Tính toán, thiết kế hệ thống buồng sấy khoai lang năng suất 150 kg/mẻ

VIỆN CÔNG NGHỆ SINH HỌC – CÔNG NGHỆ THỰC
PHẨM BỘ MƠN Q TRÌNH & THIẾT BỊ CNSH- CNTP

ĐỒ ÁN CHUN NGÀNH
Q TRÌNH VÀ THIẾT
BỊ
ĐỀ TÀI:
Tính tốn, thiết kế hệ thống buồng sấy khoai lang năng suất 150 kg/mẻ .

Giáo viên hướng dẫn :

TS. Nguyễn Đức

Trung Sinh viên thực hiện

:

Hà Nội, 2019

1


LỜI MỞ ĐẦU

3

Chương 1: Tổng quan về nguyên liệu.

5

1.1. Giới thiệu về cây khoai lang.

5

1.2. Thành phần và tính chất hóa học.

5

1.2.1. Gluxit.

5

1.2.2. Protein và các axit amin.

6

1.2.3.Vitamin.

6

1.2.4.Chất khống

6

1.2.5. Caroten.

6

1.2.6. Độc tố và các chất ức chế

7

1.2.7.Enzim.

7

1.3. Ứng dụng của khoai lang.

7

Chương 2 : Tổng quan về công nghệ và thiết bị.
2.1. Tổng quan về công nghệ .

8
8

2.1.1. Khái niệm về sấy.

8

2.1.2. Mục đích

8

2.1.3.Các phương pháp tách ẩm .

8

2.1.4. Phân loại phương pháp sấy.

9

2.1.5.Ngun lí của q trình sấy.

9

2.1.6.Các loại tác nhân sấy.

10

2.1.7. Ưu nhược điểm của quá trình sấy.

11

2.2. Tổng quan về thiết bị.

11

2.2.1.Buồng sấy.

