Tính toán thiết kế hệ thống thiết bị sấy hơi quá nhiệt

Họ và tên sinh viên: Trần Quang Long

Mã số sinh viên: 20174211

Khóa: K62
Khoa/Viện: Cơng nghệ sinh học - Cơng nghệ thực phẩm
Chuyên ngành:

Quá trình và thiết bị CNSH - CNTP

1. Đầu đề: Thiết kế hệ thống sấy hơi quá nhiệt sấy bơ năng suất nhập liệu 200kg/mẻ
2. Nội dung các phần thuyết minh và tính tốn:
Chương 1: Tổng quan
Chương 2: Tổng quan sấy hơi q nhiệt
Chương 3: Tính tốn thiết bị sấy hơi q nhiệt
Chương 4: Tính tốn chọn thiết bị phụ
Chương 5: Tính tốn giai đoạn làm mát
Chương 6:Thiết lập sơ đồ chức năng
Chương 7:Kết luận
3. Các bản vẽ, đồ thị:
Bản vẽ A1: Bản vẽ lắp thiết bị sấy; Bản vẽ sơ đồ chức năng hệ thống sấy hơi quá
nhiệt.
Bản vẽ A1: Các bản vẽ chi tiết.
Sinh viên đã hoàn thành đồ án chuyên ngành: Ngày ………. tháng ………năm
………
Người duyệt
( Ký, ghi rõ họ, tên )

Sinh viên
( Ký, ghi rõ họ, tên )

Mục Lục
DANH MỤC HÌNH ẢNH............................................................................................2
DANH MỤC BẢNG BIỂU..........................................................................................2
CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN.......................................................................................2
1.1 Giới thiệu về bơ...............................................................................................2
1.1.1 Nguồn gốc trái bơ......................................................................................2
1.1.2 Tác dụng của quả bơ.................................................................................3
1.1.3 Bột bơ là gì?..............................................................................................4
1.1.4 Tác dụng của bột bơ..................................................................................4
1.2 Tổng quan về các phương pháp sấy.................................................................6
1.2.1 Các phương pháp sấy................................................................................6
1.2.2 . Phân loại quá trình sấy............................................................................7
1.2.3 Thiết bị sấy................................................................................................8
1.2.4 Nguyên lý của quá trình sấy....................................................................13
1.2.5 Tác nhân sấy...........................................................................................14
1.2.6 Yếu tố ảnh hưởng tới quá trình sấy.........................................................15
1.2.7 Những biến đổi của vật liệu trong quá trình sấy......................................15
1.2.8 Lựa chọn phương pháp sấy.....................................................................16
1.2.9 Quy trình cơng nghệ của sấy bơ..............................................................17
CHƯƠNG 2 TỔNG QUAN VỀ SẤY HƠI QUÁ NHIỆT.......................................18
2.1 Khái niệm......................................................................................................18
2.2 Ưu nhược điểm..............................................................................................18
2.2.1 Ưu điểm..................................................................................................18
2.2.2 Nhược điểm.............................................................................................19
2.3 Nguyên lý sấy bằng hơi quá nhiệt..................................................................19


CHƯƠNG 3 TÍNH TỐN THIẾT KẾ THIẾT BỊ SẤY HƠI Q NHIỆT............21
3.1 Chế độ sấy.....................................................................................................21

3.1.1 Tính tốn cân bằng q trình sấy lý thuyết..............................................21
3.1.2 Tính tốn, lựa chọn kích thước buồng và khay sấy.................................22
3.1.3 Tính bề dày thiết bị.................................................................................25
3.1.4 Tính ống dẫn hơi.....................................................................................27
3.1.5 Tính bề dày nắp buồng sấy......................................................................27
3.2 Tính tốn q trình sấy thực..........................................................................28
3.2.1 Tính tốn tổn thất....................................................................................28
3.2.2 Tổn thất do vật liệu sấy mang đi.............................................................29
3.2.3 Tổn thất do thiết bị truyền tải..................................................................30
3.2.4 .Tổn thất ra môi trường...........................................................................31
3.2.5 Tổng tổn thất nhiệt..................................................................................34
CHƯƠNG 4 TÍNH TỐN CHỌN THIẾT BỊ PHỤ.................................................35
4.1 Chọn thiết bị gia nhiệt....................................................................................35
4.1.1 Tính hệ số trao đổi nhiệt bên trong α1.....................................................36
4.1.2 Tính hệ số trao đổi nhiệt bên ngồi α2.....................................................38
4.1.3 Hệ số truyền nhiệt K...............................................................................39
4.1.4 Các thơng số cụ thể của calorifer khí - hơi..............................................40
4.2 Chọn nồi hơi..................................................................................................41
4.3 Tính chọn quạt...............................................................................................42
4.4 Tính tốn bơm chân khơng............................................................................47
4.4.1 Khối lượng khơng khí trong buồng.........................................................47
CHƯƠNG 5 TÍNH TỐN GIAI ĐOẠN LÀM MÁT..............................................50
5.1 Các thông số ban đầu.....................................................................................50


5.2 Cân bằng năng lượng ta có............................................................................50
5.3 Cân bằng vật chất...........................................................................................51
CHƯƠNG 6 THIẾT LẬP SƠ ĐỒ CHỨC NĂNG...................................................52
6.1 Sơ đồ chức năng............................................................................................52
6.1.1 Thiết bị đo và ký hiệu chức năng............................................................55

