TÍNH TOÁN, THIẾT KẾ MÁY SẤY BƠM NHIỆT SẤY THANH LONG CẮT LÁT VỚI NĂNG SUẤT 200KGMẺ

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM TP HỒ CHÍ MINH
KHOA CƠ KHÍ – CÔNG NGHỆ

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP

ĐỀ TÀI:

TÍNH TOÁN, THIẾT KẾ MÁY SẤY BƠM NHIỆT SẤY THANH
LONG CẮT LÁT VỚI NĂNG SUẤT 200KG/MẺ

SINH VIÊN THỰC HIỆN
Phan Ngọc Sinh
Phạm Quốc Cường
Ngành: Công Nghệ Nhiệt lạnh
Niên Khóa: 2009-2013

Tháng 6 năm 2013

i


BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM TP HỒ CHÍ MINH
KHOA CƠ KHÍ – CÔNG NGHỆ

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP

ĐỀ TÀI:

TÍNH TOÁN, THIẾT KẾ MÁY SẤY BƠM NHIỆT SẤY THANH

LONG CẮT LÁT VỚI NĂNG SUẤT 200KG/MẺ

SINH VIÊN THỰC HIỆN

GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN

TS. NGUYỄN HUY BÍCH
ThS. LÊ QUANG GIẢNG

Phan Ngọc Sinh
Phạm Quốc Cường

Tháng 6 năm 2013
ii


LỜI CẢM TẠ

Từ những ngày đầu bước chân vào giảng đường đại học cho đến khi hoàn thành
luận văn này, chúng tôi luôn nhận được sự quan tâm chỉ dạy và giúp đỡ tận tình của
quý thầy cô. Qua luận văn này, chúng tôi xin được bày tỏ lòng biết ơn chân thành đến:
-

Ban Giám Hiệu Trường Đại Học Nông Lâm Thành Phố Hồ Chí Minh

-

Ban Chủ Nhiệm Khoa Cơ Khí – Công Nghệ

-

Quý thầy cô đã tận tình chỉ dạy chúng tôi trong thời gian học tập tại trường

-

Thầy TS. Nguyễn Huy Bích và ThS. Lê Quang Giảng – người trực tiếp theo
dõi, tận tình hướng dẫn và giúp đỡ chúng tôi thực hiện đề tài này
Xin cảm được cảm ơn quý thầy, quý cô, các anh, các bạn ở Trung tâm Công

Nghệ và Thiết bị Nhiệt lạnh đã giúp đỡ chúng tôi trong quá trình thực hiện đề tài này
Cuối cùng, chúng tôi muốn nói lời cảm ơn đến ba mẹ cùng mọi người trong gia
đình đã quan tâm, lo lắng, động viên chúng tôi trong những ngày học tập xa nhà
Chúng tôi xin gửi đến quý thầy cô, ba mẹ cùng tất cả mọi người lời chúc sức
khỏe và lời cảm ơn chân thành nhất!
TP. Hồ Chí Minh, tháng 6 năm 2013
Sinh viên thực hiện
Phan Ngọc Sinh
Phạm Quốc Cường

iii


TÓM TẮT
1. Tên đề tài
“ TÍNH TOÁN, THIẾT KẾ MÁY SẤY BƠM NHIỆT SẤY THANH LONG
CẮT LÁT VỚI NĂNG SUẤT 200KG/MẺ”
2. Thời gian và địa điểm thực hiện
-

Thời gian: từ 25/2/2013 đến 17/5/2013

-

Địa điểm: tại Trung tâm Công Nghệ và Thiết bị Nhiệt Lạnh, Trường Đại
học Nông Lâm Thành phố Hồ Chí Minh

3. Mục đích
-

Khảo nghiệm mô hình đã có sẵn với các chế độ sấy nhiệt độ khác nhau

-

Tính toán, thiết kế máy sấy bơm nhiệt với năng suất 200 kg/mẻ dùng để
sấy thanh long cắt lát.

4. Nội dung
Đề tài thực hiện với những nội dung sau:
-

Khảo nghiệm sấy thanh long cắt lát trên máy sấy bơm nhiệt đã có sẵn tại
Trung tâm Công Nghệ và Thiết bị Nhiệt Lạnh, Trường Đại Học Nông
Lâm Thành Phố Hồ Chí Minh

-

Thiết kế mô hình máy sấy bơm nhiệt với năng suất 200kg/mẻ

5. Kết quả
-

Đã khảo nghiệm máy sấy bơm nhiệt tại Trung tâm Công Nghệ và Thiết
bị Nhiệt Lạnh, Trường Đại Học Nông Lâm Thành Phố Hồ Chí Minh

