Đồ án sấy kẹo jelly, sử dụng bom nhiệt để sấy kẹo jelly

MỤC LỤC
Mở Đầu______________________________________________________________________3
CHƯƠNG I:TÌM HIỂU VẬT LIỆU SẤY – KẸO JELLY_____________________________4
1.

Lịch sử về ra đời và phát triển của kẹo________________________________________________4

2.

Giá trị dinh dưỡng của kẹo_________________________________________________________5

3.

Một số nguyên liệu chính dùng sản xuất kẹo___________________________________________5

4.

Quy trình sản xuất kẹo Jelly________________________________________________________7

5.

Thông số vật lý của kẹo Jelly:______________________________________________________7

CHƯƠNG II:TỔNG QUAN VỀ PHƯƠNG PHÁP SẤY LẠNH________________________8
1.

Lựa chọn phương pháp sấy cho kẹo JELLY____________________________________________8

2.

Phương pháp sấy lạnh_____________________________________________________________8

KẾT LUẬN:_______________________________________________________________________12

CHƯƠNG III:LỰA CHỌN SƠ ĐỒ XỬ LÝ KHÔNG KHÍ___________________________13
1.

Xử lý số liệu đầu vào____________________________________________________________14

2.

Tính kích thước cho buồng sấy_____________________________________________________15

CHƯƠNG IV:TÍNH TOÁN NHIỆT CHO HỆ THỐNG SẤY________________________17
1.

Chọn chế độ sấy________________________________________________________________17

2.

Tính nhiệt thừa và ẩm thừa cho buồng sấy cho tưng giai đoạn____________________________17
2.1

Giai đoạn I________________________________________________________________17

2.2.

Giai đoạn II:_______________________________________________________________26

CHƯƠNG V:TÍNH TOÁN CHU TRÌNH BƠM NHIỆT,CHỌN MÁY NÉN VÀ VAN TIẾT
LƯU________________________________________________________________________30

1.

2.

Tính toán chu trình bơm nhiệt_____________________________________________________30
1.1.

Chọn môi chất lạnh__________________________________________________________30

1.2.

Chế độ nhiệt độ của môi chất.__________________________________________________30

1.3.

Xây dựng đồ thị lgp-h._______________________________________________________31

Tính chọn thiết bị phụ____________________________________________________________34
2.1.

Chọn máy nén____________________________________________________________34

2.2.

Chọn van tiết lưu nhiệt_____________________________________________________35

CHƯƠNG VI:TÍNH TOÁN THIẾT KẾ CÁC DÀN TRAO ĐỔI NHIỆT_______________37
1.

Thết kế dàn bay hơi tách ẩm_______________________________________________________37

1.1.

SV:

Chọn loại thiết bị bay hơi_____________________________________________________37

Page 1


2.

3.

1.2.

Xác định hệ số trao đổi nhiệt k_________________________________________________37

1.3.

Xác đinh độ chênh nhiệt độ trung bình___________________________________________37

1.4.

Tính diện tích trao đổi nhiệt___________________________________________________38

Tính thiết kế dàn ngưng trong______________________________________________________40
2.1.

Chọn loại thiết bị ngưng tụ____________________________________________________40

2.2.

Xác định hệ số trao đổi nhiệt k_________________________________________________41

2.3.

Xác định độ chênh nhiệt độ trung bình___________________________________________41

2.4.

Tính diện tích trao đổi nhiệt___________________________________________________41

Tính chọn dàn ngưng ngoài_______________________________________________________44
3.1.

Chọn loại thiết bị ngưng tụ____________________________________________________44

3.2.

Xác định hệ số trao đổi nhiệt k_________________________________________________44

3.3.

Xác định độ chênh nhiệt độ trung bình___________________________________________44

3.4.

Tính diện tích trao đổi nhiệt___________________________________________________44

CHƯƠNG VII:THIẾT KẾ ỐNG GIÓ,TÍNH CHỌN QUẠT VÀ CÁC THIẾT BỊ PHỤ___46

1.

Tính toán đường ống gió__________________________________________________________46

2.

Xác định trở kháng trên đường ống gió______________________________________________47

3.

4.

SV:

2.1.

Trở kháng ma sát:___________________________________________________________47

2.2.

Xác định trở kháng cục bộ____________________________________________________48

Xác định trở kháng trong bộ xử lý không khí__________________________________________48
3.1.

Xác đinh trở kháng qua dàn bay hơi tách ẩm______________________________________48

3.2.

Xác định trở kháng qua dàn ngưng tụ trong_______________________________________50

3.3.

Trở kháng qua tấm lọc bụi, qua buồng sấy________________________________________51

Tính chọn quạt gió______________________________________________________________51
4.1.

Xác định cột áp của quạt______________________________________________________51

4.2.

