KHẢO NGHIỆM SẤY NẤM MÈO BẰNG PHƯƠNG PHÁP SẤY CHÂN KHÔNG, TÍNH TOÁN THIẾT KẾ MÁY SẤY CHÂN KHÔNG NĂNG SUẤT 75 KGMẺ

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
ĐẠI HỌC NÔNG LÂM TP. HỒ CHÍ MINH
KHOA CƠ KHÍ  CÔNG NGHỆ
---//---

HUỲNH THẾ HUY
PHẠM THỊ THÙY LY

KHẢO NGHIỆM SẤY NẤM MÈO BẰNG PHƯƠNG
PHÁP SẤY CHÂN KHÔNG, TÍNH TOÁN THIẾT KẾ
MÁY SẤY CHÂN KHÔNG NĂNG SUẤT 75 KG/MẺ

Tp. Hồ Chí Minh
Tháng 08 năm 2007


BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
ĐẠI HỌC NÔNG LÂM TP. HỒ CHÍ MINH
KHOA CƠ KHÍ  CÔNG NGHỆ
---//---

KHẢO NGHIỆM SẤY NẤM MÈO BẰNG PHƯƠNG
PHÁP SẤY CHÂN KHÔNG, TÍNH TOÁN THIẾT KẾ
MÁY SẤY CHÂN KHÔNG NĂNG SUẤT 75 KG/MẺ
Chuyên nghành: Cơ khí bảo quản và chế biến nông sản thực phẩm

Sinh viên thực hiện:
Huỳnh Thế Huy
Phạm Thị Thùy Ly

Giáo viên hướng dẫn:

TS. Nguyễn Văn Hùng
ThS. Nguyễn Văn Xuân

Tp. Hồ Chí Minh
Tháng 08 năm 2007


MINISTRY OF EDUCATION AND TRAINING
NONG LAM UNIVERSITY
FACULTY OF ENGINEERINGI  TECHNOLOGY
---//---

EXPERIMENTALISING DRY PEZIZA BY VACUUM
DRYING METHOD, CALCUATING – DESIGNING
VACUUM DRYER WITH CAPACITY OF 75
KG/BATCH
Speciality: Engineering for preserving and processing Agricultural products

Supervisor:
Doctor. Nguyen Van Hung
Master. Nguyen Van Xuan

Tp. Hồ Chí Minh
Tháng 08 năm 2007

Student:
Huynh The Huy
Pham Thi Thuy Ly

LỜI CẢM TẠ

Chúng con xin gởi đến bố mẹ những người đã sinh thành và nuôi dưỡng để chúng con được
ngày hôm nay, lời biết ơn trân trọng nhất.
Chúng em xin chân thành cảm ơn quý thầy cô trường Đại Học Nông Lâm Tp. Hồ Chí Minh,
các thầy cô khoa Cơ Khí Công Nghệ đã tận tình chỉ bảo, dạy dỗ, truyền đạt những kiến thức quý báo
trong suốt quá trình học tập, phấn đấu tại trường là hành trang chúng em bước vào đời.
Đặc biệt chúng em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới thầy TS. Nguyễn Văn Hùng và thầy
ThS. Nguyễn Văn Xuân đã tận tình hướng đẫn, chỉ bảo chúng em hoàn thành luận văn tốt nghiệp.
Xin cảm ơn các bạn lớp Công nghệ thực phẩm 29 và các bạn lớp Cơ khí 29B đã giúp đỡ
chúng tôi trong suốt thời gian học tập và thực hiện đề tài.


TÓM TẮT

Nuôi trồng nấm mèo trong những năm gần đây đang phát triển ở Việt Nam.
Nhưng nấm mèo chỉ được phơi khô là chủ yếu, phương pháp bảo quản bằng sấy chưa
được áp dụng chủ yếu với nấm mèo. Để đảm bảo yêu cầu chất lượng sản phẩm của
nấm khô như: nàu sắc, độ sạch, độ thẳng… mà phương pháp khô không đáp ứng được
và đảm bảo giá trị kinh tế chúng tôi thực hiện đề tài “Khảo nghiệm sấy nấm mèo bằng
phương pháp sấy chân không, tính toán, thiết kế máy sấy nấm mèo năng suất 75
kg/mẻ” với nội dung cụ thể như sau.
- Khảo nghiệm sấy nấm mèo trên máy sấy chân không thí nghiệm có sẳn tại
xưởng bộ môn Cơ điện tử khoa Cơ khí – Công nghệ, từ đó chọn ra nhiệt độ sấy
và chế độ sấy thích hợp cho nấm mèo.
- Tính toán thiết kế máy sấy nấm mèo kiểu chân không năng suất 75 kg/mẻ.

SV thực hiện đề tài:

GV hướng dẫn đề tài:

Huỳnh Thế Huy

TS. Nguyễn Văn Hùng

Phạm Thị Thùy Ly

ThS. Nguyễn Văn Xuân


SUMMARY

Growing peziza is developing in Viet Nam in recent years. However, peziza is
almost dryed. Method of preservation by drying hasn’t been still applied for peziza. To
assure request about quality of product of dry peziza as: color, clean, plane and to
assure value of economy; We carry out the thesis “Experimentalising dry peziza by
vacuum drying method, calculating – designing vacuum dryer with capacity of 75
kg/batch”
The thesis contain:
-

experimentalising dry peziza depend on the experimental vacuum dryer at
workshop of falculty of engineering and technology. After that, selecting a
suitable temperature of drying and regulation of drying for peziza.

