Tính toán, thiết kế thiết bị sấy tôm bằng phương pháp sấy hồng ngoại kết hợp với bơm nhiệt năng suất 5kg

LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan số liệu và kết quả nghiên cứu trong đồ án tốt nghiệp này là
hoàn toàn dựa trên năng lực của bản thân, kiến thức tích lũy trong suốt quá trình học,
sự giúp đỡ nhiệt tình của thầy Lê Nhƣ Chính và các thầy cô giáo bộ môn.
Tôi xin cam đoan đồ án tốt nghiệp này chƣa hề đƣợc sử dụng để bảo vệ một
học vị nào.
Mọi sự giúp đỡ cho việc thực hiện đồ án này đã đƣợc cảm ơn và các thông tin
trích dẫn trong đồ án đã đƣợc ghi rõ nguồn gốc rõ ràng tại mục tài liệu tham khảo và
đƣợc phép công bố.

Khánh Hoà, ngày 23/6/2019
Sinh viên thực hiện
Võ Nguyễn Trúc Sang

i


LỜI ẢM ƠN
Đề tài đƣợc hoàn thành tại Trƣờng Đại học Nha Trang. Trong quá trình hoàn
thành để tài tốt nghiệp em đã nhận đƣợc rất nhiều sự giúp đỡ để hoàn tất đề tài.
Trƣớc tiên em xin gửi lời cảm ơn chân thành thầy Ths.Lê Nhƣ Chính đã tận tình
hƣớng dẫn, truyền đạt kiến thức, kinh nghiệm cho tôi trong suốt quá trình thực hiện đề
tài tốt nghiệp này.
Em cũng xin bày tỏ lòng biết ơn tới các thầy cô giảng viên trong trƣờng Đại
Học Nha Trang nói chung và các thầy cô trong bộ môn Kỹ Thuật Nhiệt Lạnh nói
riêng đã truyền đạt cho em kiến thức về các môn đại cƣơng cũng nhƣ các môn chuyên
ngành, giúp em có đƣợc cơ sở lý thuyết vững vàng và tạo điều kiện giúp đỡ em trong
quá trình học tập cũng nhƣ thời gian em thực hiện chế tạo thiết bị tại phòng thí nghiệm

Sau cùng xin gửi lời cảm ơn đến gia đình, bạn bè và các bạn sinh viên lớp 57NL
đã luôn động viên, giúp đỡ tôi trong quá trình làm đề tài tốt nghiệp.

Tuy nhiên, do hạn chế về thời gian thực hiện đề tài không tránh khỏi những
thiếu sót. Em mong nhận đƣợc sự chỉ bảo của quý thầy cô và góp ý của các bạn.
Một lần nữa, em xin chân thành cảm ơn!
Nha Trang, ngày 6 tháng 7 năm 2019
Sinh viên thực hiện đề tài
Võ Nguyễn Trúc Sang

ii


MỤC LỤC

LỜI CAM ĐOAN .............................................................................................................i
LỜI ẢM ƠN ................................................................................................................... ii
MỤC LỤC ..................................................................................................................... iii
DANH MỤC BẢNG ......................................................................................................vi
DANH MỤC HÌNH ..................................................................................................... vii
LỜI MỞ ĐẦU .................................................................................................................1
CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ CÁC PHƢƠNG PHÁP SẤY VÀ CHỌN
PHƢƠNG ÁN THIẾT KẾ ...........................................................................................2
1.1. TỔNG QUAN PHƢƠNG PHÁP SẤY ĐỐI LƢU .................................2
1.1.3. Phƣơng pháp sấy thùng quay ............................................................... 4
1.2. TỔNG QUAN VỀ PHƢƠNG PHÁP ĐỐI LƢU KẾT HỢP VỚI BƠM
NHIỆT VÀ BỨC XẠ HỒNG NGOẠI ........................................................................5
1.2.1 Tổng quan về bơm nhiệt ........................................................................5
1.2.2. Tổng quan về bức xạ hồng ngoại .........................................................7
1.3. MỘT SỐ KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU TRONG VÀ NGOÀI NƢỚC .......12
1.3.1. Nguyên cứu nƣớc ngoài .....................................................................12
1.3.2. Nghiên cứu trong nƣớc .......................................................................15
1.4. CÁC THÔNG SỐ XÁC ĐỊNH CHẾ ĐỘ SẤY[2] ...................................17

1.4.1. Nhiệt độ tác nhân sấy vào thiết bị t1 ..................................................17
1.4.2. Độ ẩm tƣơng đối của không khí vào thiết bị φ1 ................................ 17
1.4.3. Nhiệt độ môi chất sấy ra khỏi thiết bị t2 ............................................17
1.4.5. Tốc độ tác nhân sấy ............................................................................18
1.5. CƠ CHẾ THOÁT ẨM KHỎI VẬT LIỆU TRONG QUÁ TRÌNH SẤY 18
1.5.1. Quá trình khuếch tán ngoại ................................................................ 19
1.5.2. Quá trình khuếch tán nội ....................................................................19
1.5.3. Mối quan hệ giữa quá trình khuếch tán ngoại và quá trình khuếch tán
nội ........................................................................................................................... 20
1.6.1. Giai đoạn làm nóng vật liệu ( A – B ) ................................................21
1.6.2. Giai đoạn đẳng tốc ( B – C ) .............................................................. 21
1.6.3. Giai đoạn sấy giảm tốc ( C – D ) ........................................................21
iii


CHƢƠNG 2: NGUYÊN CỨU ĐẶC TÍNH CỦA VẬT LIỆU SẤY VÀ CHỌN
PHƢƠNG ÁN THIẾT KẾ............................................................................................. 23
2.1. TÔM THẺ CHÂN TRẮNG .....................................................................23
2.1.1. Phân loại ............................................................................................. 23
2.1.2. Phân bố ở Việt Nam ...........................................................................23
2.1.3. Vị trí, phân loại tôm thẻ chân trắng....................................................24
2.1.4. Đặc điểm hình thái .............................................................................25
2.1.5. Thành phần acid amine và acid béo của tôm thẻ chân trắng ..............26
2.1.6. Phân bố và mùa vụ khai thác .............................................................. 27
2.2. BIẾN ĐỔI CỦA TÔM TRONG QUÁ TRÌNH SẤY ............................... 27
2.2.1. Các biến đổi về trạng thái ...................................................................27
2.2.2. Sự biến đổi hóa học ............................................................................28
2.3. CÁC YẾU TỐ ẢNH HƢỞNG ĐẾN QUÁ TRÌNH SẤY ........................28
2.3.1. Nhiệt độ .............................................................................................. 28
2.3.2. Độ ẩm .................................................................................................29