6.1.2 Bảng kí hiệu đường truyền......................................................................56
6.1.3 Chữ viết tắt..............................................................................................56
CHƯƠNG 7 KẾT LUẬN........................................................................................59
Tài liệu tham khảo......................................................................................................59


DANH MỤC HÌNH ẢNH
Hình 1.1 Tác dụng của bơ........................................................................................4
Hình 1.2 Thiết bị sấy hầm........................................................................................8
Hình 1.4 thiết bị sấy tháp.......................................................................................10
Hình 1.5.Thiết bị sấy thùng quay...........................................................................11
Hình 1.6 Thiết bị sấy khí động...............................................................................12
Hình 1.7 Máy sấy tầng sơi.....................................................................................12
Hình 1.8 Thiết bị sấy phun.....................................................................................13
Hình 2.1 Đồ thị đường cong sấy............................................................................19
Hình 3.1 Khay sấy.................................................................................................22
Hình 3.2 Xe gịong.................................................................................................24
Hình 4.1 Calorifer khí hơi......................................................................................34
Hình 4.2 Quạt hướng trục......................................................................................45
Hình 5.1 Bơm hút chân khơng...............................................................................47
Hình 6.1 Sơ đồ chức năng......................................................................................50

DANH MỤC BẢNG BIỂU
Bảng 1: Thiết bị đo và ký hiệu chức năng............................................................53
Bảng 2: Kí hiệu đường truyền..............................................................................54
Bảng 3: Ý nghĩa chữ viết tắt................................................................................55


MỞ ĐẦU
Sấy là một q trình cơng nghệ được sử dụng rất nhiều trong sản xuất thực phẩm. Sản phẩm

sau q trình sấy có độ ẩm thích hợp, thuận tiện cho việc bảo quản, vận chuyển, chế biến, đồng thời
nâng cao chất lượng sản phẩm. Ví dụ điển hình là khoai mì, do ứng dụng rộng rãi của nó mà khối
lượng được sử dụng là rất lớn, nhất là trong các ngành nông nghiệp và công nghiệp thực phẩm…
nên việc chế biến và bảo quản rất quan trọng. Ở trạng thái đó sản phẩm được bảo quản lâu hơn, dễ
đóng gói và vận chuyển đi xa để phục vụ cho các ngành sản xuất khác. Và cách bảo quản phổ biến
nhất hiện nay được sử dụng là sấy bằng các hệ thống sấy khác nhau. Mỗi một loại vật liệu sẽ có
những phương pháp sấy sao cho phù hợp, các sản phẩm dễ bị oxy hóa cao địi hỏi trong q trình
sấy tránh tiếp xúc với oxy, chính vì vậy phương pháp sấy bằng hơi quá nhiệt là 1 giải pháp phù hợp
cho những sản phẩm này
Bằng kiến thức hiểu biết cùng với sự giúp đỡ tận tình của thầy Nguyễn Ngọc Hưng, em xin
được trình bày về đề tài “Tính tốn thiết kế thiết bị sấy hơi q nhiệt sấy bơ năng suất nhập liệu vào
200kg/mẻ “ trong đồ án này , đồ án cịn những thiếu sót, em mong nhận được những ý kiến đóng
góp của thầy cơ
Em xin trân thành cảm ơn !


CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN
1.1 Giới thiệu về bơ
1.1.1 Nguồn gốc trái bơ
Theo như một số truyền thuyết kể lại rằng trước khi được trồng rộng rãi trong nông
nghiệp như hiện nay, quả bơ vốn là thức ăn của các loài động vật khổng lồ (hay còn được gọi
là megafauna) trong kỷ băng hà (xa quá trời xa). Nhờ những megafauna di chuyển đi khắp
nơi mà hạt bơ được phát tán đi khắp nơi và giúp cây bơ sinh sôi nảy nở.
Phân bố cây bơ tại Việt Nam
Bơ là loại quả yêu cầu cao về thổ nhưỡng cũng như khí hậu để thích hợp để phát
triển, hiện nay quả bơ thường được trồng nhiều ở khu vực tây nguyên và đạt hiệu quả kinh tế
cao, những khu vực trồng bơ tiêu biểu gồm:


Vùng Đà Lạt: các loại giống thuộc chủng Mexico thường phân bố rộng tại đây nhờ

khả năng chịu lạnh tốt.



Vùng Đức Trọng, Đơn Dương, Bảo Lộc: Đây là những vùng có tỉ lệ chủng Antilles
cao nhất.



Vùng Di Linh: thích hợp với chủng Guatemala.



Vùng Đắk Lắk được xem là vùng chuyên canh bơ của Tây Nguyên với diện tích
trồng bơ đạt 2.700 ha với 80.000 hộ dân, sản lượng hàng năm đạt 40.000 tấn.
2


Ngồi ra thì ở các tỉnh thành khu vực miền Bắc cũng có một số tỉnh người dân cũng
bắt đầu tìm kiếm những giống bơ phù hợp với thổ nhưỡng và thời tiết ngồi đó, nhưng kết
quả ban đầu cho thấy cây bơ trồng ở miền bắc cho sản lượng và chất lượng hiện vẫn không
thể sánh bằng những loại bơ được trồng ở khu vực Tây Nguyên và Miền Đông Nam Bộ.
1.1.2 Tác dụng của quả bơ
Dù là những dịng bơ thường hay bơ thương hiệu thì trái bơ nói chung vẫn là siêu
thực phẩm – loại trái cây bổ dưỡng và cực kì tốt cho sức khỏe con người từ đông y, tây y cho
đến làm đẹp..
Được biết đến là loại trái cây tốt nhất hành tinh bởi giá trị dinh dưỡng quả bơ có 14
loại Vitamin khác nhau và các khoáng chất thiết yếu, các chất béo không no rất tốt cho
chúng ta.
Đặc biệt trong trái bơ cịn có chất folate đặc biệt tốt cho phụ nữ mang thai và trẻ