Xác định năng suất quạt gió___________________________________________________52

Page 2


Mở Đầu
Trong một xã hội ngày càng phát triển, đời sống con người ngày càng được
cải thiện nhu cầu về dinh dưỡng của mỗi con người cũng đã tăng lên vì thế để đáp
ứng nhu cầu đó thì ngoài những thực phẩm dinh dưỡng chính cho bữa ăn hằng
ngày như cơm, rau, thịt, cá,…thì các nguồn thực phẩm phụ góp phần không nhỏ
trong việc mang lại “hương vị” cho cuộc sống, bổ sung một lượng vitamin và
khoáng chất thiết yếu cần cho sự phát triển cân đối của con người và bánh kẹo là
một trong số đó.
Kẹo là một trong những lọai thực phẩm công nghiệp mang lại nhiều giá trị
kinh tế. Kẹo được sản suất qua nhiều công đoạn và nhiều quá trình công nghệ phức
tạp. Mỗi khâu chế biến mang một đặc thù và yêu cầu kỷ thuật nhất định. Một trong
những công đoạn không thể thiều trong quá trình sản xuất là công đoạn sấy kẹo.
Quá trình sấy là quá trình tách ẩm, chủ yếu là nước và hơi nước khỏi vật liệu

sấy (VLS) để thải vào môi trường. Ẩm có trong VLS nhận được năng lượng theo
một phương thức nào đó để tách khỏi VLS và dịch chuyển từ trong lòng vật ra bề
mặt và từ bề mặt vật vào môi trường bao quanh. (Quá trình làm khô VLS)
Quá trình sấy không chỉ là quá trình tách nước và hơi nước ra khỏi vật liệu
một cách thuần túy mà là một quá trình công nghệ phức tạp. Sản phẩm sau khi sấy
đòi hỏi phải đảm bảo chất lượng theo một chỉ tiêu nào đó và một chi phí năng
lượng tối thiểu. Chúng ta phải chọn sấy ở chế độ nhiệt, chế độ nhiệt độ phù hợp với
từng loại sản phẩm và đảm bảo được yều cầu về độ ẩm sau sấy của kẹo trong quá
trình sấy yêu cầu đảm bảo về màu sắc và mùi vị cũng sấy khắt khe.
Đồ án môn học kỷ thuật sấy có tên thiết kế hệ thống xử lý nhiệt ẩm cho hệ
thống sấy nhiệt độ thấp để sấy kẹo Jelly. Dưới sự hướng dẫn của TS. Nguyễn
Nguyên An. Tôi cố gắng hoàn thành tốt nhiệm vụ của Đồ Án yêu cầu.

SV:

Page 3


CHƯƠNG I:TÌM HIỂU VẬT LIỆU SẤY – KẸO JELLY
1. Lịch sử về ra đời và phát triển của kẹo
Cùng với sự phát triển của xã hội mức sống con người càng ngày càng nâng cao
và nhu cầu về bánh kẹo ngày một tăng. Hiện nay đã có rất nhiều công ty sản xuất
bánh kẹo ra đời nhằm đáp ứng nhu cầu của xã hội hiện nay.
Ngày nay công nghệ sản xuất kẹo đã tiến được một bước rất xa. Bánh kẹo
không chỉ được làm ở quy mô gia đình mà còn ở quy mô công nghiệp và dần giữ
một vị trí quan trọng trong nền công nghiệpthế giới.Các nhà cung cấp kẹo đã sản
xuất ra được rất nhiều loại kẹo khác nhau với nhiều hương vị khác nhau: kẹo cứng,
kẹo mềm, kẹo dẻo, kẹo cao su,…hương trái cây, hương sữa, hương bơ…
Nhưng nhu cầu về bánh kẹo không chỉ để đáp ứng thị hiếu của người tiêu dùng
về hương vị và giải trí mà còn có giá trị dinh dưỡng và mục đích khác như cũng

cấp vitamin, kháng sinh… Những năm gần đây các nhà máy sản xuất bánh kẹo đã
sản xuất được nhiều loại kẹo dinh dưỡng cung cấp thêm một lượng nhất định các
sinh tố và chất khoáng cần thiết cho cơ thể tuy chúng chỉ chiếm một lượng rất nhỏ
so với các chất khác như vitamin C trong kẹo cứng hoa quả hoặc kẹo chocolate,
vitamin A, B, D trong kẹo bơ, kẹo sữa; canxi, photpho trong kẹo thanh và kẹo
mềm…
Thị trường bánh kẹo cũng là một thị trường hết sức cạnh tranh, kể cả trong nước và
ngoài nước. Một số nhà sản xuất bánh kẹo trong nước uy tín như Kinh Đô, Bibica,
Vinabico, … vẫn quyết định tăng 15 – 30% sản lượng mỗi mùa Tết. Theo những
nghiên cứu vừa được Kinh Đô tiến hành cho thấy nhu cầu bánh kẹo trong nước
hàng năm khoảng 50.000 tấn. Trong đó nhập khẩu khoảng 5 – 8 ngàn tấn. Theo các
chuyên gia Thuỵ Sĩ, thị trường bánh kẹo Việt Nam ước đạt khoảng 4.000 tỉ/năm.
Trong đó bánh kẹo nội địa chiếm khoảng 80% thị phần và đã có được thị trường
xuất khẩu.

