Đồ án thiết kế tủ sấy

MỤC LỤ

 LỜI MỞ ĐẦU..............................................................................................................3
 CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN CÔNG NGHỆ SẤY, LỰA CHỌN THIẾT BỊ, CHẾ
ĐỘ CÔNG NGHỆ SẤY...............................................................................................4
1.

Tổng quan công nghệ sấy...................................................................................................... 4

2.

Lựa chọn thiết bị....................................................................................................................... 6

3.

Tác nhân sấy................................................................................................................................ 9
 CHƯƠNG 2: GIỚI THIỆU SẢN PHẨM SẤY.....................................................11

1.

Thành phần................................................................................................................................ 11

2.

Lựa chọn phương pháp, chế độ sấy................................................................................14
 CHƯƠNG III: THIẾT KẾ HỆ THỐNG SẤY TỦ SẤY KHOAI LANG NĂNG
SUẤT 700KG/H.......................................................................................................15

1.

Tính cân bằng vật liệu, lượng ẩm bay hơi....................................................................15

2.

Chế độ sấy và tác nhân sấy................................................................................................. 16

3.

Sơ đồ cấu tạo và nguyên lý hoạt động...........................................................................16

4.

Tính tốn lý thuyết sấy......................................................................................................... 17
4.1 . Tính tốn trạng thái khơng khí ngồi trời (A)....................................................17
4.2 . Tính tốn trạng thái khơng khí vào buồng (B)...................................................18
4.3 . Tính tốn trạng thái khơng khí cuối q trình sấy (C)...................................19
4.4 . Lượng khơng khí khơ lý thuyết.................................................................................20
4.5 . Tiêu hao nhiệt lý thuyết...............................................................................................20
4.6 . Cân bằng nhiệt lý thuyết và hiệu suất nhiệt của buồng sấy......................20

5.

Xác định kích thước cơ bản của thiết bị........................................................................21

6.

Tính tốn q trình sấy thực tế......................................................................................... 23

7.

Xác định thơng số sau q trình sấy thực tế................................................................27

8.

Tính toán các thiết bị sấy..................................................................................................... 29
 KẾT LUẬN................................................................................................................35
 TÀI LIỆU THAM KHẢO.........................................................................................36



LỜI MỞ ĐẦU
Sấy là một q trình cơng nghệ được sử dụng trong rất nhiều ngành công
nông nghiệp. Trong nông nghiệp sấy là một trong những công đoạn quan trọng
của công nghệ sau thu hoạch. Trong công nghiệp như công nghệ chế biến nông hải sản, công nghiệp chế biến gỗ, công nghiệp sản xuất vật liệu xây dựng,… Kỹ
thuật sấy cũng đóng vai trị quan trọng trong dây chuyền sản xuất.
Q trình sấy khơng chỉ là q trình tách nước và hơi nước ra khỏi vật
liệu một cách đơn thuần mà là một q trình cơng nghệ. Nó địi hỏi sau khi sấy
vật liệu phải đảm bảo chất lượng cao, tiêu tốn năng lượng ít và chi phí vận hành
thấp. Ví dụ trong chế biến gỗ, sản xuất vật liệu xây dựng, sản phẩm sau khi sấy
không được nứt nẻ cong vênh. Trong chế biến nông – hải sản, sản phẩm sấy phải
đảm bảo duy trì màu sắc, hương vị, thành phần,… Trong sấy thóc phải đảm bảo
thóc sau khi sấy có tỷ lệ nứt gãy khi xay xát là thấp nhất,…
Để thực hiện quá trình sấy người ta sử dụng nhiều phương pháp sấy khác
nhau như: phương pháp sấy nóng( hệ thống sấy đối lưu, hệ thống sấy tiếp xúc,
hệ thống sấy bức xạ ...), phương pháp sấy lạnh ( hệ thống sấy thăng hoa, hệ
thống sấy lạnh ...).
Đối với sấy khoai, hiện nay có rất nhiều phương pháp sấy khác. Đồ án
môn học này nhằm thiết kế hệ thống sấy khoai lang bằng sấy buồng năng suất
700kg/mẻ (1 mẻ 8h), Mặc dù đã cố gắng tìm hiểu nhưng do kiến thức và tài liệu
tham khảo còn nhiều hạn chế nên đồ án cịn nhiều thiếu sót em mong nhận được
ý kiến góp ý của thầy cơ để đồ án của em hoàn thiện hơn.

Em xin chân thành cảm ơn TS.Nguyễn Đức Trung cùng các thầy cô đã
hướng dẫn tận tình để em hồn thành được đồ án này.


Chương 1: Tổng quan công nghệ sấy, lựa chọn thiết bị, chế
độ công nghệ sấy
1. Tổng quan công nghệ sấy
1.1.
Khái niệm
Q trình sấy là q trình làm khơ 1 vật thể bằng phương pháp bay hơi
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.
1.2.
Mục đích của q trình sấy
- Giảm chi phí 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 giữ được những đặc tính tốt đặc trưng của sản phẩm:
độ dẻo, giòn, dai, màu sắc, hương vị và độ bóng sáng của sản phẩm, khơng nứt
nẻ, cong vênh,...
- Tăng khả năng bảo quản.
- Sấy cịn là một q trình hoàn thiện cho một số loại sản phẩm đặc trưng (mít
sấy khơ, hoa quả sấy khơ,...)
1.3.
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 còn 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 q 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 buồng, hệ thống sấy thùng quay, hệ thống sấy tháp, hệ thống sấy khí
động...