11

2.2.2. Hầm sấy.

12

2.2.3.Sấy tháp

12

2.2.4. Sấy thùng quay

13

2.2.5. Sấy khí động.

13

2


2.2.6. Thiết bị sấy tầng sôi

14

2.2.7. Thiết bị sấy phun

14

2.3. Công nghệ sấy khoai lang.

14

2.4. Lựa chọn phương pháp sấy và chế độ sấy.

15

Chương 3: Tính tốn và thiết kế hệ thống sấy buồng –Sấy khoai lang

16

3.1. Tính tốn các thơng số cơ bản của vật liệu.

16

3.2. Tính tốn q trình sấy lí thuyết.

17

3.2.1. Trạng thái khơng khí bên ngồi.( điểm A)

17

3.2.2. Trạng thái khơng khí vào buồng sấy.( điểm B)

17

3.2.3. Trạng thái khơng khí ra khỏi buồng sấy.(điểm C)

18

3.2.4. Lượng khơng khí khơ lí thuyết .

19

3.2.5. Nhiệt lượng tiêu hao

20

3.3. Xác định các kích thước cơ bản của buồng sấy

20

3.3.1. Khay đựng vật liệu

20

3.3.2. Chọn kích thước xe goong

20

3.3.3. Kích thước buồng sấy

20

3.4. Tính tốn các q trình sấy thực tế .

22

3.4.1. Xác định các tổn thất .

22

3.4.2. Tính tốn q trình sấy thực tế

25

3.4.3. Tính tốn cân bằng nhiệt

26

Chương 4 : Tính tốn các thiết bị phụ trợ

27

4.1. Chọn Calorrifer

28

4.2. Chọn quạt cho buồng

30

4.2.1. Tính tốn trở lực

30

4.2.2. Chọn quạt

34

Kết luận

36

Tài liệu tham khảo

37

3

LỜI MỞ ĐẦU
Sấy là một q trình cơng nghệ được sử dụng rất nhiều trong các công
nghệ sản xuất và đời sống thực tế. Đặc biệt, trong các ngành công nghiệp thực
phẩm, chế biến, hóa chất, sản xuất vật liệu xây dựng,…kỹ thuật sấy đóng một
vai trị quan trọng trong dây chuyền sản xuất. Sản phẩm sau khi sấy có độ ẩm
thích hợp thuận tiện cho việc bảo quản , vận chuyển, chế biến, đồng thời nâng
cao chất lượng sản phẩm.
Một trong những q trình quan trọng trong cơng nghệ sản xuất là sấy
khoai lang. Khoai lang không những là cây trồng quan trọng cung cấp lương
thực cho con người mà nó cịn cung cấp nguồn thức ăn cho chăn nuôi. Gần đây
nhiều ý kiến cho rằng khoai lang sẽ đóng vai trị quan trọng trong việc giải
quyết vấn đề lương thực toàn cầu của thế kỷ 21 - Khoai lang sẽ là một cây lương
thực đặc biệt quan trọng ở các nước Châu Á và Châu Phi, những nơi mà dân số
sẽ tăng mạnh trong tương lai. Một số giống khoai lang củ có chứa lượng
vitamin, chất khống và protein cao hơn nhiều loại rau khác.Để đáp ứng được
nhu cầu đó thì vấn đề đặt ra là ta sẽ vận chuyển ra sao, với khối lượng khoai
lang không hề ít như vậy. Do đó phải địi hỏi sự góp mặt của các dây chuyền sản
xuất công nghệ và sấy chính là giải pháp .
Sấy đã giúp cho cơng việc bảo quản và vận chuyển đường được thuận lợi, đồng
thời hành thành phẩm bảo đảm chất lượng cũng như giá trị cảm quan. Do tính
chất và thành phần của khoai lang khi sấy phải giữ được những tính chất về giá
trị cảm quan và giá trị dinh dưỡng nên có thể sử dụng môt số loại thiết bị như
sấy tủ, sấy buồng, sấy thùng quay, sấy hầm…Tuy nhiên thông dụng nhất trong
sấy hiện nay là kiểu sấy buồng .Đặc điểm của hệ thống sấy buồng , do tính chất
cấu tạo của nó , là một hệ thống sấy chu kì từng mẻ một. Do đó năng suất sấy
khơng lớn. Tuy nhiên , nó có thể sấy được nhiều dạng vật liệu sấy khác nhau từ
vật liệu dạng cục, hạt đến các vật liệu dạng thanh, tấm .
Trên cơ sở những kiến thức đã được học và sự hướng dẫn của thầy giáo
TS. Nguyễn Đức Trung trong đồ án môn học này, em xin trình bày đề tài về “

Tính tốn thiết kế buồng sấy, sấy khoai lang với năng suất 150kg/mẻ ” với nội
dung bao gồm các phần sau :


Chương 1 :Tổng quan về nguyên liệu
Chương 2: Tổng quan về cơng nghệ và thiết bị
Chương 3: Tính tốn cơng nghệ sấy
Chương 4: Tính tốn thiết bị phụ

Do trình dộ, kinh nghiệm nghiên cứu và tài liệu tham khảo còn hạn chế
nên em khơng thể tránh khỏi những sai sót trong q trình tính tốn , thiết kế đồ
án này, rất mong được thầy cơ góp ý để bài làm của em hoàn thiện hơn.
Em xin chân thành cảm ơn!


Chương 1: Tổng quan về nguyên liệu.
1.1. Giới thiệu về cây khoai lang.

Cây khoai lang có thời gian sinh trưởng ngắn (trung bình 120 - 130 ngày) nhưng
thành phần dinh dưỡng ở củ khoai lang khá cao nếu so với nhiều loại cây trồng
khác. Kết quả cho thấy khoai lang dẫn đầu trong số 7 cây lương thực quan trọng
nhất của các nước đang phát triển về mặt năng suất năng lượng/ha/ngày. Khoai
lang có thể cung cấp 201MJ/ha/ngày gần tương đương với cây khoai tây
(205MJ/ha/ngày), cao hơn nhiều so với cao lương, lúa, lúa mì, sắn, ngơ.
1.2. Thành phần và tính chất hóa học.

1.2.1. Gluxit.
● Gluxit là thành phần chủ yếu của chất khô, chiếm tới 80 - 90% lượng
chất khô (24 - 27% trọng lượng chất tươi). Thành phần gluxit chủ yếu là
tinh bột và đường. Ngồi ra cịn có các hợp chất khác như pectin,