SV:

Page 4


2. Giá trị dinh dưỡng của kẹo
Trong đời sống hàng ngày , trẻ em và người lớn đều thích ăn kẹo về mùi vị hấp
dẫn của nó cũng như vẻ bề ngoài hơn là họ nghĩ tới việc ăn kẹo để cung cấp chất
dinh dưỡng . Tuy nhiên khi ta ăn kẹo cũng có nghĩa ta đã cung cấp cho cơ thể 1
năng lượng nhất định . Điều này còn tùy thuộc vào thành phần nguyên liệu sử dụng
Các chất dinh dưỡng có trong kẹo bao gồm :
 Glucid : đường là thành phần glucid chủ yếu trong kẹo . Đây là nguồn chủ
yếu cung cấp nhiệt năng cho cơ thể con người . Cứ mỗi gam đường tỏa ra 1
nhiệt lượng là 4,22 Kcal . Các disaccharide là loại chất ngọt cơ bản có khá
nhiều trong các loại kẹo. Dạ dày hấp thụ loại này khá dễ dàng , đặc biệt là

trẻ em sử dụng khá thích hợp . Monosaccharide cũng tồn tại trong các loại
kẹo. Ngoài ra còn 1 số loại glucid khác như pectin , tinh bột ,.. cũng có mặt
trong thành phần của kẹo nhưng với hàm lượng nhỏ hơn .
 Lipid : trong kẹo lượng lipid có thể đến hơn 40% và được đưa vào trong kẹo
dưới dạng bơ , sữa cacao ... Lượng nhiệt sinh ra của 1 dơn vị khối lượng chất
béo lớn gấp 2 lần của đường. Mỗi gam chất béo tỏa ra 1 nhiệt lượng là 9,3
Kcal . Do đó ăn kẹo có chứa nhiều chất béo sẽ bù đắp được nhiều nhiệt năng
tiêu hao của cơ thể .
 Protein : hàm lượng albumin trong các loại kẹo tương đối cao. Về quan
điểm dinh dưỡng học, albumin động vật có thể nâng cao hệ số hấp thụ của
cơ thể đối với albumin thực vật vì thế trẻ em trong thời kì sinh trưởng, phụ
nữ có thai, người ốm có thể dùng kẹo chứa nhiều albumin để điều tiết dinh
dưỡng .
 Vitamin và khoáng : trong kẹo trái cây có các sinh tố và chất khoáng cần thiết
cho cơ thể như vitamin C , các chất khoáng như canxi , photpho , sắt… Kẹo
trái cây là nguồn bổ sung quan trọng các chất vi lượng rất cần thiết cho cơ thể
mà các bữa ăn chính cung cấp không đầy đủ
3. Một số nguyên liệu chính dùng sản xuất kẹo

Đường saccharose :
SV:

Page 5


Đường sacccharose rất phổ biến trong tự nhiên , có nhiều trong mía , củ cải
đường hay trái thốt nốt . Là loại đường dễ hòa tan , nó có ý nghĩa quan trọng với sự
dinh dưỡng ở người . Saccharose có những tính chất vật lý sau:
- Công thức phân tử là C12H22O11
- Khối lượng phân tử là : 324 dvC .

- Nhiệt độ nóng chảy : 186 – 188oC
- Độ hòa tan : saccharose rất dễ tan trong nước , ở nhiệt độ thường có thể hòa
tan với nước tỉ lệ : 1:2 . Độ tan này tăng theo nhiệt độ. Ở nhiệt độ khác
nhau , độ hòa tan saccharose cũng khác nhau . Saccharose không hòa tan
trong đa số các dung môi hữu cơ mà hòa tan trong các dung môi như NH 3
lỏng , hợp chất của rượu và nước .
- Độ ngọt : độ ngọt của saccharose trong dung dịch phụ thuộc vào sự có mặt
của các chất khác và điều kiện môi trường như độ PH , độ nhớt và hàm
lượng NaCl .
- Độ nhớt : tăng theo chiều tăng nồng độ và giảm theo chiều tăng nhiệt độ

Mạch nha :
Mạch nha cũng là 1 nguyên liệu quan trọng để làm nên kẹo . Nó là sản phẩm
trung gian của quá trình thủy phân tinh bột bằng acid hoặc bằng enzyme
Đặc điểm của mạch nha: nhớt dính , trong suốt có màu vàng và trắng , ngọt
chứa khoảng 75 chất khô . Thành phần chất khô chủ yếu là glucose, maltose và
dextrin . Tùy mức độ thủy phân mà ta có các sản phẩm mật tinh bột khác nhau , có
tính chất và công dụng khác nhau .
Để đánh giá mức độ thủy phân của tinh bột trong chế biến mạch nha người ta
dựa vào chỉ số DE . Chỉ số DE là chỉ số đặc trưng cho khả năng khử của các sản
phẩm thủy phân từ tinh bột , chỉ số này mô tả bằng số gam đường glucose trên
100g chất khô của sản phẩm . Đường glucose theo định nghĩa có chỉ số DE là 100
Dựa vào chỉ số DE có thể phân ra 3 loại mạch nha sau :
 Loại có DE thấp : DE < 35% chứa các cấu tử có trọng lượng phân tử cao
với 1 tỉ lệ khá lớn . Vì vậy đường này có độ nhớt cao và độ ngọt thấp.
 Loại có DE cao : DE > 50% chứa nhiều đường đơn giản hơn . Do đó có
độ nhớt thấp , độ ngọt cao và hút ẩm nhiều . Vì vậy được dùng nhiều
trong sản xuất kẹo mềm và nước giải khát.
SV:

Page 6


 Loại có DE trung bình : thường dùng để sản xuất kẹo cứng .
Nước :



Nước là cũng là một thành phần quan trọng trong sản xuất kẹo. Tuy nhiên việc
kiểm soát số lượng và chất lượng nước trong kẹo là bước đầu tiên để đảm bảo chất
lượng của sản phẩm vì tính chất của nước có thể gây ra những rắc rối trong suốt
quá trình sản xuất .
Nếu dùng nước nhiễm acid thì sẽ không kiểm soát được tỉ lệ đường khử và sử
đổi màu trong suốt quá trình nấu .
4. Quy trình sản xuất kẹo Jelly

5. Thông số vật lý của kẹo Jelly:
- Thủy phần : ω2 = 18 %
- Nhiệt dung riêng trung bình của sản phẩm kẹo: Cp = 2kg/kJ.K
- Khối lượng riêng trung bình của sản phẩm kẹo: ρk = 3100 kg/m3
SV:

Page 7


CHƯƠNG II:TỔNG QUAN VỀ PHƯƠNG PHÁP SẤY LẠNH

1. Lựa chọn phương pháp sấy cho kẹo JELLY
Việc lựa chọn phương pháp sấy là một bước quan trọng nhất trong việc thiết kế
hệ thống sấy đối với một vật liệu nào đó.để lựa chọn được một phương pháp sấy

phù hợp thì điều đầu tiên cần phải xác định được yêu cầu của sản phẩm sau khi sấy
để từ đó tìm ra phương pháp sấy hợp lý.
Đối với kẹo JELLY là một loại kẹo có đặc trưng về mùi hương ,màu sắc và độ
mềm dẻo của kẹo sau khi rót vào là ở thể lỏng và yêu cầu sau khi sây kẹo ở dạng
dẻo,màu sắc và hương vị các loại vitamin phải được đảm bảo.
Dựa vào yêu cầu của sản phẩm ta đi tìm phương pháp sấy phù hợp cho kẹo.
Hiện nay sấy lạnh là phương pháp sấy có đáp ứng được yêu cầu như trên .
Sấy lạnh là người ta tạo ra độ chênh áp suất hơi nước giữa vật liệu sấy và
tác nhân sấy bằng cách giảp phân áp suất hơi nước trong tác nhân sấy P h nhờ giảm
độ chứa ẩm d. Khi đó, ẩm trong vật liệu dịch chuyển từ bề mặt vào môi trường.
2. Phương pháp sấy lạnh
Với hệ thống sấy lạnh, nhiệt độ vật liệu sấy cũng như nhiệt độ tác nhân sấy
bằng hoặc thấp hơn nhiệt độ môi trường. Tác nhân sấy thường là không khí. Trước
hết không khí được khử ẩm bằng phương pháp làm lạnh hoặc bằng các máy khử
ẩm hấp phụ. Sau đó được đốt nóng hoặc làm lạnh đến nhiệt độ yêu cầu rồi cho đi
qua vật liệu sấy. Khi đó, phân áp suất hơi nước trong tác nhân sấy bé hơn phân áp
suất hơi nước trên bề mặt vật liệu sấy nên ẩm từ dạng lóng bay hơi và đi vào tác
nhân sấy. Như vậy, quy luật dịch chuyển ẩm trong lòng vật liệu sấy và từ bề mặt
vật vào môi trường trong các hệ thống sấy lạnh giống như các loại hệ thống sấy
nóng. Điều khác nhau ở đây là cách giảm phân áp suất hơi nước p h trong tác nhân
sấy. trong các hệ thống sấy nóng đối lưu, người ta giảm P h bằng cách đốt nóng tác
nhân sấy(d=ct) để tăng áp suất bão hoà dẫn đến giảm độ ẩm tương đối φ. Còn trong
SV:

Page 8


các hệ thống sấy lạnh có nhiệt độ tác nhân sấy bằng nhiệt độ môi trường, người ta
tìm cách giảm phân áp suất hơi nước của tác nhân sấy bằng giảm độ chứa ẩm d kết
hợp với quá trình làm lạnh ( sau khử ẩm bằng hấp phụ) hoặc đốt nóng (sau khử ẩm

bằng giàn lạnh).
Phân loại hệ thống sấy lạnh.
Theo phương pháp sấy có thể chia ra các loại sau:
- Sấy ở nhiệt độ thấp.
- Sấy thăng hoa.
- Sấy chân không.
A. Sấy ở nhiệt độ thấp.
Khái niệm: Sấy ở nhiệt độ thấp là quá trình sấy sử dụng tác nhân sấy là



không khí đã được giảm ẩm, ở nhiệt độ xấp xỉ nhiệt độ môi trường.

Đặc điểm.



 Nhiệt độ của tác nhân sấy xấp xỉ hoặc nhỏ hơn nhiệt độ môi trường nhưng
không nhiều
 Không yêu cầu làm lạnh sâu cũng như tạo ra chân không.
 Thiết bị đơn giản.
 Chất lượng sản phẩm tốt.
Phân loại.