 Phương pháp sấy bức xạ:
Trong phương pháp 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 điệ cao tần tạo nên điện
trường cao tần trong vật sấy làm vật nóng lên.
 Phương pháp sấy thăng hoa:
Hệ thống sấy lạnh mà trong đó ẩm trong vật liệu sấy ở dạng rắn trực tiếp
biến thành hơi đi vào tác nhân sấy thường gọi là sấy thăng hoa, trong hệ thống
này người ta tạo ra mơi trường trong đó nước trong vật liệu sấy ở điểm ba thể.
Nghĩa là nhiệt độ của vật liệu ở T< 273K và áp suất tác nhân sấy bao quanh vật
liệu P <610 Pa. Khi đó nếu vật liệu sấy nhận được nhiệt lượng thì nước trong vật

liệu sấy ở dạng rắn sẽ chuyển trực tiếp thành hơi nước đi vào tác nhân sấy. Như
vậy trong các hệ thống sấy thăng hoa, một mặt ta phải làm lạnh vật xuống 0°C,
mặt khác tạo chân không xung quanh vật liệu sấy.
 Phương pháp sây tầng sơi:
Nguồn nhiệt từ khơng khí nóng nhờ quạt thổi vào buồng sấy đủ mạnh và
làm sôi lớp hạt, sau 1 thời gian nhất định hạt khơ được tháo ra ngồi.
 Phương pháp sấy phun: được dùng để sấy sản phẩm dạng lỏng.

 Phân loại theo tính chất xử lý vật liệu ẩm qua buồng sấy
 Sấy mẻ:
Vật liệu đứng yên hoặc chuyển động qua buồng sấy nhiều lần đến khi
hoàn tất sẽ được tháo ra.
 Sấy liên tục:
Vật liệu được cung cấp liên tục và sự chuyển động của vật liệu ấm qua
buồng sấy cũng liên tục.
- Loại thổi qua bề mặt.


- Loại thổi xun vng góc với vật liệu.
2. Lựa chọn thiết bị
2.1.
Thiết bị sấy buồng
- 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.
- Buồng sấy thường dài từ 10-15m hoặc lớn hơn, chiều cao và chiều
ngang phụ thuộc vào xe goòng và khay tải vật liệu sấy, xây bằng gạch đỏ có
cách nhiệt hoặc khơng.
- Thiết bị chuyền tải thường là xe goong hoặc băng tải.
- Tác nhân sấy: Chủ yếu là khơng khí nóng.

- Calorife dùng để gia nhiệt cho khơng khí thường là calorife khí-hơi hoặc
khí-khói lị tùy thuộc vào nguồn nguyên liệu là hơi nước hay khói lị, thường
được bố trí trên nóc buồng sấy. Có 2 cách đưa tác nhân sấy buồng từ trên xuống
hoặc đưa vào từ 2 bên
2.2.
Thiết bị sấy buồng
- Thường dùng để sấy các vật liệu dạng cục, hạt với năng suất khơng lớn
lắm.Làm việc theo chu kỳ.
- Buồng sấy có thể làm bằng thép tấm 2 lớp, giữa có cách nhiệt hoặc đơn
giản xây bằng gạch đỏ có cách nhiệt hoặc không.
- Dung lượng: Từ vài ��3 → vài �3, nhỏ.
- Tác nhân sấy: Thường là khơng khí nóng hoặc khói lị (khơng khí được
đốt nóng nhờ Calorife điện hoặc Calorefe khí-khói. Calorife 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.
2.3.
Thiết bị sấy tháp
- Hệ thống máy sấy gồm calorife hoặc cấp nhiệt trực tiếp từ buồng đốt
hịa trộn với khơng khí tươi, hệ thống quạt và các thiết bị phụ trợ khác.


- 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 trìnhtrao 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 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 zích 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. - Trong thiết bị sấy tháp nhiệt lượng vật liệu sấy gồm
có hai thành phần:
 Thành phần đối lưu giữa tác nhân sấy với khối hạt
 Thành phần dẫn nhiệt giữa bề mặt các kênh gió nóng, kênh thải ẩm
với chính lớp vật liệu nằm trên đó.
 Kết cấu và cách bố trí các kênh dẫn và kênh thải ẩm có một ý nghĩa
đặc biệt đến sự dịch chuyển cuả lớp hạt và độ sấy đồng đều của sản
phẩm. Nói cách khác, nó góp phần tăng năng suất thiết bị và nâng
cao chất lượng sản phẩm.
2.4.
Thiết bị sấy thùng quay:
- Thiết bị sấy thùng quay cũng là thiết bị sấy chuyên dùng để sấy các vật
liệu dạng hạt hoặc bột nhão, cục nhưng có thể có độ ẩm ban đầu lớn, và khó tự
dịch chuyển nếu dùng thết bị sấy tháp.
- Phần chính của thiết bị sấy thùng quay là một trụ tròn đặt nằm nghiêng
một góc với mặt phẳng nào đó cố định hoặc không đổi.
- Độ điền đầy của vật liệu sấy trong thùng tùy theo cấu tạo và vật liệu sấy.
Có thể đạt trong khoảng.