hemicellulose chiếm số lượng ít. Thành phần tương đối của gluxít biến
động không những phụ thuộc vào giống và độ chín của củ, mà còn phụ
thuộc vào thời gian bảo quản, nấu nướng, chế biến và có ảnh hưởng đáng
kể đến các yếu tố chất lượng như độ cứng, độ khô, cảm giác ngon miệng
và hương vị.
● Tinh bột: Tinh bột là thành phần quan trọng của gluxít, chiếm 60 - 70%
chất khơ. Giống là yếu tố quan trọng nhất ảnh hưởng đến hàm lượng tinh
bột trong củ khoai lang. Ngồi giống, cịn có một số yếu tố khác ảnh
hưởng đến hàm lượng tinh bột như thời vụ, địa điểm trồng, phân bón,
thời gian thu hoạch, thời gian bảo quản, cách nấu nướng, chế biến ...
● Đường : Hàm lượng đường tổng số trong củ khoai lang biến động phụ
thuộc vào nhiều yếu tố: bản chất di truyền của giống, thời gian thu
hoạch, bảo quản... Còn ở Việt Nam hàm lượng đường biến động từ 12,26
- 18,52% chất khô và từ 3,63 - 6,77% chất tươi). Trong củ khoai lang
tươi những đường chủ yếu là saccaroza, glucoza và fructoza, đường
mantoza cũng có nhưng với một lượng nhỏ.
● Xơ tiêu hóa : Nhóm xơ tiêu hoá bao gồm các hợp chất pectin,
hemixenlulose và xenlulose. Xơ tiêu hố có khả năng làm giảm các
bệnh ung thư, các bệnh đường tiêu hoá, đái đường, tim mạch. Các hợp
chất pectin có vai trị lớn trong việc tạo các tính chất lưu hố.


1.2.2. Protein và các axit amin.
● Trung bình hàm lượng protein thô là 5% chất khô và 1,5% chất tươi.
● Hàm lương protein tùy thuộc vào giống, điều kiện canh tác, điều kiện
môi trường.
● Thực tế nghiên cứu cho thấy khoai lang vụ xuân có hàm lượng protein
cao hơn vụ đơng,khoai lang vùng ơn đới có protein thấp hơn vùng nhiệt
đới.
● Lượng phân đạm cao trong đất cũng dẫn đến lượng protein trong củ

cao hơn.
● Tuy nhiên cần chú ý lượng protein trong củ tăng dẫn đến lượng nước
tăng, lượng tinh bột giảm, gây khó khăn cho q trình bảo quản.
1.2.3.Vitamin.
● Khoai lang là nguồn cung cấp vitamin C đáng kể, ngồi ra cịn cung cấp
thêm vitamin nhóm B như B1, B2, B5, B6 và axit folic. Hơn thế nó còn
là nguồn cung cấp caroten( tiền vitamin A) cần thiết cho người và gia
súc , đặc biệt là giống khoai lang ruột vàng.
● Vitamin C thường dao động trong khoảng 20-50mg/100g chất
tươi.Lượng vitamin C cũng phụ thuộc vào từng loại giống.
● Caroten ( tiền vitamin a) có vai trị dinh dưỡng quan trọng đối với người
và gia súc .Việc thiếu hụt vitamin A có thẩ dẫn tới một số bệnh lí về mắt,
thậm chí dẫn đến mù lịa .
1.2.4.Chất khống
● Hàm lượng tro trung bình khoảng 1% chất tươi.
● Hàm lượng Kali nhiều nhất sau đó đến P, Mg, Ca.
● Ngồi ra cịn có một số ngun tố vi lượng như Zn, Cl, Fe, Cu,
Mn..Thậm chí cịn có một số chất như Ni, Pb, Hg, Si.
● Hàm lượng khoáng phụ thuộc vào giống, nơi trồng, điều kiện chăm bón.
1.2.5. Caroten.
● Sắc tố caroten quyết định màu sắc thịt ruột củ như màu kem, màu da
cam, màu vàng, màu tím…tùy theo hàm lượng β- caroten.Tỉ lệ thường
cao trong các giống ruột vàng, vàng đậm.Các giống ruột màu trắng
thường khơng có caroten.
● β-Caroten là hoạt tính tiền vitamin A.


1.2.6. Độc tố và các chất ức chế
● Độc tố trong khoang lang thường gây độc cho gan và phổi. Đó là các
độc tố furanotecpenoit, sesquitecpen hay ipoeamaron.