2.3.3. Thời gian sấy ......................................................................................29
2.4. XÂY DỰNG QUÁ TRÌNH SẤY ............................................................. 29
2.5. ĐỀ XUẤT PHƢƠNG ÁN THIẾT KẾ .....................................................30
CHƢƠNG 3: KẾT QUẢ TÍNH TOÁN NHIỆT, THIẾT KẾ, CHẾ TẠO VÀ THẢO
LUẬN ............................................................................................................................ 34
3.1. THÔNG SỐ TÍNH TOÁN .......................................................................34
3.1.1. Cân bằng nhiệt cho quá trình sấy thực tế ...........................................35
3.1.2. Tính toán tổn thất  [13] ...................................................................36
3.2. TÍNH TOÁN QUÁ TRÌNH THỰC TẾ ....................................................41
3.2.1. Xác định thông số của các điểm nút trên đồ thị I – d .........................41
3.2.2. Tính toán tốc độ sấy và thời gian sấy .................................................43
3.2.3 Tính toán nhiệt quá trình[13]. ............................................................. 44
3.3. TÍNH TOÁN THIẾT KẾ BƠM NHIỆT ..................................................46
3.3.1. Các thành phần cơ bản của bơm nhiệt ...............................................46
3.3.2. Các thông số nhiệt của môi chất ........................................................46
3.3.3. Tính toán chu trình .............................................................................47
3.4. TÍNH TOÁN THIẾT KẾ THIẾT BỊ TRAO ĐỔI NHIỆT .......................50
iv


3.4.1 Dàn ngƣng trong..................................................................................50
3.4.2. Dàn bay hơi ........................................................................................56
3.5. TÍNH CHỌN MÁY NÉN .........................................................................62
3.6. CHỌN ĐƢỜNG ỐNG DẪN MÔI CHẤT ...............................................63
3.6.1. Đƣờng ống đẩy ...................................................................................63
3.6.2. Đƣờng ống hút....................................................................................64
3.7. TÍNH TOÁN TRỞ LỰC VẦ CHỌN QUẠT ...........................................64
3.7.1. Tính toán đƣờng ống dẫn tác nhân sấy ..............................................64
3.7.2.Tính toán trở lực của hệ thống ............................................................ 65
3.7.3. Tính chọn công suất quạt ..................................................................66

3.8. TÍNH CHỌN THIẾT BỊ TIẾT LƢU ........................................................67
3.9. TÍNH CHỌN ĐÈN HỒNG NGOẠI .....................................................68
3.10. TRANG BỊ TỰ ĐỘNG HÓA .................................................................69
3.11. CHẾ TẠO, LẮP ĐẶT, VẬN HÀNH .....................................................70
3.11.1. Chế tạo.............................................................................................. 70
3.11.2. Quy trình thử kín thử bền hệ thống ..................................................73
3.11.3. Quy trình hút chân không nạp gas....................................................74
3.11.4.Vận hành hệ thống.............................................................................76
3.11.5. Đƣờng cong sấy và đƣờng cong tốc độ sấy .....................................77
CHƢƠNG 4: SƠ BỘ GIÁ THÀNH, KẾT LUẬN VÀ KHUYẾN NGHỊ ......78
4.1. SƠ BỘ CHI PHÍ GIÁ THÀNH ................................................................ 78
4.2 CHI PHÍ QUÁ TRÌNH SẤY VÀ THỜI GIAN HOÀN VỐN ..................79
4.2.1.Ƣớc tính chi phí sấy và thời gian hoàn vốn ........................................79
4.2.2. Tổng thu và thời gian hoàn vốn .........................................................80
4.3. Kết luận, khuyến nghị ...............................................................................81
4.3.1. Kết luận .............................................................................................. 81
4.3.2. Đề nghị ............................................................................................... 82
TÀI LIỆU THAM KHẢO ............................................................................................. 83

v


DANH MỤC BẢNG
Bảng 2.1 Thành phần acid béo của tôm thẻ chân trắng[1] ............................................26
Bảng 2.1 Thành phần acid amin của tôm thẻ chân trắng[1] .........................................26
Bảng 3.1. Bảng thông số các điểm nút của chu trình ....................................................49
Bảng 3.2. Hệ số A [5] ....................................................................................................60
Bảng 4.1. Sơ bộ giá thành hệ thống sấy ........................................................................78

vi

DANH MỤC HÌNH
Hình 1.1. Sơ đồ sấy đối lƣu dạng phòng .........................................................................3
Hình 1.2. Hệ thống sấy đƣờng hầm .................................................................................3
Hình 1.3. Sơ đồ sấy thùng quay.......................................................................................4
Hình 1.4. Hệ thống sấy phun ..........................................................................................3
Hình 1.5. Sơ đồ sấy tầng sôi ............................................................................................ 4
Hình 1.6. Sơ đồ sấy bằng băng tải ..................................................................................5
Hình 1.7a. Chu trình làm việc của bơm nhiệt

Hình 1.7b. Sơ đồ dòng năng lƣợng ....6

Hình 1.8. Đƣờng cong phân bố nhiệt độ trong thí nghiệm của Hersel............................ 8
Hình 1. 9. Sơ đồ chuyển năng lƣợng bức xạ hồng ngoại vào vật thể .............................. 9
Hình 1.10. Đƣờng cong sấy

Hình 1.11. Đƣờng cong tốc độ sấy .....................21

Hình 2.2. Quy trình chế biến tôm thẻ chân trắng khô xuất khẩu...................................29
Hình 2.3. Sơ đồ nguyên lý làm việc của phƣơng pháp sấy bơm nhiệt .......................... 30
Hình 2.4. Sơ đồ nguyên lý làm việc thiết bị sấy bơm nhiệt kết hợp với điện trở..........31
Hình 2.5. Sơ đồ nguyên lý làm việc thiết bị sấy bức xạ hồng ngoại kết hợp với bơm
nhiệt ............................................................................................................................... 32
Hình 3.1. Sơ đồ thiết bị sấy bức xạ hồng ngoại kết hợp với bơm nhiệt ........................34
Hình 3.2. Cân bằng nhiệt cho quá trình sấy ..................................................................35
Hình 3.3. Tổn thất nhiệt do tỏa nhiệt vào môi trƣờng ...................................................37
Hình 3.4. Quá trình thay đổi trạng thái của không khí ẩm trên đồ thị I - d ...................41
Hình 3.5. Sơ đồ thiết bị..................................................................................................48
Hình 3.6. Sơ đồ biến đổi trạng thái môi chất lạnh trên đồ thị p-i ..................................49

Hình 3.7. Dàn ngƣng cho hệ thống bơm nhiệt .............................................................. 50
Hình 3.8. Sự phân bố nhiệt độ của môi chất lạnh và không khí trên thiết bị ngƣng tụ .52
Hình 3.9. Kích thƣớc dàn ngƣng thực tế cho hệ thống ................................................56
Hình 3.10. Sự phân bố nhiệt độ của môi chất lạnh và không khí trên bị bay hơi .........58
Hình 3.11. Kích thƣớc dàn bay hơi ...............................................................................62
vii


