Thiết kế hệ thống sấy cá Lóc

ĐAMH Quá Trình & Thiết Bị

GVHD : PGS.TS Mai Thanh Phong

LỜI NÓI ĐẦU
Sấy là một quá trình công nghệ được sử dụng trong rất nhiều ngành công nghiệp
và nông nghiệp khác nhau. Trong nông nghiệp sấy là một trong những công đoạn quan
trọng của công nghệ sau thu hoạch. Trong công nghiệp cũng như nông nghiệp chế biến
nông- hải sản, công nghiệp chế biến gỗ, công nghiệp sản xuất vật liệu xây dựng… kỹ
thuật sấy cũng đóng một vai trò quan trọng trong dây truyền sản xuất.
Thực tế cho thấy quá trình truyền nhiệt nói chung và quá trình sấy nói riêng là
những quá trình công nghệ phức tạp. Để thực hiện tốt quá trình sấy người ta sử dụng
một hệ thống bao gồm các thiết bị như: Thiết bị sấy ( Hầm, buồng sấy…), Calorifer,
Quạt và một số thiết bị khác…
Trong đồ án này em được giao nhiệm vụ thiết kế một hệ thống sấy dùng cho việc
sấy sản phẩm là cá tươi với năng suất sản lượng đầu vào là1500kg/mẻ. Hệ thống được
lắp đặt tại tỉnh Trà Vinh với nhiệt độ không khí và độ ẩm trung bình trong năm là
t=27 0C ,ϕ=82%.Với nhiệm vụ đó em lựa chọn công nghệ sấy hầm với tác nhân sấy là
không khí được gia nhiệt bằng khói lò và nhờ quạt thổi vào.
Với sự hướng dẫn của PGS.TS Mai Thanh Phong đến nay em đã hoàn thành đồ án
này. Tuy nhiên với kiến thức còn hạn chế và nguồn tài liệu tham khảo không đầy
đủ, quá trình tính toán có sai số nên không tránh khỏi các sai sót. Em mong nhận được
sự đóng góp ý kiến của các thầy cô và các bạn đọc quan tâm.
Em xin chân thành cảm ơn!...

1


ĐAMH Quá Trình & Thiết Bị

GVHD : PGS.TS Mai Thanh Phong

MỤC LỤC

2


ĐAMH Quá Trình & Thiết Bị

1

GVHD : PGS.TS Mai Thanh Phong

TỔNG QUAN VỀ CÁ LÓC

1.1 Giới thiệu và phân loại
Cá lóc sống ở nước ngọt, có thể sống ở nước lợ có nồng độ muối nhỏ hơn 15
phần ngàn, chúng sống ở các sông suối, ao hồ và đồng ruộng. Vùng phân bố rộng từ
Trung Quốc đến Việt Nam, Campuchia, Lào, Thái Lan..
Ở Đồng Bằng Sông Cửu Long ngoài 4 loại cá lóc đã được phát hiện là :






Cá lóc thường (Ophicephalus striatus Bloch )
Cá lóc bông ( Ophicephalus micropeltes Cuvler và Valenciennes)
Cá lóc dục ( Ophicephalus gachua Hanmilton)
Cá lóc dày (Ophicephalus luccius Cuvler và Valenciennes)

Đồng Bằng Sông Cửu Long là vùng sông nước với nguồn thủy hải sản phong
phú. Đặc biệt là cá lóc – một loại cá nước ngọt, tập trung với số lượng lớn, lại rất dễ
nuôi và sinh trưởng nhanh nên hầu như là nguồn nguyên liệu có thể cung ứng quanh
năm.
1.2 Thành phần hóa học và giá trị
dinh dưỡng của cá lóc
Thành phần dinh dưỡng ở một số bộ phận của cá:

1.2.1 Protein

Protein trong thịt cá thường liên kết với các hợp chất hữu cơ khác như lipid,
glycogen… sẽ tạo ra các hợp chất phức tạp và có những tính chất sinh học đặc trưng
khác nhau. Protein trong thịt cá trung bình là 17-21%, trong trứng cá cao hơn 27-28%..

3


ĐAMH Quá Trình & Thiết Bị

GVHD : PGS.TS Mai Thanh Phong

Về giá trị dinh dưỡng và giá trị sinh vật học của thịt cá có thể ngang bằng với thịt
động vật khác như: lợn, gà , bò…

1.2.2 Chất béo

Chất béo của cá không màu hoặc có màu vàng nhạt, một số ít có màu đỏ vì chứa
nhiều caroten. Chất béo của cá chiếm tỷ lệ khá cao (0.7_ 20 %). Những giống cá có
gan nhỏ thì chất béo lại tích lũy ở thịt ( cá mòi 8- 21%, cá ngừ 23%, cá trích 7- 30%).
Mỡ cá và các động vật sống dưới nước có thành phần tương tự như mỡ của động vật

sống trên cạn.Chúng chứa chủ yếu là các glyceride. Thành phần acid béo của dầu cá
khác xa so với dầu động vật trên cạn.Tỉ lệ acid béo không no cao ( khoảng 84%) vì
vậy dầu cá dễ bị oxi hóa dẫn đến bị chua thối, sản sinh ra nhiều aldehyde va ceton.
Hàm lượng acid béo có mạch. Cacbon từ 14 đến 16 thấp, các acid béo có mạch
Cacbon từ 18 đến 28 là nhiều nhất. Trong dầu mỡ cá có chứa sterol, các vitamin đặc
biệt nhóm A và D vì vậy dầu cá rất có giá trị trong dược phẩm và là nguồn thực phẩm
có giá trị năng lượng và giá trị sinh học cao. Trong quá trình bảo quản, chế biến, dầu
cá cũng bị biến màu từ màu đỏ sang màu thẫm. Nhiệt độ thường chúng tồn tại ở dạng
lỏng, ở nhiệt độ thấp thì đông đặc lại. Chỉ số xà phòng hóa của dầu cá là 180- 200; tỉ
trọng 0.92 – 0.93. Chỉ số Iot khoảng 200.
1.2.3 Chất khoáng