- 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 ở áp suất dương.
2.5.
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 10-40mm/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
2.6.
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.
2.7.
Thiết bị sấy phun
- Chuyên 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 thiết bị sấy phun là buồng sấy, là một tháp hình trụ.

- Dịch thể được nén bởi một bơm cao áp đưa vào qua vòi phun cùng với
tác nhân tạo thành sương mù và quá trình sấy được thực hiện.


3. Tác nhân sấy
3.1. Định nghĩa
- Là những chất dùng để 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 quá nhiệt
3.2. Các loại tác nhân sấy
 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 (calorife khíhơi hay khí-khói)
 Nhiệt độ khơng khí để sấy khơng thể q cao (thường
<5000oC). Vì nếu nhiệt độ cao hơn làm ảnh hưởng lớn đến
thiết bị nên phải sử dụng các vật liệu như thép hợp kim hay
gốm sứ chi phí cao.

 Khói lị
- Ưu điểm:
 Phạm vi nhiệt độ rộng từ hàng chục đến hàng nghìn độ C
 Khơng cần calorife
- Nhược điểm:

Có thể làm ô 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 là chất dễ cháy nổ.
 Hỗn hợp khơng khí và hơi nước


4.








Nguồn nhiên liệu
Mục đích: để gia nhiệt cho khơng khí
Điện (calorife điện)
Ưu điểm:
- Thiết bị gon nhje, sạch sẽ, dễ điều chỉnh nhiệt độ của tác nhân
Nhược điểm
- Chi phí lớn
Nhiên liệu than, củi,… (calorife khí - khói)
Ưu điểm: Rẻ, thiết bị đơn giản
Nhược điểm: Cồng kềnh, khó điều chỉnh tác nhân, dễ bị nhiễm bẩn
vào VLS


Chương 2: Giới thiệu sản phẩm sấy

Khoai lang là một lồi cây nơng nghiệp với các rễ củ lớn, chứa nhiều tinh
bột, có vị ngọt, và nó là một nguồn cung cấp rau ăn củ quan trọng, được sử dụng
trong vai trò của cả rau lẫn lương thực. Các lá non và thân non cũng được sử
dụng như một loại rau. Khoai lang có quan hệ họ hàng xa với khoai tây
(Solanum tuberosum) có nguồn gốc Nam Mỹ và quan hệ họ hàng rất xa với
khoai mỡ (một số loài trong chi Dioscorea) là các lồi có nguồn gốc từ châu Phi
và châu Á.
1. Cấu tạo
Khoai lang là một loại rễ củ, rễ bên đã biến đổi, phình to ra với chức năng
của một cơ quan lưu trữ các chất dinh duwongc. Vì thế, về nguồn gốc
nó khác với thân củ, nhưng chức năng và bề ngồi thì tương tự và gần
giống với than củ.
Các rễ phình to ra làm cơ quan lưu trữ khác với củ thật sự, nó có cấu
rúc tế bào bên trong và bên ngồi của các rễ điển hình. Các củ thật sự
có cấu trúc tế bào của thân, cịn trong rễ củ thì khơng có các đốt và
gióng hoặc các lá suy thối. Một đầu gọi là đầu gần, có các mơ đỉnh
đầu sinh ra các chồi để sau này phát triển thành thân và lá. Đầu kia gọi
là đầu xa, thông thường sinh ra các rễ không bị biến đổi. Trong các củ
thật sự, trật tự ngược lại với đầu xa sinh ra cây. Về mặt thời gian, rễ củ
là loại 2 năm. Trong năm đầu tiên cây mẹ sinh ra các rễ củ và về mùa
thu cây chết đi. năm sau các rễ củ sinh ra cây mơi và bị tiêu hao trong
quá trình tạo thahf bộ rễ mới cùng thân cây và ra hoa. các mơ cịn lại
chết đi trong khi cây sinh ra rễ cũ mới cho năm kế tiếp sau đó.
Cấu tạo khoai lang gồm 3 phần: Vỏ ngồi, vỏ cùi và thịt củ.
 Vỏ ngoài: mỏng, chiếm 1% trọng lượng củ, gồm những tế bào có
chức sắc tố, cấu tạo chủ yếu là cellulose và hemicellulose.
Tác dụng: Làm giảm tác động từ bên ngoài, hạn chế sự bay hơi
nước của khaoi lang trong quá trình bảo quản.
 Vỏ cùi: chiếm 5 - 12% gồm những tế bào chưa tinh bột, nguyên
sinh chất và dịch thể. Hàm lượng tinh bột ở vỏ cùi ít hơn ở thịt củ.

 Thịt củ: gồm các tế bào nhu mơ có chứa: Tinh bột, hợp chất chứa
nito,…
2. Thành phần


Khoai lang là loại củ khơng có lõi. Cuống củ nối vơi thân cây có hệ xơ
chạy dọc theo củ, có khi kéo dài đến hết củ tạo thành rễ đi củ.