-

Calculating – designing vacuum dryer with capacity of 75 kg/batch
Student:

Supervisor

Huynh The Huy

Doctor. Nguyen Van Hung

Phan Thi Thuy Ly

Master. Nguyen Van Xuan


MỤC LỤC
LỞI CẢM TẠ _____________________________________________________ i
TÓM TẮC _______________________________________________________ ii
MỤC LỤC _______________________________________________________ iv
DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT __________________________________ vi
DANH MỤC CÁC BẢNG __________________________________________ vii
DANH MỤC CÁC HÌNH __________________________________________viii
Chương 1: MỞ ĐẦU _______________________________________________ 1
Chương 2: TRA CỨU TÀI LIỆU SÁCH BÁO PHỤC VỤ ĐỀ TÀI _________ 3
2.1 Tổng quan về nấm ____________________________________________ 3
2.1.1 Đặc điểm sinh học của nấm mộc nhĩ ________________________ 3
2.1.2 Phân bố _______________________________________________ 3
2.1.3 Thành phần hóa học trong nấm _____________________________ 4
2.1.4 Cấu tạo sinh học ________________________________________ 4
2.4.5 Giá trị sử dụng _________________________________________ 5
2.2 Đại cương về sấy _____________________________________________ 5
2.2.1 Khái niệm về sấy _______________________________________ 5
2.2.2 Các dạng liên kết ẩm của vật liệu sấy ________________________ 6
2.2.3 Đặc tính xốp của vật liệu _________________________________ 7

2.2.4 Các phương pháp sấy và thiết bị sấy hiện nay _________________ 7
2.2.5 Chọn thiết bị sấy thích hợp ________________________________ 8
2.2.6 Nội dung tính toán thiết bị sấy _____________________________ 9
2.3 Cơ sở lý thuyết tính toán thiết bị trong máy sấy chân không ___________ 9
2.3.1 Nguyên lý cơ bản của phương pháp sấy chân không ____________ 9
2.3.2 Khái niệm bức xạ ______________________________________ 10
2.2.3 Tương tác tia bức xạ, vật thể _____________________________ 10
2.3.4 Cường độ bức xạ _______________________________________ 11
2.3.5 Trao đổi nhiệt bức xạ ___________________________________ 12
2.3.6 Tính toán và chọn bơm chân không ________________________ 16
2.3.7 Tính toán và chọn bộ phận ngưng tụ _______________________ 18
2.4 Các hệ thống hút chân không trong thiết bị sấy chân không __________ 18


2.4.1 Bơm chân không kiểu Pittong ____________________________
2.4.2 Bơm chân không khiểu roto ______________________________
2.4.3 Bơm chân không kiểu phun tia ____________________________
2.4.4 Bơm chân không kiểu khuyết tán __________________________
2.5 Giới thiệu 3 mẫu máy sấy chân không ___________________________
2.5.1 Máy sấy chân không kiểu khay ___________________________
2.5.2 Máy sấy gỗ chân không _________________________________
2.5.3 Máy sây chân không SPT-200 ____________________________
Chương 3: PHƯƠNG PHÁP VÀ PHƯƠNG TIỆN ______________________
3.1 Phương pháp _______________________________________________
3.1.1 Phương pháp khảo nghiệm _______________________________
3.1.2 Phương pháp thiết kế ___________________________________
3.2 Phương tiện ________________________________________________
3.2.1 Thời gian và địa điểm ______________________________________
3.2.2 Đối tượng ____________________________________________
3.2.3 Qui trình khảo nghiệm __________________________________

3.2.4 Dụng cụ thí nghiệm ____________________________________
Chương 4: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN ______________________________
4.1 Kết quả khảo nghiệm sấy nấm mèo trên máy sấy mẫu _______________
4.1.1 Mục đích khảo nhiệm ___________________________________
4.1.2 Bố trí thí nghiệm _______________________________________
4.1.3 Qui trình khảo nghiệm __________________________________
4.2 Tính toán thiết kế máy _______________________________________
4.2.1 Các dữ liệu ban đầu ____________________________________
4.2.2 Lựa chọn mô hình thiết kế máy ___________________________
4.2.3 Tính toán buồng sấy ____________________________________
4.2.4 Tính toán, chọn bơm chân không __________________________
4.2.5 Tính toán nhiệt buồng sấy ________________________________
4.2.6 Tính toán dàn ngưng tụ __________________________________
Chương 5: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ______________________________
5.1 Kết luận ___________________________________________________
5.2 Kiến nghị __________________________________________________
TÀI LIÊU THAM KHẢO __________________________________________
PHỤ LỤC _______________________________________________________
Các bảng số liệu sấy nấm __________________________________________
Một số hình ảnh trong quá trình thực hiện đề tài ______________________