Thịt cá chứa hầu hết các chất khoáng đa lượng và vi lượng như: K, Na, Ca, Mg,
Cu, Fe, I, S…Hàm lượng khoáng trong các loại cá khác nhau thì khác nhau. Nói
chung, thịt cá màu đỏ sẫm giàu nguyên tố vi lượng và kim loại hơn thịt cá màu trắng.
Ví dụ: Fe trong thịt cá biển nhiều hơn cá nước ngọt, I ở cá ít hơn ở động vật không
xương sống. Thịt cá nhiều mỡ thì hàm lượng I có xu thế cao hơn. Tỉ lệ thành phần các
nguyên tố chính như sau (mg%): S 100-300g; I2 0.5; K60-125; Fe 0.4-5; Na 30-150;
Mg 20-40; P 100-400.
1.2.4 Vitamin

Thịt cá chứa hầu hết vitamin như trong thịt động vật máu nóng. Đáng chú ý nhất
là dầu cá chứa nhiều các vitamin A, D. Vitamin A được tích lũy chủ yếu từ nội tạng,
gan, não , tim, trứng. Vitamin D có nhiều trong dầu cá. Các Vitamin khác phân bố

4


ĐAMH Quá Trình & Thiết Bị

GVHD : PGS.TS Mai Thanh Phong

trong thịt cá dưới dạng hợp chất đơn giản với protid hoặc với hợp chất protid và acid
phosphoric.

1.3 Đặc điểm hình thái
Cá lóc có đầu lớn, đỉnh đầu rất rộng, dẹp bằng, mõm ngắn, miệng to, hướng lên,
rạch miệng xiên và kéo dài qua đường thẳng đứng kể từ bờ sau của mắt. Răng bén
nhọn, cá không có râu, mắt lớn, lỗ mang lớn. Thân dài, hình trụ, tròn ở phần trước và
dẹp bên ở phần sau. Vây lược lớn, phủ khắp thân và đầu. Đường bên hòan toàn gãy
khúc ở hai nơi khoảng vảy 15-20 và thụt xuống 2 hàng vảy, phần sau của đường bên
chạy liên tục khoảng giữa thân.
Cá sống có màu xanh đen, nâu đen đến đên ở phần lưng và nhạt dàn xuống bụng,
bụng cá có màu trắng sữa. Ở cá nhỏ hai bên hông có từ 10-14 sọc đen vắt xéo ngang
thân, các sọc này lượt dần và mất hẳn ở cá lớn.
1.4 Cấu trúc của cơ thịt cá
Về cơ bản, cấu trúc cơ thịt cá gần giống với cấu trúc của các động vật khác. Thịt
cá chiếm phần lớn cơ thể của cá ( 40 – 60% ) có thể xem như một hệ thống keo, cấu
tạo từ sợi cơ, vách ngăn và nội mạc cơ.Sợi cơ là đơn vị cơ bản cấu tạo thành cơ thịt.
Mỗi sợi cơ là một tế bào cơ có đường kính từ 10 – 100 µm, chiều dài từ 8.25 – 14
mm. Sợi cơ gồm có chất cơ, tơ cơ và màng cơ.

5


ĐAMH Quá Trình & Thiết Bị

GVHD : PGS.TS Mai Thanh Phong

Chất cơ là một dung dịch nhớt, có cấu tạo không bền. Cơ thể động vật sau khi

chết dưới tác dụng của muối vô cơ và các nhân tố khác làm protein trong chất cơ bị
đông đặc, cấu trúc của chất cơ chặt chẽ hơn.Tơ cơ có cấu trúc lưới. Chất tạo nên cáu
trúc lưới này là chuỗi protein có những mạch ngắn ở hai bên gốc R.

Màng cơ do protein hình sợi cấu tạo thành, có vai trò quan trọng trong việc phát
sinh và dẫn truyền các hưng phấn, kích thích. Protein hình sợi là một loại keo đặc biệt
có kết cấu hình lưới rất chặt chẽ. Nhờ có cấu trúc hình lưới vững chắc này làm cho cấu
tạo của tổ chức cơ thịt cá có độ bền chắc và đàn hồi nhất định. Tuy nhiên, sự hình
thành nên độ vững chắc của thịt cá không chỉ do màng cơ quyết định mà là do quan hệ
tương hỗ về thành phần và số lượng giữa sợi cơ, tơ cơ, chất cơ, màng cơ, vách ngăn và
nội mạc cơ. Ngoài ra còn phụ thuộc vào thành phần hóa học của cơ thịt cá và sự kết
hợp giữa chúng.Vách ngăn cấu tạo chủ yếu là chất keo và chất sinh keo. Vách ngăn
chia thịt cá ra thành từng phần. Nội mạc cơ là mô liên kết mềm, nó liên kết các sợi
cơ.Những loài cá có tổ chức liên kết phát triển thì kết cấu của nó vững chắc, ví dụ : cá
thu, cá ngừ có cơ thịt chặt chẽ hơn cá chim, cá mối…Tổ chức lien kết trong cơ thịt cá
ít hơn trong động vật trên cạn nên độ chặt chẽ của chúng kém hơn thịt gia súc gia
cầm.Cá đã được xử lý nhiệt rồi đem ăn, ta có cảm giác nhiều nước, mềm mại, ít tính
chất đàn hồi, điều đó là do khi xử lý nhiệt protein bị khử nước biến tính, một lượng
nước tách ra thành nước tự do và cảm giác mềm mại là do collagen, eslatin bị thủy
phân làm mất tính dai cứng. Collagen và eslatin khi bị gia nhiệt sẽ biến thành gelatin
làm cho thịt cá mềm mại và dính ướt.
1.5 Phân loại chất lượng cá
Có nhiều phương pháp phân loại khác nhau: phân loại theo trọng lượng, phân
loại theo mùa vụ khai thác và phân loại theo chất lượng. Thông thường người ta phân
loại cá theo chất lượng: dựa vào biểu hiện bên ngoài của các bộ phận bên ngoài như
miệng, thân, mắt, mang,…