 Sấy bằng máy hấp phụ ẩm kết hợp với máy lạnh.
 Sấy bằng bơm nhiệt kết hợp với dàn lạnh khử ẩm.
Dùng máy lạnh hấp phụ ẩm.

SV:

Page 9


 Là phương pháp sử dụng chất hấp phụ vật lý hoặc hóa học để khử ẩm
trong tác nhân sấy. Sau đó dùng tác nhân sấy có dung ẩm thấp này
vào để thực hiện quá trình sấy vật liệu thấp.
 Dựa trên cơ sở đặc tính hấp phụ ẩm của một số vật liệu.
 Một số chất hấp phụ thông dụng: SiO2, than hoạt tính…
Dùng bơm nhiệt.
Không khí được làm lạnh xuống dưới nhiệt độ đọng sương, khi đó hơi nước
trong không khí ngưng tụ làm giảm độ chứa hơi d. Sau đó không khí được
cấp nhiệt đến nhiệt độ sấy ( thông thường nằm trong khoảng từ 18 ÷ 50 ℃),
độ ẩm tương đối φ giảm. Tiếp đến không khí sau khi giảm ẩm được thổi vào
buồng sấy và thu ẩm từ vật liệu sấy và đưa ra ngoài môi trường.



Ưu điểm và nhược điểm.
Ưu điểm:
 Chất lượng sản phẩm cao, giữ nguyên được màu sắc mùi vị giống như
lúc chưa đưa vào sấy.
 Thích hợp để sấy các loại vật liệu yêu cầu chất lượng cao, đòi hỏi phải
sấy ở nhiệt độ thấp.
 Sản phẩm bảo quản lâu, ít bị tác động bởi điều kiện bên ngoài.
 Đảm bảo vệ sinh cho vệ liệu sấy.
 Hiệu suất sử dụng năng lượng cao.
 Công suất lớn, dễ tự động hóa và điều khiển.
 Tuổi thọ của thiết bị cao, thân thiện với môi trường.

Nhược điểm:
 Chi phí đầu tư lớn.
 Do sấy nhiệt độ thấp nên phạm vi ứng dụng hẹp.

SV:

Page 10


 Cấu tạo thiết bị phức tạp, thời gian sấy dài.
 Vận hành phức tạp và chi phí vận hành cao.
 Giá thành sản phẩm cao.
 Do cuốn bụi nên có thể gây tắc thiết bị làm lạnh.
B.

Sấy thăng hoa.

Khái niệm.
Sấy thăng hoa hay còn gọi là đông khô, là phương pháp hạ thấp nhiệt độ vật
liệu sấy xuống điểm đông lạnh (T<273K ) và được đặt trong bình chân không có
áp suất gần với áp suất chân không tuyệt đối( P<610Pa ) .Khi đó nước thoát khỏi
vật liệu sấy ở trạng thái rắn chuyển sang trạng thái khí. Nhiệt cấp cho vật liệu sấy
chủ yếu biến thành nhiệt ẩn thăng hoa.
Nguyên lý làm việc
Mỗi chất đều có một điểm tới hạn K nhất định là giao của 3 pha. Ở đó nhiệt ẩn
hóa hơi có thể xem bằng không.
Nếu ẩm vật liệu có trạng thái đóng băng dưới điểm K, khi đốt nóng đẳng áp đến
giao điểm pha rắn và khí thì nước ở thể rắn sẽ thực hiện quá trình thăng hoa.
Các giai đoạn trong quá trình sấy thăng hoa
 Giai đoạn làm lạnh.

 Giai đoạn thăng hoa.
 Giai đoạn bốc hơi ẩm dư.
Ưu điểm:
 Chất lượng sản phẩm cao.
 Giữ được chất lượng sinh học của sản phẩm.
 Giữ được nguyên hình dạng sản phẩm.
 Giảm thời gian sấy so với sấy ở nhiệt độ thấp.
SV:

Page 11


 Có tính hiện đại cao, dễ tự động hóa và điều khiển.
 Tiêu hao năng lượng để thoát ẩm thấp.
Nhược điểm:
 Giá thành thiết bị đắt.
 Lĩnh vực ứng dụng hẹp.
 Hệ thống phức tạp cồng kềnh.
 Chi phí vận hành cao.
 Giá thành sản phẩm cao.
 Yêu cầu trình độ vận hành cao.
C.

Sấy chân không.

Khái niệm
Phương pháp sấy chân không là phương pháp tạo ra môi trường gần như
chân không trong buồng sấy, nghĩa là nhiệt độ vật liệu sấy nhỏ hơn 0℃, áp suất tác
nhân sấy bao quanh vật lớn hơn 610 Pa. Khi nhận được nhiệt lượng, các phần tử
nước trong vật liệu sấy ở thể rắn sẽ chuyển sang thể lỏng, sau đó mới chuyển sang

thể hơi và đi vào môi trường.
Ưu điểm:
 Chất lượng sản phẩm cao.
 Giữ được các thành phần của vật liệu sấy: màu sắc, mùi vị, thành phần
các chất…
 Đảm bảo vệ sinh an toàn thực phẩm.
Nhược điểm:
 Hệ thống có chi phí đầu tư lớn.
 Yêu cầu vận hành phức tạp.
SV:

Page 12


 Giá thành sản phẩm cao.
KẾT LUẬN:
Sau khi tìm hiểu các phương pháp sấy trên em thấy phương pháp sấy dùng
hệ thống bơm nhiệt là phù hợp và tối ưu nhất với vật liệu sấy là kẹo Jelly. Nhiệt độ
môi trường sấy có thể điều chỉnh khá rộng từ nhiệt độ xấp xỉ môi trường đến nhiệt
độ âm. Khác với các thiết bị nhiệt lạnh khác, khi sử dụng bơm nhiệt để sấy khô và
hút ẩm thì cả dàn nóng và dàn lạnh đều được sử dụng hữu ích nên năng suất tiêu
thụ năng lượng được tận dụng đến mức cao nhất. Cùng với đó là một số các ưu
điểm sau:
 Khả năng giữ màu sắc, mùi vị và vitamin đều tốt.
 Bảo vệ môi trường, vận hành an toàn.
 Có khả năng điều chỉnh nhiệt độ tác nhân sấy để phù hợp với các giai đoạn
sấy khác nhau nhờ thay đổi công suất nhiệt của dàn ngưng trong.

SV:

Page 13


111Equation Chapter 1 Section 1CHƯƠNG

III:LỰA CHỌN SƠ
ĐỒ XỬ LÝ KHÔNG KHÍ

Sấy lạnh là phương pháp sấy phù hợp với các loại vật liệu có yêu cầu cao
như kẹo jelly chi phí đầu tư ban đầu cho hệ thống cao nên cần phải có mô hình
hệ thống sấy thích hợp, sơ đồ tuần hoàn không khí phải đảm bảo yêu cầu mà
không tốn kém về mặt năng lượng cũng như chi phí lắp đặt. Để đảm bảo điều
đó cần phải lựa chọn sơ đồ xử lý không khí hoàn nguyên 100% để đảm bảo chất
lượng cho kẹo, giảm lượng tạp chất bụi từ bên ngoài làm ảnh hưởng chất lượng
sản phẩn và còn tránh tổn thất năng lượng ra bên ngoài.

SV:

Page 14


1. lọc bụi;

5. quạt;

2. dàn bay hơi tách ẩm

6. buồng sấy;

3. cách chắn nước;

7. khay sấy.

4. dàn ngưng da nhiệt;

1. Xử lý số liệu đầu vào

 Tác nhân sấy:
Nhiệt độ không khí vào 22-350C ta chọn giá trị trung bình vào buồng sấy là
23,50C.
Độ ẩm không khí 30-40% ta lấy độ ẩm không khí vào buồng sấy là 35%.
Tốc độ gió .Vì các khay sấy có chứa bột mì làm khuôn và hút ẩm thì cần
chon tốc độ gió 0,5m/s.
Nhiệt dung riêng khối lượng đẳng áp của không khí ở nhiệt độ nhỏ hơn
1000C là Cpk =1kJ/kg.K.
3
Khối lượng riêng của không khí ở 23,50C là   1, 2kg / m .
 Tác nhân sấy:

Thủy phần vào 1  22% ;
Thủy phần ra 2  18% ;

Năng suất sấy một mẻ G2  400kg / mẻ;
Nhiệt độ vào 600C;
Nhiệt độ ra 23,50C;
Nhiệt dung riêng trung bình của kẹo Cpvl=2kJ/kg.k;
3
Khối lượng riêng của kẹo   3100kg / m .

Năng suất sấy G2  400kg / mẻ = 0,0023kg/s;

Khối lượng vật liệu vào buồng sấy :
G1  G2

SV:

 1  2 
 1  1 

 400

 1  0,18 
 1  0, 22 

Page 15

 420, 5kg / me  0, 0024kg / s


Khối lượng mỗi khay sấy có thể chứa là 400gr kẹo thành phẩm trên mỗi
khay.

số khay cần phải có :

420,5.103
N
 1051khay
400
Tính lượng ẩm bay hơi:
W  G1  G2  420,5  400  20,5kg / me  0.43kg / h  0,0001kg / s
Lượng không khí khô cần thiết để bay hơi một kg ẩm:

1
1
l

 500khkk / kg
d 0,002
ẩm
Lượng không khí tuần hoàn trong buồng sấy:
L  W.l  0,00012.500  0,06kg / s
2. Tính kích thước cho buồng sấy
Trong hệ thống vừa ta có thể không dùng xe goon để vận chuyển các khay mà
các khay được xếp chồng lên nhau. Buồng sấy được chia làm 3 dãy khay, tương
ứng có 2 lối vào cho công nhân vận chuyển khay ra vào. Để tiện cho công nhân
làm việc thì các khay xếp có chiều cao tối đa là 1,8m vừa tầm tay của người công
nhân.
Xác định số khay trên một cột:

m

1800
 45khay
40

Z

N
1051

 8khay
45.3 45.3

Số khay trên một hàng:

Xác đinh kích thước bao quanh buồng sấy:
Buồng sấy được xây dựng bằng gạch đỏ và được trát vữa cát, xi măng bảo vệ
mặt trong và ngoài. Thông số vật lý kích thước gạch dày 500mm hệ số dẫn nhiệt
λ = 0,77W/m.k;vữa trát bảo vệ dày 20mm,hệ số dẫn nhiệt λ = 0,93 W/m.k.
Lối đi cho công nhân làm việc là 700mm;
SV:

Page 16


Kích thước khay 500x500x40mm;
Kích thước bổ sung các khay cách tường buồng sấy 100mm cách sàn và trần
200mm;
Hai bên hệ thống cấp gió là 500mm.
Tính chiều rộng buồng sấy : có 3 hàng khay và hai lối đi:
R  3.500  2.100  1400  3100mm
Tính chiều dài buồng sấy :có 8 khay trên một hàng :
D  8.500  2.500  5000mm
Tính chiều cao của buồng sấy:
C  1800  200.2  2200mm

SV:

Page 17


CHƯƠNG IV:TÍNH TOÁN NHIỆT CHO HỆ THỐNG SẤY

1. Chọn chế độ sấy
Sấy kẹo được chia làm hai giai đoạn sau:
Giai đoạn I: Sấy là giảm nhiệt độ kẹo xuống nhiệt độ cân bằng với nhiệt độ buồng
sấy:
tv = 600C,tbs = 23,50C,ω1 = 22%.τ=6h.
Giai đoạn II. Sấy nhiệt độ không đổi:
tbs = 23,50C, ω2 = 18%. τ=48h
2. Tính nhiệt thừa và ẩm thừa cho buồng sấy cho tưng giai đoạn
Hệ thống sấy cỡ vừa nên ta chỉ xét tới các nguồn nhiệt tác động tới chế độ nhiệt
của buồng sấy như là:
Nhiệt thừa

QT  Qv  Qk  QBc , W
Trong đó :
QT :là tổng nhiệt thừa trong buồng sấy;
Qv :là nhiệt do vật liệu tỏa ra;
QBC :là nhiệt tổn thất qua kết cấu bao che.
2.1 Giai đoạn I
Tính cân bằng nhiệt
Giả thiết hệ thống sấy đặt tại Vũng Tàu với nhiệt độ mùa đông là 18 0C và mùa
hè là 350C. Để hệ thống có thể hoạt động tốt cho cả năm thì ta tính nhiệt cân bằng
nhiệt cho cả hai mùa và lựa chọn công suất tối ưu để hệ thống hoạt động tốt.
Xác định nhiệt thừa do vật liệu mang vào trong giai đoạn 1 (6h):
SV:

Page 18


Qv  G1.C p .(tv  tbs )  W.r

(W)

Trong đó :
G1: là lượng vật liệu vào trong giai đoạn đầu;
Cp:là nhiệt dung riêng của kẹo

C p  2kJ / kg.k

;

tv,tbs: là nhiệt vào và ra của sản phẩm:tv = 600C,tbs = 23,50C;
W:là lượng ẩm bay hơi tính theo kg/s;
r là nhiệt ẩn hóa hơi của nước:r = 2500kJ/kg.

Qv  0,0024.2.(60  23,5)  0,0001.2500  0,43kW  4300W
Xác định nhiệt thừa do khay sấy mang vào:

Qk  N .Gk .Ck . tk  tbs   kW 
Trong đó :
N- là số khay sấy;
Gk- là khối lượng khay sấy tính theo kg/s giả thiết khay sấy
nặng 11,5kg.
Gk 

1,5
 6,9.105 kg / s
6.3600

Ck- nhiệt dung riêng của khay.khay làm bằng gỗ thông C k = 0,88kJ/kg.k (bảng 23)
[3]

Giả thiết chênh lệch nhiệt độ trong xưởng với ngoài trời là 40C .
mùa hè:
Tk = tf2 =310C,tbs = 23,50C
Q h k  1051.6,9.105.0,86  31  23,5   0,47 kW  467W

SV:

Page 19


mùa đông:
Tk = tf2 =220C,tbs = 23,50C
Q d k  1051.6,9.105.0,88  22  23,5   0,096kW  96W

(Nhiệt thiếu)

Xác định tổn thất qua kết cấu bao che:
Vào mùa đông thì nhiệt truyền từ ngoài vào buồng sấy, vào mùa hè thì nhiệt từ
bên ngoài truyền vào buồng sấy. Để xử lý chính xác nhiệt ẩm trong buồng sấy ta
tính cho cả hai mùa.

tf1
tw1
tw4
tf2

Trong đó:
tf1: là nhiệt độ trong buồng sấy;
tf2:là nhiệt ngoài buồng sấy ;
tw1:là nhiệt tường trong của buồng sấy ;

tw4:là nhiệt tường ngoài ;

SV:

Page 20


q

t

 tf 2
 W / m2 
1 1  2  3 1
   
1 1 2 3  2
f1

2
Xác định α1:với vận tốc v=0,5m/s2 1  6,15  4,17.0,5  8,2W / m .k (6.7)[6]

Mật độ dòng nhiệt cho mùa đông
tf2 = 220C
Tw1 và tw4 ta có thể da thiết một trong hai và kiểm nghiêm bằng công thức:
4

q1  1. t W1  t f 1   q2   2 . t f 4  t w 2  

�
i 1

4

�
i 1

. t f 2  t f 1 

i

Chọn tw1 = 23,3750C
Tính mật độ dòng nhiệt q:
q1  1. tw1  t f 1   8,3  23,375  23,5   1kW