-

Tính toán, thiết kế máy sấy bơm nhiệt với năng suất 200kg/mẻ dùng để
sấy thanh long cắt lát

iv


MỤC LỤC
Trang
LỜI CẢM TẠ .............................................................................................................. iii 
TÓM TẮT ................................................................................................................... iv 
MỤC LỤC .................................................................................................................... v 
DANH SÁCH CÁC CHỮ VIẾT TẮT .................................................................... viii 
DANH SÁCH CÁC BẢNG ........................................................................................ ix 
CHƯƠNG 1MỞ ĐẦU ................................................................................................. 1 
1.1 ĐẶT VẤN ĐỀ ..................................................................................................... 1 
1.2 MỤC ĐÍCH.......................................................................................................... 1 
CHƯƠNG 2TỔNG QUAN ......................................................................................... 3 
2.1 TỔNG QUAN VỀ THANH LONG .................................................................... 3 
2.1.1 Đặc điểm, nguồn gốc thanh long ................................................................. 3 
2.1.2 Tiêu chuẩn thu hái thanh long ....................................................................... 4 
2.1.3 Tình hình sản xuất và tiêu thụ ....................................................................... 4 
2.1.4 Tính chất vật lý, thành phần hóa học ............................................................ 6 
2.2 Sơ lược về công nghệ sấy rau, quả ..................................................................... 7 
2.2.1 Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình sấy ...................................................... 7 

2.2.2 Giản đồ trắc ẩm ............................................................................................ 8 
2.2.3 Phân loại phương pháp sấy ........................................................................ 10 
2.2.3.1 Phương pháp sấy nóng ........................................................................ 10 
2.2.3.2 Phương pháp sấy lạnh ......................................................................... 11 
2.2.4 Giới thiệu về máy sấy bơm nhiệt. .............................................................. 12 
2.2.5 Sơ lượt các loại máy sấy hiện nay.............................................................. 18 
2.2.5.1 Tính chất vật liệu sấy............................................................................ 18 
2.2.5.2 Hình dạng, kích thước .......................................................................... 19 
2.2.5.3 Tính chất ẩm ......................................................................................... 19 
2.3 Không khí ẩm.................................................................................................... 20 
2.3.1 Khái niệm cơ bản ....................................................................................... 20 
v


2.3.2 Các loại không khí ẩm. .............................................................................. 20 
2.3.3 Các thông số đặc tính của không khí ẩm. .................................................. 20 
CHƯƠNG 3NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU........................... 23 
3.1 Thời gian và địa điểm ....................................................................................... 23 
3.2 Nguyên liệu và trang thiết bị thí nghiệm .......................................................... 23 
3.3 Phương pháp xác định các tính chất cơ lý của VLS ......................................... 24 
3.3.1 Xác định kích thước và khối lượng của VLS............................................. 24 
3.3.2 Xác định ẩm độ của VLS ........................................................................... 24 
3.3.3 Xác định dung trọng của VLS.................................................................... 24 
3.4 Phương pháp bố trí thí nghiệm ......................................................................... 24 
3.4.1 Lựa chọn chế độ sấy................................................................................... 24 
3.4.2 Phương pháp thí nghiệm ............................................................................ 25 
3.4.3Phương pháp xác định các chỉ tiêu .............................................................. 25 
3.4.4 Phương pháp phân tích cảm quan .............................................................. 25 
3.4.5 Phương pháp xử lý số liệu.......................................................................... 25 
3.4.6 Tính toán chi phí sấy và hiệu quả kinh tế .................................................. 26 

CHƯƠNG 4KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN.............................................................. 27 
4.1. Thí nghiệm sấy thanh long trên máy sấy .......................................................... 27 
4.1.1 Mục đích và yêu cầu .................................................................................. 27 
4.1.2 Chọn chế độ sấy thí nghiệm ........................................................................ 27 
4.1.3 Kết quả khảo nghiệm .................................................................................. 27 
4.2 Tính toán thiết kế máy sấy bơm nhiệt............................................................... 29 
4.2.1 Các thông số tính toán ................................................................................ 29 
4.2.2 Lựa chọn mô hình thiết kế ......................................................................... 32 
4.2.3 Kích thước cơ bản của buồng sấy .............................................................. 33 
4.2.4 Xây dựng quá trình sấy lý thuyết trên đồ thị I-d ........................................ 40 
4.2.5 Xây dựng quá trình sấy thực tế trên đồ thị I-d ........................................... 41 
4.2.6 Tính toán thiết kế máy sấy ......................................................................... 43 
4.2.6.1 Chọn môi chất nạp và các thông số của môi chất ............................... 43 
4.2.6.2 Tính toán chu trình .............................................................................. 44 
4.2.7 Tính toán dàn ngưng .................................................................................. 47 
vi