Hình 3.12. Quạt ly tâm lồng sóc ....................................................................................67
Hình 3.13. Phƣơng pháp cân cáp ...................................................................................67
Hình 3.14. Chọn đèn hồng ngoại cho hệ thống sấy.......................................................68
Hình 3.15. Sơ đồ mạch điện động lực ...........................................................................69
Hình 3.16. Sơ đồ mạch điện điều khiển ........................................................................69
Hình 3.17. Sơ đồ lắp đặt ................................................................................................ 71
Hình 3.18. Sơ đồ nguyên lý lắp đặt hệ thống ................................................................ 72
Hình 3.19. Tủ sấy bức xạ hồng ngoại kết hợp với bơm nhiệt .......................................73
Hình 3.20a Máy hút chân không

Hình 3.20b Đồng hồ gas......................................74

Hình 3.21. Sơ đồ hút chân không hệ thống sấy ............................................................. 74
Hình 3.22. Sơ đồ nạp gas cho hệ thống sấy...................................................................75
Hình 3.23. Đƣờng cong sấy ........................................................................................... 77
Hình 3.24. Đƣờng cong tốc độ sấy ................................................................................77
Hình 3.25. Tôm thẻ chân trắng sau khi sấy bức xạ hồng ngoại kết hợp với bơm nhiệt 77

viii


LỜI MỞ ĐẦU

Thiết bị sấy đƣợc sử dụng rất rộng rãi hầu hết các nghành công nghiệp. Hệ
thống thiết bị sấy là khâu khá quan trọng trong các dây chuyền công nghệ sản xuất sản
phẩm. Để đƣa các thiết bị sấy ứng dụng vào thực tế, việc thiết kế hệ thống sấy là việc
đầu tiên và vô cùng quan trọng. Ở nƣớc ta ngoài những thiết bị sấy đƣợc nhập khẩu
nằm trong hệ thống thiết bị sản xuất chung hay các thiết bị sấy chuyên dùng đƣợc chế
tạo hàng loạt, nhiều quá trình sản xuất sản phẩm cũng yêu cầu xây dựng các hệ thống
sấy riêng đáp ứng cho từng trƣờng hợp cụ thể ví dụ: hệ thống sấy thủy sản, sấy rau
quả, sấy nông lâm sản...Trƣờng hợp này đòi hỏi phải thiết kế hệ thống sấy riêng phù
hợp với yêu cầu đó. Khi chúng ta chế tạo trong nƣớc các thiết bị sấy chuyên dùng thì
việc thiết kế là rất quan trọng.
Từ những yêu cầu thực tiễn em đƣợc phân công thực hiện đồ án tốt nghiệp:
“Tính toán, thiết kế thiết bị sấ t m
với

n ph

n ph p sấ hồng ngoại kết hợp

m nhiệt năn suất 5kg/mẻ sấ ”.
Nội dung thực hiện:
1. Tổng quan về các phƣơng pháp sấy và chọn phƣơng án thiết kế.
2. Đối tƣợng, thiết bị và phƣơng pháp nghiên cứu.
3. Kết quả tính toán nhiệt, thiết kế, chế tạo và thảo luận.
4. Sơ bộ giá thành. Kết luận và kiến nghị.

1


CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ CÁC PHƯƠNG PHÁP SẤY VÀ CHỌN
PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ

Định n hĩa
Quá trình sấy: là làm khô một vật thể bằng phƣơng pháp bay hơi. Đối tƣợng của
quá trình sấy là các vật ẩm là những vật thể có chứa một lƣợng chất lỏng nhất định.
Chất lỏng chứa trong vật ẩm thƣờng là nƣớc, một số ít vật ẩm chứa lỏng khác là dung
môi hữu cơ. Qua định nghĩa ta thấy quá trình sấy yêu cầu các tác động cơ bản đến vật
ẩm là
Cấp nhiệt cho vật ẩm làm cho ẩm trong vật hóa hơi.
Lấy hơi ẩm ra khỏi vật liệu và thải ra ngoài môi trƣờng.
Ở đây quá trình hóa hơi của ẩm lỏng trong vật là bay hơi nên có thể xảy ra ở bất
kỳ nhiệt độ nào[2].
1.1. TỔNG QUAN PHƯƠNG PHÁP SẤY ĐỐI LƯU
Phƣơng pháp sấy đối lƣu là một phƣơng pháp sấy truyền thống, nhƣng ngày nay
vẫn đƣợc sử dụng trong thực tế chế biến các sản phẩm thủy sản, nông sản khô vì có
nhiều ƣu điểm: năng suất cao, dễ thực hiện, giá thành rẻ...
Nguyên lý chung: trong phƣơng pháp này việc cấp nhiệt cho vật liệu ẩm thực
hiện bằng cách trao đổi nhiệt đối lƣu ( tự nhiên hay cƣỡng bức). Trƣờng hợp này môi
chất sấy làm nhiệm vụ cấp nhiệt. Phƣơng pháp sấy đối lƣu là phƣơng pháp sấy dùng sử
lí nhiệt. Khi gia nhiệt cho không khí, nhiệt độ không khí tăng lên, độ ẩm tƣơng đối
giảm còn độ chứa hơi không đổi. Khi không khí tiếp xúc với vật liệu sấy sẽ truyền
nhiệt cho vật để ẩm bốc hơi, đồng thời do khi không khí có độ ẩm tƣơng đối thấp nên
chênh lệch phân áp suất hơi ở bề mặt vật liệu và không khí sẽ đủ lớn làm cho ẩm thoát
ra dễ dàng hơn. Chênh lệch nhiệt độ giữa không khí và vật liệu càng lớn thì tốc độ bốc
hơi ẩm càng lớn, thời gian sấy càng nhỏ, vật liệu sấy khô càng nhanh. Tuy nhiên còn
phụ thuộc vào quá trình truyền ẩm bên trong vật sấy.
Để cải thiện chất lƣợng sản phẩm cũng nhƣ giảm chi phí năng lƣợng tiêu hao
cho quá trình sấy cần nghiên cứu kếp hợp sấy đối lƣu với các phƣơng pháp sấy khác
nhƣ kết hợp với bơm nhiệt, bức xạ, dòng điện cao tầng...