nhỏ(giúp giảm nguy cơ nứt đốt sống), kali chống lão hoá, là nguồn giàu glutathione giúp
chống lại chất sinh ung thư, chống viêm cực kì hiệu quả.
Khơng chỉ vậy thịt trái bơ con là một chất dưỡng, mặt nạ bơ rất tốt cho da măt, tóc và
móng bởi chúng chứa những hợp chất giúp cho da và tóc có thể tái tạo, phục hồi và được
ni dưỡng rất an toàn và tự nhiên.

3


Hình 1: 1 Tác dụng của bơ

1.1.3 Bột bơ là gì?
Trái bơ khơng cịn q xa lạ với tất cả mọi người. Nó được biết đến là một loại trái
cây thơm ngon, giàu dinh dưỡng. Nếu lấy thịt của trái bơ tươi để sấy khơ, sau đó xay nhuyễn
thì ta sẽ thu được bột bơ nguyên chất. Màu sắc của bột bơ còn tùy thuộc vào loại bơ, cách
làm.
1.1.4 Tác dụng của bột bơ
Có thể nói bột bơ là nguyên liệu thiên nhiên rất tốt cho những liệu pháp làm đẹp đơn
giản và tiết kiệm. Bạn có thể tạo nên những chiếc nạ từ bột bơ với 1 hoặc 1 số ngun liệu
khác. Lưu ý là phải tìm hiểu thơng tin thật kỹ trước khi thực hiện.
Vậy bột bơ có tác dụng gì khi làm mặt nạ? Việc đắp mặt nạ có rất nhiều lợi ích cho
da, chẳng hạn như làm chậm q trình lão hóa. Cũng như làm mờ vết thâm nám, hình thành
collagen làm săn chắc da. Đặc biệt hơn là các vitamin B giúp làm giảm sự gây hại của các
gốc tự do, trả lại sức sống cho làn da.

4


Trước và sau khi đắp mặt nạ đều phải vệ sinh da mặt một cách nhẹ nhàng. Có thể rửa
mặt với nước ấm trước khi thoa hỗn hợp lên da. Để chân lông giãn nở, da dễ hấp thụ dưỡng

chất hơn. Sau đây là một số công thức tự làm mặt nạ bột bơ tại nhà mà bạn có thể áp
dụng.Làm đẹp bằng các loại mặt nạ bột bơ
Ăn bơ giúp giảm Cholesterol, chất béo trung tính
Bột bơ có tác dụng gì trong việc bảo vệ mắt
Hỗ trợ chiến đấu với hành trình giảm cân

5


1.2 Tổng quan về các phương pháp sấy
Khái niệm về phương pháp sấy
Q trình sấy là q trình làm khơ một vật thể bằng phương pháp tách nước.
Đối tượng của quá trình sấy là các vật chứa ẩm, là những vật chứa một lượng chất lỏng
nhất định. Chất lỏng trong vật ẩm thường là nước, một số ít vật ẩm khác chứa chất lỏng là dung
mơi hữu cơ.
Mục đích của q trình sấy
Giảm chi chí vận chuyển (do giảm tổng khối lượng toàn khối thực phẩm). Đồng thời giảm
hao hụt trong vận chuyển do hư hỏng.
Vốn đầu tư thấp nhưng vẫn giữ được những đặc tính tốt đặc trưng của sản phẩm: độ dẻo, dai,
màu sắc, hương vị và độ bóng sáng của sản phầm, khơng nứt nẻ, cong vênh,..
Tăng khả năng bảo quản.
Sấy cịn là một q trình hồn thiện một số loại sản phẩm đặc trưng(mít sấy khơ, hoa quả sấy
khơ,...)
1.2.1 Các phương pháp sấy
Tùy theo tính chất và độ ẩm, tùy theo yêu cầu và mức độ làm khô của vật liệu mà người ta
tiến hành các phương pháp tách ẩm ra khỏi vật liệu bằng các cách khác nhau.
Phương pháp cơ học: dùng máy ép, máy lọc, máy li tâm,... để tách nước. Dùng khi không
cần tách triệt để mà chỉ tách sơ bộ một lượng nước ra khỏi vật liệu.
Phương pháp hóa lý: dùng một hóa chất có tính hút nước cao để tách ẩm ra khỏi vật liệu như
CaCl2 khan, H2SO4 đậm đặc,... Phương pháp này đắt và phức tạp nên dùng chủ yếu để hút ẩm trong

một hỗn hợp khí để bảo quản máy và thiết bị.
Phương pháp nhiệt: dùng nhiệt năng làm bốc hơi nước ra khỏi vật liệu, được sử dụng rộng
rãi nhất trong công nghiệp và đời sống.
1.2.2 . Phân loại q trình sấy
• Phân loại theo tác nhân sấy