4.2.8 Tính toán dàn bay hơi ................................................................................ 53 
4.2.9 Tính chọn máy nén ...................................................................................... 59 
4.2.10 Tính toán trở lực và chọn quạt ................................................................. 59 
4.3 Tính chi phí sấy và thời gian hoàn vốn ............................................................. 63 
4.3.1 Các thành phần chi phí ............................................................................... 63 
4.3.2 Tổng thu và thời gian thu hồi vốn .............................................................. 65 
CHƯƠNG 5KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ .................................................................. 67 
5.1 Kết luận ............................................................................................................. 67 
5.2 Đề nghị .............................................................................................................. 68 
TÀI LIỆU THAM KHẢO......................................................................................... 69 
PHỤ LỤC ................................................................................................................... 70 

vii


DANH SÁCH CÁC CHỮ VIẾT TẮT
HTS: Hệ thống sấy
TNS: Tác nhân sấy
VLS: Vật liệu sấy
VLÂ: Vật liệu ẩm
HTL: Hệ thống lạnh
TNL: Tác nhân lạnh
TBNT: Thiết bị ngưng tụ
TBBH: Thiết bị bay hơi
MN: Máy nén

viii


DANH SÁCH CÁC BẢNG
Bảng

Nội dung

Trang

Bảng 4.1 Các thông số tại điểm nút............................................................................ 40 
Bảng 4.2: Các tông số tại các điểm nút ....................................................................... 46 

ix

DANH SÁCH CÁC HÌNH

Hình Nội dung Trang
Hình 2.1: Kết cấu giản đồ trắc ẩm t-d ....................................................................... 8 
Hình 2.2: Các quá trình trên giản đồ t-d ................................................................... 9 
Hình 2.3: Sơ đồ tổng quát phân loại máy nén lạnh. ............................................... 13 
Hình 2.4: Máy nén kín (a) và máy nén nữa kín (b) ................................................ 14 
Hình 2.5: Dàn bay hơi làm lạnh không khí. ............................................................ 14 
Hình 2.6: Dàn bay hơi làm lạnh bằng nước. ........................................................... 15 
Hình 2.7: Thiết bị ngưng tụ làm mát bằng không khí. .......................................... 15 
Hình 2.8: Thiết bị ngưng tụ làm mát bằng nước. ................................................... 15 
Hình 2.9: Sơ đồ cấu tạo máy sấy bơm nhiệt. ........................................................... 17 
Hình 2.10: Sơ đồ nguyên lý máy sấy bơm nhiệt. .................................................... 17 
Hình 2.11: Mô hình mẫu ........................................................................................... 18 
Hình 2.12: Hình ảnh máy sấy ................................................................................... 19 
Hình 4.1 : Quá trình giảm ẩm của thanh long ........................................................ 28 
Hình 4.2: Sơ đồ nguyên lý ......................................................................................... 45 

 

x


CHƯƠNG 1
MỞ ĐẦU
1.1 ĐẶT VẤN ĐỀ
Thanh long là cây trồng giúp hàng chục nghìn hộ nông dân ở Bình Thuận
thoát nghèo và làm giàu.Theo số liệu thống kê vào năm 1991, diện tích thanh long
toàn tỉnh khi đó rất khiêm tốn, độ khoảng 750 ha. Nhưng nhờ những đặc điểm nổi
trội: vị thanh mát, màu đỏ rực rỡ, bảo quản lâu ngày trong môi trường tự nhiên…

nên loại trái cây này ngày càng được thị trường ưa chuộng. Nhờ đó giá cả tiêu thụ
không ngừng tăng lên và thúc đẩy diện tích cây thanh long trên địa bàn tỉnh mở
rộng đáng kể. Đến năm 2000, diện tích cây thanh long tại Bình Thuận tăng
khoảng 3.220 ha và trong mười năm sau đó (năm 2010) đã phát triển lên hơn
13.400 ha. Trong khi UBND tỉnh phê duyệt quy hoạch thanh long đến năm 2015
“đóng khung” ở con số 15.000 ha, thì đến cuối năm 2011 diện tích loại cây này tại
Bình Thuận đã vượt 18.600 ha. Tuy nhiên thời tiết nóng ẩm làm thanh long dễ bị
hư khi thu hoạch. Một nguyên nhân khác do việc chế biến và bảo quản sau thu
hoạch chưa tốt nên dẫn đến sự thất thoát sản phẩm. Vì vậy phương pháp bảo quản
hiệu quả nhất hiện nay là bảo quản lạnh. Phương pháp này giúp thanh long bảo
quản được lâu nhất với chất lượng gần như lúc thu hoạch.

1.2 MỤC ĐÍCH
 Để đáp ứng cho những vấn đề này, mục đích chính là nghiên cứu, tính
toán, thiết kế mô hình máy sấy lạnh tận dụng một phần nhiệt thải ra của
dàn nóng để nung nóng tác nhân sấy (TNS).
 Mục đích chung: Tính toán, thiết kế mô hình máy sấy lạnh.
 Mục đích cụ thể: Chế tạo mô hình máy thiết kế, khảo nghiệm và đánh giá
khả năng làm việc của máy: năng suất, chi phí vận hành.