● Những độc tố này sinh ra thường do sâu bọ, nấm mốc xâm nhập.
1.2.7.Enzim.
● Enzim xúc tác cho quá trình cắt mạch hay tổng hợp riêng lẻ các chất
trong tế bào củ.Trong đó enzim ảnh hưởng lớn đến chất lượng bảo quản
đó là
α-amilaza.
● Enzym amylaza bao gồm α - amylaza và β- amylaza.
● α -amylaza có khả năng phân cách ngẫu nhiên mối liên kết 1 - 4 glucozit,
thủy phân tinh bột chủ yếu tạo thành một lượng dextrin mantoza và
glucoza.
● β - amilaza thủy phân tinh bột chủ yếu tạo mạch mantoza và một lượng
nhỏ dextrin phân tử lớn.
● Ngoài enzym amylaza cịn có enzym polyphenol oxyclaza cũng gây
ảnh hưởng đến chất lượng cảm quan, màu sắc và các sản phẩm
1.3. Ứng dụng của khoai lang.

Ở các nước trồng khoai lang trên thế giới, khoai lang được sử dụng rộng
rãi với mục đích làm lương thực, thực phẩm, làm rau cho người, làm thức ăn cho
gia súc
và chế biến thành nhiều sản phẩm khác nhau trong công nghiệp.
Theo số liệu thống kê của Tổ chức Lương thực - Nông nghiệp thế giới (FAO) thì
củ khoai lang trên thế giới được sử dụng như sau:
●
●
●
●
●

Làm lương thực: 77%
Thức ăn gia súc : 13%

Nguyên liệu chế biến : 3%
Số bị loại thải, bỏ đi : 6%
Việc sử dụng khoai lang nhiều vào mục đích nào phụ thuộc trình độ
phát triển của các nước trồng.


Chương 2 : Tổng quan về công nghệ và thiết bị.
2.1. Tổng quan về công nghệ .
2.1.1. Khái niệm về sấy.
Sấy là quá trình tách ẩm ra khỏi vật liệu nhằm tránh hư hỏng trong quá trình
bảo quản, tăng độ bền cho sản phẩm.
Tách nước ra khỏi vật liệu rắn hay dung dịch là một quá trình kĩ thuật rất phổ
biến và rất quan trọng đối với nhiều ngành công nghiệp, đặc biệt là các
ngành hóa chất và cơng nghiệp thực phẩm.
2.1.2. Mục đích
● Giảm trọng lượng.
● Giảm chi phí chuyên chở và đồng thời nó cũng làm tăng giá trị cảm
quan cho sản phẩm.
● Ngăn cản vi sinh vật như nấm mốc, nấm men, vi khuẩn phát triển.
● Loại bỏ phần nước tự do trong sản phẩm, làm giảm hoạt độ của nước,
chậm bớt các quá trình sinh học giúp bảo quản thực phẩm được lâu
hơn.
● Là công đoạn sơ chế cho các bước chế biến tiếp theo.
2.1.3.Các phương pháp tách ẩm .
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 theo các
cách sau:
● 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 dung 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 trong đời sống.


2.1.4. Phân loại phương pháp sấy.
● Sấy tự nhiên: là phương pháp sử dụng trực tiếp năng lượng tự nhiên như
năng lượng mặt trời, năng lượng gió,… để làm bay hơi nước. Phương
pháp này đơn giản, không tốn năng lượng, rẻ tiền tuy nhiên không điều
chỉnh được tốc độ sấy theo yêu cầu kỹ thuật nên năng suất thấp, phụ
thuộc vào thời tiết, cần diện tích bề mặt lớn, điều kiện vệ sinh kém,… Do
đó phương pháp này được áp dụng cho sản xuất quy mơ lẻ, hộ gia đình.
● Sấy nhân tạo: là phương pháp sấy được sử dụng các nguồn năng lượng
do con người tạo ra, thường được tiến hành trong các thiết bị sấy, cung
cấp nhiệt cho các vật liệu ẩm.
Sấy nhân tạo có nhiều dạng:
● Sấy đối lưu: là phương pháp sấy cho tiếp xúc trực tiếp vật liệu sấy
với khơng khí nóng, khói lị,…( gọi là tác nhân sấy ).
● Sấy tiếp xúc: là phương pháp sấy không cho tác nhân sấy tiếp xúc với
nhiệt độ sấy mà tác nhân sấy truyền nhiệt cho vật liệu sấy gián tiếp
qua một vách ngăn.
● Sấy bằng tia hồng ngoại: là phương thức sấy dùng năng lượng của
tia hồng ngoại do nguồn điện phát ra truyền cho vật liệu sấy.
● Sấy bằng dòng điện cao tần: là phương pháp sấy dùng năng lượng điện
trường có tần số cao để đốt nóng trên tồn bộ chiều dày của lớp vật
liệu.
● Sấy thăng hoa: là phương pháp sấy trong môi trường có độ chân khơng rất