19
19
20
21
23
23
24
25
27

27
27
27
27
27
27
27
28
29
29
29
29
30
40
40
40
42
42
44
46
50
50
50
51
53
53
65


DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT


W
PN
Wk
F
q
d
t wi

P
V

Q0
QA
QR
QD
A
D
w
L
l
Sb
St
Sb

G
m
S

: Độ ẩm không khí.
: Độ ẩm vật liệu.
: Áp suất hơi nước.
: Độ ẩm cân bằng cuối cùng.
: Diện tích.
: Nhiệt lượng.
: Chiều dày vách truyền nhiệt.
: Nhiệt độ trên bề mặt thứ i.
: Áp suất.
: Thể tích.
: Hệ số dẫn nhiệt.
: Năng lượng toàn phần của tia bức xạ.
: Năng lượng bị vật hấp thu.
: Phần năng lượng phản xạ.
: Phần năng lượng truyền qua vật.
: Hệ số háp thụ của vật.
: Hệ số phản xạ của vật.
: Cường độ bốc ẩm.
: Độ dẫn khí.
: Chiều dài ống dẫn khí.
: Năng suất bơm chân không.
: Năng suất hút khí của hệ thống.
: Tốc độ hút khí của bơm.
: Thời gian hút.
: Năng suất bốc ẩm.
: Khối lượng vật liệu sấy ban đầu.
: Diện tích mặt thoáng bốc ẩm.


DANH MỤC CÁC HÌNH

Hình 2.1
Hình 2.2
Hình 2.3
Hình 2.4
Hình 2.5
Hình 2.6
Hình 2.7
Hình 2.8
Hình 2.9
Hình 2.10
Hình 2.11
Hình 2.12
Hình3.1
Hình 4.1
Hình 4.2
Hình 4.3

: Sự phụ thuộc ẩm độ cân bằng của vật liệu và ẩm đột
tương đối của không khí.
: Sự phân phối năng lượng bức xạ.
: Sơ đồ minh họa định luật Krichhof.
: Trao đổi nhiệt giữa hai vách song song.
: Trao đổi nhiệt giữa hai vật bọc nhau.
: Dẫn nhiệt qua vách phẳng.
: Dẫn nhiệt qua vách trụ.
: Cấu tạo máy bơm chân không kiểu roto.
: Sơ đồ nguyên lý bơm khuyết tán.
: Mô hình máy sây chân không kiểu khay.
: Sơ đồ máy sấy gỗ chân không.

: Sơ đồ máy sây chân không SPT – 200.
: Sơ đồ đo nhiệt độ buồng sấy
: Đồ thị giảm ẩm trung bình của các chế độ sấy theo thời gian.
: Đồ thị gia tăng công suất theo thời gian.
: Mô hình máy sấy.


DANH MỤC CÁC BẢNG

Bảng 2.1 : Bảng giá trị dinh dưỡng của mộc nhĩ đen.
Bảng 2.2 : Bảng phổ các sóng điện từ.
Bảng 2.3 : Bảng mức độ chân không yêu cầu thông thường trong
các quá trình công nghiệp .
Bảng 4.1 : Bảng kết quả khảo nghiệm sấy.
Bảng 4.2 : Bảng công suất máy sấy để đạt độ chân không


Chương 1: MỞ ĐẦU

Kỹ thuật chân không được nghiên cứu và ứng dụng từ những năm đầu thế kỷ
XX. Nhưng cho đến khi bơm chân không khuếch tán ra đời thì kỹ thuật chân không
cao mới được ứng dụng rộng rãi trong các nghành như: dùng để sản xuất đèn thắp
sáng, đèn điện tủ trong công nghiệp kỹ thuật, ứng dụng trong kỹ thuật luyện kim, chế
tạo máy hóa chất, quang học, công nghiệp thực phẩm, trong y dược, kỹ thuật lạnh…
Ngày nay, các hệ chân không đã đóng vai trò đặc biệt quan trọng trong các công trình
nghiên cứu khoa học như lò phản ứng nhiệt hạch, các máy gia tốc.
Ở Việt Nam công nghệ chân không đã được ứng dụng vào một số nghành sản
xuất như: trong công nghiệp sấy gỗ, công nghiệp thực phẩm, trong công nghiệp y
học…
Trong công nghiệp thực phẩm để bảo quản nông sản thực phẩm, đồng thời làm

tăng giá trị về mặt hàng hóa người ta áp dụng nhưng công nghệ mới nhất như: sấy
thăng hoa, sấy chân không… Ưu điểm của sấy chân không là nhờ vào giảm nhiệt độ
điểm sôi của nước nên có thể sấy sản phẩm sấy ở nhiệt độ thấp, vì thế sản phẩm sau
khi sấy còn giữ được màu sắc mùi vị, các yếu tố vi lượng… chất lượng sấy được đánh
giá cao so với phương pháp sấy khô thông thường khác. Đó cũng là lý do để chúng tôi
lựa chọn phương pháp sấy chân không để sấy nấm mèo. Vì ở môi trường chân không
nấm sẽ ít bị xoăn và không bị mất các thành phần vi lượng của nó.
Được sự đồng ý của khoa Cơ Khí Công Nghệ và sự hướng dẫn của hai thầy: TS
Nguyễn Văn Hùng và ThS Nguyễn Văn Xuân chúng tôi tiến hành thực hiện đề tài
“Khảo nghiệm sấy nấm mèo bằng phương pháp sấy chân không, tính toán, thiết kế
máy sấy nấm mèo năng suất 75 kg/mẻ”