1.3 YÊU CẦU
 Xác định các thông số nhiệt độ 0C, độ ẩm %, tốc độ gió trong buồn sấy.
 Xác định quá trình sấy lý thuyết trên giản đồ trắc ẩm.
1


 Tính năng suất lạnh của hệ thống lạnh (HTL).
 Tính toán chọn thiết bị của HTL: máy nén (MN), thiết bị ngưng tụ
(TBNT), thiết bị bay hơi (TBBH), van tiết lưu ( với HTL công suất lớn)
hoặc ống mao dẫn (cho HTL công suất lạnh nhỏ) phù hợp với mô hình hệ

thống sấy (HTS).
 Xác định mối quan hệ giữa lý thuyết và thực tế như khả năng lấy ẩm, thời
gian sấy, vận tốc gió trong buồng sấy, nhiệt độ buồng sấy.

2


CHƯƠNG 2
TỔNG QUAN
2.1 TỔNG QUAN VỀ THANH LONG
2.1.1 Đặc điểm, nguồn gốc thanh long
Cây thanh long (tên tiếng Anh là Pitahaya, hay còn gọi là Dragon fruit, thuộc
họ Xương rồng, có nguồn gốc ở các vùng sa mạc thuộc
Mehico và Colombia. Thanh long được người Pháp
đem vào trồng ở Việt Nam trên 100 năm nay, nhưng
mới được đưa lên thành hàng hóa từ thập niên 1980.
Việt Nam hiện nay là nước duy nhất ở Đông Nam á
có trồng thanh long tương đối tập trung trên qui mô
thương mại với diện tích ước lượng 4.000 hectare (1998), tập trung tại Bình Thuận
2.716 hectare, phần còn lại là Long An, Tiền Giang, TP. HCM, Khánh Hòa và rải rác
ở một số nơi khác. Nông dân Việt Nam với sự cần cù sáng tạo đã đưa trái thanh long
lên mặt hàng xuất khẩu làm nhiều người ngoại quốc ngạc nhiên. Hiện nay, nước ta đã
xuất khẩu thanh long qua nhiều nước dưới dạng quả tươi. Riêng thị trường Nhật do
sự kiểm dịch thực vật rất khắt khe trong vài năm gần đây đã chỉ nhập thanh long dưới
dạng đông lạnh. Ở Bình Thuận nói riêng và Nam bộ nói chung mùa thanh long tự
nhiên xảy ra từ tháng 4 tới vườn tháng 10, rộ nhất từ tháng 5 tới tháng 8. Vào thời
điểm ấy giá rẻ, một số nhà vườn tiến bộ đã phát hiện, hoàn chỉnh dần từng bước kỹ
thuật thắp đèn tạo quả trái vụ để chủ động thu hoạch, nâng cao hiệu quả kinh tế. Vài
năm gần đây Thái Lan, Taiwan và cả Trung Quốc cũng đã bắt đầu nghiên cứu trồng
cây này.

Nguồn: ( />
3


2.1.2 Tiêu chuẩn thu hái thanh long
Trước khi thu hoạch 10 – 15 ngày không được tưới nhiều nước, bón quá nhiều
phân (nhất là phân đạm) và không phun các loại thuốc bảo vệ thực vật để bảo đảm an
toàn thực phẩm cho người tiêu dùng.
Khi trái Thanh Long chuyển màu hoàn toàn là thu hoạch được. Thời gian sinh
trưởng của trái Thanh Long khác nhau về chế độ chăm sóc, về thời tiết vụ mùa, do đó
việc thu hoạch cũng chênh lệch nhau về thời gian. Vì vậy, nên thu hoạch đúng lúc trái
chín, trong khoảng 28 – 32 ngày sau khi nở hoa để trái có trọng lượng cao, chất lượng
ngon nhất và bảo quản được lâu hơn. Nên thu hoạch trái vào lúc sáng sớm khi chưa có
nắng gắt hoặc lúc chiều mát. Nếu thu hoạch lúc nắng gay gắt chiếu trực tiếp thì nhiệt
độ trong trái tăng, sẽ gây mất nước nhanh, ảnh hưởng đến chất lượng và thời gian bảo
quản. Dùng kéo bén (loại cắt tỉa cành cây) cắt lấy trái cho vào giỏ nhựa và để nơi bóng
râm mát. Tránh làm xây xát, không để trái dính đất hoặc làm giập cuống, giập tai
Thanh Long để tránh nhiễm nấm bệnh gây hỏng cuống khi bảo quản. Hái xong, cần
tiến hành loại bỏ những trái không đủ tiêu chuẩn ngay tại vườn, sau đó cho vào giỏ
vận chuyển về nhà càng sớm càng tốt, không để lâu ngoài vườn.Khi vận chuyển nên
sử dụng giỏ chứa đựng và không được chất quá đầy giỏ. Cần dùng giấy báo cũ hoặc lá
cây tươi loại mềm bao lót kỹ và bao phủ trên mặt trái để tránh va đập hay nắng nóng.
Nguồn: ( />
2.1.3Tình hình sản xuất và tiêu thụ
Năm 2011, Việt Nam xuất khẩu 218.500 tấn thanh long, kim ngạch đạt 107
triệu USD, tăng 81% về sản lượng và 90% về giá trị so với năm 2010; 6 tháng đầu
năm 2012 xuất khẩu thanh long cũng đã mang về 76,8 triệu USD.Ngoài những thị
trường truyền thống như: Trung Quốc, Thái Lan, Indonesia, Hà Lan… đã xuất hiện
một số thị trường mới như: Chilê, Brunei và Greenland. Tuy kim ngạch xuất khẩu
thanh long vào các thị trường này còn khiêm tốn nhưng bước đầu đã thâm nhập và

tạo được sự đa dạng hóa trong cơ cấu thị trường xuất khẩu thanh long của Việt
Nam. Đáng lưu ý là thanh long Việt Nam xuất khẩu vào các thị trường khó tính như:
4