6

ĐAMH Quá Trình & Thiết Bị

2

GVHD : PGS.TS Mai Thanh Phong

TỔNG QUAN VỀ SẤY

2.1 Bản chất của sấy
Sấy là quá trình làm bốc hơi nước ra khỏi vật liệu bằng nhiệt. Mục đích của quá
trình sấy là giảm khối lượng vật liệu, tăng độ bền và tăng thời gian bảo quản vật liệu.
Trong quá trình sấy nước được cho bay hơi ở nhiệt độ bất kỳ do sự khuếch tán
bởi sự chênh lệch độ ẩm ở bề mặt và bên trong vật liệu, bởi sự chênh lệch áp suất hơi
riêng phần của nước tại bề mặt vật liệu và môi trường xung quanh.
Sấy là quá trình không ổn đinh, độ ẩm của vật liệu thay đổi theo không gian và
thời gian.
2.2 Thiết bị sấy ( hầm sấy )
Hệ thống sấy hầm là một trong những hệ thống sấy đối lưu phổ biến nhất. Nếu hệ
thống sấy buồng là sấy từng mẻ với năng suất bé thì hệ thống sấy hầm có thể sấy liên
tục hoạc bán liên tục với năng suất lớn. Hầm sấy được dùng để sấy các vật liệu sấy
kém chiệu nhiệt và khó khô. Vật liệu sấy thường ở dạng rời xếp lớp. Tuy nhiên, khác
với hệ thống sấy buồng có tổ chức trao đổi nhiệt - ẩm đối lưu tự nhiên, trong hệ thống
sấy hầm chỉ có thể là đối lưu cưỡng bức, nghĩa là bắt buộc phải dùng quạt.
TBTT trong hệ thống sấy có thể là băng tải hoặc nhiều xe goòng, có xe treo. Các
khay sẽ được xếp trên xe goòng, xe treo, trên băng tải.
Do sản phẩm sấy là cá tươi và được dùng làm thực phẩm cho cả người nên để
đảm bảo về yêu cầu vệ sinh. Do đó ta sử dụng phương pháp sấy dùng không khí
làm tác nhân sấy. Với yêu cầu về đặc tính của loại vật liệu sấy là Cá, và năng
suất sấy không quá lớn chỉ dừng ở mức trung bình nên ta lựa chọn công nghệ sấy
hầm kiểu đối lưu cưỡng bức dùng quạt thổi.

2.3 Chọn tác nhân sấy và chất tải
nhiệt
2.3.1 Chọn tác nhân sấy

 Khói lò
Dùng khói lò làm tác nhân sấy có ưu điểm là phạm vi nhiệt độ rộng từ hàng
chục độ đến 1000 0C, không cần calorife. Tuy vậy dùng khói có nhược điểm là khói có
thể làm ô nhiểm sản phẩm sáy. Vì vậy khói chỉ dùng cho các vật liệu không sợ ô
nhiễm như gỗ, đồ gốm, một số loại hạt có vỏ.

 Hơi quá nhiệt
7


ĐAMH Quá Trình & Thiết Bị

GVHD : PGS.TS Mai Thanh Phong

Dùng hơi quá nhiệt làm tác nhân sấy trong trường hợp sản phẩm sấy dể cháy nổ
và sản phẩm chịu được nhiệt độ cao vì sấy bằng hơi quá nhiệt nhiệt độ thường lớn hơn
100 0C ( sấy ở áp suất khí quyển).

 Không khí ẩm
Không khí ẩm là loại tác nhân sấy thông dụng nhất có thể dùng cho hầu hết các
loại sản phẩm. Dùng không khí ẩm không sợ ô nhiểm sản phẩm sấy. Tuy vậy không
khí ẩm làm tác nhân sấy cần trang bị thêm bộ phận gia nhiệt không khí (calorife khíhơi hay khí-khói). Nhiệt độ không khí để sấy không thể quá cao, thường nhỏ hơn 500
0
C vì nếu nhiệt đọ cao hơn thiết bị trao đổi nhiệt phải sử dụng thép hợp kim hay gốm
sứ chi phí cao.
2.3.2 Chọn chất tải nhiệt

Chất tải nhiệt có nhiệm vụ cấp nhiệt cho môi chất sấy. Chất tải nhiệt thông
thường là hơi nước, nước nóng, chất lỏng hữu cơ, khói, điện.

 Hơi nước
Hơi nước là chất tải nhiệt thông dụng nhất. Dùng hơi nước có ưu điểm là:

 Nhiệt độ ổn định
 Dễ điều chỉnh nhiệt độ
 Hơi nước ngưng tụ tỏa nhiệt lớn nên hệ số tỏa nhiệt khi hơi ngưng tụ lớn
nên bề mặt trao đổi nhiệt nhỏ.
Nhược điểm khi dùng hơi nước là phải trang bị lò hơi.

 Nước nóng
Dùng nước nóng làm chất tải nhiệt có ưu điểm:

 Áp suất sử dụng thấp hơn khi dùng hơi.
 Lò nước nóng có cấu tọa đơn giản hơn, giá thành rẻ hơn.
 Nhiệt dung riêng của nước lớn nên thiết bị gọn
Nhược điểm

 Nhiệt độ bị hạn chế ( thường <100 0C ) nếu dùng nhiệt độ cao hơn phải
dùng nước áp suất cao.
 Cần sử lý nước để chống đóng cặn.
 Chất lỏng hữu cơ
Dùng chất lỏng hữu cơ làm chât tải nhiệt có ưu điểm:

 Nhiệt độ có thể tăng lên vài trăm độ ở áp suất khí quyển.
8

ĐAMH Quá Trình & Thiết Bị

GVHD : PGS.TS Mai Thanh Phong

 Không có hiện thượng đóng cặn trên bề mặt trao đổi nhiệt
 Lò gia nhiệt chất lỏng hữu cơ có cấu tạo đơn giản hơn so với lò hơi.
Nhược điểm

 Nhiệt dung riêng bé hơn nước nên lưu lượng lớn hơn so với nước khi
cùng công suất
 Giá thành đắt hơn nước.
 Điện
Dùng điện để cấp nhiệt có các ưu điểm:

 Thiết bị đơn giản, hiệu suất cao
 Dễ điều chỉnh nhiệt độ
 Không gây ô nhiễm môi trường
Nhược điểm khi dung điện là giá thành năng lượng cao.

 Khói lò
Dùng khói lò làm chất tải nhiệt có ưu điểm:

 Không phải trang bị lò hơi nên vốn đầu tư thấp.
Nhược điểm

 Calorife khí – khói làm việc ở nhiệt độ cao cần dùng vật liệu chịu nhiệt
 Khói có hệ số truyền nhiệt thấp nên diện tích bề mặt truyền nhiệt lớn
hơn so với dùng hơi nước hay chất lỏng.
 Khói làm bám bẩn bề mặt trao đổi nhiệt.