Sấy tự nhiên: nhờ tác nhân chính là nắng, gió,...Phương pháp này thời gian sấy dài, tốn diện
tích sân phơi, khó điều chỉnh và độ ẩm cuối cùng của vật liệu sấy cịn khá lớn, phụ thuộc vào khí
hậu.
Sấy nhân tạo: quá trình cung cấp nhiệt, nghĩa là phải dùng các tác nhân sấy như khói lị,
khơng khí nóng, hơi quá nhiệt,... và nó được hút ra khỏi thiết bị khi sấy xong. Quá trình nhanh, dễ
điều khiển và triệt để hơn sấy tự nhiên.
• Phân loại theo phương thức truyền nhiệt
Phương pháp sấy đối lưu: trong hệ thống sấy này, vật liệu sấy nhận nhiệt từ một dịch thể
nóng mà thơng thường là khơng khí nóng hoặc khói lị. Đây là loại hệ thống sấy phổ biến hơn cả.
Trong hệ thống này người ta lại phân ra các loại: hệ thống sấy buồng, hệ thống sấy hầm, hệ thống
sấy thùng quay, hệ thống sấy tháp, hệ thống sấy khí động,...
Phương pháp sấy bức xạ: trong phương pháp sấy này, vật liệu sấy nhận nhiệt từ một nguồn
bức xạ để ẩm dịch chuyển từ trong lòng vật liệu sấy ra bề mặt và từ bề mặt khuếch tán vào môi
trường. Rõ ràng, trong hệ thống sấy bức xạ, người ta tạo ra độ chênh lệch phân áp suất hơi nước
giữa vật liệu và mơi trường chỉ bằng cách đốt nóng vật.
Phương pháp sấy tiếp xúc: vật liệu sấy nhận nhiệt từ một bề mặt nóng. Trong các hệ thống
sấy tiếp xúc, người ta tạo ra độ chênh lệch phân áp nhờ tăng phân áp suất hơi nước trên bề mặt vật
liệu sấy. Chúng ta thường gặp hệ thống sấy lô, hệ thống sấy tang,..
Phương pháp sấy bằng điện trường dòng cao tần: nguồn nhiệt cung cấp cho vật sấy nhờ dòng
điện cao tần tạo nên điện trường cao tần trong vật sấy làm vật nóng lên.
Phương pháp sấy thăng hoa: sấy trong mơi trường có độ chân khơng rất cao, nhiệt độ rất
thấp. Ẩm tự do trong vật liệu đóng băng và bay hơi từ trạng thái rắn thành trạng thái hơi không qua
trạng thái lỏng.

Phương pháp sấy tầng sôi: nguồn nhiệt từ khơng khí nóng nhờ quạt thổi vào buồng sấy đủ
mạnh và làm sôi lớp hạt, sau một thời gian nhất định hạt khơ được tháo ra ngồi.
Phương pháp sấy phun: được dùng để sấy sản phẩm dạng lỏng.
.


1.2.3 Thiết bị sấy
• Thiết bị sấy hầm
Được dùng khá rộng rãi trong công nghiệp, dùng để sấy các vật liệu dạng hạt, cục, lát... với
năng suất cao, dễ dàng cơ giới hóa. Vật liệu sấy được đưa vào và lấy ra gần như liên tục.
Hầm sấy thường dài từ 10-15m hoặc lớn hơn, chiều cao và chiều ngang phụ thuộc vào xe
goong và khay tải vật liệu sấy, xây bằng gạch đỏ có cách nhiệt hoặc khơng.
Thiết bị truyền tải thường là xe goong hoặc băng tải Tác nhân sấy: chủ yếu là khơng khí
nóng. Calorifer dùng để gia nhiệt cho khơng khí thường là calorifer khí hơi hoặc khí khói lị tùy
thuộc vào nguồn ngun liệu là hơi nước hay khói lị, thường được bố trí trên nắp hầm sấy. Có hai
cách đưa tác nhân sấy hầm là từ trên xuống hoặc đưa từ 2 bên vào.

Hình 1: 2 Thiết bị sấy hầm

• Thiết bị sấy buồng
Thường dùng để sấy các vật liệu dạng cục, hạt với năng suất khơng lớn lắm. Làm việc
theo chu kì.
Buồng sấy có thể làm bằng thép tầm 2 lớp, giữa có cách nhiệt hoặc đơn giản xây bằng gạch
đỏ có cách nhiệt hoặc khơng.
Tác nhân sấy: thường là khơng khí nóng hoặc khói lị( khơng khí được đốt nóng nhờ
calorifer điện hoặc calorifer khí- khói. Calorifer được đặt dưới các thiết bị đỡ vật liệu hoặc 2 bên
sườn buồng sấy).


Cấu tạo đơn giản dễ vận hành không yêu cầu mặt bằng lớn nhưng năng suất khơng cao, khó

cơ giới hóa, vốn đầu tư khơng đáng kể, do đó thiết bị buồng sấy thích hợp với các xí nghiệp bé, lao
động thủ cơng là chính, chưa có điều kiện kinh phí để xây dựng các thiết bị sấy khác có năng suất
cao, dễ cơ giới hóa.
Nhược điểm là năng suất nhỏ.

Hình 1. 3 Thiết bị sấy buồng

Hệ thống máy sấy gồm calorifer hoặc cấp nhiệt trực tiếp từ buồng đốt hịa trộn với khơng
khí tươi, hệ thống quạt và các thiết bị phụ trợ khác.