2

1.1.1. Ph

n ph p sấ dạn

uồn

Hệ thống sấy buồng là một trong các hệ thống sấy đối lƣu phổ biến nhất. Hệ
thống sấy buồng có thể đƣợc tổ chức trao đổi nhiệt - ẩm bằng đối lƣu tự nhiên hoặc
cƣỡng bức. Cấu tạo cơ bản của hệ thống sấy buồng là buồng sấy. Buồng sấy có thể xây
bằng gạch hoặc đƣợc chế tạo từ các tấm thép có bọc cách nhiệt. Trong buồng sấy có
thiết bị truyền tải , tùy vào thiết bị mà có thể sử dụng xe gòong hoặc lƣới sấy.
Ƣu điểm: năng suất cao, cấu tạo đơn giản, nhiệt độ sấy tƣơng đối đồng đều, sấy
các vật liệu khác nhau.
Nhƣợc điểm: nguyên liệu sấy đứng yên nên chất lƣợng sấy chƣa đồng đều, nên
một thời gian sấy phải đảo trộn.
Ứng dụng: sấy nguyên liệu thủy sản, nông sản.
Chú thích:
K1,k2: Calorifer
Th: Rơ le nhiệt độ
SV: Van điện từ cấp hơi nƣớc bão hòa

Hình 1.1. S đồ sấ đối l u dạng phòng
1.1.2. Ph

n ph p sấ đ ờn hầm

d
c

Hình 1.2. Hệ thống sấ đ ờng hầm
3


Chú thích:
1. Hầm sấy

5. Quạt gió

2. Xe gòong

6. Calorife

3. Tời kéo xe

7,8. Ống dẫn khí vào, ra

4. Cửa hầm sấy
Cấu tạo hầm sấy thƣờng có một hoặc hai hầm sấy (1) đặt song song. Vật liệu
sấy xếp trên các gòong xe ( 2 ) di chuyển chậm nhờ tời (3). Sau thời gian nhất định thì
xe gòong có vật liệu khô sẽ ra ở cửa (4c) còn cửa đầu (4d) cũng có số xe gòn nhƣ vậy
chứa vậy liệu ẩm đi vào hầm sấy. Trong thời gian sấy cửa (4c) và (4d) đóng chặt kín.
Tác nhân sấy nhờ quạt (5) đẩy không khí đi ngƣợc chiều với chuyển động của vật liệu.
Tác nhân sấy thƣờng là không khí và đƣợc đốt nóng bởi calorife (6) rồi vào phòng sấy
cùng chiều với chiều chuyển động của vật liệu sấy. Nếu muốn sấy ngƣợc chiều thì cho
xe gòong vào cửa (4c) và (4d). Hầm sấy thƣờng có chiều dài 30 – 40 m hoặc có khi tới
60 m nhƣng không dài hơn nữa vì nếu nhƣ vậy tổn thất áp suất của hệ thống sấy sẽ
tăng lên nhiều, không khí nóng sẽ phân tầng. Loại thiết bị này làm việc ở áp suất khí
quyển. Vật liệu sấy thƣờng đƣợc sắp trên các giá của xe gòong, di chuyển chậm dọc
theo một hầm dài.

Nhƣợc điểm: sản phẩm sấy không đồng đều do sự phân lớp không khí nóng theo
chiều cao của hầm sấy và vật liệu sấy khồng đƣợc đảo trộn. Mất nhiều nhiệt, chiếm
diện tích.
Vận tốc tác nhân sấy thƣờng vào khoảng 2 – 3 m/s. Thiết bị thƣờng đƣợc ứng
dụng sấy các nguyên liệu lầ nông sản. Trƣớc đây có sấy nguyên liệu thủy sản nhƣng
sản phẩm kém chất lƣợng nên ít sử dụng.
1.1.3. Ph

n ph p sấy thùng quay

Ñeä
m chaé
n

Hình 1.3. S đồ sấy thùng quay
4


Cấu tạo:
Gồm thùng hình trụ ( 1 ) đặt dốc khoảng 6 ÷ 8 độ so với mặt phẳng nằm ngang.
Có 2 vành đai trƣợt trên các con lăn tựa (4 ) khi thùng quay. Khoảng cách giữa các con
lăn có thể điều chỉnh đƣợc, để thay đổi góc nghiêng của thùng. Thùng quay đƣợc nhờ
lắp chặt trên thân thùng, bánh răng (2 ) ăn khớp với bánh răng ( 3 ) nối với môtơ thông
qua hộp giảm tốc. Thùng quay với vận tốc khoảng từ 1 ÷ 8 vòng/phút. Bánh răng đặt
tại trọng tâm của thùng. Máy sấy thùng quay làm việc ở áp suất khí quyển. Tác nhân
sấy có thể là không khí hay khói lò. Vật liệu sấy và tác nhân sấy thƣờng chuyển động
cùng chiều để tránh sấy quá khô và tác nhân sấy khỏi mang theo vật liệu sấy nhiều nhƣ
sấy ngƣợc chiều. Vận tốc của không khí hay khói lò đi trong thùng khoảng 2 ÷ 3 m/s.
Vật liệu ẩm qua phểu (10) rồi vào thùng ở đầu cao và đƣợc chuyển động trong thùng
nhờ những đệm chắn (11). Đệm chắn vừa phân bố đều vật liệu theo tiết diện thùng,

vừa xáo trộn vật liệu vừa làm cho vật liệu tiếp xúc với tác nhân sấy tốt hơn. Vật liệu
sấy sau khi sấy khô đƣợc đƣa ra cửa ( 6) nhờ vít tải (7) đƣa ra ngoài. Còn khói lò hay
không khí thải ra đƣợc cho qua xyclon ( 8) để giữ lại những hạt vật liệu bị kéo theo rồi
thải ra ngoài. Để tránh các khí thải chui qua các khe hở của máy sấy, làm ảnh hƣởng
đến sức khoẻ con ngƣời, đặt quạt hút (5) bổ sung cho sức hút của ống khói và tạo áp
suất âm trong máy sấy.
Máy sấy thùng quay đƣợc sử dụng rộng rải trong công nghiệp hoá chất, thực
phẩm… để sấy một số hoá chất, quặng Pi-rít, phân đạm. Trong thực phẩm sấy ngũ cốc,
vật liệu dạng sệt…
Ƣu điểm:
Quá trình sấy đều đặn và mãnh liệt, tiếp xúc giữa vật liệu sấy và tác nhân sấy tốt
Cƣờng độ làm việc tính theo lƣợng ẩm khá cao có thể tới 100 kg/m 3 h.
Thiết bị cấu tạo gọn, chiếm mặt bằng nhỏ.
Nhƣợc điểm:
Vật liệu dễ vỡ vụn, nhiệt lƣợng tiêu hao lớn.

2


1.1.4. Ph

n ph p sấ phun

Hình 1.4. Hệ thống sấy phun
Để phun nguyên liệu thành các hạt nhỏ có thể dùng các phƣơng pháp sau[13]:
Ly tâm: dịch có thể chảy vào một đĩa có tốc độ quay từ ( 400÷2000) v/phút và
biến thành sƣơng mù nhờ lực ly tâm. Ƣu điểm cơ bản của cơ cấu này là có thể làm
việc với bất kỳ dịch thể nào kể cả bột nhão. Nhƣợc điểm là giá thành cao bố trí phức
tạp
Cơ khí: dịch có thể là huyền phù đƣợc bơm nén đến áp suất thích hợp đi vào vòi

phun. Đầu vòi phun có một chi tiết dạng ba cánh có thể tự do quay xung quanh một
trục và nhờ đó dịch thể bị đánh tơi thành từng giọt nhỏ có đƣờng kính từ ( 1÷150)  m
.Ƣu điểm làm việc không ồn và tiêu tốn điện năng không lớn khoảng (4÷10) kW/tấn
dịch thể, vòi phun cơ khí có năng suất cao và có thể đạt đến 4500 kg/h. Nhƣợc điểm
của vòi phun cơ khí là không dùng cho đƣợc cho những dịch thể chứa các hạt cứng.
Khí nén: dòng không khí đƣợc nén với áp suất (1,5÷5) at qua ống tăng tốc giảm
áp suất hút dịch thể từ hai bên vào. Hỗn hợp dịch thể và tác nhân đập vào một đĩa quay
và biến thành sƣơng mù đi vào buồng sấy. Ở đây vật liệu sấy dƣới dạng các hạt dung
dịch nhỏ li ti đi vào hệ thống sấy và thực trao đổi nhiệt-ẩm cho nhau. Phần lớn vật liệu
sấy đƣợc sấy khô ở dạng bột rơi xuống đáy buồng sấy, phần còn lại bay theo tác nhân
vào xyclon và đƣợc thu hồi tiếp.
Ƣu điểm: có thể làm việc với hầu hết các loại dịch thể.
Nhƣợc điểm: tiêu tốn năng lƣợng.

3


1.1.5. Ph

n ph p sấ tần s i

Hình 1.5. S đồ sấy tầng sôi
Nguyên tắc làm việc:
Quạt (1) đƣa không khí vào trộn với khói lò ( hay không khí + khói lò) ở phòng
(2) rồi vào bên dƣới phòng sấy (3), qua lƣới phân phối (4) rồi tiến hành sấy vật liệu.
Vật liệu cho vào phểu và nhờ vít tải (5) đƣa vào phía trên buồng sấy. Ở đây
chúng gặp hỗn hợp khí nóng đi từ dƣới lên và tạo thành tầng sôi. Vật liệu khô đƣợc
thổi qua tấm chắn (6) sang thùng chứa (7) rồi ra ngoài. Còn những hạt nhỏ bị dòng khí
cuốn theo sẽ đƣợc thu hồi bởi xyclon (8). Tác nhân sấy có thể là không khí, khói lò
hoặc không khí

Ƣu điểm:
Cƣờng độ sấy mãnh liệt, cho phép sấy ở nhiệt độ cao hơn nhiệt độ cho phép vì
thời gian tiếp xúc ngắn. Hiệu quả sử dụng nhiệt cao, có khả năng điều khiển tự động.
Loại này đang đƣợc sử dụng rộng rãi.
Nhƣợc điểm:
Không sấy đƣợc vật liệu có độ ẩm quá lớn, cục to, dễ vỡ.
Trở lực thuỷ lực lớn, thiết bị mau hao mòn.
Ứng dụng: sấy sữa bột, cafe hào tan...
1.1.6. Ph

n ph p sấ

ăn tải

Gồm một phòng hình chữ nhật, trong đó có một vài băng tải chuyển động chậm
nhờ các tay quay. Các băng này tựa trên các con lăn để khỏi bị võng xuống, băng này
làm bằng sợi bông tẩm cao su, bằng kim loại hay lƣới kim loại và chuyển động với tốc
4


độ khoảng 0,3 ÷ 0.6 m/phút. Loại thiết bị này có thể dùng để sấy rau quả, ngũ cốc,
than đá…

Hình 1.6. S đồ sấy b n

ăn tải

Nguyên liệu tôm ở dạng rời và từ tổng quan trên ta thấy nên chọn thiết bị sấy
đối lưu ở dạng buồng sấy và sấy ở hai chế độ sấy lạnh, sấy nóng để đảm bảo chất
lượng, đồng thời tiết kiệm năng lượng.

1.2. TỔNG QUAN VỀ PHƯƠNG PHÁP ĐỐI LƯU KẾT HỢP VỚI BƠM NHIỆT
VÀ BỨC XẠ HỒNG NGOẠI
1.2.1 Tổng quan về

m nhiệt

Bơm nhiệt là một thiết bị dùng để bơm một dòng nhiệt từ mức 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 lƣợng khác ( điện năng hoặc nhiệt năng). Nhƣ vậy máy lạnh
cũng là một loại bơm nhiệt và cũng có chung nguyên lý hoạt động. Các thiết bị của
chúng là giống nhau. Ngƣời ta chỉ phân biệt máy lạnh với bơm nhiệt ở mục đích sử
dụng mà thôi. 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 ngƣng tụ. Do nhu cầu sử dụng nguồn
nhiệt nên bơm nhiệt hoạt động ở cấp nhiệt độ cao hơn.
Cũng nhƣ máy lạnh bơm nhiệt làm việc theo chu trình ngƣợc với các quá trình
chính sau:
1-2: Quá trình nén hơi môi chất từ áp suất thấp, nhiệt độ thấp lên áp suất cao và
nhiệt độ cao trong máy nén hơi. Quá trình nén là đoạn nhiệt.
2-3: Quá trình ngƣng tụ đẳng nhiệt trong thiết bị ngƣng tụ, thải nhiệt cho môi
trƣờng .

5


3-4: Quá trình tiết lƣu đẳng entanpy ( i3  i4 ) của môi chất lỏng qua van tiết lƣu
từ áp suất cao xuống áp suất thấp.
4-1: Quá trình bay hơi đẳng nhiệt ở nhiệt độ thấp và áp suất thấp thu nhiệt của
môi trƣờng lạnh.

a)

Hình 1.7a. Chu trình làm việc của

b)
m nhiệt

Hình 1.7 . S đồ dòn năn

l ợng
Chú thích:
MN: máy nén
NT: thiết bị ngƣng tụ
TL: tiết lƣu
BH: thiết bị bay hơi
N: công suất nén đoạn nhiệt của máy nén
Q0: năng suất lạnh
Qk: nhiệt lƣợng thải ra ở dàn ngƣng tụ Mục đích sử dụng là lƣợng nhiệt thải ra ở
thiết bị ngƣng tụ để phục vụ cho một số yêu cầu về công nghệ nhƣ sƣởi ấm, sấy...
Hệ số nhiệt của bơm nhiệt:
Để đánh giá hiệu quả chuyển hóa năng lƣợng, dùng hệ số bơm nhiệt đƣợc biểu
thị bằng công thức sau:



qk q0 l

  1
l
l

(1.1)

Trong đó:

 : Là hệ số bơm nhiệt
q0 : Là năng suất lạnh riêng
6


qk : Là năng suất nhiệt riêng thải ra ở dàn ngƣng tụ

l : Là công nén đoạn nhiệt của máy nén

 : Là hệ số làm lạnh
Nhƣ vậy hệ số nhiệt của bơm nhiệt là đại lƣợng luôn lớn hơn 1. Do đó ứng dụng
của bơm nhiệt bao giờ cũng có lợi về nhiệt. Hệ số của bơm nhiệt đóng vai trò quan
trọng trong việc nâng cao hiệu quả năng lƣợng. Ứng dụng bơm nhiệt có lợi về nhiệt
mà trong các hệ thống sấy lại cần rất nhiều nguồn nhiệt do đó sử dụng nguồn nhiệt này
sấy rất có lợi. Nếu sử dụng bơm nhiệt nóng lạnh vào sấy thì hiệu quả cao hơn, nguồn
lạnh để tách ẩm không khí sau đó đƣợc đƣa qua nguồn nóng để nâng nhiệt độ rồi tiến
hành đƣa vào sấy hiệu quả sẽ cao hơn và chất lƣợng màu sắc của sản phẩm sẽ tốt hơn.
Từ phƣơng trình cân bằng nhiệt:
Qk = Q 0 + N

(1.2)

Hệ số bơm nhiệt:


Qk
 1 

N

(1.3)

Thực nghiệm cho thấy hệ số bơm nhiệt vào khoảng 2 ÷ 9
Trong điều kiện ở Việt Nam hệ số này thƣờng vào khoảng ( 4 ÷ 8) nhƣ vậy khi
sử dụng bơm nhiệt thì năng lƣợng tiêu tốn cho máy nén với công suất N (kWh), ta thu
đƣợc từ (4÷8 kWh) lƣợng nhiệt thải ra ở thiết bị ngƣng tụ và lƣợng nhiệt sẽ phục vụ
cho các công nghệ chế biến thực phẩm, thủy sản nên khả năng tiết kiệm năng lƣợng
khi dùng bơm nhiệt là rất lớn.
Nguồn nhiệt thu đƣợc Q0 có thể lấy từ không khí bên ngoài, sông, hồ, biển, lòng
đất... hay nhiệt của sẩn phẩm cháy.
1.2.2. Tổng quan về bức xạ hồng ngoại
1.2.2.1 Khái niệm về bức xạ hồng ngoại
Năm 1980, khi nghiên cứu phổ mặt trời, lần đầu tiên Uliam Hersel [15] đã phát
hiện ra bức xạ nhiệt ngoài vùng ánh sáng nhìn thấy. Khi di chuyển nhiệt kế trong
trƣờng phổ mặt trời, thấy rằng trong vùng không nhìn thấy có nhiệt độ cao nhất, nó
đƣợc phân bố một cách tự nhiên sau màu đỏ.
7


Hình 1.8. Đ ờng cong phân bố nhiệt độ trong thí nghiệm của Hersel
Trên hình 1.8 đƣờng cong R thể hiện vùng của phổ nhìn thấy đƣợc, đƣờng cong
S thể hiện vùng không thấy đƣợc. Chúng đạt nhiệt độ cực đại khi kết thúc phổ nhìn
thấy đƣợc, sau màu đỏ. Gọi các tia này là tia nhiệt đặc biệt, nó khác về chất lƣợng so
với các tia sáng thấy đƣợc. Sau đó, ông chứng minh đƣợc bức xạ đó nằm trong dải
hồng ngoại và tuân theo những quy luật nhƣ bức xạ nhìn thấy.
Bức xạ hồng ngoại là bức xạ điện từ có chữ hồng ngoại có nghĩa là dƣới mức
đỏ, màu đỏ là màu sắc có bƣớc sóng dài nhất trong ánh sáng thƣờng. Bức xạ đƣợc hiểu
là quá trình sinh ra hay chuyển năng lƣợng bằng các sóng điện từ. Cùng với sự sáng

lập bức xạ hồng ngoại các nhà bác học phát triển sử dụng trong kỹ thuật, gọi là kỹ
thuật hồng ngoại.
Tia hồng ngoại có thể đƣợc phân chia thành ba vùng bƣớc sóng trong từ 0.7µm
÷ 1 mm.
Đặc điểm của tia hồng ngoại:
Tia hồng ngoại có bản chất là sóng điện từ, nó truyền với vận tốc ánh sáng 2.99
- 108 m/s, nó không đốt nóng không khí mà nó đi qua, một phần không đáng kể đƣợc
hấp thụ bởi CO2 , hơi nƣớc và một số hạt khác trong không khí. Mà nó chỉ hấp thụ,
phản xạ, hoặc truyền qua bởi vật thể nào tác động vào.

8


Hình 1. 9. S đồ chuyển năn l ợng bức xạ hồng ngoại vào vật thể
Bất kể một đối tƣợng nào cũng có nhiệt độ lớn hơn 00 K ( 2730 C ) đều phát
tia hồng ngoại.
Tia hồng ngoại có tác dụng nhiệt, khi tia hồng ngoại chiếu đến một đối tƣợng
nào đó đối tƣợng sẽ hấp thụ một phần năng lƣợng bức xạ làm cho các điện tử kích
thích và dao động , sự dao động này tạo ra nhiệt.
Cƣờng độ bức xạ hồng ngoại giảm dần theo khoảng cách nguồn phát.
Nhiệt độ cũng nhƣ các thuộc tính vật lý của nó sẽ quyết định hiệu quả cũng nhƣ
bƣớc sóng phát ra.
Tia hồng ngoại có thể gây ra hiện tƣợng quan điện trong ở chất bán dẫn.
Có thể tác dụng lên một số kích ảnh đặc biệt. Tia hồng ngoại truyền đi theo
đƣờng thẳng từ nguồn phát xạ ra nó, nó có thể định hƣớng vào những đối tƣợng cụ thể
thông qua việc sử dụng các gƣơng phản chiếu.
Tia hồng ngoại có thể đƣợc so sánh với sóng radio, tia sáng nhìn thấy, tia tử
ngoại, tia cực tím và tia X. Chúng đều có bản chất là sóng điện từ và truyền đi trong
không gian với vận tốc bằng vận tốc ánh sáng ( 2,99.108 m/s) và chỉ khác nhau ở bƣớc
sóng phát ra. Và đều tuân theo một số định luật ánh sáng nhƣ: định luật Plank, định

luật Stefan- bolzamann, định luật Wien.
1.2.2.2. Nhiệt bức xạ hồng ngoại
Đốt nóng bức xạ hồng ngoại là sự truyền nhiệt năng theo dạng của sóng điện từ.
Khi chiếu bức xạ hồng ngoại vào đối tƣợng nào đó thì nó có thể hấp thụ hay phản xạ
với một bƣớc sóng khác, khi đối tƣợng hấp thụ bức xạ thì nó sẽ nóng lên.
9


Nhiệt bức xạ hồng ngoại thay đổi theo hiệu quả phát xạ của nguồn, bƣớc sóng
và tính phản xạ của đối tƣợng. Nhờ vào đặc tính này mà ngƣời ta có thể sử dụng nhiệt
bức xạ có hiệu quả hơn trong những ứng dụng nhất định.hiệu quả phát bức xạ phụ
thuộc vào vật liệu của nguồn nhiệt. Về cơ bản thì hiệu quả này tỷ lệ giữa năng lƣợng
phát xạ và năng lƣợng hấp phụ, ngoài ra còn một số yếu tố khác cũng ảnh hƣởng đến
hiệu xuất phát xạ. Một yếu tố nữa là giá trị phát xạ của nguồn dựa vào mức độ đen của
vật. Mức độ đen của vật thể ɛ là tỉ số giữa khả năng bức xạ toàn phần của vật thể đó E,
W/m2 và khả năng bức xạ toàn phần của vật thể đen tuyệt đối E0 cũng ở nhiệt độ đó.
ɛ=

;

(1.4)

Vật đen tuyệt đối có mức bức xạ là 1. Điều này giúp ta chú ý trong khi chiếu
phải hạn chế đƣợc tối đa năng lƣợng phản xạ và năng lƣợng đâm xuyên qua, biến các
loại năng lƣợng này thành năng lƣợng hấp thụ để tăng hiệu suất gia nhiệt. Để thực hiện
đƣợc điều này cần phải chọn vật liệu bao phủ nguồn bức xạ phụ hợp.
1.2.2.3. Cơ chế sấy khô bằng bức xạ hồng ngoại
Vật liệu sấy trong công nghiệp thực phẩm thƣờng đƣợc cấu tạo chủ yếu bởi chất
hữu cơ và nƣớc, phổ hấp thụ năng lƣợng bức xạ của nƣớc và các chất hữu cơ là khác
nhau.

Ở mỗi bƣớc sóng chất hữu cơ trở thành vật trong suốt – không hấp thụ năng
lƣợng bức xạ hồng ngoại mà nƣớc sẽ trở thành vật đen hấp thụ năng lƣợng bức xạ tối
đa. Do đó khi chiếu tia hồng ngoại có bƣớc sóng nằm trong khoảng 2.5 ÷ 3.5µm tƣơng
ứng với bƣớc sóng mà nƣớc có thể hấp thụ tối đa năng lƣợng bức xạ. Kết quả là các
phân tử nƣớc sẽ dao động mạnh, tạo ra ma sát và sinh ra nhiệt lớn.
Mặt khác dƣới tác động của năng lƣợng bức xạ. Phân tử nƣớc dễ dàng phân li
thành các ion h+ và OH-, do đó làm cho ẩm trong vật liệu sấy thoát ra nhanh nhất. Lúc
này chiều chuyển động của các dòng ẩm cùng chiều chuyển động của dòng nhiệt ( từ
trong vật liệu sấy đi ra bên ngoài bề mặt) làm tăng quá trình khuếch tán nội. Điều này
trái ngƣợc hẳn với cách gia nhiệt thông thƣờng là dòng nhiệt dịch chuyển từ lớp bề
mặt vật liệu vào trong tâm vật liệu còn ẩm di chuyển từ trong ra ngoài bề mặt.
Ngƣời ta chứng minh rằng dƣới tác động của bức xạ hồng ngoại có tần số tƣơng
ứng với tần số dao động riêng của liên kết hóa học các nhóm chức có khả năng phản
10


ứng cao nhƣ: -OH, -COOH... sẽ tác dụng trực tiếp đến liên kết hóa học tạo ra sự cộng
hƣởng làm đứt các liên kết hóa học. Kết quả là luôn làm tăng nhanh vận tốc phản ứng
và quá trình sấy lớp sơn phủ bóng tăng.
1.2.2.4. Ưu nhược điểm của công nghệ sấy bức xạ hồng ngoại
Ƣu điểm:
Sấy khô bằng tia hồng ngoại là tốc độ truyền nhiệt lớn dễ điều chỉnh nguồn
nhiệt và nhiệt độ trên bề mặt sản phẩm, rút ngắn rất nhiều thời gian, do đó phần nào
đảm bảo đƣợc chất lƣợng của sản phẩm, sử dụng thao tác thuận tiện, tính giữ nhiệt
của nguyên liệu sau khi sấy rất nhỏ nhất là sấy bằng bóng đèn, tức có thể ngƣng quá
trình sấy một cách dễ dàng .
Sản phẩm sấy khô bằng bức xạ hồng ngoại phần lớn năng lƣợng bức xạ chuyển
biến thành nhiệt năng cần thiết làm cho bốc hơi nƣớc. Vì vậy hiệu suất sử dụng nhiệt
cao giảm sự tổn hao năng lƣợng.
Gradient nhiệt độ và độ ẩm ở lớp sát bề mặt vật và cùng chiều, do đó tăng

cƣờng độ khuếch tán nội dẫn đến tốc độ sấy tăng. Cƣờng độ bay hơi ẩm có thể lớn hơn
vài lần so với đối lƣu và tiếp xúc. Tránh đƣợc quá nhiệt cục bộ và làm chai, nứt nẻ bề
mặt.
Chi phí lắt đặt, vận hành thấp, chiếm ít diện tích bề mặt và dễ dàng điều khiển.
Đặc biệt sấy bức xạ hồng ngoại có khả năng tiêu diệt côn trùng, vi sinh vật có
hại ngay ở nhiệt độ thấp.
Sấy khô bằng bức xạ hồng ngoại hoàn toàn tiết kiệm, không gây nguy hiểm và
không sử dụng hóa chất, chất độc, thân thiện với con ngƣời và môi trƣờng.
Nhƣợc điểm:
Sấy bức xạ hồng ngoại có khả năng xuyên thấu kém 7- 30 mm nên không thích
hợp sấy các sản phẩm sấy có chiều dày lớn hơn. Vì đối với sấy nguyên liệu dày hơn thì
tốc độ khử nƣớc chậm và có khi bề mặt ngoài bị khô quá độ mà sinh ra nứt nẻ. Để
khắc phục điều đó thì ta có thể dùng phƣơng pháp sấy gián đoạn đối với những nguyên
liệu có kích thƣớc dày hơn.

11


1.2.2.5. Một số ứng dụng của bức xạ hồng ngoại
Do tính ƣu việt nên bức xạ hồng ngoại ngày càng đƣợc ứng dụng rộng rải trong
các nghành khoa học và trong đời sống xã hội. Ngày nay khi mà khoa học ngày càng
phát triển thì ngƣời ta càng tìm đƣợc nhiều ứng dụng mới của bức xạ hồng ngoại. Mỗi
một lĩnh vực ứng dụng sẽ sử dụng các bƣớc sóng và nguồn phát bức xạ hợp lí. Sau đây
là một số ứng dụng của bức xạ hồng ngoại:
Trong nghành nông nghiệp bức xạ hồng ngoại đƣợc ứng dụng sấy các loại hạt,
rau quả, hạt giống. Trong lĩnh vực chế biến thủy sản ứng dụng để sấy cá, mực, tôm và
các mặt hàng khô khác. Trong công nghiệp thực phẩm và đồ uống thì bức xạ hồng
ngoại đƣợc ứng dụng rất rộng rãi nhƣ: điều khiển các quá trình trong công nghiệp sản
xuất mía đƣờng, đánh giá chất lƣợng thịt, xác định oxy hóa dầu ăn, xác định hàm
lƣợng casein và triglycerid...

Trong y học sử dụng công nghệ này cho phép sấy các đối tƣợng sinh học quan
trọng nhƣ enzyme, mô động thực vật... trong đó tính chất của chúng đƣợc bảo toàn đầy
đủ, các sản phẩm đạt chất lƣợng vệ sinh cao.
Ngoài ra bức xạ hồng ngoại còn ứng dụng trong các lĩnh vực nhƣ công nghệ
sinh học, khoa học về trái đất, pháp luật, an ninh và quốc phòng...
1.3. MỘT SỐ KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU TRONG VÀ NGOÀI NƯỚC
1.3.1. Nguyên cứu n ớc ngoài
Trên thế giới việc nghiên cứu ứng dụng của bức xạ hồng ngoại vào các ngành
công nghiệp phát triển. Chủ yếu vào việc chế biến thực phẩm nói chung và thủy sản
nói riêng. Cùng với các nghiên cứu nhằm mục đích đánh giá và so sánh tốc độ sấy
giữa các chế độ sấy khác nhau trong đó có cả bơm nhiệt kết hợp với bức xạ hồng
ngoại. Sau đây là một số nghiên cứu ngoài nƣớc:
Một trong những ứng dụng quan trọng của bức xạ hồng ngoại nữa là việc sấy
khô các sản phẩm thủy sản. Nhờ ứng dụng sấy khô các sản phẩm thủy sản mà làm tăng
năng suất và hiệu quả chê biến các sản phẩm khô so với các phƣơng pháp truyền thống
trƣớc đây.

12


Yamada và Wada [14], đã nghiên cứu khi sấy cá bằng gốm hồng ngoại với
khoảng cách từ nguồn bức xạ đến cá là 20 cm, nhiệt độ 35oC cho sản phẩm với chất
lƣợng cao, tổn thất nhiệt ít.
Navarii [14], nghiên cứu về ƣu điểm của việc sấy bức xạ hồng ngoại đã đƣa ra
kết quả: Sấy bức xạ hồng ngoại giúp giảm thời gian sấy nhanh nhờ việc tăng nhanh
nhiệt cho nguyên liệu, dễ dàng kiểm soát đƣợc nhiệt của sản phẩm, cũng nhƣ nguồn
bức xạ, giá thành rẻ và mang lại hiệu quả cao hơn nếu kết hợp với phƣơng pháp sấy
bơm nhiệt.
TIRAWANICHAKUL [15], nghiên cứu sử dụng sấy bức xạ hồng kết hợp với
sấy bằng không khí nóng, phƣơng pháp tìm ra thông số tối ƣu cho quá trình sấy trên

đối tƣợng là tôm. Kết quả nghiên cứu cho ta đƣợc kết quả của thông số tối ƣu cho quá
trình sấy là: Nhiệt độ 81oC, khoảng cách từ nguồn gốm tới khay nguyên liệu là 7.9 cm,
vận tốc gió trong tủ là 1m/s ± 0.2m/s.
TIRAWANICHAKUL cùng với các cộng sự của mình [17], đã thí nghiệm trên
2 mẫu tôm lớn (100 con/kg), nhỏ (200kg/con) bằng phƣơng pháp sấy đối lƣu bức xạ
hồng ngoại để so sánh cùng với các phƣơng pháp sấy khác nhƣ sấy bằng điện trở, phơi
nắng… Kết quả thu đƣợc sấy đối lƣu bức xạ hồng ngoại thu đƣợc sản phẩm có màu
sắc đồng đều hơn, tốc độ sấy nhanh hơn, và độ co rút của sản phẩm ít hơn các phƣơng
pháp sấy khác. Nghiên cứu của ông còn chứng minh đƣợc phƣơng trình tính toán ―Độ
ẩm cân bằng‖ (EMC) của Halsey và Oswin có tỷ lệ chính xác cao nhất kể cả ở mẫu
tôm lớn và nhỏ, cùng với đó là phƣơng trình dự đoán độ ẩm của tôm khi sấy dựa vào
nhiệt độ và thời gian.
Mấu tôm lớn:
Phƣơng trình của Haley: Meq = [
Phƣơng trình của Oswin: Meq =

]

(1.5)
(

)

Trong đó:
A,B: hằng số thực nghiệm
A = 1.444×10-5 T2 − 1.483×10-3T + 0.1023
13

(1.6)

B = −9.109×10-4 T2 + 7.019×10-2T + 0.2999
Meq: Độ ẩm cân bằng (%)
R: Hằng số chất khí (8,314 kJ/kmol.K)
RH: Độ ẩm tƣơng đối (%)
T: Nhiệt độ (oK)
Mẫu tôm nhỏ:
Phƣơng trình Halsey: Meq = [

]

(1.6)
)

Phƣơng trình của Oswin: Meq = 0.103(

(1.7)

Phƣơng trình dự đoán độ ẩm: MR = exp( - ktn )

(1.8)

Trong đó:
MR: Độ ẩm (%)
t: Thời gian sấy (phút)
k, n: Hằng số thực nghiệm
Tôm nhỏ: k = (T0.178) − 2.757, n = 232.63T-1
Tôm lớn: k = (T0.199) − 3.115, n = 217.98T-1
T: Nhiệt độ sấy (oK)
Andriazafimahazo cùng các cộng sự [15], nghiên cứu về sự ảnh hƣởng của nhiệt

độ, vận tốc gió và độ ẩm trong buồng sấy ảnh hƣớng đến tốc độ sấy tôm. Nghiên cứu
còn đƣa ra đƣợc cách xác định đƣợc tốc độ sấy thông qua công thức toán học để xác
định hằng số sấy m và đã đƣợc kiểm chứng với kết quả thực tế và lý thuyết chỉ lệch
nhau khoảng 5%.
)

m = exp(
Trong đó:
m: Hằng số sấy (h-1)
14

(1.9)