Tính nhiệt độ thành ngoài của tường tw4


tw 4  tw1  q �  23,375  0,692  22,660 C

 2  1, 715. t w 4 – t f 2 

1/3

 1,715  22,66  22 

1/3

 1,5W / m 2 .k

(6.8)[6]

Kiểm tra lại giả thiết chọn tw1 =23,3750C

k

1
=0,67W / m 2 .k
1 0,02 0,5 0,02 1




8,2 0,93 0,77 0,93 1,5
q d  t.k  (22  23,5).0,67  1 W / m 2 

SV:

Page 21


Mật độ dòng nhiệt vào mùa hè:
tf2 = 310C
Tw1 và tw4 ta có thể da thiết một trong hai và kiểm nghiêm bằng công thức:
4

q  1. tw1  t f 1    2 . t f 2  tw1  

�
i 1
4

�
i 1

. t f 2  t f 1 

i

Chọn tw4 = 28,40C
Tính hệ số trao đổi nhiệt đối lưu phía ngoài tường ∝2:

 2  1,715  31  28,4 

1/3

 2,35W / m 2 .k

Xác định mật độ dòng nhiệt q:
q2   2 . t f 2  tw4   2,35  31  28,4   6kW

Tính nhiệt độ thành trong của tường tw1:


tw1  tw4  q �  28,4  6.0,692  24,250 C

Kiểm tra lại giả thiết chọn tw1 =28,40C

k

1
=0,81W / m 2 .k

1 0,02 0,5 0,02
1




8,2 0,93 0,77 0,93 2,36

Mật độ dòng nhiệt:
q h  t.k  (31  23,5).0,81  6  W / m 2 

Xác đinh diện tích truyền nhiệt qua kết cấu bao che:
Diện tích tường bao quanh Fbq = 35m2
Diện tích trần bằng sàn Ftr = 15m2
SV:

Page 22


Tổn thất qua tường bao quanh:
Mùa đông:
Q d bq  Fbq .q  35.(1)  35(W )

Mùa hè:
Q h bq  Fbq .q  35.6  210(W )

Tổn thất qua trần:
Mùa đông:

Q d tr  1,3qFtr  1,3.(1).15  19,5(W)

Mùa hè:

Q h tr  1,3qFtr  1,3.6.15  117(W)
Tổn thất qua sàn:
Mùa đông:
∆t =(23,3-23,5) = -0,20C
Với diện tích nhỏ hơn 48m2 Fs = 4(D+R)=4(5+3,1)=32m2 k=0,47W/m.k

Qs  t.k .F  0,2.0,47.32  3  W 
Mùa hè:
∆t =(24-23,5) = 0,50C
Với diện tích nhỏ hơn 48m2 Fs = 4(D+R)=4(5+3,1)=32m2 k=0,47W/m.k

Qs  t.k .F  0,5.0,47.32  7,52  W 

Tổn thất qua kết cấu bao che sẽ là:
mùa đông:
SV:

Page 23


Q d BC  Qbq  Qtr  Qs  (35  19,5  3)  57,5  W 

Mùa hè:
Q h BC  Q h bq  Q h tr  Q h s  210  117  7,5  334,5  W 

Vậy tổng nhiệt thừa ở mùa hè cho giai đoạn I :
Mùa đông:

Q d T  Q d v  Q d BC  Q d k  430  75,5  96  259W
Mùa hè:

Q d T  Q d v  Q d BC  Q d k  430  334,5  467  1232W
Tia quá trình
Mùa đông:
Q d T 0, 2645


 2645kJ / kg  632kcal / kg
W
0,0001

Mùa hè:
Q hT
1,232


 12320kJ / kg  2947kcal / kg
W 0,0001

Tra các thông số của các điểm
d  6,2 g / kg
�
t1  23,50 C �
� �1
�
  35%
�I1  39,3kJ / k
- Điểm 1 �

  95%
�
t2  2,50 C
�
��
�
d

d


d

6,2

2

4,2
1
�I1  13kJ / k
- Điểm 2 � 2

Bảng 1.1 thông số các điểm nút
SV:

Page 24


Điểm
1

2

t

(0C)
23
2,45

 %

I(

kJ/kg)
39,3
13

d (g/kg)
6,2
4,2

I(

kJ/kg)
34,07

d (g/kg)
4,2

I(

kJ/kg)
14,7

d (g/kg)
4,2

35
95

- Điểm 3 vì quá trình 3-1 tiến hành theo tia quá trình
Mùa đông
 d  632kcal / kg
d3  d 2  0,002kga / kgkk
�
�
  632kJ / kg
�
Điểm
3

t

(0C)
23,3

 %

(0C)
4,2

 %

24

Mùa hè
 h  2947 kcal / kg
Điểm
3

t

75

Từ kết quả tính toán ta lựa cho công suất mùa đông để xây dựng đồ thị I-d
cho không khí.

SV:

Page 25