Thiết bị sấy tháp
Tháp sấy là một khơng gian hình hộp mà chiều cao lớn hơn rất nhiều so với chiều rộng và
chiều dài. Trong tháp sấy người ta bố trí hệ thống kênh dẫn và thải tác nhân xen kẽ nhau ngay trong
lớp vật liệu sấy. Tác nhân sấy từ kênh dẫn gió nóng luồn lách qua lớp vật liệu thực hiện quá trình
trao đổi nhiệt sấy và nhận thêm ẩm đi vào các kênh thải ra ngoài. Tháp sấy nhận nhiệt do trao đổi
nhiệt đối lưu giữa dòng tác nhân chuyển động vừa ngược chiều, vừa cắt ngang và do dẫn nhiệt từ bề
mặt kênh dẫn và kênh thải qua lớp bề mặt vật liệu nằm trên các bề mặt đó. Khi sấy hạt di chuyển từ
trên cao ( do gàu tải hoặc vít tải đưa lên) xuống mặt đất theo chuyển động thẳng đứng hoặc zik zắc
trong tháp sấy.
Các loại máy sấy tháp phổ biến: máy sấy tháp tam giác, máy sấy tháp trịn, máy sấy tháp
hình thoi. Là thiết bị chun dụng để sấy các loại hạt cứng như thóc, ngơ, đậu,... có độ ẩm khơng
lớn lắm.


3.
Hình 1: 3 thiết bị sấy tháp

Thiết bị sấy thùng quay
Là thiết bị sấy chuyên dùng để sấy các vật liệu dạng hạt hoặc bột nhão, cục nhưng
có độ ẩm ban đầu lớn và khó tự dịch chuyển nếu dùng thiết bị sấy tháp. Phần chính của thiết

bị sấy thùng quay là một trụ trịn đặt nằm nghiêng một góc với mặt phẳng nào đó cố định
hoặc khơng đổi. Tác nhân sấy chủ yếu của thiết bị sấy thùng quay thường là khơng khí nóng
hoặc khói lị
Nó có thể chuyển động cùng chiều hoặc ngược chiều với vật liệu sấy.
Thiết bị thùng quay không nên làm việc với áp suất dương.

Hình 1: 4.Thiết bị sấy thùng quay

Thiết bị sấy khí động
Thường dùng để sấy các vật liệu dạng hạt bé, nhẹ, xốp như than, cám, cỏ, hoặc rau băm
nhỏ, các tinh thể,…


Tác nhân sấy chủ yếu là khơng khí nóng hoặc khói lị.
Phần chính là một ống thẳng, vật liệu sấy được khơng khí nóng hoặc khói lị cuốn từ dưới lên
trên và dọc theo ống.
Tốc độ tác nhân phụ thuộc vào chủng loại vật liệu sấy, kích thước, khối lượng riêng của hạt, có
thể đạt tới 10-40 mm/seek.
Nhược điểm: tiêu tốn năng lượng lớn, nhất là điện dùng cho quạt, điều kiện vệ sinh cơng
nghiệp khó thực hiện tốt và có khả năng gây nguy hiểm nếu vật liệu có thể gây cháy hoặc nổ.

Hình 1: 5 Thiết bị sấy khí động

Thiết bị sấy tầng sơi
Thường dùng để sấy các vật liệu dạng hạt cục.
Ưu điểm: Cường độ sấy lớn có thể đạt hàng trăm kg ẩm/m3
Dễ dàng điều chỉnh nhiệt độ sấy và vật liệu sấy khá đồng đều.
Nhược điểm: Tiêu tốn năng lượng khá lớn để tạo áp lực đáng kể để duy trì trạng
thái “sơi” của vật liệu.
Cấu tạo phức tạp.

Hình 1: 6 Máy sấy tầng sơi

Thiết bị sấy phun
Chun dùng để sấy các dịch thể , dùng để sấy các sản phẩm dạng bột hòa tan như sữa bò,
sữa đậu nành, bột trứng, cafe tan...
Bộ phận cơ bản của sấy phun là buồng sấy, là tháp hình trụ,...
Dịch thể được nén bởi một bơm cao áp đưa vào qua vòi phun cùng với tác nhân sấy tạo
thành sương mù và quá trình sấy được thực hiện.

Hình 1: 7 Thiết bị sấy phun

1.2.4 Nguyên lý của quá trình sấy
Quá trình sấy là một q trình chuyển khối có sự tham gia của pha rắn rất phức tạp vì nó bao
gồm cả quá trình khuếch tán bên trong và cả bên ngồi vật liệu rắn đồng thời với q trình truyền
nhiệt. Đây là một quá trình nối tiếp nghĩa là quá trình chuyển lượng nước trong vật liệu từ pha lỏng


sang pha hơi sau đó tách pha hơi ra khỏi vật liệu ban đầu. Động lực của quá trình là sự chênh lệch
đổ ẩm ở trong lòng vật liệu và bên trên bề mặt vật liệu. Quá trình khuếch tán chuyển pha này chỉ
xảy ra khi áp suất hơi trên bề mặt vật liệu lớn hơn áp suất hơi riêng phần của hơi nước trong mơi
trường khơng khí xung quanh. Vận tốc của tồn bộ q trình được quy định bởi giai đoạn nào là
chậm nhất. Ngoài ra tùy theo phương pháp sấy mà nhiệt độ là yếu tố thúc đẩy hoặc cản trở quá trình
di chuyển ẩm từ trong vật liệu sấy ra ngoài bề mặt vật liệu.
Trong quá trình sấy thì mơi trường khơng khí xung quanh có ảnh hưởng rất lớn và trực
tiếp đến tốc độ sấy. Do vậy cần nghiên cứu tính chất là thơng số cơ bản quá trình sấy.
1.2.5 Tác nhân sấy
Định nghĩa
Là những chất cấp nhiệt cho vật để bay hơi ẩm, đồng thời chuyên chở lượng ẩm tách ra từ

vật sấy
Nhiệm vụ: Gia nhiệt cho vật sấy
Tải ẩm: mang ẩm từ bề mặt vào môi trường Bảo vệ vật sấy khỏi bị hỏng do q nhiệt.
Khơng khí nóng
Khơng khí ẩm là loại tác nhân sấy thơng dụng nhất
Ưu điểm: Rẻ, có sẵn trong tự nhiên
Có thể dùng hầu hết cho các loại sản phẩm
Không độc, không làm ô nhiễm sản phẩm
Nhược điểm: Cần trang bị thêm bộ phận gia nhiệt khơng khí( calorifer khí- hơi hay
khí- khói) Nhiệt độ khơng khí để sấy khơng thể q cao( thường < 5000° C). Vì nếu nhiệt độ
cao hơn làm ảnh hưởng lớn đến thiết bị nên phải sử dụng các vật liệu như thép hay hợp kim
hay gốm sứ chi phí cao.
Khói lị
Ưu điểm: Phạm vi nhiệt độ rộng từ hàng chục đến hàng nghìn °C. Khơng cần calorifer
Nhược điểm: có thể làm ơ nhiễm sản phẩm sấy, chỉ dùng cho các vật liệu không sợ bị ô
nhiễm như gỗ, đồ gốm, một số loại hạt có vỏ.


Hơi quá nhiệt
Hơi quá nhiệt dùng làm môi chất sấy trong trường hợp nhiệt độ cao và sản phẩm sấy dễ cháy
nổ.
Hỗn hợp khơng khí và hơi nước
Dùng khi cần có độ ẩm tương đối cao.
1.2.6 Yếu tố ảnh hưởng tới q trình sấy
Ảnh hưởng của nhiệt độ khơng khí: Trong các điều kiện khác nhau không đổi như độ ẩm
khơng khí, tốc độ gió…, việc nâng cao nhiệt độ sẽ làm tăng nhanh tốc độ sấy. Nhưng nhiệt độ làm
khô cao sẽ làm ảnh hưởng lớn đến chất lượng sản phẩm, dễ làm cho nguyên liệu bị chín và gây nên
sự tạo màng cứng ở lớp bề ngoài cản trở tới sự chuyển động của nước từ lớp bên trong ra bề mặt
ngồi. Nhưng với nhiệt độ làm khơ quá thấp, dưới giới hạn cho phép thì quá trình làm khô sẽ chậm
lại dẫn đến sự thối rữa, hủy hoại nguyên liệu. Khi sấy ở những nhiệt độ khác nhau thì ngun liệu

có những biến đổi khác nhau. Nếu nhiệt độ cao hơn nữa thì ngun liệu có thể bị cháy làm mất giá
trị dinh dưỡng và mất giá trị cảm quan của sản phẩm.
Ảnh hưởng của tốc độ chuyển động khơng khí: Tốc độ chuyển động của khơng khí có ảnh
hưởng lớn đến q trình sấy, tốc độ gió q lớn hoặc q nhỏ đều khơng có lợi cho q trình sấy. Vì
tốc độ chuyển động của khơng khí q lớn khó giữ nhiệt lượng trên ngun liệu để cân bằng q
trình sấy, cịn tốc độ q nhỏ sẽ làm cho q trình sấy chậm lại. Hướng gió cũng ảnh hưởng rất lớn
đến q trình làm khơ, khi hướng gió song song với bề mặt ngun liệu thì tốc độ làm khô rất
nhanh.
Ảnh hưởng của độ ẩm tương đối của khơng khí. Độ ẩm tương đối của khơng khí cũng là
nhân tố ảnh hưởng quyết định đến quá trình làm khơ, độ ẩm của khơng khí càng lớn thì q trình
làm khơ sẽ chậm lại.
Ảnh hưởng của kích thước nguyên liệu: Kích thước nguyên liệu cũng ảnh hưởng đến quá
trình sấy. Nguyên liệu càng bé, càng mỏng thì tốc độ sấy càng nhanh, nhưng nếu ngun liệu có
kích thước quá bé và quá mỏng sẽ làm cho nguyên liệu bị cong, dễ gãy vỡ.
Ảnh hưởng của bản thân nguyên liệu: Tùy vào bản thân nguyên liệu mà người ta chọn chế
độ làm khô cho phù hợp, cần phải xét đến thành phần hóa học của nguyên liệu


1.2.7 Những biến đổi của vật liệu trong quá trình sấy
Biến đổi vật lý: thể tích, khối lượng riêng tăng, giảm khối lượng do nước bay
hơi.
Biến đổi hóa lý: khuếch tán ẩm. Trong giai đoạn đầu, ẩm khuếch tán từ lớp
ngoài nguyên liệu vào bên trong nguyên liệu do giãn nở vì nhiệt. Đây là sự dời ẩm gây
lên sự chêch lệch nhiệt độ các thành phần khác nhau của nguyên liệu sấy.
Biến đổi hóa học: tốc độ phản ứng hóa học tăng lên. Do nhiệt độ nguyên liệu
tăng như phản ứng oxy hóa khử. Tốc độ phản ứng hóa học chậm đi do môi trường nước
bị giảm dần. Hàm ẩm giảm dần trong quá trình sấy.
Biến đổi sinh họá: giai đoạn đầu của quá trình sấy. Nhiệt độ tăng dần và chậm
tạo ra sự hoạt động mạnh mẽ của các hệ enzyme oxy hóa khử. Gây ảnh hưởng xấu đến
nguyên liệu. Giai đoạn sấy, hoạt độ enzyme giảm vì lượng nước giảm. Giai đoạn cuối,