Tuy nhiên công nghệ sấy chân không còn khá non trẻ ở nước ta đặc biệt ứng
dụng công nghệ đó để sấy nấm xuất khẩu. Các tài liệu nói về công nghệ này cũng còn
rất hạn chế. Vì vậy trong quá tình thực hiện đề tài, với khả năng và trình độ có hạn, đề
tài chắc chắn khó tránh khỏi những sai sót. Rất mong được sự gói ý của quý thầy cô và
các bạn để đề tài được tốt hơn.


Chương 2: TRA CỨU TÀI LIỆU SÁCH BÁO PHỤC
VỤ ĐỀ TÀI:

2.1 Tổng quan về nấm:
2.1.1 Đặc điểm sinh học của nấm mộc nhĩ (nấm mèo): /5/
Nấm mộc nhĩ hay còn gọi là nấm mèo là tên chung để chỉ các loại nấm ăn được
thuộc chi Auricularia. Chi này thuộc họ Auriculariaceae, bộ Auriculariales, lớp phụ
Auriculariomycetidae, lớp Hymenomycetes, nghành phụ Baridiomyeotina, nghành nấm
thật Eumycota, giới nấm Mycota hay Fungi, có cả thảy 20 loài nhưng chỉ có 6 loài mộc
nhĩ thông dụng:

-

Mộc nhĩ đen: (hắc mộc nhĩ, Wood Ear, Jew’s Ear) tên khoa học là
Auricularia auricula (L.ex Hook) underew.

-

Mộc nhĩ lông: (mao mộc nhĩ, Hairy Jew’s Ear) tên khoa học là Auricularia
polytricha (Mort) Sacc.

-

Mộc nhĩ sừng: (giác mộc nhĩ, Corneus Wood Ear) tên khoa học là
Auricularia cornea Spreny.

-

Mộc nhĩ nhăn (sô mộc nhĩ, sô nhĩ, Wrinkle Wood Ear) tên khoa học là
Auricularia delicata Henn.

-

Mộc nhĩ hình khiên (thuần nhĩ mộc nhĩ, mộc nhĩ da, Pelt Ear Fungus) tên
khoa học là Auriculari Bloyd.

-

Mộc nhĩ vàng nâu (hạt hoàng mộc nhĩ, Purple Wood Ear, Fuscous) tên khoa
học là Auricularia fuscosuccinea Earl.

2.1.2 Phân bố: /5/


Mộc nhĩ đứng hàng thứ 7 trong số các loài nấm ăn được buôn bán trên thế giới,
Trung Quốc là nước có sản lượng cao nhất. Mộc nhĩ được thu hái từ thiên nhiên nhưng
cũng được nuôi trồng nhân tạo từ cách đây rất lâu. Ban đầu là lấy bào tử từ mộc nhĩ tự
nhiên rồi cho lan truyền vào khúc gỗ. Mãi tới thập kỹ 70 của thế kỷ XX việc nuôi
trồng mộc nhĩ theo phương pháp cấy giống thuần chủng mới được triển khai và nhờ đó
mới thu được sản phẩm cao và chất lượng ổn định.
Ở Việt Nam thuộc khí hậu nhiệt đới gió mùa nên thích hợp với điều kiện sinh
trưởng của mộc nhĩ. Mộc nhĩ được nuôi trồng ở nhiều địa phương và đặc biệt là ở
Đồng Nai, nấm mèo được trồng nhiều ở các huyện như: Trảng Boom, Xuân Lộc…
thuộc tỉnh Đồng Nai.

2.1.3 Thành phần hóa học trong nấm: /5/
Mộc nhĩ là loài thực phẩm ngon và có giá trị dinh dưỡng cao.
Bảng 2.1: Bảng giá trị dinh dưỡng của mộc nhĩ đen:
Thành phần
Nước
Protein
Lipit
Hydrat cacbon
Năng lượng
Xenlulô
Chất khoáng
Canxi
Photpho
Sắt
Carote
Vitamin B1

Vitamin B2
Axit micotinic

g hoặc mg/100g mộc nhĩ khô
10,9 g
10,6 g
0,2 g
65,5 g
306 kcal
70 g
5,8 g
357 mg
201 mg
185 mg
0,03 mg
0,15 mg
0,55 mg
2,7 mg

2.1.4 Cấu tạo sinh học: /5/
Cắt ngang một phiến mộc nhĩ và quan sát dưới kính hiển vi thấy có các cấu trúc
như sau:
-

Lớp lông mềm (zona polisa) dày không quá 85-100 mm.

-

Lớp sợi dày (zona compacta) dày 65-75 mm.

-

Lớp thượng tầng dưới lớp sợi dày (zona subcompacta superrioris) dày 115130 mm.