Thành phần hóa học của khoai lang:
Thành phần
Nước
Protid
Lipid
Glucid
Cellulose (Xơ)
Tro

Hàm lượng (g/100g)
68,0
0,8
0,2
28,5
1,3
1,2

Glucid:
Glucid là thành phần chủ yếu của chất khô và chiếm khoảng 24 - 27%
trọng lượng tươi. Thành ohaanf glucid chủ yếu là tinh bột, đường và xơ, ngaoif
ra cịn có các thành phần khác như pectin, cellulse, tuy nhiên chúng chiếm số
lượng ít. hàm lượng glucid trong khoai lang khơng những phụ thuộc vào giống

và độ chín mà còn phụt huộc vào thời gian bảo quản, chế biến,…
Tinh bột
Củ khoai lang có nhiều tinh bột, chiếm khoảng 60-70 chất khơ. Tinh bột
trong khoia lang là những hạt có hình đa diện.
Tinh bột:Tinh bột thường được chia thành 3 loại khác nhau dựa trên đặc
điểm q trình tiêu hóa.
Tỷ lệ tinh bột trong khoai lang là như sau:
 Tinh bột tiêu hóa nhanh (80%) nhanh chóng bị phá vỡ và hấp thụ, tăng giá
trị chỉ số đường huyết.
 Tinh bột tiêu hóa chậm (9%), trong đó phân hủy chậm hơn và gây ra sự
tăng nhỏ hơn lượng đường trong máu.
 Tinh bột (12%) khi thốt tiêu hóa và hoạt động như chất xơ, ăn các vi
khuẩn ruột thân thiện. Lượng tinh bột có thể làm tăng nhẹ bằng cách làm
nguội khoai lang sau chế biến nấu nướng.
 Ngoài ra khoai lang còn nhiều thành phần khác như đã kể trên, nhưng


trong quá trình sấy ta quan tâm tới tinh bột trong khoai lang. Do tinh bột
có thể bị hồ hóa ở nhiệt độ cao. Nếu chúng ta chọn sai phương pháp, nhiệt
độ thì chất lượng của sản phẩm sẽ giảm sút rõ rệt.

Đường
Đường trong khoai lang chủ yếu là glucose, fructose, saccharose và
maltose. CHúng biến động từ 5 - 10% trọng lượng khoai lang. Giống là yếu tố
ảnh hưởng lớn nhất đến hàm lượng đường của khoai lang, ngoài ra cịn có thời
gian bảo quản, thu hoạch,…
Thành phần
Hàm lượng (%/Tổng lượng đường)
Saccharose
5,16 - 10,95

Glucose
2,11 - 4,61
Maltose
1,59 - 6,85
Fructose
1,16 - 3,56
Thành phần đường có trong củ khoai lang
Chất xơ
Trong 100g khoai lang thì chất xơ chiếm khaongr 1,3g.
Xơ ăn được gồm các hợp chất pectin, cellulose, hemicelluloses.
Pectin trong khoai chiếm 0,23 - 0,37% so với trọng lượng củ. Trong quá
trình bảo quản thì lượng pectin sẽ giảm dần.
Protid
Trong khoai lang hàm lượng protid khơng cao, trung bình khoảng 5% chất
khơ. Tuy nhiên, thành phần các acid amin trong khaoi kahs cân đối, nhất là các
acid amin khơng thay thế.
Vitamin
Các vitamin có mặt trong khoai lang như C, A, B1, B2, PP, acid
pentotenic. Trong khoai nghệ chưa nhiều carotenoid đến 44,6mg%.
Các vitamin tập trung nhiều ở vịng ngồi của thịt củ. Vỏ và phần tủng
tâm chứa ít vitamin hơn.


Ngồi ra, khoai lang có chỉ số đường huyết cao, dao động 4496. Với chỉ
số đường huyết tương đối cao của khoai lang, khơng thích hợp cho những bệnh
nhân tiểu đường. Khoai lang luộc chứa glycemic index (phản ánh tốc độ tăng
đường huyết) thấp hơn khoai lang chiên và nướng.

Khám phá gần đây cho thấy trong khoai lang có chứa nhiều chất chống OXH
ngăn chặn sự phát triển của tế bào ung thư, chống lão hóa và làm sạch các chất

bẩn trong mạch máu. Bao gồm các hợp chất phenol, anthocyanin (có nhiều trong
khoai lang tím), carotenoid, ….
5. Lựa chọn phương pháp, chế độ sấy
Lựa chon phương pháp sấy:
Do sản phẩm sấy là khoai lang tươi và được dùng làm thực phẩm cho
người nên để đảm bảo về yêu cầu vệ sinh. Do đó ta sử dụng phương pháp sấy
dùng khơng khí làm tác nhân sấy. Với u cầu về đặc tính của loại vật liệu sấy là
nho, và năng suất sấy không quá lớn chỉ dừng ở mức trung bình nên ta lựa chọn
cơng nghệ sấy buồng kiểu đối lưu cưỡng bức dùng quạt thổi. Khơng khí ngồi
trời qua Calorifer khí- hơi. Khơng khí được gia nhiệt lên đến nhiệt độ thích hợp
và có độ ẩm tương đối thấp được quạt thổi vào buồng sấy. Trong không gian
buồng sấy khơng khí khơ thực hiện việc trao đổi nhiệt - ẩm với vật liệu sấy là
khaoi lang tươi làm cho độ ẩm tương đối của khơng khí tăng lên, đồng thời làm
hơi nước trong vật liệu sấy được rút ra ngồi. Khơng khí này sau đó được thải ra
mơi trường.
Lựa chọn chế độ sấy:
Với hệ thống sấy buồng và vật liệu sấy là khoai lang.
Ta sẽ chọn nhiệt độ sấy 600C, khơng khí ra có nhiệt độ khoảng 320C, sấy không
hồi lưu. Nhiệt độ sấy khoai lang yêu cầu không quá cao để tránh các phản ứng
như Maillard, phản ứng caramen… xảy ra.