cao, nhiệt độ rất thấp nên ẩm tự do trong vật liệu đóng băng và bay hơi
trừ trạng thái rắn thành hơi mà không qua trạng thái lỏng.
2.1.5.Ngun lí của q trình sấy.
● Q trình sấy là một q trình chuyển khối có sự tham gia của pha rắn rất
phức tạp vì nó bao gồm cả q trình khuếch tán bên trong và cả bên
ngồi vật liệu rắn đồng thời với quá 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 độ 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 ngồi bền mặt vật liệu sấy.
● Trong q trình sấy thì mơi trường khơng khí ẩm xung quanh có ảnh
hưởng rất lớn và trực tiếp đến vận tốc sấy. Do vậy cần nghiên cứu
tính chất là thơng số cơ bản của quá trình sấy.
● Sơ đồ nguyên lý của hệ thống sấy:

2.1.6.Các loại tác nhân sấy.
Tác nhân sấy là những chất dùng để chuyên chở lượng ẩm tách ra từ vật liệu sấy.
Trong q trình sấy, mơi trường buồng sấy ln được bổ sung ẩm thốt ra từ vật
liệu sấy. Nếu độ ẩm này khơng được mang đi thì độ ẩm tương đối trong buồng
sấy được tăng lên đến một lúc nào đó sẽ đạt được sự cân bằng giữa vật liệu sấy

và môi trường trong buồng sấy, quá trình thốt ẩm của vật liệu sấy sẽ ngừng lại.
Vì vậy nhiệm vụ của tác nhân sấy :
● Gia nhiệt cho vật liệu sấy.
● Tải ẩm: mang ẩm từ bề mặt vật liệu vào môi trường.
● Bảo vệ vật liệu sấy khỏi bị hỏng do quá nhiệt.
Tùy theo phương pháp sấy mà các tác nhân sấy có thể thực hiện một hay nhiều
các nhiệm vụ trên.Các loại tác nhân sấy :
● Khơng khí ẩm : là loại tác nhân sấy thơng dụng nhất, có thể dùng cho hầu
hết các loại sản phẩm. Dùng khơng khí ẩm sẽ có nhiều ưu điểm : khơng
khí có sẵn trong tự nhiên, khơng độc, không làm sản phẩm sau khi sấy ô
nhiễm và thay đổi mùi vị. Tuy nhiên, dùng khơng khí ẩm làm tác nhân
sấy cần trang bị thêm bộ gia nhiệt không khí (caloripher điện, khí –hơi
hay khí – khói), nhiệt độ sấy khơng q cao. Thường nhỏ hơn 5000C vì
nếu nhiệt độ cao quá thiết bị trao đổi nhiệt phải được chế tạo bằng thép
hợp kim hay gốm sứ với chi phí đắt.
● Khói lị: khói lị được dùng làm tác nhân sấy có thể nâng nhiệt độ sấy
lên 10000C mà không cần thiết bị gia nhiệt, tuy nhiên làm vật liệu sấy bị
ơ nhiễm do bụi và các chất có hại như CO2, SO2 ,…


● Hơi quá nhiệt: tác nhân sấy này được dùng cho các loại sản phẩm dễ
bị cháy nổ và có khả năng chịu được nhiệt độ cao.
● Hỗn hợp không khí và hơi nước: Tác nhân sấy này chỉ dùng khi độ
ẩm tương đối cao.
2.1.7. Ưu nhược điểm của quá trình sấy.
2.1.7.1 Ưu điểm
● Hàm lượng nước cịn lại trong sản phẩm cịn rất ít.
● Khơng làm thay đổi các tố chất tự nhiên của sản phẩm.
● Bảo quản thực phẩm sấy khô lâu.
● Ứng dụng rộng rãi, rẻ tiền.