-

Lớp thượng tầng xốp (laxa superioris)

-

Lớp tủy (medulla)

-

Lớp hạ tầng dưới lớp sợi dày (zona subcompacta inferioris) dày 100-120
mm.

-

Lớp bào tử (hymerium) dày khoảng 150 mm.

Tất cả các cấu trúc này đều do các sợi nấm (khuẩn tỷ) liên kết lại mà tạo thành.
Sợi nấm có kích thước bề ngang khác nhau ở các lớp. Sợi nấm có lớp lông mềm có
kích thước 3-5 mm, ở lớp thượng tầng dưới lớp sợi dày 3-75 mm, ở lớp thượng tầng
xốp 3-8 5 mm, ở lớp tủy 6-105 mm, ở tầng trung gian 5-105 mm...

2.1.5 Giá trị sử dụng: /5/
Ngoài giá trị thực phẩm mộc nhĩ còn có giá trị dược liệu. Các nhà khoa học
Trung Quốc xác định mộc nhĩ có tác dụng kháng ung thư. Nhà khoa học Mỹ

Hammerschmit (1980) phát hiện nếu ăn mộc nhĩ thường xuyên có thể giảm việc ngưng
tụ máu, làm giảm xơ vữa động mạch. Trong mộc nhĩ đã phát hiện thấy có chất 9-  -D
ribofuranosyl ademin có tác dụng chống sự tụ tập của tiểu cầu.

2.2 Đại cương về sấy:
2.2.1 Khái niệm về sấy: /1/
Sấy là quá trình tách nước hoặc hơi nước ra khỏi vật liệu chứa ẩm bằng phương
pháp nhiệt.
Trong quá trình sấy diễn ra hai quá trình:
-

Quá trình truyền nhiệt: Nhiệt lượng dùng để tách ẩm được truyền từ nguồn
nhiệt đến vật liệu cần sấy qua các kiểu dẫn truyền, đối lưu hoặc bức xạ.

-

Quá trình truyền khối: Ẩm lượng trong vật liệu sấy sẽ được truyền ra ngoài
qua quá trình bốc hơi nhờ sự chênh lệch về ẩm độ giữa vật liệu sấy và môi
trường xung quanh.


Quá trình vận chuyển nhiệt và ẩm, khi sấy xảy ra từ từ và ẩm độ vật liệu sẽ
giảm do bốc ẩm vào môi trường tác nhân sấy xung quanh. Việc hạ thấp độ ẩm của vật
liệu chỉ có thể thực hiện cho đến khi không còn có thể đẩy ẩm ra ngoài.


2.2.2 Các dạng liên kết ẩm của vật liệu sấy:
Quá trình tách ẩm ra khỏi vật liệu
sấy phụ thuộc rất lớn vào dạng liên kết giữa
ẩm và vật liệu. Liên kết càng vững càng khó

tách ẩm và ngược lại.
Có nhiều dạng liên kết giữa ẩm với
vật liệu bởi vậy có nhiều cách để phân loại
khác nhau:
Theo A.Robinder có ba dạng liên kết
giữa ẩm và vật liệu là:
-

Liên kết hóa học.

-

Liên kết hóa lý.

-

Liên kết cơ lý.

 Liên kết hóa học thì năng lượng liên kết rất lớn. Bởi vậy với năng lượng nhiệt
của quá trình sấy không đủ để tách ẩm loại này. Muốn tách ẩm ở loại này người
ta phải nung ở nhiệt độ cao hoặc bằng các phản ứng hóa học.
 Liên kết hóa lý được phân ra ẩm liên kết hấp thụ và ẩm liên kết hóa lý:
-

Ẩm liên kết hấp thụ là loại ẩm được giữ lại trên bề mặt và trong các mao
quản của vật liệu bằng lực hấp thụ Van der Waals, lực mao quản.

-

Ẩm liên kết thẩm thấu (còn gọi là ẩm trương) bị giữ lại trong mạng lưới tinh

thể hay các lưới sàng thẩm thấu bằng các lực liên kết thẩm thấu. Khi tách
ẩm liên kết hấp thụ thì tiêu tốn năng lượng lớn hơn khi tách ẩm liên kết
thẩm thấu. Nói chung với năng lượng nhiệt của quá trình sấy có thể tách
được ẩm của liên kết hóa lý này.

 Ẩm liên kết cơ lý là loại ẩm được giữ lại trên bề mặt của vật liệu trong các mao
quản bằng các lực kết dính với năng lượng liên kết rất bé. Bởi vậy với năng
lượng của quá trình tách bằng cơ học như: ly tâm, ép, vắt có thể tách được một
phần của ẩm này. Còn với năng lượng nhiệt của quá trình sấy có thể tách được
hoàn toàn.


Ngoài ra người ta còn phân ra ẩm trong vật liệu sấy gồm có ẩm tự do và ẩm liên
kết:
-

Ẩm tự do là ẩm có tốc độ bay hơi bằng tốc độ bay hơi của nước ở bề mặt tự
do. Do đó khi trong vật liệu có ẩm liên kết tự do thì áp suất hơi riêng phần
trên vật liệu pvl bằng áp suất hơi bảo hòa pbh trên bề mặt tự do.