CHƯƠNG III: THIẾT KẾ HỆ THỐNG SẤY TỦ SẤY
KHOAI LANG NĂNG SUẤT 460KG/H
Các thông số:
Thiết kế hệ thống thiết bị sấy buồng dùng để sấy khoai lang thái lát
-

Năng suất nhập liệu tính theo sản phẩm G2= 458 kg/mẻ

-

Độ ẩm đầu: w1= 60%; độ ẩm cuối: w2= 12%

-

Nhiệt độ không khí trước vào buồng: t1 = 60oC

-

Nhiệt độ khơng khí ra khỏi buồng: t2 = 35oC

-

Lấy khơng khí bên ngồi có nhiệt độ t0 = 25oC và độ ẩm � o= 85%

-

Áp suất khí quyển: P = 760 (mmHg) = 1,013 (bar)

-

Thời gian sấy: 8h
1. Tính cân bằng vật liệu, lượng ẩm bay hơi.
1.1. Lượng ẩm cần bốc hơi của vật liệu sấy (W)
W = G2 . = 208 . = 250 (kg/h)
1.2. Khối lượng nguyên liệu cần nạp vào thùng trong 1giờ (G1)
G1 = G2 + W = 208 + 250 = 458 (kg/h)
1.3. Lượng ẩm tách ra trong 1 giờ:
Wh = = 31,25 (kg/h)

(Công thức VII.18, Trang 102 QTTB II)


Bảng lượng nguyên liệu vào, ra và lượng ẩm bốc hơi
G1 = 458 (kg/h)
Lượng nhập liệu
Lượng ẩm bốc hơi

W = 250 (kg/h)

Năng suất

G2 = 208 (kg/h)

6. Chế độ sấy và tác nhân sấy
Ta chọn hệ thống sấy buồng không đối lưu và tác nhân sấy là khơng
khí nóng đối lưu với vật liệu sấy. Phương pháp này là phương pháp
thích hợp đối với vật liệu là khoai lang.
7. Sơ đồ cấu tạo và nguyên lý hoạt động
a) Sơ đồ nguyên lý

(1)
Trong đó:

(2)

(3)

(1): Quạt
(2): Calorife

(3): Buồng sấy

b) Nguyên lý hoạt động
Khoai lang sau khi được sơ chế, được xếp lên các khay sấy và đặt
vào xe goong rồi cho vào buồng sấy. Khơng khí được quạt (1) thổi
vào calorife (2). Tại đây khơng khí được gia nhiệt đến 60oC thì
được thổi qua kênh dẫn đi vào buồng sấy (3). Khơng khí được phân
phối đều đến vật liệu sấy, lấy ẩm từ vật liệu thốt ra và di chuyển
theo ống thốt khí đi ra ngoài.


8. Tính tốn lý thuyết sấy
I ( kJ/kgkk)

�

t1

1

B

�2

I1 = I 2

t2
C

A

0

t0

d0 = d1

d2

d (kg ẩm/kg kkk)

Q trình sấy lý thuyết
4.1

.

Tính tốn trạng thái khơng khí ngồi trời (A)

-

Trạng thái khơng khí ngồi trời: t0 = 25oC; �0 = 85%; P= 1,013 (bar)

-

Áp suất hơi nước bão hịa khơng khí Pbh0
Pbh0 = = = 0,0315 (bar)

(Công thức 1.8 trang 16, Thiết kế hệ thống sấy)
-

Hàm ẩm của khơng khí ngồi trời d0
d0 = 0,621.
= 0,621. = 0,01688 (kgẩm/kgkk)

-

Entapy của khơng khí ẩm I0
I0 = Cpk.t0 + d0 (r+Cph.t0) (kJ/kg kkk)
Trong đó:
+ Cpk = 1,004 (kJ/kg kkk): Nhiệt dung riêng của không khí khơ
+ Cph = 1,842 (kJ/kg kkk): Nhiệt dung riêng của hơi nước
+ r = 2500 (kJ/kg): Nhiệt ẩm hóa hơi của hơi nước



I0 = 1,004.25 + 0,01688.(2500+1,842.25)


= 68,0773 (kJ/kg kk)
-

Khối lượng riêng của khơng khí khơ

��� = = . 105= 1,13 (kg/m3)
Trong đó Rk = 287 J/kg.K - hằng số khí của khơng khí khơ.
4.2

.
Tính tốn trạng thái khơng khí vào buồng (B)
Khơng khí được quạt đưa vào caloriphe và được đốt nóng đẳng ẩm (d1 = d0)