● Áp dụng cho nhiều vật liệu sấy,dải nhiệt độ nóng rộng dễ điều chỉnh cho
mỗi loại vật liệu sấy.nguồn nhiệt phong phú và chi phí cho thiết bị
khơng cao.
2.1.7.2. Nhược điểm
● Yêu cầu kĩ thuật chế tạo máy, công nghệ sấy khắt khe.
● Kĩ thuật đóng gói phải đảm bảo mơi trường đóng gói có độ ẩm thấp
● (< 30%) và nhiệt độ thấp (<200C).
● Bao bì phải dùng là polyetylen, bao lớp nhơm và có chứa nitơ.
● Khơng thích hợp cho một số loại vật liệu,chất lượng sản phẩm không
cao, màu sắc sản phẩm dễ biến đổi và chi phí năng lượng cao.
2.2. Tổng quan về thiết bị.
2.2.1.Buồng sấy.
● Thường dùng để sấy các vật liệu dạng cục, hạt với năng suất không
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 khơng.
● Dung lượng: Từ vài dm3 → vài m3, nhỏ.
● Tác nhân sấy: Thường là không 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 u 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.
2.2.2. Hầm sấy.

● 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 goòng và khay tải vật liệu sấy, xây bằng gạch đỏ có
cách nhiệt hoặc không.
● 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 tùy thuộc vào nguồn ngun liệu là hơi nước hay khói lị,
thường được bố trí trên nóc hầm sấy. Có 2 cách đưa tác nhân sấy hầm từ
trên xuống hoặc đưa vào từ 2 bên.
2.2.3.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 q
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 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 dzích dzắc trong tháp sấy.

● Các loại máy sấy phổ biến : sấy tam giác, sấy tháp trịn, sấy tháp hình
thoi.

● Là thiết bị chuyên dụng để sấy các loại hạt cứng như thóc, ngơ, đậu,…


có độ ẩm khơng lớn lắm.
2.2.4. 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 trịn đặt nằm nghiêng
một góc với mặt phẳng nào đó cố định hoặc khơng đổi.
● Độ điền đầy của vật liệu sấy trong thùng tùy theo cấu tạo và vật liệu
sấy..
● 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.
2.2.5. 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/s.
● 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
● 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.

2.2.6. Thiết bị sấy tầng sôi
● Thường dùng để sấy các vật liệu dạng 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 : cấu tạo phức tạp.


2.2.7. 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.
Khoai lang tươi
2.3. Công nghệ sấy khoai lang.
Phân loại và gọt vỏ

Rửa sạch và để ráo nước

Cắt lát dày 3cm

Xếp hành vào từng khay

Sấy ở 70°C
Làm nguội

Đóng gói, bảo quản


Lựa chọn phương pháp sấy và chế độ sấy.
Có nhiều phương án sấy để sấy vật liệu. Mỗi phương án sấy đều có ưu khuyết
điểm riêng của nó. Với nguyên liệu cần sấy là khoai lang thì ta có lựa chọn như

sau:

2.4.

Chọn phương pháp sấy đối lưu, thiết bị dùng là buồng sấy do khối lượng sấy
nhỏ, sấy theo chu kỳ từng mẻ một.
Chọn tác nhân sấy là khơng khí nóng vì các sản phẩm thực phẩm u cầu q
trình sấy phải sạch, không bị ô nhiễm, bám bụi. Khay sấy được thiết kế các lưới
bằng thép nên tác nhân sấy vừa thổi lướt qua bề mặt hoai lang vừa thổi xuyên
qua khay lưới như thế quá trình sấy diễn ra nhanh hơn.
Nguồn nhiệt để gia nhiệt cho khơng khí nóng trong buồng là calorifer khí – hơi.
Lượng ẩm sau khi thốt ra được thải ra mơi trường thơng qua đường ống khí thải


Chương 3: Tính tốn và thiết kế hệ thống sấy buồng –Sấy khoai lang
Đề tài : Thiết kế thiết bị sấy buồng để sấy khoai lang thái lát với công suất
150kg /mẻ.
●
●
●
●
●
●
●
●
●
●

Năng suất đầu ra : G2=150kg/mẻ
Thời gian sấy 1 mẻ là τ=8h

Độ ẩm của khoai lang trước khi sấy là: W1=70%
Độ ẩm của khoai lang sau khi sấy là : W2=12%
Chế độ sấy không hồi lưu, một giai đoạn.
Tác nhân sấy : Khơng khí ẩm
Nhiệt độ của vật liệu sấy trước khi vào sấy là tm1=250C
Nhiệt độ của vật liệu sau khi ra khỏi thiết bị sấy là tm2=650C
Trạng thái khơng khí bên ngồi là : to=25oC, φ=85%
Nhiệt độ của tác nhân sấy trước khi vào và ra thiết bị là t1=700C, t2=350C.