-

Ẩm liên kết thì ngược lại có pvl < pbh. Năng lượng liên kết loại ẩm này với
vật liệu tương đối lớn, với năng lượng nhiệt của quá trình sấy chỉ tách được
một phần của lượng ẩm này.

2.2.3 Đặc tính xốp của vật liệu: / 2/
Xốp là đặc tính chung của vật liệu ẩm. Vật xốp là vật thể bên trong chứa các
khoảng trống rỗng chứa khí. Do có các khoảng trống này vật liệu sẽ hấp thụ ẩm. Tùy
theo độ lớn, hình dạng và sự phân bố của các hang xốp mà sự liên kết ẩm, tính chất lan

truyền của ẩm sẽ khác nhau. Vì vậy khi sấy khô chúng cũng phải chọn các phương
pháp thích hợp.

2.2.4 Các phương pháp sấy và thiết bị sấy hiện nay: /2/
Thiết bị sấy là thiết bị nhằm thực hiện các quá trình làm khô vật liệu, các chi
tiết hay các sản phẩm nhất định, làm cho chúng khô và đạt đến độ ẩm nhất định theo
yêu cầu. Trong các quá trình sấy, chất lỏng chứa trong vật liệu sấy thường là nước.
Tuy vậy trong kỹ thuật sấy cũng gặp trường hợp sấy các sản phẩm bị ẩm ướt bởi các
chất lỏng hữu cơ như sơn, các vật đánh xi…
Phương pháp sấy chia ra làm 2 loại lớn là sấy tự nhiên và sấy bằng thiết bị. Sấy
tự nhiên là quá trình phơi vật liệu ngoài trời. phương pháp này sử dụng nguồn nhiệt
bức xạ của mặt trời và ẩm bay ra được không khí mang đi (nhiều khi được hỗ trợ bằng
gió tự nhiên).
Phương pháp sấy tự nhiên có ưu điểm là đơn giản, đầu tư vốn ít, bề mặt trao đổi
nhiệt lớn, dòng nhiệt bức xạ từ mặt trời tới vật có mật độ lớn (tới 1000 W/m2).
Tuy vậy sấy tự nhiên có nhược điểm là:
-

Khó thực hiện cơ giới hóa, chi phí lao động nhiều.

-

Nhiệt độ thấp nên cường độ sấy không cao.


-

Sản phẩm dễ bị ô nhiểm do bụi và sinh vật, vi sinh vật.

-

Chiếm diện tích mặt bằng sản xuất lớn.

-

Nhiều sản phẩm nếu sấy tự nhiên sẽ cho chất lượng sản phẩm không đạt yêu
cầu.

Các phương pháp sấy nhân tạo được thực hiện trong thiết bị sấy. Có nhiều
phương pháp sấy nhân tạo khác nhau, căn cứ vào phương pháp cung cấp nhiệt có thể
chia ra làm các loại sau:
-

Phương pháp sấy đối lưu: Nguồn nhiệt cung cấp cho quá trình sấy là nhiệt
truyền từ môi chất sấy đến vật liệu bằng truyền nhiệt đối lưu.

-

Phương pháp sấy bức xạ: Trong phương pháp sấy này nguồn nhiệt cung cấp
cho quá trình sấy thực hiện bằng bức xạ từ một bề mặt nào đó đến vật sấy.

-

Phương pháp sấy tiếp xúc: Trong phương pháp này người ta cung cấp nhiệt
cho vật sấy bằng cách cho tiếp xúc trực tiếp với bề mặt nguồn nhiệt.

-

Phương pháp sấy thăng hoa: Phương pháp này thực hiện bằng cách làm lạnh
vật đồng thời hút chân không để cho vật đạt đến trạng thái thăng hoa của

nước. Ẩm thoát ra khỏi vật nhờ quát trình thăng hoa.

Mỗi phương pháp sấy kể trên được thực hiện trong nhiều kiểu thiết bị sấy khác
nhau.
Ví dụ:
-

Sấy đối lưu được thực hiện trong nhiều thiết bị sấy như: thiết bị sấy hầm,
sấy bằng khí động, thiết bị sấy kiểu tháp, thiết bị sấy thùng quay, thiết bị sấy
tầng sôi, thiết bị sấy kiểu khí động…

-

Phương pháp sấy bức xạ có thể thực hiện trong thiết bị sấy bức xạ dùng đèn
hồng ngoại, thiết bị sấy bức xạ dùng nhiên liệu khí, dùng dây điện trở…

- Phương pháp sấy tiếp xúc có thể thực hiện trong các thiết bị như: thiết bị sấy
tiếp xúc với bề mặt nóng, thiết bị sấy tiếp xúc kiểu tang quay, thiết bị sấy
tiếp xúc trong chất lỏng…

2.2.5 Chọn thiết bị sấy thích hợp: /1/


Do nhu cầu về năng lượng nên chọn thiết bị sấy thích hợp sẽ có ý nghĩa về mặt
kinh tế và theo yêu cầu tốt nhất có thể đạt đối với từng loại nông sản. Việc chọn một
thiết bị sấy cũng như chọn các dụng cụ khác, thường qua các bước:
-

Loại bỏ những loại không thích hợp.