Mỹ, Nhật, Canada và châu Âu luôn đạt mức giá cao hơn các thị trường khác.Bên
cạnh đó, năm 2011 thanh long xuất khẩu sang thị trường Nga đạt mức giá trung bình
cao nhất (4.500 USD/tấn), kế tiếp là Nhật (3.630 USD/tấn), Mỹ (2.760 USD/tấn),
Canada (2.160 USD/tấn) và Anh (2.100 USD/tấn). Giá trung bình xuất khẩu thanh
long của nước ta năm 2011 sang thị trường Indonesia và Thái Lan đạt mức giá lần
lượt là 565 và 489 USD/tấn. Trong khi đó, thanh long Việt Nam xuất khẩu sang
Trung Quốc chỉ đạt mức giá 396 USD/tấn. Thanh long Việt Nam xuất khẩu sang
khoảng 30 quốc gia và vùng lãnh thổ trên thế giới. Trung Quốc là thị trường xuất
khẩu truyền thống và chiếm tỷ trọng lớn nhất của thanh long Việt Nam.Năm 2011,
Việt Nam xuất sang thị trường Trung Quốc đạt 169.500 tấn, tăng gấp đôi so với năm
2010 và giá trị thanh long xuất khẩu năm 2011 đạt 67,3 triệu USD, tăng 2,4 lần so
với năm 2010. Nguồn ( />
6 tháng đầu năm 2012, xuất khẩu thanh long của Việt Nam đạt 136.700 tấn,
kim ngạch đạt 76,8 triệu USD, tăng 78,3% về số lượng và 93,7% về kim ngạch.
Trong đó, thị trường Trung Quốc tăng 107% về số lượng và 176,5% về giá trị. Tiếp
theo là Hàn Quốc (136% và 114%), Canada (105% và 99%), Nhật Bản (14% và
36%) và Thái Lan (13% và 30%).
Nhu cầu tăng cao ở thị trường Trung Quốc đã đẩy kim ngạch xuất khẩu thanh long
tăng mạnh trong nửa đầu năm 2012. Ngoài ra, yếu tố giá thanh long xuất khẩu cao
hơn năm trước cũng góp phần nâng cao kim ngạch xuất khẩu thanh long của nước ta.
Giá xuất khẩu trung bình thanh long trong 6 tháng đầu năm đạt 539,5 USD/tấn (cao
hơn 6% so với cùng kỳ năm trước). Theo dự báo, xuất khẩu trái thanh long vẫn còn
tiếp tục tăng trưởng trong thời gian tới.
Nguồn: ( />
5

2.1.4 Tính chất vật lý, thành phần hóa học
Giá trị dinh dưỡng trong 100 g quả thanh long (trong đó có 55 g ăn được) như sau:
 Nước 80-90 g.Cacbohydrats 9-14 g.
 Protein 0,15-0,5 g.Chất béo 0,1-0,6 g.
 Chất xơ 0,3-0,9 g.Tro 0,4-0,7 g.
 Năng lượng 35-50 Cal.Canxi 6-10 mg.
 Sắt 0,3-0,7 mg.Phosphor 16-36 mg.
 Vitamin B1 0,28-0,30 mg.Vitamin B2 0,043-0,045 mg.
 Vitamin C 8-9 mg.
Giá trị trên có thể thay đổi theo giống và điều kiện trồng.
Hylocereus

Hylocereus undatus

polyrhizus

Thanh long ruột

Thanh long ruột đỏ

trắng,vỏ đỏ

Axit myristic

0,2%

0,3%

Axit palmitic

17,9%

17,1%

Axit stearic

5,49%

4,37%

Axit

0,91%

0,61%

Axit oleic

21,6%

23,8%

Cis-axit

3,14%

2,81%

Axit linoleic

49,6%

50,1%

Axit linolenic

1,21%

0,98%

palmitoleic

vaccenic

Bảng2.1: Thành phần dinh dưỡng của thanh long
Nguồn:( />6


2.2 Sơ lược về quy trình sấy rau, quả
Quy trình sấy

2.2.1 Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình sấy
 Nhiệt độ sấy
Nhiệt độ sấy ảnh hưởng nhiều đến chất lượng sản phẩm.Khi nhiệt độ sản phẩm sấy
lớn hơn 600C thì protein sẽ biến tính.Nếu trên 900C thì fruetoza bắt đầu bị caramen hóa,
các phản ứng tạo ra mebanoizin, polime hóa hợp chất cao phân tử… xảy ra mạnh và ở
nhiệt độ cao hơn rau quả có thể bị cháy.Nếu loại rau quả ít thành phần protein thì nhiệt độ
đốt nóng sản phẩm có thể lên đến 80-900C.Nếu tiếp xúc nhiệt độ trong thời gian ngắn