enzyme oxy hóa khử tiếp tục hoạt động yếu trong thời gian bảo quản. Đến giai đoạn nào
đó có thể phục hồi khả năng hoạt động.
Biến đổi sinh học: cấu tạo tế bào thường xảy ra hiện tượng tế bào sống biến
thành tế bào chết. Do nhiệt độ làm biến tính khơng thuận nghịch chất nguyên sinh và
nước.
Biến đổi cảm quan: màu sắc tố bị giảm do tác dụng của nhiệt độ. Có màu thẩm,
màu nâu đỏ do phản ứng caramel hóa, phản ứng melanodin và oxy hóa các phenol. Do
ẩm giảm nên nồng độ các chất gia vị tăng lên nhất là vị ngọt và vị mặn. Một số chất thơm
bay theo ẩm và do nhiệt độ bị phân hủy gây tổn thất chất thơm.
1.2.8 Lựa chọn phương pháp sấy
Bơ là 1 loại quả có hàm lượng dinh dưỡng cao, giàu các vitamin và khống chất,
đặc biệt là hàm lượng polyphenol có trong bơ là 1 hợp chất rất tốt cho cơ thể và nó mang
lại giá trị cho bơ. Thế nhưng hợp chất này lại rất dễ bị oxy hóa khi tiếp xúc với khơng khí
nên thơng thường khi thực hiện sấy bơ, người ta thường lựa chọn các phương pháp như
sấy lạnh, sấy thăng hoa, sấy bơm nhiệt, sấy hơi quá nhiệt… để hạn chế sự tiếp xúc của
oxy vs bơ.


Ưu điểm của các phương pháp sấy thăng hoa, bơm nhiệt… là giữ được màu sắc,
giá trị dinh dưỡng của sản phẩm
Nhược điểm của nó là thời gian sấy lâu, chi phí đầu tư cao, dẫn đến chi phí về
kinh tế lớn và thời gian đáp ứng nhu cầu không đảm bảo
Chính vì vậy việc sử dụng hơi q nhiệt để sấy bơ là 1 giải pháp nhằm phần nào
khắc phục những vấn đề trên với những ưu điểm như: Chi phí kinh tế thấp, nguồn nhiên
liệu tiện dụng, dồi dào, tận dụng được nguyên liệu đầu ra, giữ được tối đa các chất dinh
dưỡng trong bơ, rút ngắn thời gian sấy
1.2.9 Quy trình cơng nghệ của sấy bơ


CHƯƠNG 2 TỔNG QUAN VỀ SẤY HƠI QUÁ

NHIỆT
1.3 Khái niệm
Tương tự như hơi bảo hoà, nhưng đối với hơi quá nhiệt thì sau khi ta có một áp suất
và nhiệt độ hơi nóng nhất định của hơi bảo hồ. Do nhu cầu sử dụng nhiệt cao hơn, khi đó ta
sẽ sử dụng bộ gia nhiệt bên ngoài để sấy hơi hồn tồn khơ giúp đạt được nhiệt độ hơi cao
hơn nhiệt độ hơi bảo hoà. Khi toàn bộ nước bị bốc hơi, bất kỳ sự gia tăng nhiệt nào sau đó
làm tăng nhiệt độ của hơi nước quá mức nhiệt độ hơi bão hòa được gọi là hơi quá nhiệt.
1.4 Ưu nhược điểm
1.4.1 Ưu điểm



Sử dụng hơi nước quá nhiệt có thể dẫn đến tiết kiệm năng lượng cao hơn từ 50 đến
80% so với việc sử dụng khơng khí nóng hoặc khí thải. Những tiết kiệm này có thể
đạt được do hệ số truyền nhiệt cao hơn và tốc độ sấy tăng. Tốc độ sấy cao hơn này sẽ
làm tăng hiệu quả của hoạt động chế biến, có khả năng dẫn đến giảm kích thước thiết
bị, tăng năng suất. Hiệu suất nhiệt sử dụng nhiệt cao thường chỉ đạt được nếu hơi thải
được thu gom và sử dụng cho các quá trình khác trong quá trình chế biến.



Sử dụng hơi nước quá nhiệt làm môi trường sấy thay cho khơng khí nóng ta sẽ có một
mơi trường sấy khơng có. Điều đó có nghĩa là khơng có phản ứng oxy hóa hoặc phản
ứng cháy trong q trình sấy (khơng có nguy cơ cháy nổ). Mơi trường khơng có oxy
cũng tạo ra chất lượng sản phẩm được cải thiện (không bị cháy xém).



Hầu hết các máy sấy hơi quá nhiệt được thiết kế như một hệ thống khép kín, nơi khí
thải có thể được thu gom và ngưng tụ. Bằng cách này, các hợp chất độc hại hoặc đắt

tiền được loại bỏ và thu gom trước khi chúng ra môi trường, do đó làm giảm ơ nhiễm
khơng khí. Theo cách tương tự, bụi từ q trình này có thể được thu thập.



Chế biến trong hơi nước quá nhiệt cho phép đồng thời chần, thanh trùng, khử trùng
và khử mùi thực phẩm trong quá trình sấy.




Hệ số truyền nhiệt cao hơn khơng khí khi sử dụng hơi nước quá nhiệt, đặc biệt là
trong hoạt động dưới áp suất, dẫn đến tăng tốc độ sấy, nâng cao hiệu quả sản xuất, do
đó giảm kích thước thiết bị và chi phí đầu tư.



Hơi q nhiệt có tính chất tách các chất hữu cơ bay hơi hoặc bán bay hơi ra khỏi sản
phẩm sấy. Mùi thơm của thức ăn chăn nuôi hoặc các sản phẩm thực phẩm được làm
khơ bằng hơi nước q nhiệt có thể được cải thiện do làm mất đi một số axit trong sản
phẩm. Ngoài ra, một số hợp chất hữu cơ dễ bay hơi có giá trị được tạo ra từ vật liệu
được sấy khơ có thể được thu hồi và tách ra bằng bình ngưng.



Việc kiểm sốt q trình sấy bằng hơi nước dễ dàng hơn so với khơng khí. Tốc độ sấy
và độ ẩm cuối cùng của sản phẩm có thể được kiểm soát đơn giản bằng cách theo dõi
nhiệt độ và vận tốc hơi nước, nhưng việc kiểm soát độ ẩm phức tạp hơn.

1.4.2 Nhược điểm

Bên cạnh đó mặc dù sử dụng hơi nước quá nhiệt để sấy là một kỹ thuật mới, nó
cũng khơng tránh khỏi một số hạn chế:



Sấy hơi nước quá nhiệt dẫn đến nhiệt độ sản phẩm cao bằng hoặc cao hơn nhiệt độ
sôi của nước tự do. Điều này đặt ra một hạn chế đối với việc áp dụng hơi nước quá
nhiệt cho các sản phẩm nhạy cảm với nhiệt độ. Để giải quyết vấn đề này, có thể sử
dụng hơi nước quá nhiệt trong mơi trường chân khơng vì nhiệt độ sơi giảm khi áp
suất giảm.



Có thể gặp khó khăn khi nạp nguyên liệu và x sản phẩm đã sấy khơ mà khơng có hơi
nước thốt ra ngồi q nhiều hoặc khơng khí rị rỉ vào hệ thống sấy. Điều này cho
thấy khả năng sấy liên tục là không thể, phù hợp với sấy theo mẻ. Hệ thống sấy phức
tạp hơn là cần thiết, đặc biệt là sấy dưới áp suất hoặc chân không



Sản phẩm sấy khó đạt được mức độ ẩm thấp nếu nhiệt của hơi sấy tương đối thấp.


1.5 Nguyên lý sấy bằng hơi quá nhiệt

Hình 2. 1 Đồ thị đường cong sấy

Tương tự như các quá trình sấy khác. Sấy bằng hơi quá nhiệt gồm 3 giai đoạn : Giai
đoạn gia nhiệt- Giai đoạn sấy đẳng tốc – Giai đoạn sấy giảm tốc
-

-

-

Giai đoạn gia nhiệt :Ban đầu ta cấp hơi quá nhiệt vào để nâng nhiệt độ của vật liệu từ
nhiệt độ ban đầu tới điểm sôi của nước ở áp suất đặt trước, ở giai đoạn đầu, độ ẩm của
vật liệu sấy tăng lên do hơi mất nhiệt vì truyền cho vật liệu để trở thành hơi bão hòa,
hơi này ngưng tụ trên bền mặt sản phẩm.
Giai đoạn sấy đẳng tốc: khi nhiệt độ của vật liệu tăng lên trên điểm bão hòa, sự ngưng
tụ ẩm chấm dứt. Vật liệu ngừng tăng độ ẩm và bắt đầu bay hơi. Khi lượng ẩm bổ sung
bay hơi, độ ẩm cảu vật liệu trở về giá trị ban đầu. lúc này ẩm trong lịng vật liệu bắt
đầu thốt ra bề mặt và bay hơi đi. Bề mặt vật liệu ln duy trì ở trạng thái bão hịa,
Như vậy ẩm tiếp tụ bay hơi đến khi bề mặt vật liệu khô, tốc độ làm khô là không đổi.

Giai đoạn sấy giảm tốc : Trong giai đoạn này, tốc độ sấy giảm và nhiệt độ tăng lên
bằng nhiệt độ của hơi quá nhiệt. Lực cản bên trong lớn hơn sức cản bên ngồi, lức
này trong lịng vật liệu gần như là ẩm liên kết nên rất khó tách.


CHƯƠNG 3 TÍNH TỐN THIẾT KẾ THIẾT BỊ
SẤY HƠI Q NHIỆT
1.6 Chế độ sấy
Độ ẩm ban đầu : 75%
Độ ẩm cuối

: 15%

Tác nhân sấy hơi quá nhiệt
Nhiệt độ đầu vào : 140

Áp suất p= 1atm = 1,013bar
Nhiệt độ ra khỏi hầm sấy : 110
Thơng số khơng khí ngồi trời : nhiệt độ to = 25oC
Bơ sau khi được thu hoạch được thái miếng dày 10mm
1.6.1 Tính tốn cân bằng q trình sấy lý thuyết
Năng suất 200kg/mẻ tương đương khối lượng vật liệu vào là G1 = 200 (kg/mẻ).
Năng suất sấy bằng
G1 = G2 . = G2 . = 200 ( kg/mẻ)
 G2 = 58,82kg/mẻ
Lượng ẩm cần bốc hơi trong quá trình là
Theo cơng thức ta có:L= W = G1 – G2 = 200-58,8 = 141,2kg
Tại T =140 => entapi hóa hơi H2 = 2770
Tại T = 110 => entapi hóa hơi H1 = 2676
ẩn nhiệt hóa hơi r= 2256 tại
Theo phương trình cân bằng năng lượng ta có