 Điều chỉnh độ khó khăn hơn khi dùng hơi hay chất lỏng.
Ở đây chọn tác nhân sấy sẽ là không khí ẩm và tác nhân gia nhiệt là khói lò
( nhiên liệu dùng là trấu ép )

9


ĐAMH Quá Trình & Thiết Bị

3

GVHD : PGS.TS Mai Thanh Phong

QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ
3.1 Sơ đồ quy trình sản xuất cá khô
3.2 Sản xuất cá khô

Nguyên liệu

Sơ chế
Rửa lần 1
Phi lê
Thuyết minh quy trình:

Rửa lần 2

Tiếp nhận nguyên liệu: trọng lượng từ 0,5-1 Kg.

Gia vị

Phân loại

Nguyên liệu trước khi thu mua đã được bộ phận thu mua kiểm soát các chỉ tiêu
cần thiết, sau đó được tiến hành kiểm tra cảm quan trước khi nguyên liệu được tiếp
nhận đưa
vàodịch
sản xuất
tại nhà máy. Tẩm gia vị
Dung
gia vị
Sơ chế: Cá sau khi được tiếp nhận, chuyển đến cộng đoạn cắt hầu qua máng nạp
liệu.Mục đích làm cho cá chết, loại Cân
hết máy
xếp trong
khay cơ thể cá và làm cho thịt cá sau phi
lê được trắng có giá trị cảm quan cao.
Lần 1: Sau khi sơ chế cá được rửa Sấy
bằng nước để rửa sạch máu, nhớt và các tạp
chất bám trên bề mặt cá. Cá được rửa bằng máy rửa tự động.
Phi lê: Cá ra khỏi máy rửa sẽ Kiểm
được băng
tải chuyển đến khâu phi lê, công đoạn
tra chất
phi lê với mục đích tách phần thịt cá
ra khỏi
đầu, xương cá và nội tạng.
lượng
sảnphần
phẩm
Rửa lần 2: Cá sau khi qua phi lê được chuyển đến công đoạn rửa lần 2. Phi lê cá

được rửa bằng thiết bị rửa tự động. Cong
đoạn
Đóng
góinày nhằm làm sạch máu và nhớt đồng
thời làm giảm bớt lượng vi sinh vật bám trên bề mặt miếng phi lê.
Phân loại: Cá sau khi xử lýThành
được chuyển
qua công đoạn phân cỡ, phân màu,
sản phẩm
nhằm mục đích đám ừng theo yêu cầu của hợp đồng. Tùy theo yêu cầu của khách hàng
mà phân thành từng loại khác nhau.

Bảo quản

10


ĐAMH Quá Trình & Thiết Bị

GVHD : PGS.TS Mai Thanh Phong

Phân Tẩm gia vị: Trong trường hợp cá đơn hàng yêu cầu sản phẩm khô cá được
ướp gia vị thì ta thêm công đoạn tẩm gia vị.
Cân: Theo yêu cầu khách hàng, đúng theo loại, cỡ.
Xếp khay: Sau khi cân xong, cá được xếp lên khay để phục vụ công tác sấy.
Sấy: File cá lóc được xếp vào khay. Khi đã nạp liệu đầy vào các khay chưa thì
lần lượt được đặt lên xe goong và đưa vào hầm sấy. Khi tất cả các xe được đưa vào
hầm sấy thì quá trình sấy bắt đầu. Sau khi lấy sản phẩm sấy, xe goong theo đường
vòng bên ngoải hầm đi quay lại phía đầu hầm.
Kiểm tra chất lượng sản phẩm: Phi lê cá sấy sau khi được lấy ra được chuyển qua

bàn kiểm tra chất lượng sản phẩm. Tại đây sản phảm được phân loại thêm lần nữa để
chuẩn bị cho công đoạn đóng gói.
Đóng gói: Sản phẩm cá sấy khô được để nguội, phân loại và cho vào bao hàn kín.
Trọng lượng bao gói tùy thuộc vào mục đích sử dụng. Các bao được xếp vô thùng
caton đem vô kho bảo quản.
Bảo quản: Kho bảo quản phải đảm bảo thoáng mát, chống ẩm tốt, thường xuyên
kiểm tra để quyết định thời gian bảo quản.
3.3 Hệ thống hầm sấy
File cá lóc có độ ẩm ban đầu 72%, cá được xếp lên khay để phục vụ công tác sấy.
Khi đã nạp liệu đầy vào các khay chưá thì lần lượt được đặt lên xe goòng và đưa vào
hầm sấy. Khi tất cả các xe được đưa vào hầm sấy, cửa hầm đóng lại quá trình sấy bắt
đầu. Sau khi sấy xong mở cửa hầm đưa tất cả các xe ra ngoài.
Tác nhân sấy: không khí ngoài trời được lọc sơ bộ rồi qua Calorife khí-khói.
Không khí được gia nhiệt bằng chất tải nhiệt là khói với nhiên liệu đốt là trấu ép đến
55 0C. Được quạt thổi vào hầm sấy. Trong không gian hàm sấy không khí khô thực
hiện việc trao đổi nhiệt- ẩm với vật liếu sấy là file cá tươi làm cho độ ẩm tương đối
của không khí tăng lên, đồng thời làm hơi nước trong vật liệu sấy được bốc hơi đi ra
ngoài. Quạt hút được đặt cuối hầm sấy để hút tác nhân sấy ra khỏi hầm và đưa ra
ngoài. Không khí sau khi ra khỏi hầm sấy có nhiệt độ 45 0C ( nhiệt độ không khí sau
khi sấy không được quá cao sẽ ảnh hưởng đến tổn thất nhiệt, tuy nhiên cũng không
chọn thấp để tránh hiện tượng đọng sương bên trong buồng sấy khi không khí bị quá
bão hòa).Không khí sau khi thực hiện quá trình sấy đi ra khỏi hầm sấy qua hệ thống
ống thoát khí phía trên hầm. Do nhiệt độ sấy không quá cao nên ta sẽ chọn cách thải
tác nhân sau khi sấy ra môi trường.

11


ĐAMH Quá Trình & Thiết Bị

GVHD : PGS.TS Mai Thanh Phong

4

TÍNH THIẾT BỊ CHÍNH
Thông số vật liệu sấy:
Độ ẩm ban đầu
Độ ẩm sau khi sấy
Nhiệt dung riêng của cá
Khối lượng riêng cá
Nhiệt độ cá vào sấy
Nhiệt độ cá khi ra khỏi hầm sấy
Chiều dài miếng file cá lóc
Chiều rộng miếng file cá lóc
Bề dày miếng file cá lóc

72%
12%
3,6 KJ/Kg.K
847,66 Kg/m3
27 0C
45 0C
0,2 m
0,1 m
7 mm

4.1 Tác nhân sấy : ( không khí )
4.1.1 Thông số của không khí ngoài trời trước khi vào calorife ( trạng thái A)
Với các thông số không ngoài trời đã có t 0=27 0C; ϕ=82% ta tính được các
thông số còn lại của không khí ngoài trời trước khi vào calorife :

Áp suất hơi bảo hòa của không khí:
4026, 42 

Pbh 0 = exp 12 −
 = 0, 0355(b ar)
235,5 + 27 


Hàm ẩm không khí:
x0 = 0, 622.

ϕ0 .P0bh
0,82.0, 0355
=
= 0, 0184
P − ϕ0 .P0bh 1, 01325 − 0,82.0, 0355

(kg_ẩm/kg_kkk)

Với P là áp suất khí quyển P=1,01325 bar
Entanpi của không khí:
H 0 = t0 + (2493 + 1,97.t0 ).x0 = 27 + (2493 + 1,97.27).0, 0184 = 73,8203

( kJ/kg_kkk)

Áp suất hơi riêng phần của không khí:
P0 = ϕ0 .P0bh = 0,82.0, 0355 = 0, 0291( Bar)

=21,8229 (mmHg)

12


ĐAMH Quá Trình & Thiết Bị

GVHD : PGS.TS Mai Thanh Phong

4.1.2 Thông số của không khí sau khi qua calorife ( trạng thái B)

Nhiệt độ không khí được thổi vào hầm sấy là t 1=55 0C,nhiệt độ của không khí
khi đi ra khỏi hệ thống sấy t2=45 0C.
Áp suất hơi bảo hòa của không khí ở trạng thái B:
4026, 42 

Pbh1 = exp 12 −
 = 0,1556
235,5 + 55 


(bar)

Hàm ẩm không khí trạng thái B: x0=x1=0,0184 (kg_ẩm/kg_kkk)
Entanpi của không khí ở trạng thái B:
H1 = t1 + (2493 + 1,97.t1 ).x1 = 55 + (2493 + 1,97.55).0, 0184 = 102,8346

( kJ/kg_kkk)

Độ ẩm tương đối của không khí ở trạng thái B:
ϕ1 =

x1.P
0, 0184.1, 01325
.100 =
.100 = 18, 6956%
0, 622.Pbh1 + x1.Pbh1
0, 622.0,1556 + 0, 0184.0,1556

Áp suất hơi riêng phần của không khí ở trạng thái B:
P1 = ϕ1.Pbh1 = 0,186956.0,1556 = 0, 0291

(bar) =21,8229 (mmHg)

4.1.3 Thông số của không sau khi sấy ( trạng thái C)

Áp suất hơi bảo hòa của không khí ở trạng thái C:
4026, 42 

Pbh 2 = exp 12 −
 = 0, 0949
235,5 + 45 


(bar)

Entanpi của không khí ở trạng thái C: H2=H1=102,8346 ( kJ/kg_kkk)
Hàm ẩm không khí ở trạng thái C:
x2 =

H 2 − t2
102,8346 − 45

=
= 0, 0224
2493 + 1,97.t2 2493 + 1,97.45

(kg_ẩm/kg_kkk)

Độ ẩm tương đối của không khí ở trạng thái C:
ϕ2 =

x2 .P
0, 01838.1, 01325
.100 =
.100 = 37, 099%
0, 622.Pbh 2 + x2 .Pbh 2
0, 0622.0, 0949 + 0, 01838.0, 0949

13


ĐAMH Quá Trình & Thiết Bị

GVHD : PGS.TS Mai Thanh Phong

Áp suất hơi riêng phần của không khí ở trạng thái C:
P2 = ϕ2 .Pbh 2 = 0,37099.0, 0949 = 0, 035

(bar) =26,42 (mmHg)

Bảng tóm tắt
A

82
27
0,0184
73,8203
21,8229

ϕ (%)
t (0C)
x (kg_ẩm/kg_kkk)
H (kJ/kg_kkk)
P (mmHg)

B
18,6956
55
0,0184
102,8346
21,8229

C
37,099
45
0,0224
102,8346
26,42

4.2 Thời gian sấy
Chọn tốc độ sấy của tác nhân sấy : v=1,1 m/s
Cường độ sấy
Jm=αp.∆P

Trong đó:

αp hệ số trao đổi ẩm
∆P =

∆P1 − ∆P2
∆P
ln 1
∆P2

;

14


ĐAMH Quá Trình & Thiết Bị

GVHD : PGS.TS Mai Thanh Phong

∆P1 = Pb − P1
∆P2 = Pb − P2

αp=0,0229+0,0174.v=0,0229+0,0174.1,1=0,04204 ( kg/m2.h.mmHg)
Áp suất hơi bão hòa tại nhiệt độ tư=32 0C
4026, 42 

Pb = exp 12 −
 = 0,0473
235,5 + 32 


(Bar) =35,4498 mmHg

∆P1 = Pb − P1 = 35, 4498 − 21,8229 = 13, 6269
∆P2 = Pb − P2 = 35, 4498 − 26, 42 = 9, 0298
∆P =

∆P1 − ∆P2 13, 6269 − 9, 0298
=
= 11,17
∆P
13, 6269
ln
ln 1
∆P2
9, 0298

Cường độ sấy:
J m = α p .∆P = 0, 04204.11,17 = 0, 4696

kg/m2.h

Tốc độ sấy:
N = 100. J m . f = 100.J m .

1
ρ0 .Rv

Trong đó:

 f: bề mặt riêng khối lượng vật liệu
 ρ:khối lượng riêng của cá lóc
Rv =

V0
F


kích thước đặc trưng cảu vật liệu sấy
 V0 : thể tích của file cá lóc
 F : diện tích file cá lóc
Diện tích miếng file cá lóc:
Fca = 2.d .r + 2.d .h + 2.h.r = 2.0, 2.0,1 + 2.0, 2.0, 007 + 2.0,1.0, 007 = 0, 0442

(m2)

Thể tích miếng file cá lóc:

15


ĐAMH Quá Trình & Thiết Bị

GVHD : PGS.TS Mai Thanh Phong

Vca = d .r.h = 0, 2.0,1.0, 007 = 0, 00014

(m3)

Kích thước đặc trưng của miếng file cá lóc:

Vca 0, 00014
=
= 0, 003167421
Fca
0, 0442

Rv =

(m3/m2)

Tốc độ sấy:
N = 100.J m .