đến trạng thái B (d1, t1). Trạng thái B cũng là trạng thái của tác nhân sấy vào
buồng. Nhiệt độ t1 tại điểm B là nhiệt độ cao nhất của tác nhân sấy, do tính
chất của vật liệu sấy và quy trình cơng nghệ quy định.
Khơng khí được đưa vào thùng sấy được qua caloripher để làm nóng đến
nhiệt độ t1 = 600C, lượng chứa ẩm d1 = d0 = 0,01688 (kg ẩm/kgkkk).
-

Áp suất hơi nước bão hịa khơng khí ở 60oC : Pbh1
Pbh1 = = = 0,1968 (bar)
(Cơng thức 1.8 trang 16, Thiết kế hệ thống sấy)

-

Độ chứa ẩm tương đối của khơng khí khi vào buồng sấy:
�1 = = = 0,1336 = 13,36%

-

Entapy của khơng khí ẩm I1
I1 = Cpk.t1 + d1 (r+Cph.t1) (kJ/kg kkk)
= 1,004.60 + 0,01688.(2500+1,842.60)
= 104,31 (kJ/kgkk)

-

Khối lượng riêng của khơng khí khơ

��1 = = . 105= 1,012 (kg/m3)
Trong đó Rk = 287 J/kg.K - hằng số khí của khơng khí khơ

4.3

.
Tính tốn trạng thái khơng khí cuối q trình sấy (C)
Khơng khí ở trạng thái B được đẩy vào thiết bị để thực hiện q trình sấy
lý thuyết (I1= I2), trạng thái khơng khí ở đầu ra của thiết bị sấy là C (t2, �2).
Nhiệt của tác nhân sấy ra khỏi thiết bị sấy t2 tùy chọn sao cho tổn thất do tác
nhân sấy mang đi là bé nhất, nhưng phải tránh hiện tượng đọng sương, nghĩa là


tránh trạng thái C nằm trên đường bảo hòa. Đồng thời, độ chứa ẩm của tác nhân
sấy tại C phải nhỏ hơn độ ẩm cân bằng của vật liệu sấy tại điểm đó để vật liệu
sấy khơng hút ẩm trở lại.
Với, Enthalpy: I1 = I2 = 104,31 kJ/kgkk
Chọn nhiệt độ đầu ra của thiết bị sấy là: t2 = 350C
Áp suất hơi nước bão hịa khơng khí ở 50oC Pbh1

-

Pbh2 = = = 0,0473 (bar)
-

Độ chứa ẩm:

Từ entanpi I2 = Cpk.t2 + d2 (r+Cph.t2)
=> d2 = = = 0,0282 (kgẩm/kgkk)
-

Độ ẩm tương đối

�2 = = = 0,9122 = 91,22%
-

Khối lượng riêng của khơng khí khơ

��2 = = . 105= 1,0855 (kg/m3)
Trong đó Rk = 287 J/kg.K - hằng số khí của khơng khí khơ
Nhiệt độ

Điểm

(oC)
25 oC
60 oC
35 oC

A
B
C

Độ ẩm tương đối Lượng chứa ẩm

Entapy I

khơng khí � (%)
85%
13,36%
91,22%

(kJ/kgkk)

66,34
104,31
104,31

4.4

d (kg/kgkk)
0,01688%
0,01688%
0,0282%

.
Lượng khơng khí khơ lý thuyết
Lượng khơng khí khơ cần thiết để bốc hơi 1kg ẩm:
I = = = = 88,34 (kgẩm/kgkk)
Lượng khơng khí khơ cần thiết để bốc hơi ẩm trong vật liệu sấy trong 1h
là:
Lh = I . W = 88,34.250 = 22085 (kgkk)
Lưu lượng khơng khí trong buồng là:
Vtb = = = 22058 m3/mẻ = 2757,25 m3/h = 0,766 m3/s

4.5

.

Tiêu hao nhiệt lý thuyết


Cân bằng nhiệt cho thiết bị sấy lý tưởng ta có:
Qlt = Lh. (I1 - I0) = 22085 . (104,31 - 66,0773) = 800199,1795 (kJ) = 27,785 KW

Lượng nhiệt cần thiết để làm bốc hơi 1 kg ẩm trong vật liệu sấy là:
qlt = Qlt / W = 800199,1795 / 250 = 3200,797 (kJ) = 0,1111 kW/h
Lượng nhiệt cần cung cấp trong 1h là:
Q'lt = Qlt : 8 = 3200797 : 8 = 400099,625 (kJ/h) = 13,892 kW/h
4.6

.

Cân bằng nhiệt lý thuyết và hiệu suất nhiệt của buồng sấy
Lượng nhiệt đưa vào buồng sấy: Qv = Qlt + Q0


Trong đó:

+ Q0 là nhiệt do khơng khí đưa vào:
Q0 = Lh.I0 = 22085 . 68,0773 =1503487,171 kJ = 52,204 kW
Qv = Qlt + Q0 ′ = 27,785 + 52,204 =79,989 kW
Lượng nhiệt đưa ra khỏi buồng sấy: Qr = Q1 + Q2


Trong đó:

+ Q1 là nhiệt hữu ích:
Q1 = W[r + Cph.t2 - Cn.t0)
= 250.[2500 + 1,842.35 - 4,18.25)
= 613611 (kJ) = 21,306 (KW/h)
+ Q2 là tổn thất nhiệt do khí thoát ra:
Q2 = L.I2
= 22085. (1,004.35 + 0.01688. (2500+1,842.35)
= 1663507,897 (kJ) = 57,761 (KW/h)