-

So sánh những loại thích hợp với nhau.

-

Sấy thí nghiệm với các loại đã chọn, quan sát và theo dõi quá trình sấy.

-

Xác định ưu khuyết điểm cuối cùng của thiết bị sấy đã chọn.

Trong việc so sánh lựa chọn thì những điểm sau đây là quyết định:
-

Tính chất yêu cầu của sản phẩm.

-

Thành phần hóa học của sản phẩm, đăc biệt với những sản phẩm nhạy với
nhiệt.

-

Loại thiết bị phụ đi kèm.

-

Vấn đề tận dụng nhiệt một cách hợp lý.

-

Các vấn đề địa điểm sản lượng, phương tiện vận chuyển…

2.2.6 Nội dung tính toán thiết bị sấy: /1/
Các thiết bị sấy thường có yêu cầu chung là khả năng bốc ẩm cao nhất, sản
phẩm khô đều, bảo đảm chất lượng sản phẩm sấy, có đủ điều kiện để điều chỉnh các
thông số của các quá trình sấy một cách dể dàng, có khả năng thích ứng với các sản
phẩm sấy khác nhau nhưng đồng thời phải kinh tế nhất. Các yêu cầu của thiết bị sấy
phần lớn phụ thuộc vào chế độ sấy, cấu tạo thiết bị sấy, một số lựa chọn trong khi tính
toán. Vì vậy khi tính toán một thiết bị sấy nào đó cần phải chú ý chọn thiết bị, chế độ
sấy và phương pháp sấy thích hợp nhất. Khi tính toán các thiết bị sấy ta cần phải lựa
chọn các số liệu sau:
-

Số liệu về thiết bị sấy: gồm năng suất,các loại tác nhân sấy, phương pháp
cấp nhiệt, cách đun nóng tác nhân sấy (nếu có).

-

Chế độ sấy: các thông số không khí bên ngoài và tác nhân sấy, nhiệt độ sấy
cho phép cực đại, độ ẩm, vận tốc tác nhân sấy nếu có, thời gian sấy.

-

Sản phẩm sấy: cần lưu ý độ ẩm ban đầu và độ ẩm cuối, khối lượng riêng,
nhiệt dung riêng, kích thước lớn nhất, bé nhất của sản phẩm sấy.


2.3 Cơ sở lý thuyết tính toán các thiết bị trong máy sấy chân không:

2.3.1 Nguyên lý cơ bản của phương pháp sấy chân không: /10/
Nguyên lý cơ bản của phương pháp sấy chân không là sự phụ thuộc áp suất
điểm sôi của nước. Nếu làm giảm áp suất trong một thiết bị chân không xuống đến
một áp suất mà ở đó nước trong vật liệu cần sấy bắt đầu sôi, sẽ tạo ra một chênh lệch
áp suất rất lớn và qua đó hình thành nên một dòng ẩm chuyển động trong vật liệu theo
hướng từ trong ra ngoài bề mặt. Đều đó có nghĩa là ở một áp suất nhất định nước sẽ có
một điểm sôi nhất định. Do vậy khi hút chân không sẽ làm cho áp suất trong vật liệu
sấy giảm đi và đến mức nhiệt độ sôi vật liệu đạt đến nhiệt độ sôi của nước. Ở đều kiện
áp suất ấy, nước trong vật liệu sẽ hóa hơi và làm tăng áp suất trong vật liệu, tạo điều
kiện thúc đẩy quá trình di chuyển ẩm từ trong ra ngoài bề mặt hay bốc hơi ở đấy. Dưới
điều kiện chân không, quá trình bay hơi nước sẽ diễn ra nhanh chóng và vật liệu sẽ
khô rất nhanh, rút ngắn dáng kể thời gian sấy.

2.3.2 Khái niệm bức xạ: /11/
Vật chất có cấu tạo từ các hạt nguyên tử hay phân tử, các hạt này luôn chuyển
động, vì vậy phát sinh ra sóng điện từ và sóng đó truyền ra không gian xung quanh.
Hiện tượng này gọi là bức xạ. Vậy: “ Bức xạ là hiện tượng phát sinh và truyền năng
lượng dưới dạng sóng điện từ”
Bảng 2.2: Bảng phổ các sóng điện từ
Độ dày sóng  (m)

Loại sóng

0 – 10-10

Tia 

10-11 - 10-7

Tia X

-9

-7

Tia tử ngoại

-7

-7

Ánh sáng thấy được

5*10 – 4*10

4* 10 – 8*10
-7

-3

8*10 - 10

Tia hồng ngoại

>1

Sóng vô tuyến

Trong số các loại sóng kể trên, những tia có độ dài sóng trong khoảng
10 7  10 4 m có thể biến đổi dễ dàng thành nhiệt năng nên người ta còn gọi đó là

những tia “tia nhiệt”. Hiện tượng bức xạ những tia nhiệt được gọi là “tia bức xạ”.


2.3.3 Tương tác tia bức xạ, vật thể:/11/
Một tia sóng gặp một vật cản thì trong

Q

QR

trường hợp tổng qt, năng lượng Q của nó
tách ra thành 3 phần (hình 2.2)
-

Một phần QA bị vật thể hấp thụ.

-

Một phần QR được vật thể phản xạ
lại cho mơi trường

-

QA
QD

Hình 2.2: Sự phân phối năng lượng bức xạ

Một phần QD truyền xun qua vật thể.

Sự bảo tồn năng lượng cho :
Q = QA + QR +QD
I = (QA/Q) + (QR/Q) + (QD/Q)
Đặt

QA/Q = A : độ đen
QR/Q = R : độ trắng
QD/Q = D : độ trong

Vậy

A +R + D = 1

Khi A = 1, vật được gọi là vật đen tuyệt đối.
Khi R = 1, vật được gọi là trắng tuyệt đối.
Khi D = 1, vật được gọi là trong tuyệt đối.
Trong thực tế khơng có vật đen tuyệt đối, trắng tuyệt đối hay trong tuyệt đối mà chỉ có
những vật xám.

2.3.4 Cường độ bức xạ: /11/
Xét phần bề mặt vật thể có diện tích A, qua diện tích này vật bức xạ năng lượng
dQ. Người ta định nghĩa khả năng bức xạ năng lượng E là năng lượng bức xạ qua đơn
vị diện tích bề mặt.
E

dQ
,
dA

W/m-2

Năng lượng này là của vơ số tia có độ dài từ 0   . Nếu ta xét một số các tia
nằm trong khoảng d thì năng lượng bức xạ tương ứng với tia đó là dE. Từ đó người
ta định nghĩa cường độ bức xạ hay khả năng bức xạ đơn sắc theo như biểu thức sau:


E 

dE
,
d

W/m-3
E0

T1
A1

).E 0
1
A
(1

A1 .E

T
A0 = 1

 Định luật Kirchhof: /12/

Xét một vật đen có nhiệt độ T0,
khả năng bức xạ E0 và 1 vật xám có

0

E1

nhiệt độ T1, khả năng bức xạ E1, hệ số
hấp thụ A1.

Hình 2.3: Sô ñoà minh hoïa ñònh luaät Krichhof

Năng lượng bức xạ của vật đen
chiếu lên vật xám là E0 sẽ bị vật xám

hấp thụ một phần là A1E0, phần còn lại (1-A1)E0 phản xạ trở lại vật đen hấp thu toàn
bộ.
Năng lượng búc xạ của vật xám là E1 chiếu lên vật đen và bị vật đen hấp thu
toàn bộ.
Như vậy, theo định luật nhiệt động 2, năng lương nhiệt trao đổi bằng bức xạ
giữa 2 vật là:
Q= E1 – A.E0
Ở điều khiện cân bằng nhiệt động (tức T0 = T1), ta có:
Q = E1 – A1.E0 = 0 

E1
 E0
A1

Nếu thay các chất xám khác nhau, xét tương tự ta có qua hệ:

E2
 E0
A2

,

E3
 E0
A2

Tổng quát ta có:
E
E1 E 2

 ....  n  E 0  f (T )
A1 A2
An

(*)

Quan hệ giữa công thức (*) chính là nội dung của định luật Kirchoof: Trong điều kiện
cân bằng nhiệt động, tỷ số giữa khả năng bức xạ và hệ số hấp thụ của vật xám đều
bằng nhau và bằng khả năng bức xạ của vật đen tuyệt đối E0.
Nhận xét:


Từ (*) ta có thể viết:

E
 E0  f (T )

A
4

 T 
C.

E
100 


  A
4
E0
 T 
C 0 .

 100 

hay:

2.3.5 Trao đổi nhiệt bức xạ:
♦ Trao đổi nhiệt giữa hai vách song song: /11/
Xét hai vách phẳng song song có kích thước vô cùng lớn, giữa chúng là môi
trường trong suốt. Những thông số của các vách lần lượt là T1, A1 và T2, A2 (giả sử
rằng T1>T2). Mỗi vách bức xạ ra một năng lương tổng cộng (còn gọi là năng lượng
hiệu dụng) là E1hd. Năng lượng này gồm
có:

E1

- Phần năng lượng bức xạ do bản

E 1hd

thân vách E1.

2E1hd

(1-
2 E 2hd

- Sau khi nhận năng lượng bức xạ
E2hd từ vật kia nó sẽ hấp thu một phần
 1 , E2hd và phản xạ phần còn lại (1-  1 ).

E2hd.

E 2hd
1E2hd

Vậy ta có:

E2
(1-
2 E1hd

E1hd = E1 + (1 -  1 ).E2hd
Tương tự cho vách thứ hai:
E2hd = E2 + (1 -  2 ).E1hd
Và lượng nhiệt trao đổi cho mỗi đơn vị diện tích là:

q12 = E1hd – E2hd
Giả hệ 3 phương trình ta có:
q12 

 1 E 2   2 E1
 1   2   1 2

Hình 2.4: Trao ñoåi nhieät
giöõa hai vaùch song song