1
1
= 100.0, 4696.
= 17, 49
ρ 0 .Rv
847, 66.0, 003167421

%/h

Độ ẩm cuối của vật liệu sấy: U2=U*+(2÷3 %)

 Độ ẩm cân bằng của miếng file cá lóc: U*= 10%
Độ ẩm tới hạn của miếng file cá lóc :
U th =

U0
72

+U* =
+ 10 = 50%
1,8
1,8

Thời gian sấy đẳng tốc:
τ1 =

U 0 − U th 72 − 50
=
= 1, 2578
N
17, 49

(h)

Thời gian sấy giảm tốc:
τ2 =

U th − U * U th − U * 50 − 10 50 − 10
.ln
=
.ln
= 6,8509
N
U 2 − U * 17, 49
12 − 10

(h)

Tổng thời gian sấy :
τ = τ 1 + τ 2 = 1, 2578 + 6,8509 = 8,1087

(h)

4.3 Tính cân bằng vật chất
Lượng nguyên liệu đưa vào hệ thống sấy : G1=1500 kg/mẻ
Năng suất sản phẩm sau khi sấy:

16


ĐAMH Quá Trình & Thiết Bị

G2 = G1.

GVHD : PGS.TS Mai Thanh Phong

100 − U 0
100 − 72
= 1500.
= 477, 27273
100 − U 2
100 − 12

(kg/mẻ)

Lượng ẩm cần bay hơi:
W = G1 − G2 = 1500 − 477, 27273 = 1022, 72727

(kg/mẻ)

Lương không khí tiêu hao riêng:
l=

1
1
=
= 249,1398
x2 − x0 0, 0224 − 0, 0184

(kg_kkk/kg_ẩm)

Lượng không khí khô cần thiết:
L=

W
1022, 27273
=
= 254802,1589
x2 − x1 0, 0224 − 0, 0184

(kg_kkk/mẻ)

4.4 Tính kích thước thiết bị chính
Mỗi miếng cá fife trước khi đưa vào hệ thống hầm sấy có khối lượng trung bình
g file = ρ ca .Vca = 847, 66.0, 00014 = 0,1187(kg )

Diện tích bề mặt mỗi miếng cá chiếm chổ :
s file = d .r = 0, 2.0,1 = 0, 02( m)

Diện tích bề mặt cần thiết để chứa 1 mẻ cá với năng suất
S1_ me =

G1.s file
g file

=

G1 = 1500kg

:

1500.0, 02
= 252, 7379(m 2 )
0,1187

4.4.1 Kích thước khay

Khay dùng để xếp vật liệu sấy ( ở đây là file cá lóc) được chế tạo bằng nhôm, tạo hình
bằng phương pháp dập nhôm tấm bản có chiều dày 1mm.
Kích thước khay ta chọn:

 Chiều dài khay : lk=1,1 m
 Chiều rộng khay : bk=0,7 m
 Chiều cao khay : hk=0,025 m
17


ĐAMH Quá Trình & Thiết Bị

GVHD : PGS.TS Mai Thanh Phong

Khay được tạo thành từ khung thép bên trong là lưới thép hàn với bước ô (20x20) mm,
khối lượng thép hàn trên một đơn vị diện tích là 2,267708 kg/m2
Khối lượng riêng thép CT3 : ρCT3= 7850 kg/m3
Diện tích mặt cắt ngang của thép vuông :
S1 = 0, 025.0, 025 − 0, 022.0, 022 = 0, 000141

m2

Diện tích khay có thể để được vật liệu sấy:
S k = (lk − 2.50.10 −3 ).(bk − 2.50.10 −3 ) = (1,1 − 2.25.10 −3 ).(0, 7 − 2.25.10−3 ) = 0, 6825(m 2 )

Khối lượng của khay:
g k = [ 1,1.2 + (0, 7 − 0, 05).2) ] .0, 000141 + 2, 267708.0, 6825 = 3,874(kg )

Số miếng file cá lóc có thể để trên 1 khay:
n file =

Sk
S1_ file

=

0, 6825
= 34,125
0,1.0, 2

(miếng)

Số khay cần để chứa vật liệu sấy trong một mẻ :
nkhay =

S1_ me
Sk

=

252, 7379
= 370(khay )
0, 6825

4.4.2 Kích thước xe goòng:

Xe goòng có tất cả 15 tầng để chứa khay. Mỗi tầng gồm 2 khay.
Số khay trên mỗi xe là 30 khay.
Khối lượng file cá lóc trên 1 xe:
g1 = g file .n file .30 = 0,1187.34,125.30 = 121, 49( kg )

Số xe đưa vào sấy trong 1 mẻ:
nx =

G1
1500
=
= 12,35 ≈ 13( xe)
g1 121, 49

Khoảng cách giữa 2 tầng khay là 0,1 m

18


ĐAMH Quá Trình & Thiết Bị

GVHD : PGS.TS Mai Thanh Phong

Chiều cao của xe goòng đưa vật liệu vào sấy:
( khoảng cách khay trên cùng đến khung thép phía trên là 0,08 m, khoảng cách khay
dưới cùng đến thanh thép dưới là 0,095 m, bộ bánh xe cao 0,195 m)
H x = (15 − 1).0,1 + 0, 025.15 + 0, 095 + 0, 08 + 0,195 = 2,145

(m)

Chiều cao làm việc của xe là 1,95 m
Chiều rộng của xe goòng :
Bx = 1,1(m)

Chiều dài xe goòng:
Lx = 0, 7.2 + 0, 025* 2 + 0, 025 = 1, 475

(m)

Xe goòng được chế tạo từ vật liệu là thép thường CT 3 ( 25x25x1,5) do ta làm việc ở
môi trường nhiệt độ không quá cao, để giảm về chi phí chế tạo nên có thể chon thép
thường.
Xe gồm có 4 thanh thép chữ L ( 30x30x3) để đở khay và được hàn vào khung xe .
Tổng thể tích của thép trên xe goòng ( thép chữ L và thép khung xe) :
Diện tích mặt cắt ngang của thép chữ L :

SL =

(0, 032 − (0, 03 − 2.0, 003)) 2
= 0, 000162
2

m2

Khối lượng thép chữ L:
g L = 0,000162.4.15.1,1.7850 = 83,9322( kg )

Khối lượng khung xe :
g K = Vkhung .ρCT 3 = [ (4.1,95 + (1,1 − 2.0, 025).4 + 1, 475.2.(15 + 2) ] 0,000141 = 66,909(kg )

Khối lượng của 1 xe goòng khi chưa có khay và vật liệu sấy:
GX = g L + g K = 83,9322 + 66,909 = 150,8412( kg )

19


ĐAMH Quá Trình & Thiết Bị

GVHD : PGS.TS Mai Thanh Phong

4.4.3 Kích thước hầm sấy:

Hầm sấy được xây dựng theo kích thước đảm bảo thuận lợi việc di chuyển của
các xe goong vào và ra khỏi hầm sấy.
Chiều rộng hầm sấy tính theo chiều rộng của xe goong. Ta lấy dư ra 2 phía mép
trái và phải của xe là 100mm để xe di chuyển dọc theo hầm sấy được dễ dàng.

Bham = Bx + 2.0,15 = 1,1 + 2.0,15 = 1, 4( m)

Chiều cao của hầm tính theo chiều cao của xe goong. Ta lấy dư ra phía mép
trên của xe là 100 mm để xe di chuyển dọc theo hầm sấy được dễ dàng. Chiều cao của
đường ray lắp đặt cũng được cộng vào để tính chiều cao hầm sấy:
H ham = H x + 0,1 + 0, 055 = 2,145 + 0,1 + 0, 055 = 2,3( m)

Chiều dài hầm sấy tính theo chiều dài và số lượng của xe goong làm việc trong
hầm. Ta lấy dư ra phía cửa của hầm là 1m
Lham = nx .Lx + 2.1 = 13.1, 475 + 2.1 = 21, 68 ≈ 22(m)

Hầm sấy được xây dựng bằng gạch cách nhiệt có chiều dày 300mm xung
quanh, còn trần hầm sấy có một lớp bê tông thường dày δ=0,15 m và một lớp bông
thủy tinh cách nhiệt dày δ=0,1 m.
Chiều rộng thực của hầm sấy khi tính phần tường bao hai bên :
B 'ham = Bham + 2.0, 2 = 1, 4 + 2.0,3 = 2( m)

Chiều dài cao hầm sấy khi tính phần bê tông và lớp bông thủy tinh cách nhiệt
phía trên trần:
H 'ham = H ham + 0,1 + 0,15 = 2,3 + 0,1 + 0,15 = 2,55( m)

5 TÍNH CÂN BẰNG NĂNG LƯỢNG
5.1 Tổng các tổn thất nhiệt trong hệ
thống sấy
5.1.1 Tổn thất do vật liệu sấy mang đi

Nhiệt độ vật liệu sấy đi ra khỏi hệ thống hầm sấy: tvl=t2-(5÷10) 0C
Chọn nhiệt độ của file cá lóc sau khi ra khỏi hệ thông sấy là tvl=55-10=45 0C

20

ĐAMH Quá Trình & Thiết Bị

qVL =

GVHD : PGS.TS Mai Thanh Phong

G2 .CVL .(tVL − tVL )
W

CVL = CVLK .(1 − U '2 ) + CH 2O .U '2

(kJ/kg.K)

Trong đó:

 CVL : nhiệt dung riêng của cá lóc sau khi ra khỏi hệ thống sấy
 CVLK : nhiệt dung riêng của cá lóc CVLK =3,6 kJ/kg.K
 CH2O : nhiệt dung riêng của nước, CH2O =4,18 kJ/kg.K
Ta tính được:
CVL = CVLK .(1 − U '2 ) + CH 2O .U '2 = 3, 6.(1 − 0,12) + 4,18.0,12 = 3, 6696

(kJ/kg.K)

Lượng nhiệt tổn thất do vật liệu sấy:
qVL =

G2 .CVL .(t 'VL − tVL ) 477, 27273.3,6696.(45 − 27)
=

= 30,8246
W
1022,72727

(kJ/kg)

21


ĐAMH Quá Trình & Thiết Bị

GVHD : PGS.TS Mai Thanh Phong

5.1.2 Tổn thất nhiệt do xe và khay mang đi

qk+x=qK+qX
Trong đó:





qk+x : nhiệt tổn thất do thiết bị truyền tải mang đi
qK : nhiệt tổn thất do khay mang đi
qX : nhiệt tổn thất do xe goòng mang đi
 Nhiệt tổn thất do xe goòng mang đi:
Chọn nhiệt độ của xe goòng đi ra khỏi hệ thống hầm sấy: tx= 55 0C
Nhiệt dung riêng của thép CT3 chế tạo xe goòng : CCT3= 0,5 kJ/kg.K
qX =

GX .CCT 3 .(t X 2 − t X1 ).n x
W

=

150,8412.0,5.(55 − 27).13
= 27,5587
1022, 72727

(kJ/kg)

 Nhiệt tổn thất do khay mang đi:
Chọn nhiệt độ của khay đi ra khỏi hệ thống hầm sấy: tK= 55 0C
qk =

g k .C Al .(tk2 − tk1 ).n K
W

=

3,874.0,5.(55 − 27).30.13
= 21, 2332
1022, 72727

(kJ/kg)

 Tổng nhiệt tổn thất do thiết bị truyền tải:

qk + x = qk + qx = 21, 2332 + 27,5587 = 48, 7919

(kJ/kg)

5.1.3 Tổn thất ra môi trường

 Nhiệt tổn thất qua tường bên hầm sấy
qtb =

F .k tb .(t tb − t0 )
W

Trong đó:

 F : diện tích của các bề mặt tính tổn thất nhiệt tương ứng
 ttb : nhiệt độ trung bình của tác nhân sấy trong hầm
ttb =

t 2 + t1 55 + 45
=
= 50
2
2

0

C
 t0 : nhiệt độ của môi trường t0=27 0C

22

ĐAMH Quá Trình & Thiết Bị

GVHD : PGS.TS Mai Thanh Phong

k=

 k : hệ số trao đổi nhiệt, tính theo công thức

1
δ
1
1
+∑ i +
α1
λi α 2

Với α1 và α2 lần lượt là hệ số trao đổi nhiệt đối lưu của tác nhân sấy với bề mặt
trong tường của hầm sấy và hệ số trao đổi nhiệt đối lưu của bề mặt ngoài cuả tường
hầm sấy với môi trường bên ngoài.
α1 = 6,15 + 4,17.v = 6,15 + 4,17.1,1 = 10, 737
α 2 = 1, 715.(t w2 − t0 )1/3
qtb = α1.(t tb − t w1 ) =