Qr = Q1 + Q2 = 21,306 + 57,761 = 79,067 (kW)

Ta có: ΔQ = Qv - Qr = 79,989 - 79,067 = 0,922 (kJ)


ΔQ% = 1,15%



Hiệu suất sử dụng nhiệt của hệ thống sấy là:

η = = .100% = 76,68%

9. Xác định kích thước cơ bản của thiết bị


Khay sấy:
Khay để khoai lang thái lát được làm bằng lưới mắt nhỏ, vành
khay INOX chắc chắn giúp khay chứa được các lát khoai lang không bị
rơi vãi, lọt khay chứa.
Chiều dài = chiều rộng = 1 m
Diện tích 1 khay = 1m2
Số lượng khay = 20 x 4= 80 khay
Khối lượng 1 khay sấy = 3 kg
Khối lượng vật liệu chất trên 1 khay = 5,725 kg
Xe goòng: 4 xe
Chiều dài = chiều rộng = 1,4 m
Chiều cao xe = 2,3 m

Khối lượng vật liệu trên 1 xe = 458/4 = 114,5 kg
Khối lượng khung xe tính theo khối lượng chung không đáng kể
� Khối lượng xe trong buồng tính cả khung xe và khay là:
4.174,5 = 698 kg = Gvt
Khay sấy dùng để xếp vật liệu sấy (khoai lang thái lát dày khoảng 3mm). Khay
sấy được chế tạo từ inox, Kích thước của khay sấy là 1000 x 1000 mm. Sấy
khối lượng khoai là 458 kg. Trung bình mỗi củ có khối lượng 250g, đường
kính 50mm, Thái mỗi lát có chiều dày khoảng h= 3mm.
Tính tốn kích thước của buồng sấy




Chiều cao bánh xe là 0,2m

Khoảng cách từ nền lên tới khay dưới cùng là 0,10m

Độ dày khung xe goong: 0,04m

khoảng cách giữa 2 khay là 0,10m

Dày thép vỏ buồng: 0,005m
Chiều cao buồng sấy là 2,6m

Khoảng cách giữa 2 xe là 0,1m







Khoảng cách từ khay tới cửa và tường tủ là 0,15m

Khoảng thơng gió 0,5m
Chiều dài buồng sấy là 5,06 m

Khoảng cách từ khay đến 2 tường tủ 2 bên là 0,15m

Chiều rộng khay: 1m

Độ dày khung xe goong: 0,04m

Độ dày vỏ buồng: 0,005m
Chiều rộng buồng sấy là 1,4 m


Tính bề dày lớp cách nhiệt:

δc =
Trong đó:
: Nhiệt độ lớp cách nhiệt về phía khơng khí,
chọn = 27,1oC
: Nhiệt độ bên trong buồng sấy, 60oC
: Nhiệt độ môi trường xung quanh, 25oC
: hệ số dẫn nhiệt, vật liệu cách nhiệt là bông thủy tinh, = 0,0372 W/m.độ
: Hệ số cấp nhiệt từ bề mạt ngồi của lớp cách nhiệt đến khơng khí
= 9,3 + 0,058. = 9,3 + 0,058.27,1 = 10,8718 W/m2.độ


δc = = = 50 (mm)

Tủ sấy có phủ bì:
Chiều cao: 2,660 m
Chiều rộng: 1,500 m
Chiều dài: 5,165 m

– Diện tích bên trong (có phủ bì) của tủ sấy:
Fxq = 2.(1,500+5,165).2,660 = 35,4578 m2
Diện tích trần và nền là:
Fn = Ftr = 5,165.1,500 = 7,748 (m2)
10.Tính tốn q trình sấy thực tế


I ( kJ/kgkk)

t1
�1

B

�2

I1=I2

�2'
I2
’

C

C’

t2

t0
A

1

d0 = d1

d1'

d2

d (kg ẩm/kg kkk)

6.1. Tổn thất nhiệt do vật liệu sấy mang đi


Nhiệt dung riêng của khoai thái lát ở độ ẩm w2 = 12%

Cv = Cvl .(1 - w2) + Ca . w2, kJ/kg.K
Cvl: Nhiệt dung riêng của VLS khô, Cvl = 3,6 kJ/kg.K
Ca: Nhiệt dung riêng của nước, Ca= 4,18 kJ/kg.K
Suy ra: Cv= 3,6 . (1 – 0,12) + 4,18 . 0,12
= 3,67 kJ/kg.K


Qvl = G2 . Cv . (tr - tv)

Trong đó: G2 là lượng vật liệu ra, kg
Cv là nhiệt dung riêng của khoai lang ở w2=12%
tr, tv lần lượt là nhiệt độ của khoai lang sau và trước khi sấy. Chọn tr
= 420C, tv = 250C


Qvl = 208.3,67.(42-25) = 12977,12 (kJ)


Tổn thất do vật liệu mang đi trong 1h là:

Qvl' = = = 1622,14 (kJ/h)


Lượng nhiệt tổn thất do vật liệu sau khi bốc hơi 1kg ẩm là:


qvl = = = 51,91 kJ/kg ẩm
6.2. Tổn thất nhiệt do khay sấy mang đi
Khay sấy làm bằng thép không gỉ có khả năng truyền nhiệt cao. Vì mỗi thanh có
thêm thanh sắt để làm tăng độ cứng của khay nên tổng khối lượng khay là: Gvt =
698kg. Nhiệt dung của inox là Ck = 0,5 kJ/kgK.
Tổng số khay là 80 khay.