như sấy phun thì nhiệt độ sấy có thể lên đến 1500C. Nguồn ( />
Quá trình sấy còn phụ thuộc vào tốc độ tăng nhiệt độ của VLS. Nếu tốc độ tăng
quá nhanh thì bề mặt VLS sẽ bị rắn và ngăn quá trình thoát ẩm. Ngược lại, nếu tốc độ
tăng chậm thì cường độ thoát ẩm yếu.
 Độ ẩm không khí: Có 2 cách để làm giảm độ ẩm tương đối:
-

Tăng nhiệt độ không khí bằng cách dùng calorife.

-

Giảm nhiệt độ không khí bằng cách dùng máy hút ẩm.
Độ ẩm của TNS ảnh hưởng đến thời gian và chất lượng sản phẩm sấy. Độ ẩm

TNS càng thấp thì quá trình sấy càng nhanh nhưng tạo ra lớp vỏ khô bề mặt sản phẩm.Độ
ẩm TNS càng cao sẽ làm giảm tốc độ sấy. Do đó người ta điều chỉnh độ ẩm không khí
bằng cách điều chỉnh tốc độ lưu thông phù hợp với lượng sản phẩm ở trong buồng sấy.
 Lưu lượng không khí: trong quá trình sấy, lưu lượng không khí có tốc độ lưu
thông tự nhiên hay cưỡng bức. Nếu tốc độ tự nhiên thì khoảng dưới 0,4 m/s, gây kéo dài
thời gian sấy, tăng chi phí sấy. Do đó người ta lắp thêm quạt thông gió để cưỡng bức lưu
7


lượng không khí trong khoảng 0,4 – 4,0 m/s. Nếu tốc độ gió lớn ( trên 4,0 m/s) sẽ gây tổn
thất năng lượng. Nguồn ( /> Độ dày của VLS: Lớp VLS càng mỏng thì quá trình sấy ra sản phẩm diễn ra
nhanh chóng nhưng làm giảm năng suất của máy sấy, đối với những VLS đặc biệt khi
cắt lát mỏng thì sẽ rất khó lấy ra khay vì bị dính trên khay sấy. Ngược lại, nếu VLS quá
dày sẽ làm giảm lưu lượng không khí đi qua các lớp VLS ở phía trên và không khí sẽ
không đồng đều trong buồng sấy.

2.2.2 Giản đồ trắc ẩm
 Kết cấu giản đồ trắc ẩm: giản đồ trắc ẩm được vẽ từ phương pháp thống kê các
thông số nhiệt động học của không khí dưới những điều kiện bình thường của môi
trường cho nên nó cũng chỉ áp dụng được ở những điều kiện như vậy.
 Giản đồ trắc ẩm cho ta biết 7 tính chất nhiệt động học của không khí ẩm ở áp
suất 1 atmosphere:
 Ẩm độ tương đối.
 Nhiệt độ bầu khô.
 Nhiệt độ bầu ướt.
 Nhiệt độ điểm sương.
 Thể tích riêng.
 Enthalpy.

Hình 2.1: kết cấu giản đồ trắc ẩm t-d
 Trục tung thể hiện ẩm độ tuyệt đối của không khí pa (kgH20/kgkkk).
 Trục hoành thể hiện nhiệt độ bầu khô của không khí.
 Các đường nghiêng hướng xuống từ trái sang phải và song song nhau chỉ
enthalpy của không khí I (kJ/kgkkk).
 Giao của đường enthalpy và đường φ =100% chỉ nhiệt độ nhiệt kế ướt
tw(0C).

8


 Các đường thẳng rất dốc hướng từ trái sang phải chỉ các giá trị thể tích
riêng (m3/kg) của không khí.
 Các đường cong bắt đầu từ góc trái cho biết độ ẩm tương đối của kk φ%.
 Các quá trình sấy trên giản đồ t-d:

Hình 2.2: các quá trình trên giản đồ t-d

 Quá trình làm lạnh đẳng ẩm: không khí được làm lạnh khi đi vào dàn lạnh nhưng vẫn
chưa tách được ẩm trong không khí (quá trình 1 → 2 trên hình 2.3)
 Quá trình làm lạnh tách ẩm: không khí tiếp tục trao đổi nhiệt với dàn lạnh. Đến khi
nhiệt độ của không khí thấp hơn nhiệt độ điểm sương thì ẩm trong không khí bắt đầu
ngưng tụ thành nước (quá trình 2→ 3 trên hình 2.3)
 Quá trình gia nhiệt: không khí sau khi được tách ẩm tiếp tục qua TBNT để gia nhiệt
làm giảm độ ẩm tương đối φ% nhằm tăng khả năng lấy ẩm từ VLS. Đồng thời làm
tăng nhiệt độ t (0C), enthalpy I(kJ/kgkkk), thể tích riêng (m3/kgkkk). Quá trình 3 → 4
trên hình 2.1 chính là quá trình gia nhiệt TNS.
 Quá trình sấy: không khí sau quá trình gia nhiệt được quạt thổi qua buồng sấy. Do áp
suất riêng phần của hơi nước từ VLS chuyển thành hơi và đi vào TNS nhỏ hơn áp suất
riêng phần của nước trong VLS nên nước từ VLS chuyển thành hơi và đi vào TNS (
quá trình 4 → 1 trên hình 2.1).

9


2.2.3 Phân loại phương pháp sấy
Dựa vào trạng thái tác nhân sấy hay cách tạo ra động lực quá trình dịch chuyển ẩm
ra khỏi vật liệu ẩm mà chúng ta có hai phương pháp sấy:
-

Phương pháp sấy nóng

-

Phương pháp sấy lạnh.

2.2.3.1 Phương pháp sấy nóng
Trong phương pháp sấy nóng TNS và VLS được đốt nóng. Do TNS được đốt nóng

nên độ ẩm tương đối ω giảm dẫn đến phân áp suất hơi nước Pam trong TNS giảm. Mặt
khác do VLS tăng lên nên mật độ hơi trong các mao quản tăng nên phân áp suất hơi nước
trên bề mặt vật liệu cũng tăng theo công thức:
φ =

= exp { -

}

Trong đó: Pr : áp suất trên bề mặt cột mao dẫn, N/m2.
P0 : áp suất trên bề mặt thoáng,N/m2.
∶sức căng bề mặt thoáng,N/m2.
Ph : mật độ hơi trên cột dịch thể trong ống mao dẫn,kg/m3.
P0: mật độ dịch thể, kg/m3.
Do có sự phân áp suất giữa bề mặt VLS và TNS nên có sự dịch chuyển ẩm từ
trong lòng VLS ra bề mặt và đi vào môi trường.
 Phân loại phương pháp sấy nóng:
-

Hệ thống sấy đối lưu: VLS sẽ tiếp xúc lượng nhiệt bằng cách đối lưu nhận từ
không khí nóng hoặc khói lò. Hệ thống sấy đối lưu gồm: hệ thống sấy buồng, hệ
thống sấy khí động, hệ thống sấy hầm…

-

Hệ thống sấy bức xạ: VLS nhận nhiệt từ một nguồn bức xạ để dẫn ẩm dịch chuyển
từ lòng VLS ra bề mặt và từ bề mặt vào môi trường.Người ta tạo ra độ chênh lệch
phân áp suất giữa VLS và môi trường bằng cách đốt nóng vật.

-

Hệ thống sấy tiếp xúc: VLS nhận nhiệt từ một bề mặt nóng. Trong hệ thống sấy
tiếp xúc, người ta tạo ra độ chênh lệch áp suất nhờ tăng phân áp suất hơi nước trên
bề mặt VLS. Hệ thống sấy tiếp xúc gồm : hệ thống sấy lô, hệ thống sấy tang…
10


-

Hệ thống sấy dùng dòng điện cao tầng hoặc dùng năng lượng điện từ trường: khi
VLS đặt trong môi trường điện từ thì trong VLS xuất hiện các dòng điện và chính
dòng điện này sẽ đốt nóng vật.

 Ưu điểm phương pháp sấy nóng:
-

Thời gian sấy ngắn hơn phương pháp sấy lạnh.

-

Năng suất cao và chi phí ban đầu tư thấp.

-

Nguồn nhiệt dùng để sấy nóng có thể tận dụng từ các khói lò,hơi nước nóng, hay
các nguồn nhiệt từ dầu mỏ…cho đến điện năng.

-

Tuổi thọ HTS nóng cao và sửa chữa đơn giản.

-

Giá cả của VLS sau khi sấy rẻ hơn sấy lạnh.

 Nhược điểm phương pháp sấy nóng:
-

Chỉ sấy được các VLS không yêu cầu cao về nhiệt độ.

-

Sản phẩm sau khi sấy thường hay biến màu và chất lượng không cao.

-

Gây mất nhiều chất dinh dưỡng.

2.2.3.2 Phương pháp sấy lạnh
Trong phương pháp sấy lạnh người ta tạo ra độ chênh áp suất hơi nước giữa VLS
và TNS bằng cách giảm phân áp suất hơi nước trong TNS Ph nhờ giảm độ chứa ẩm d.
Mối quan hệ được thể hiện qua công thức:
.
,

Trong đó: B là áp suất môi trường (áp suất khí trời)

 HTS lạnh ở t > 0oC.
Với HTS này, nhiệt độ VLS cũng như nhiệt độ TNS xấp xỉ bằng nhiệt độ môi
trường.Trước hết không khí được khử ẩm bằng phương pháp làm lạnh hoặc bằng các máy

khử ẩm hấp thụ. Sau đó được đốt nóng hay làm lạnh đến nhiệt độ yêu cầu rồi cho đi qua
VLS. Khi đó, phân áp suất hơi nước trong TNS bé hơn phân áp suất hơi nước trên bề mặt
11


VLS nên ẩm từ dạng lỏng sẽ bay hơi và đi vào TNS. Điểm khác nhau giữa 2 phương
pháp sấy: Trong HTS nóng đối lưu người ta giảm Ph bằng cách đốt nóng TNS (d = const)
để tăng áp suất bão hòa dẫn đến giảm độ ẩm tương đối φ. Còn trong HTS lạnh có nhiệt
độ TNS xấp xỉ nhiệt độ môi trường, người ta tìm cách giảm phân áp suất hơi nước của
TNS bằng cách giảm lượng chứa ẩm d khi không khí qua dàn lạnh.
 Ưu điểm phương pháp sấy lạnh
-

Các chỉ tiêu về chất lượng dinh dưỡng, vitamin, mùi vị và màu sắt đều đạt rất cao.

-

Khả năng bảo quản lâu hơn và ít bị tác động bên ngoài.

-

Thích hợp với các yêu cầu chất lượng cao, đòi hỏi phải sấy ở nhiệt độ thấp.

-

Quá trình sấy kín nên không bị phụ thuộc vào môi trường bên ngoài.

 Nhược điểm của phương pháp sấy lạnh.
-

Do yêu cầu chất lượng sản phẩm nên giá thành sản phẩm cao.

-

Giá thành thiết bị đầu tư và tiêu hao điện năng lớn.

-

Vận hành phức tạp, người vận hành phải có trình độ chuyên môn.

-

Không phù hợp với các vật liệu dễ bị ôi thui,mốc vì nhiệt độ sấy thường gần bằng
nhiệt độ môi trường.

-

Dễ tắc nghẽn thiết bị làm lạnh do cuốn hút các VLS.

2.2.4 Giới thiệu về máy sấy bơm nhiệt.
Bơm nhiệt là một thiết bị dùng để bơm một dòng nhiệt từ nhiệt độ thấp lên mức
nhiệt độ cao hơn, phù hợp với nhu cầu cấp nhiệt. Để duy trì bơm nhiệt hoạt động cần
tiêu tốn một dòng năng lượng khác ( điện năng hoặc nhiệt năng ). Như vậy máy lạnh
cũng là một loại bơm nhiệt và có chung một nguyên lý hoạt động. Các thiết bị của
chúng là giống nhau. Máy lạnh gắn với việc sử dụng nguồn lạnh ở thiết bị bay hơi còn
bơm nhiệt gắn với việc sử dụng nguồn nhiệt ở thiết bị ngưng tụ. Do yêu cầu sử dụng
nguồn nhiệt nên bơm nhiệt hoạt động ở cấp nhiệt độ cao hơn.

12

 Cấu tạo máy sấy bơm nhiệt:
 Môi chất và cặp môi chất
Môi chất và cặp môi chất bơm nhiệt có yêu cầu như máy lạnh, một vài yêu cầu
đặc biệt xuất phát từ nhiệt độ sôi và ngưng tụ cao hơn. Đến nay người ta vẫn sử dụng
các loại môi chất sau: R12, R22, R502 và MR cho máy tuabin. Gần đây người ta chú ý
một số môi chất cho bơm nhiệt nhằm nâng cao nhiệt độ dàn ngưng như: R22, R113,
R114, R12B1, R142…
 Máy nén lạnh
Cũng như máy nén lạnh, máy nén là bộ phận quan trọng nhất của bơm nhiệt.
Tất cả các dạng máy nén của máy lạnh đều được ứng dụng trong bơm nhiệt.Đặc biệt là
máy nén piston trượt, máy nén trục vít và máy nén tuabin.Một máy nén bơm nhiệt phải
đạt được các yêu cầu tuổi thọ cao, chạy êm và cần phải có hiệu suất cao trong điều
kiện thiếu hoặc đủ tải.
Trong kỹ thuật lạnh máy nén lạnh bao gồm

Hình 2.3:Sơ đồ tổng quát phân loại máy nén lạnh.

13


Hình 2.4: Máy nén kín (a) và máy nén nữa kín (b)
 Các thiết bị trao đổi nhiệt
Các thiết bị trao đổi nhiệt cơ bản trong bơm nhiệt là thiết bị bay hơi và thiết bị
ngưng tụ. Máy lạnh hấp thụ có thêm thiết bị sinh hơi và hấp thụ. Giống như máy lạnh,
thiết bị ngưng tụ và bay hơi của bơm nhiệt cũng bao gồm các dạng: ống chùm, ống lồng
ngược dòng, ống đứng và ống kiểu tấm.

Hình 2.5: Dàn bay hơi làm lạnh không khí.

14


Hình 2.6: Dàn bay hơi làm lạnh bằng nước.

Hình 2.7: Thiết bị ngưng tụ làm mát bằng không khí.

Hình 2.8:Thiết bị ngưng tụ làm mát bằng nước.

15