3.1. Tính tốn các thơng số cơ bản của vật liệu.

Sau khi sấy , khối lượng của khoai lang sẽ giảm đi. Nếu xem khối lượng chất
khô tuyệt đối trong khoai lang là khơng đổi thì phần khối lượng giảm đi của
khoai lang đúng bằng lượng bay hơi nước.
● Lượng ẩm bốc hơi là :
� =�

� −
1

− −
2 100

2
1

=
150

70−1

2
100−7
0

= 29
0 0

Lượng vật liệu đưa vào là :
� = � + � = 290 + 150 = 44
0 0
1

2

Các đại lượng tính trung bình cho 1 giờ là :
�
=

=
1ℎ

�1

29
0

= 36, 3
�

)

τ

8

(
ℎ

�

��

==
1ℎ

τ

1

44
0

=
55(

8

Trong đó :
● W1 , W2 là độ ẩm trước và sau khi sấy .
● G1, G2 là khối lượng khoai lang trước và sau khi sấy .
● W là lượng ẩm bôc hơi.

��

ℎ

)


3.2. Tính tốn q trình sấy lí thuyết.

3.2.1. Trạng thái khơng khí bên ngồi.( điểm A)
Khơng khí bên ngồi có nhiệt độ và độ ẩm tương ứng là: �

= 250 C,

0

φ = 85%
0

●

Áp suất hơi nước bão hòa ở 25oC là :
ps0 = exp ( 12 -

4026,24

+
235,5
+

2

) = exp ( 12 -

4026,24

235,5+25

) = 0,0316 bar


●

Lượng chứa ẩm d0 ( là lượng hơi nước chứa trong 1kg khơng khí khơ)
622�
−3

�0 = −
� 10

φ

�0
�0φ
0

0

622.0,85.0,0316

=

.

0,99333−0,85.0,0316

●

−3

10

−3

(

= 17, 3.
10

��

����

)

Entanpy:

Entanpy của khơng khí ẩm là entanpy của khơng khí khơ và hơi nước :

( �ℎ 0

)
là nhiệt dung riêng của khơng khí khơ: C
� = � . � + �� + � . �
0

Trong đó : + Cpk

��

0

0

pk

=1,004 kJ/kgK

+ r là nhiệt ẩm hóa hơi của hơi nước : r =2500 kJ/kg
+ Cph là nhiệt dung riêng của hơi nước : Cph=1,842 kJ/kgK
I0=1,004.25+0,0173.( 2500+1,842.25 ) = 69,1 kJ/kgkk
●

Khối lượng riêng của khơng khí khơ :

Khối lượng riêng của khơng khí khơ là khối lượng của một thể tích khơng khí.
− φ
�0

0

=
ρ =
287(273
+�� + 0
130

)

99333−0,85.0,0316.10
5
287(273+2
5)

= 1,

( )
�

3

3.2.2. Trạng thái khơng khí vào buồng sấy.( điểm B)
t1=700C; d1=d0=0,0173 kg/kgkk
Từ đó ta xác định được trạng thái khơng khí sau khi ra khỏi calorifer hay chính
là trạng thái khơng khí vào buồng sấy.
●
●

Lượng chứa ẩm :d1=d0
Entanpy:

� = �. � + �
1

��

1

(
)

1

� +�
�ℎ

1

.�

�1 = 1, 004. 70 + 0, 0173. (2500 + 1, 842. 70) =���
� 115, 8

)
●

Áp suất hơi nước bão hòa ở 80oC là :
ps1 = exp ( 12 -

4026,24

+
235,5
+
2

) = exp ( 12 -

4026,24

235,5+70

) =0,308 bar

(

��


● Độ ẩm tương đối:
φ =
1

� 1�

(622.10

−3

+�

1

)�
�
1

=

0,0173.99333

(
)

= 8, 7%

−3
5

622.10 +0,0173 .
0,308.10

Trong đó : + p là áp suất của khơng khí ẩm p=745mmHg=99333N/m2
=0,99333bar.
+ ps1 là áp suất bão hịa tại nhiệt độ t1
● Khối lượng riêng của khơng khí khơ:
−

ρ �1
=

φ

5

�1 1
287(273
+
+�
=
)

99333−0,308.10 .8,7%
287(273+70)

= 0, 982 �( 3

��

)

1

● Thể tích khơng khí ẩm chứa 1 kg khơng khí khơ là: vB= 0,972 m3/kg kkk
(phụ lục 3-t374-tập 1)
3.2.3. Trạng thái khơng khí ra khỏi buồng sấy.(điểm C)
Entanpy của khơng khí khơng đổi : I2=I1=115,8 kJ/kgkk. Chọn nhiệt độ tác nhân
sấy ra khỏi buồng sấy là 350C
Chọn nhiệt độ tác nhân sấy ra khỏi buồng sấy là 350C
●