W/m2.K

λ
.(t w1 − tw 2 ) = α 2 .(t w 2 − t0 )
δ

Theo “ Giáo trình Kỹ Thuật Sấy Nông Sản Thực Phẩm_Nguyễn Văn May” : hầm sấy

được thiết kế đặt trong nhà nên chọn hệ số α2= 8 W/m2.K
Hệ số dẫn nhiệt của gạch: λg =0,7 (W/m.K)
ktb =

∆tlog =

1
1
=
= 1,5463(W / m2 .K )
1
0,3 1
δi 1
1
+
+
+∑ +
α1
λi α 2 10, 737 0, 7 8

∆tmax − ∆tmin (t1 − t 0 ) − (t 2 − t 0 ) (55 − 27) − (45 − 27)
=
=
= 22, 6329
∆t
t −t
55 − 27
ln
ln max
ln 1 0

45 − 27
∆tmin
t2 − t0

Nhiệt tổn thất qua tường bên hầm sấy ( tường 2 bên hầm sấy và tường ở cuối hầm
sấy)
qtb =



F .k tb .∆ t log
W

=

3600.8,1087.(2.22.2,3 + 2,3.1, 4).1,5463.22, 6329
= 102,865(kJ / kg )
1000.1022, 72727

Nhiệt tổn thất qua trần hầm sấy :

Hệ số dẩn nhiệt của lớp bê tông dày 0,15m λb =1,28 (W/m.K)
Lớp bông thủy tinh cách nhiệt dày 0,1 m : λbtt = 0,058 (W/m.K)
α2 để tính cho trường hợp tổn thất nhiệt ở trần thì phải lấy 1,3α2 ở trên.

23


ĐAMH Quá Trình & Thiết Bị

ktr =

GVHD : PGS.TS Mai Thanh Phong

1
1
=
= 0, 4925(W / m 2 .K )
1
0,15
0,1
1
δ
1
1
+
+
+
+∑ i +
α1
λi α 2 10, 737 1, 28 0, 058 1,3.8

Ftr .k tr .∆ t log

qtr =

W

=

3600.8,1087.(1, 4.22).0, 4925.22,6329
= 9, 6587
1000.1022, 72727


 Nhiệt tổn thất qua cửa vào hầm sấy :

(kJ/kg)

1 cửa của hầm sấy được làm bằng thép CT3 :

 Bề dày lớp cữa là 5mm
 Các kích thước cữa phải phù hợp với kích thước không
gian trống ở cữa hầm để có thể cách nhiệt tốt.
 Chiều cao cữa : h=2,3 m
 Chiều rộng cữa : r=1,4 m
 Hệ số dẩn nhiệt của thép : λth =46,5 W/m.K

1
1
=
= 4,582
1
0, 005 1
δi 1
1
+
+
+∑ +
α1

λi α 2 10, 737 46,5 8

kc =

qc =

Fc .k c .∆ t log
W

=

(W/m2.K)

3600.8,1087.(2,3.1, 4).4,582.22, 6329
= 9,5313
1000.1022, 72727


 Nhiệt tổn thất qua nền hầm sấy :
qn =

(kJ/kg)

F .q0
W

Trong đó:
 qn : nhiệt tổn thất qua nên hầm sấy W/m2 , q0= 30 W/m2
 F : diện tích phần nền hầm sấy, F= Bham.Lham (m2)
 W : lượng ẩm bay hơi (kg/h)

Theo “ Giáo trình Kỹ Thuật Sấy Nông Sản Thực Phẩm_Nguyễn Văn May” ta có
q0= 30 W/m2
qn =



F .q0 3600.8,1087.(23, 07.1, 4).30
=
= 25,9973
W
1000.1022, 72727

(kJ/kg)

Tổng lượng nhiệt tổn thất ra môi trường bên ngoài:

24


ĐAMH Quá Trình & Thiết Bị



GVHD : PGS.TS Mai Thanh Phong

qmtr = qn + qtr + qtb + qc = 25,9973 + 9, 6587 + 102,865 + 9,5313 = 148, 0523

(kJ/kg)

Ta tính được lượng nhiệt bổ sung thực tế:

∆ = CH 2O .θ1 − ( qmtr + qk + x + qVLS ) = 4,18.27 − (148, 0523 + 48, 7919 + 30,8246) = −114,8088

(kJ/kg)
5.2 Quá trình sấy thực
H '2 − H 0 H1 − H 0
=
+∆
x '2 − x0
x '2 − x0

Trong đó :
 x’2 : là hầm ẩm của không khí sau khi ra khỏi hầm sấy của quá trình
sấy thực
 Hi : entanpy của không khí ẩm được tính theo công thức:
H i = C pk .t + (r + C pa .t ).x = 1, 004.t + (2500 + 1,842. t).x = t + (2493 + 1,97.t). x

 Cpk , Cpa , r : nhiệt dung riêng của không khí khô, của hơi nước và ẩn
nhiệt hóa hơi.
 Cpk=1,004 kJ/kg.K
 Cpa=1,842 kJ/kg.K
 R=2500 kJ/kg
x '2 =

H1 − t2 − ∆.x0
102,8346 − 45 − 0, 0184.114,8088
=
= 0, 022589
−∆ + 2493 + 1,97.t2
−114,8088 + 2493 + 1, 97.45

Entanpy của không khí sau khi ra khỏi hệ thống hầm sấy của quá trình sấy thực:
H '2 = t2 + (2493 + 1,97.t2 ).x '2 = 45 + (2493 + 1,97.45).0, 022589 = 103,3168

(kJ/kg)

Độ ẩm tương đối của không khí sau khi ra khỏi hệ thống hầm sấy của quá trình sấy
thực :
ϕ2 =

x2 .P
0, 022589.1, 01325
.100 =
.100 = 37,398%
0, 622.Pbh 2 + x2 .Pbh 2
0, 622.0, 0949 + 0, 022589.0, 0949

Áp suất hơi riêng phần của không khí sau khi ra khỏi hệ thống hầm sấy của quá trình
sấy thực :

25