO THANH KHÊ

9


ĐỒ ÁN KĨ THUẬT THỰC PHẨM
+

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.
2.3.1. Những biến đổi cơ học
Bao gồm sự biến dạng, nứt, cong queo, biến đổi độ xốp ...
2.3.2. Những biến đổi hóa lý
Sự thay đổi hệ keo do pha rắn (protein, tinh bột, đường,..) bị biến tính thuộc về
những biến đổi hóa lý.
2.3.3. Những biến đổi hóa sinh
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.

GVHD: ĐÀO THANH KHÊ

10


ĐỒ ÁN KĨ THUẬT THỰC PHẨM

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 là
sản phẩm chịu nhiệt kém. Trong môi trường ẩm, nếu nhiệt độ cao hơn 600C thì protein đã
bị biến tính; trên 900C 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.
2.3.4. Họa tính enzym oxy hóa trong chuối
Trong quá trình chế biến và bảo quản chuối thường gặp hiện tượng thâm đen với tốc
độ khác nhau ở các thứ chuối và độ chín khác nhau. Bản chất của hiện tượng thâm đen có
thể là enzim hoặc phi enzim.Về mặt enzim người ta thường quan tâm nhiều nhất tới
peroxydaza (PO) và polyphenoloxydaza (PY).PY có trong nấm mốc và thực vật bậc
cao là một prôtêin có đồng. Chính tác động của PY là nguyên nhân thâm đen trên bề mặt
vết cắt rau quả (táo, chuối …..) cũng như trong quá trình chế biến rau quả. PO là enzim 2
thành phần, có chứa sắt nối bởi 4 vòng phenol dạng hematyl.FO cùng với PY có thể oxy
hoá thành quinon và từ đó có thể tạo ra các sản phẩm xẩm màu khác nhau. PO có thể oxy
hoá các hợp chất bằng peroxyhydro hay bằng peroxy của các hữu cơ khác. Nó oxy hoá
polyphenol và một số amin vòng, amin thơm để tạo peroxy.
2.4.

Công nghệ sấy chuối quả

Ta lựa chọn công nghệ sấy là công nghệ sấy khay hai tầng 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 khay
hai tàng 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 Caloriphe dạng khí – hơi không khí có nhiệt độ vào khoảng

GVHD: ĐÀO THANH KHÊ

11


ĐỒ ÁN KĨ THUẬT THỰC PHẨM
80 – 100oC, được quạt thổi cưỡng bức vào buồng 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 nhũn, hương thơm, vị ngọt, không chát.

QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ:

GVHD: ĐÀO THANH KHÊ

12


ĐỒ ÁN KĨ THUẬT THỰC PHẨM

Chuối nguyên liệu (thu hoạch)

Phân loại

Bóc vỏ

Rửa hóa chất lần 1

Cắt lát

Rửa lần 2

Sấy

Đóng gói

Bảo quản

GVHD: ĐÀO THANH KHÊ

13


ĐỒ ÁN KĨ THUẬT THỰC PHẨM
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 –
95oC 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 thường dùng để bảo vệ rau quả khô là giấy cáctông và chất
dẻo (PE, PVC, xenlophan…). Bao giấy và hộp các-tông 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.
2.5. Các chỉ tiêu chất lượng của chuối sấy xuất khẩu.
2.5.1. Chỉ têu cảm quan
- Trạng thái : Mềm dẻo, 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.
2.5.2. Chỉ tiêu lý hóa
- Kích thước : Loại nguyên quả dài không quá 7 cm.
- Độ ẩm : 20 ÷ 22 %.
2.5.3. Chỉ tiêu vi sinh vật - côn trùng
Lượng vi sinh vật tính bằng số tế bào/g sản phẩm .
GVHD: ĐÀO THANH KHÊ

14


ĐỒ ÁN KĨ THUẬT THỰC PHẨM
3. Lựa chon địa điểm sấy
Đặt tại thành phố Hồ Chí Minh.
Nhiệt độ: 300C.
Độ ẩm: 80%.
4. Giới thiệu máy sấy
Đối với đồ án sấy chuối này chúng em lụa chon thiết bị là máy sấy khay hai tầng.
Với ưu, nhược điển :
−
+

+
+
+
−
+

Ưu điểm:
Hệ thống sấy gián đoạn không cần sản xuất liên tục.
Đặc biệt thích hợp khi cần sấy nhiều loại vật liệu với năng suất không lớn .
Thiết bị có cấu tạo đơn giản.
Hiệu suất làm việc cao.
Nhược điểm:
Năng suất sấy nhỏ.

CHƯƠNG 2. TÍNH CÂN BẰNG VẬT CHẤT – NĂNG
LƯỢNG

GVHD: ĐÀO THANH KHÊ

15


ĐỒ ÁN KĨ THUẬT THỰC PHẨM
2.1. Lựa chọn phương pháp và chế độ sấy
2.1.1. 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 khay kiểu đối lưu
cưỡng bức dùng quạt thổi. Để tiết kiệm diện tích phân xưởng ta lựa chọn công nghệ sấy

khay 2 tầng.
Không khí ngoài trời được lọc sơ bộ rồi qua Caloriphe khí – hơi. Không khí được gia
nhiệt lên đến nhiệt độ thích hợp và có độ ẩm tương đối thấp được quạt thổi vào buồng
sấy. Trong không gian buồng sấy có sự chênh lệch phân áp suất hơi nước giữa tác nhân
sấy và vật liệu sấy nên không khí khô 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.
2.1.2. Lựa chọn chế độ sấy
Thông thường sấy đối lưu cưỡng bức dùng quạt thổi thì ta quan tâm các yếu tố sau:
nhiệt độ tác nhân sấy vào buồng sấy t1 và nhiệt độ ra khỏi buồng sấy t2, không có hồi lưu,
tác nhân sấy chuyển động cắt ngang vật liệu sấy.
Với hệ thống sấy khay và vật liệu sấy là Chuối quả. Ta sẽ gia nhiệt cho không khí lên
đến nhiệt độ t1 = 80oC (lựa chọn theo yêu cầu công nghệ). Nhiệt độ của không khí ra khỏi
buồng sấy là t2 = 45oC (tính toán dựa trên giản đồ Ramdzim).
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 nên ta bố trí
thêm hệ thống lọc bụi trước khi cho không khí vào caloriphe.

GVHD: ĐÀO THANH KHÊ

16


ĐỒ ÁN KĨ THUẬT THỰC PHẨM

2.1.3. Chọn cách sắp xếp vật liệu
Vật liệu sấy được xếp để trên các khay dày khoảng 15mm đặt thành tầng trên các
khay, các khay này được đặt trong buồng sấy. Buồng sấy được thiết kế 1 cữa nên sau khi
sấy xong vật liệu sấy được lấy ra cũng tại cữa nhập liệu.

2.1.4. Chọn thời gian sấy
Việc xác định thời gian sấy đóng vai trò quan trò quan trọng trong tính toán thiết kế
và vận hành thiết bị sấy. Các yếu tố ảnh hưởng đến thời gian sấy phụ thuộc vào nhiều yếu
tố: loại vật liệu sấy, hình dáng, kích thước hình học của vật liệu, đội ẩm đầu và độ ẩm
cuối của vật liệu, loại thiết bị sấy, phương pháp cung cấp nhiệt, chế độ sấy.
Phương pháp xác định thời gian sấy bằng giải tích khó thực hiện được và có độ chính
xác thấp. Thực tế thường chọn theo thực nghiệm đối với chuối với thiết bị sấy khay thì:
Ta chọn thời gian sấy là
2.1.5. 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 G1-W1)

Quạt cấp

không khí

Quạt cấp
Buồng

(t2;φ2) thải ra ngoài
ngoài trời

(t0;φ0)

(t1;φ1)

sấy

o

t0=30 C;
φ0=80%
Vật liệu
Caloriphe

Lọc bụi

Khí-hơi

khô
(VLK G2-W2)

Nước ngưng
GVHD: ĐÀO THANH KHÊ

17


ĐỒ ÁN KĨ THUẬT THỰC PHẨM

Hình 2.1. Sơ đồ công nghệ của quá trình sấy

2.1.6. Thuyết minh chi tiết sơ đồ nguyên lý (kèm bản vẽ)
Không khí ngoài trời có nhiệt độ là 30 0C, độ ẩm 80% được làm sạch bằng hệ thống
lọc bụi trước khi vào caloriphe. ( theo yêu cầu chọn địa điểm đặt phân xưởng ở thành phố

Hồ Chí Minh).
Không khí sau khi được làm sạch sẽ được quạt thổi vào caloriphe, tại đây không khí
được gia nhiệt lên đến 80 0 C nhờ vào chất tải nhiệt là hơi nước bão hòa ở 120 0C chạy
trong thân ống.
Không khí sau khi gia nhiệt tại caloriphe được quạt cấp thổi vào buồng sấy. Do
không khí sau khi gia nhiệt có nhiệt độ cao, độ ẩm thấp nên khi tiếp xúc với nguyên liệu
sẽ truyền nhiệt cho nguyên liệu để ẩm bốc hơi, đồng thời do không khí có độ ẩm tương
đối thấp nên chênh lệch phân áp suất hơi ở bề mặt và không khí đủ lớn làm cho ẩm thoát
ra dễ dàng.
Buồng sấy là không gian thực hiện quá trình sấy khô vật liệu. Đây là bộ phân quan
trọng nhất của hệ thống sấy. Tùy theo phương pháp sấy, loại thiết bị sấy mà buồng sấy có
dạng khác nhau. Tuy nhiên ở phương pháp sấy chuối này, ta thiết kế buồng hình chữ
nhật, mỗi buồng chia làm 2 tầng, trong đó có chứa các khay đựng vật liệu.
Các khay được đưa vào buồng sấy bằng thủ công. Sau khi sấy xong, các khay được
lấy ra ngoài để lấy sản phẩm và tiến hành đưa sản phẩm vào sấy tiếp.
Không khí sau khi sấy xong được quạt hút hút khí qua 1 cyclone để lắng bụi trước
khi thải ra ngoài môi trường để tránh ô nhiễm bụi trong phân xưởng sản xuất.
2.2. Tính cân bằng vật chất cho quá trình sấy
−
−
+
+

Năng suất sấy của thiết bị sấy theo yêu cầu là G1 = 300kg/h.
Ta có:
Độ ẩm chuối ban đầu là w1 = 50% = 0,5.
Độ ẩm chuối sau sấy là w2 = 12% =0,12.
GVHD: ĐÀO THANH KHÊ

18

ĐỒ ÁN KĨ THUẬT THỰC PHẨM
+ Lượng ẩm bốc hơi trong 1h: W= G1. =300. = 129,55(kg/h)
+ ( dùng công thức [6.1] trang 72 sách Kỹ thuật Sấy – Trần Văn Phú)
+ Lượng vật liệu ra: G2 = G1 - W = 300 – 129,55 = 170,45 (kg/h)
2.3. Tính toán quá trình sấy
2.3.1. Tính toán trạng thái không khí bên ngoài (điểm A)
− Thông số không khí ngoài trời ở thành phố Hồ Chí Minh nên ta chọn t 0 =30 0C và ϕ0=
80%.
− Với hai thông số nhiệt độ và độ ẩm ta dùng giản đồ H-d của không khí ẩm xác định được
điểm A. Từ điểm A ta có được giá trị:
− Hàm lượng hơi ẩm d0=22g/kg không khí khô
− Entanpi H0 = 20 kcal/kg không khí khô
− Áp suất không khí tại điểm A:
Chọn áp suất khí quyển P= 1 (at) = 0,981 (bar).
Ta có:
Ở nhiệt độ 30 0C tra bảng phụ lục 1: nước và hơi nước bão hòa theo nhiệt độ ta được
Mà (J/Kg,0K)
Trong đó: hằng số phố biến của chất khí
Khối lượng của 1 Kmol chất khí có trị số bằng phân tử lượng của chất khí
đó.
Vậy :
2.3.2. Tính toán trạng thái không khí vào buồng sấy (điểm B)
− Nhiệt độ không khí trước khi vào buồng sấy: t1=800C
Tương tự ta tra phụ lục 1 ở t1=800C ta được
− Do quá trình sấy lý thuyết nên d0=d1= 22g/kg không khí khô
− Từ đó ta xác định được B. Từ điểm B ta có được giá trị:
− Entapi H1 =33 kcal/kg không khí khô
Ta có: ϕ1=

− Vậy độ ẩm của không khí vào buồng sấy ϕ1= 7,1%.
Tương tự ta có:
2.3.3. Tính toán trạng thái không khí ra khỏi buồng sấy (điểm C)
− Ta chọn độ ẩm không khí ra khỏi buồng sấy ϕ2=80%

GVHD: ĐÀO THANH KHÊ

19


ĐỒ ÁN KĨ THUẬT THỰC PHẨM
− Ta có: H1= H2= 33 kcal/kg không khí khô, đường thẳng H1 cắt ϕ2=80% xác định
được điểm C.
− Từ điểm C xác định được hàm lượng hơi ẩm của không khí ra khỏi buồng sấy d 2=
38g/kg không khí khô và nhiệt độ t 2=450C. Tra phụ lục 1 ở nhiệt độ t 2=450C ta
được
Ta có tương tự
Đại lượng

Không khí
bên ngoài(A)

Không khí
vào buồng sấy(B)

Không khí
ra khỏi buồng
sấy(C)

t (0C)

30

80

45

ϕ(%)

80

7,1

80

d(g ẩm/kg kkk)

22

22

38

H(kcal/kg kkk)

20

33

33

1,0902

0,9361

1,0685

GVHD: ĐÀO THANH KHÊ

20


ĐỒ ÁN KĨ THUẬT THỰC PHẨM

2.4. Tính cân bằng năng lượng
2.4.1. Tính lưu lượng không khí khô cần thiết cho quá trình sấy
− Lưu lượng không khí khô cần thiết để bay 1kg ẩm trong quá trình sấy lý thuyết:
l = (kg không khí/ kg ẩm)

GVHD: ĐÀO THANH KHÊ

21


ĐỒ ÁN KĨ THUẬT THỰC PHẨM
− Lưu lượng không khí cần thiết để bay hơi ẩm trong 1 giờ:
L=l.W=62,5. 129,55= 8096,875 (kg không khí khô/ h)
− Lượng nhiệt cần thiết để bốc hơi 1kg ẩm trong quá trình sấy lý thuyết:
q0 = = ×4,18×1000 = 3396,25 (kJ/kg ẩm)
− Lượng nhiệt cần thiết để bốc hơi hết ẩm trong 1 giờ:

Q0 = q0.W =3396,25.129,55 = 439984,188(kJ/h)
=
- Lượng nhiệt tổn thất ra môi trường 1h:
Qtt = 10%Q0= 10%×122,22 = 12,222 (kW)
- Tổng lượng nhiệt cần thiết để bốc hơi hết quá trình trong 1 giờ:
Qc = Q0 + 10%.Q0 = 122,22 + 10%.122,22 = 134,44 (KW)

CHƯƠNG 3. TÍNH THIẾT BỊ CHÍNH
−
−
−
−

3.1. Chọn kích thước buồng sấy:
Buồng sấy làm bằng inox có kích thước: (H x B x L) = (1700 x 1200 x 800)
Khoảng cách giữa 2 buồng: 30 (mm)
Các thanh ngang rỗng làm bằng inox có kích thước: 30 x 30 x 1200 (mm)
Gía đỡ chữ “L” dùng để đỡ các khay làm bằng inox có kích thước (20 x 30 x

1200) mm được gắn lên các thanh ngang có bề dày 3 (mm)
3.2. Tính số khay trong thiết bị:
− Khung khay làm bằng inox kích thước : (Bk × Hk × Lk) = ( 1000 x 40 x 790) mm
−
−
−
−
−

Mỗi khay có tấm lưới ở đáy, kích thước lỗ
mm, làm bằng inox

Khoảng cách giữa 2 tầng khay: hk = 30(mm)
Khoảng cách giữa 2 khay: 30 (mm)
Khoảng cách giữa khay trên cùng với trần: 50 (mm)
Khoảng cách giữa khay dưới cùng với sàn: 45 (mm)
 Số khay trong 1 buồng trừ 2 khay cuối của mỗi tầng: (1700 – 2x50 – 2x45 – 30
– 2x40) / (40 +30) = 20 (khay)
 Số khay trong 1 buồng: 20 +2 = 22 (khay)
Vì đây là thiết bị sấy khay 2 tầng nên 1 buồng có 2 tầng. Do đó, mỗi tầng sẽ có
-Mỗi khay chứa đựng từ 10 – 11 kg chuối => 1 buồng sấy sẽ chứa lượng
nguyên liệu là: 10,5 x 22 = 231 (kg chuối)
Ta có thời gian sấy chuối là 10h, theo yêu cầu của đồ án thiết bị sấy phải đạt
năng suất 300 kg nguyên liệu/ giờ. Vậy nên lượng chuối nhập liệu là: 10 x 300

-

= 3000 (kg chuối)
 Vậy số buồng cần có của thiết bị là: = 13 (buồng)
Vậy số khay của thiết bị là: 22 x 13 = 286 (khay)
GVHD: ĐÀO THANH KHÊ

22


ĐỒ ÁN KĨ THUẬT THỰC PHẨM
3.3.

Xác định kích thước của thiết bị sấy:

Thiết bị sấy được thiết kế theo kích thước đảm bảo thuận lợi việc di chuyển của các
khay, thuận lợi cho quá trình nhập liệu và tháo liệu.

Thiết bị sấy còn có kênh dẫn khí, nằm ở 1 đầu của thiết bị sấy để dẫn không khí
nóng từ tầng dưới lên tầng trên.
Kênh dẫn khí có kích thước: (H x B x L) = (1700 x 1200 x 400) mm
-

Chiều dài bên trong của thiết bị sấy: (13 x 800) + (12 x 30) + 400 = 11160 (mm)
= 11,16 (m)
Chiều rộng bên trong thiết bị sấy: 1200 (mm) = 1,2 (m)
Chiều cao bên trong của thiết bị sấy: 1700(mm) = 1,7 (m)
Phủ bì toàn bộ thiết bị là tường inox rỗng ở giữa dày 40 (mm) (lớp inox dày 3
mm)
Cữa của mỗi buồng cũng được làm bằng inox rỗng ở giữa dày 40(mm) (lớp inox

-

dày 3mm)
Thiết bị có 13 buồng nên ta sẽ có 13 cữa
Như vậy:
Chiều dài phủ bì của thiết bị: 11160 + 40x2 = 11240 (mm) = 11,24 (m)
Chiều rộng phủ bì của thiết bị: 1200 + 40 x 2 = 1280 (mm) = 1,28 (m)
Chiều cao phủ bì của thiết bị: 1700 + 40 x 2 + 50 + 50 = 1980 (mm) = 1,88 (m)
(trong đó bánh xe dưới đáy thiết bị có đường kính 100mm và trục nối bánh xe với
đáy thiết bị dài 50mm) .

CHƯƠNG 4. TÍNH CÁC THIẾT BỊ PHỤ
4.1.

Tính caloriphe

Caloriphe là thiết bị dùng để đốt nóng không khí trước khi đưa không khí vào

buồng sấy. Trong kỹ thuật sấy thường dùng 2 loại caloriphe: caloriphe khí-hơi và
caloriphe khí khói. Ở đây ta dùng caloriphe khí-hơi. Với năng lượng cung cấp là hơi
nước bão hòa do đó ta sẽ thiết kế một caloriphe kiểu khí hơi ống bề mặt ống hơi có các
cánh chạy dọc theo thân ống để tăng khả năng truyền nhiệt. Với hơi nước bão hòa ngưng
trong ống và TNS là không khí nóng chuyển động bên ngoài theo phương vuông góc với
của các ống nhận nhiệt để đạt được nhiệt độ yêu cầu.

GVHD: ĐÀO THANH KHÊ

23


ĐỒ ÁN KĨ THUẬT THỰC PHẨM
Với yêu cầu của hệ thống sấy này cần nâng nhiệt độ của tác nhân sấy từ 30 0C lên
đến 800C, do vậy để đảm bảo yêu cầu đặt ra ta chọn nhiệt độ của hơi bão hòa là . Do đó
nhiệt độ ngưng tụ là: .
Tính bề mặt truyền nhiệt của caloriphe:
Ta có: Qc = K.F. , W
Trong đó:
K: Hệ số truyền nhiệt, W/m2.độ
F: Diện tích bề mặt truyền nhiệt, m2
: Hiệu số nhiệt độ trung bình, độ
 F = (m2)
− Lượng nhiệt cần cung cấp cho caloriphe trong 1 giờ:
Q0 = q0.W =3396,25.129,55 = 439984,188(kJ/h)
=
- Công suất nhiệt mà hơi nước cần truyền cho tác nhân sấy:
Qc = Q0 + 10%.Q0 = 122,22 + 10%.122,22 = 134,44 (KW)
= 134,44 . 3600 = 483984 (kj/h)
- Lượng hơi cung cấp cho caloriphe:

Ta có: Qc = Gh .( ih1 – ih2 ) => Gh =
Tra bảng nước và hơi nước bão hòa ở 120 0C ta được : = 2706 (kj/kg), = 503,7
(kj/kg)
Với độ khô x= 0,9 thì = x. + (1 – x). = 0,9 . 2706 + 0,1 . 503,7 = 2485,77(kj/kg)
Hơi ra khỏi caloriphe là hơi nước ngưng ở 1200C nên = = 503,7 (kj/kg)
Vậy lượng hơi cần thiết cho caloriphe là:
=> Gh = = = 2441,85 (kg/h) = 0,678 (kg/s)
- Tính hiệu số nhiệt độ trung bình
= th1 – t0 = 120-30= 90
= th2 – t2 = 120-80 = 40
-

 = = = 61,66 0C
Tính hệ số truyền nhiệt K:
a. Chọn kích thước caloriphe, chọn chiều lưu thể đi trong ống vuông góc với
chiều không khí được gia nhiệt trong caloriphe
 Chọn ống truyền nhiệt có cánh vuông góc với trục ống, ống được làm bằng
thép có hệ số dẫn nhiệt:

-

Đường kính ngoài của ống : D2 = 0,034 (m)
Đường kính trong của ống: D1 = 0,032 (m)
GVHD: ĐÀO THANH KHÊ

24


ĐỒ ÁN KĨ THUẬT THỰC PHẨM
-

Chiều cao của ống : H = 0,8 (m)
Chiều dày của thành ống:
 Chọn cánh được làm bằng đồng có hệ số dẫn nhiệt

-

-

-

Chiều dày của cánh : = 0,001 (m)
Đường kính cánh : D = 1,3 . D2 = 1,3 . 0,034 = 0.044 (m)
Bước ống ta lấy : S1= 0,05 (m)
Khoảng cách giữa 2 cánh: 0,005 (m)
Bước cánh là: S2 = 0,005 + 0,001 = 0,006 (m)
Bề ngang của cánh loe ra : = (m) = 5 (mm)
Số cánh trên 1 ống: m =
Tống chiều dài của cánh trên ống: l = m.
Chiều dài phần ống không gân: L = H – l = 0,8 – 0,133 = 0,667 (m)
b. Tính toán caloriphe:
Diện tích xung quanh ống phần không cánh:
F1 = (m2)
Diện tích mặt đứng của tổng số gân trên 1 ống:
F1’ = (m2)
Diện tích mặt trên và mặt dưới của các cánh trên 1 ống:
F2’ = 2 . . ( D2 – D22 ) . m = 2 . (m2)
Tổng diện tích bề mặt của tất cả các gân:
F2 = F1’ + F2’ = (m2)
Tổng diện tích mặt ngoài của 1 ống:

Fn = F1 + F2 - F1’ = (m2)
Tổng diện tích mặt trong của ống:
Ftr = (m2)
c. Tính vận tốc thực tế của không khí đi trong caloriphe:
Chọn số ống xếp trên 1 hàng ngang của caloriphe là n1 = 10 ống, xếp sole
Chiều rộng của caloriphe:
Rc = S1 . ( n1 – 1) + 2.lđ
(với 2.lđ là chiều dài lấy thêm ở 2 đầu caloriphe: 2.lđ = 0,01 (m))
 Rc = 0,05 . ( 10 – 1) + 0,01 = 0,46 (m)
Tiết diện ngang của caloriphe:
Ftự do = F – Fcản
Trong đó:
+ Fcản = Fcánh cản + Fống cản (tính theo mặt cắt ngang)
Fcánh cản = D.l.n1 = 0,044 . 0,133. 10 = 0,198 (m2)
Fống cản = D2 . (H – l) . n1 = 0,034 . (0,8 – 0,133) . 10 = 0,045 (m2)
 Ftự do = F – Fcản = Rc . H – ( Fcánh cản + Fống cản)
= 0,46 . 0,8 – ( 0,198 + 0,045) = 0,462 (m2)
Vận tốc thực tế của không khí đi trong caloriphe:
GVHD: ĐÀO THANH KHÊ

25