Áp suất hơi bão hòa tại nhiệt độ t2=350C

ps2 = exp ( 12 -

4026,24

+
235,5
+

) = exp ( 12 -

4026,24

) = 0,056 bar

235,5+35

2

●

Lượng chứa ẩm d2 là :
� −

�
=2 = +

.�
2 ��

�ℎ 2

115,8−1,004.
35
2

2500+1,842.
35

��

( )

= 0, 0315

����


●

Độ ẩm tương đối φ là :
2

� �
2
622+� �
.

φ2 = (

)

0,0315.993
33

5

= 85, 5%

−3
2

●

(622.10

�2

)

+0,0315 .0,056.10

Khối lượng riêng :
ρ =
07

�
2

�

�−φ .�
2

�2

��

=

99333−0,855.0,056.10
287(273+3
5)

●

)

= 1, � 3

( )

5

2

(

287 273+

Thể tích khơng khí ẩm chứa 1 kg khơng khí khơ là: vC= 0,872 m3/kg kkk
(phụ lục 3-t374-tập 1)

3.2.4. Lượng khơng khí khơ lí thuyết .
● Lượng khơng khí khơ cần thiết để bốc hơi 1kg ẩm tương ứng là:
1
� −

� 0=

2

●

1
0,0315−0,01
73

=

1

(

= 70, 4

)

����
ẩ.ẩ�

Lượng khơng khí bốc hơi trong 1 giờ là :
� =�

.�

0

= 70, 4. 36, 3 = 2555, 52

(

����

ℎ

1ℎ

)

Theo phụ lục 3- trang 374 - [1], thể tích khơng khí ẩm chứa 1kg khơng khí khơ
trước và sau q trình sấy là: � = 0,972 � 3 /kgkk (ở � =70℃, φ =8,7% ) và �
�

1

1

3

= 0,872 � /kgkk.(ở � = 35℃, φ = 85,5%)
2

●

2

Lượng thể tích của tác nhân sấy tại điểm B là :
� = � × L= 0,972×2555,52 =2484,0 (
�
�

�

● Lượng thể tích của tác nhân sấy
� =
�
�

3

�

× L= 0,872. 2555, 52=2228,4 /h)
(

3

/h)

�


● Lượng thể tích trung bình của q trình sấy lý thuyết �

:

��0

�
�

= 0,5 ×(� +
��0

1

) = 0,5 (2484, 0 + 2228,
4)=2356,2 (�

2

3

/h)


Trạng

thái khơng Trang thái khơng khí Khơng khí sau khi

khí bên ngoài

khi đi vào buồng sấy đi ra khỏibuồng sấy

t0=250C

t1=700C

t2=350C

φ =85%

φ = 8, 7%

φ = 85, 5%

d0=0,0173kg

d1=0,0173kg

d2=0,0315kg

ẩm/kgkk

ẩm/kgkk

ẩm/kgkk

I0=69,1 kJ/kgkk

I1=115,8 kJ/kgkk

I2=115,8kJ/kgkk

0

1

3.2.5. Nhiệt lượng tiêu hao
� =� �
−�

(

0

0

�

0ℎ

)

1

=

2

��.ẩ
�

0

� .0
τ

(
)

= 70, 4. (115, 8 − 69, 1) = 3287, 68

=

3287,68.2
90
8

( )=
��

= 119178, 4

33, 1

ℎ

3.3. Xác định các kích thước cơ bản của buồng sấy

3.3.1. Khay đựng vật liệu
Khay làm bằng thép, thiết kế dạng lưới để nâng cao hiệu suất sấy .Ta chọn kích
thước khay sấy như sau :,mỗi khay cách nhau 100 mm, khoảng thơng khí giữa
2 khay là 70 mm.
Chiều dài khay : Lk=930mm
Chiều rộng khay : Bk=730mm
Chiều cao khay : Hk=30mm
3.3.2. Chọn kích thước xe goong
Chọn xe có kích thước :
Chiều dài xe : Lx=990mm
Chiều rộng xe : Bx=790mm
Chiều cao xe : Hx=1300mm
Bánh xe đường kính d=100mm ;4 xe gắn ở 4 góc.

��