Tổn thất nhiệt do khay sấy và xe mang đi là:
Qk = Ck . (t1 - t0).Gvt = 0,5.(42-25).698= 5933 kJ/h
Nhiệt tổn thất trong 1h là: Qk' = = = 741.63 kJ/h
Tổn thất nhiệt sau khi bốc hơi1kg ẩm là:

qk = = = 23,732 (kJ/kg ẩm)
6.3. Tổn thất nhiệt do mơi trường xung quanh

Ta có cơng thức: = Kxq.Fxq.(tf1 - tf2)
Trong đó: + Fxq là diện tích xung quanh tủ sấy, Fxq = 34,686 m2
+ Kxq là hệ số truyền nhiệt của tường với khơng khí bên ngồi
+ tf1 - nhiệt độ trùng bình của khí trong buồng
+ tf2 - Nhiệt độ khơng khí bên ngồi (25oC)
Với các số liệu: Tường tủ sấy được xây bằng thép, góc có ghép các tấm tôn
tráng kẽm tương tự như tường tủ, coi như mật độ dòng điện qua cửa và tường là
như nhau. Nhiệt độ khơng khí bên ngồi tủ sấy tf2 = t0 = 250C. Nhiệt độ bên
trong tủ sấy tf1 được lấy giá trị trung bình của chế độ sấy
 Tường bao xung quanh và cửa buồng sấy đều làm bằng ở giữa có lớp
bơng thủy tinh cách nhiệt. Coi như mật độ dòng nhiệt qua cửa và tường bao là
như nhau.
Thép CT3 có λ = 46,5 W/m.K theo QCVN 09:2013/BXD
Dày δ1= δ3 = 5 mm= 5. 10-3 m
Lớp bông thủy tinh dày δ2= 50 mm = 0,05 m
Với hệ số dẫn nhiệt: λ = 0,0372 W/m.độ = 0,04 W/m.K
Nhiệt độ trung bình của tác nhân sấy tf1=(60 + 32):2 = 46 oC
Nhiệt độ ngoài trời tf2 = 25oC.
Lưu lượng môi chất sấy: chọn v = 0,99 m/s
Hệ số trao đổi nhiệt đối lưu của khơng khí trong tủ với tường là α1 được xác
định như sau, vận tốc khơng khí v=2m/s
α1 = 6,15 + 4,18.v = 6,15 + 4,18.0,99 = 10,2882 W/m2K
 Bằng phương pháp tính lặp, ta giả thiết trước nhiệt độ tường phía nóng và
tính được dòng nhiệt truyền từ tác nhân cho tường q′. Từ dịng nhiệt này và từ tw1
ta tìm được nhiệt độ mặt ngoài của tường tw2. Từ nhiệt độ t và nhiệt độ môi

trường tf2 ta xác định được nhiệt nhiệt lượng do truyền nhiệt đối lưu tự nhiên
giữa tường ngoài của buồng sấy và môi trường q′′ sai khác nhau không quá 5%
thì xem kết quả tính tốn là chấp nhận được.
 Giả thiết tw1 = 44,6 oC
q′ = α1(tf1 − tw1) =10,2882 .(46–44,6) = 14,403 W/m2
 Mật độ dòng nhiệt do dẫn nhiệt qua tường:
q2(1) = . (tw1 - tw2) = . (tw1 - tw2)
q2(2) = . (tw2 - tw3) = . (tw2 - tw3)
q(3) = . (tw3 - tw4) = . (tw3 - tw4)
Nhiệt độ chênh lệch giữa tường ngoài và môi trường là: 26,59 oC
∆t = tw4 − tf2 = 26,59− 25 =1,596 oC
Nhiệt độ xác định tm bằng:
tm = = = 25,795 oC
Từ nhiệt độ này ta tìm được các thơng số của khơng khí:
β = = = 3,347.10-3
Tra bảng nội suy. Phụ lục 6. Thông số của khơng khí khơ 25,795 oC
λ = 2,636.10−2 W m.K
a = 22,269. 10-8 m2/s
v = 15,602.10−6 m2/s
Do đó:
Gr = = = 1,2533 .109
Trong đó:
l: kích thước hình học đặc trưng. Đường kính tương đương của mặt cắt
lưu thể đi qua.
l=
Trong đó: a: chiều cao bên trong tủ. b: chiều rộng bên trong tủ


l = = 1,799
Tiêu chuẩn Nu trong truyền nhiệt đối lưu tự nhiên bằng:

Nu = C.(Gr.Pr)n = 0,135.(Gr.Pr) 1/3 = 600
(Xác định C và n theo bảng 7.2 trang 143 – [1])
Pr = = = 70,06
Vì vậy hệ số truyền nhiệt � 2 = = = 8,7915 (W /�2.�)
Dòng nhiệt do truyền nhiệt đối lưu giữa mặt ngoài cuẩ tường và môi
trường bằng: