Đồ án QT và TB TRONG CNSH và CNTP thiết kế hệ thống sấy hầm dùng để sấy khoai tây với năng suất 3 tấn/ngày

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI
VIỆN CÔNG NGHỆ SINH HỌC & CƠNG NGHỆ THỰC PHẨM
----------

ĐỒ ÁN Q TRÌNH VÀ THIẾT BỊ TRONG CNSH VÀ CNTP
Giảng viên hướng dẫn
Sinh viên thực hiện
Lớp
MSSV

: TS. Nguyễn Ngọc Hoàng

Hà Nội, 6/2019

1


LỜI NÓI ĐẦU................................................................................................................ 4
Chương 1: TỔNG QUAN............................................................................................... 5
1.1. Tổng quan về các phương pháp sấy..................................................................... 5
1.1.1.

Các phương pháp tách ẩm........................................................................ 5

1.1.2.

Phân loại quá trình sấy............................................................................. 5

1.1.3.

Thiết bị sấy............................................................................................... 6

1.1.4.

Nguyên lý của quá trình sấy................................................................... 13

1.1.5.

Tác nhân sấy.......................................................................................... 14

1.2. Chọn thiết bị sấy khoai tây................................................................................ 15
1.2.1.

Thành phần............................................................................................. 15

1.2.2.

Lựa chọn phương pháp và chế độ sấy.................................................... 16

Chương 2: TÍNH TỐN Q TRÌNH SẤY LÝ THUYẾT........................................ 20
2.1. Thơng số ban đầu.............................................................................................. 20
2.1.1.

Tính năng suất sấy trong một giờ........................................................... 20

2.1.2.

Tính lượng ẩm bốc hơi trong một giờ.................................................... 20

2.1.3.

Chọn chế độ sấy..................................................................................... 20

2.2. Tính tốn q trình sấy lý thuyết....................................................................... 20
2.2.1.

Thơng số của khơng khí ngồi mơi trường............................................. 21

2.2.2.

Thơng số của tác nhân sấy tại điểm sau khi ra khỏi calorifer.................22

2.2.3.

Thông số của tác nhân sấy sau quá trình sấy lý thuyết...........................22

Chương 3: XÁC ĐỊNH KÍCH THƯỚC CƠ BẢN CỦA THIẾT BỊ SẤY....................24
3.1. Các xe gòong, trên xe để các khay đựng vật liệu............................................... 24
3.2. Kích thước hầm sấy........................................................................................... 24
3.2.1.

Chiều cao bên trong của hầm................................................................. 24

3.2.2.

Chiều rộng bên trong của hầm............................................................... 24

3.2.3.

Chiều dài của hầm.................................................................................. 24

3.3. Kích thước tường bao và trần hầm sấy.............................................................. 24
2


3.3.1.

Chiều dài toàn hầm................................................................................. 25

3.3.2.

Chiều rộng toàn hầm.............................................................................. 25

3.3.3.

Chiều cao tồn hầm................................................................................ 25

Chương 4: TÍNH TỐN Q TRÌNH SẤY THỰC................................................... 26
4.1. Tổn thất nhiệt do vật liệu sấy mang đi qv........................................................................................ 26
4.2. Tổn thất do thiết bị chuyền tải mang ra khỏi hầm............................................. 26
4.2.2

Tổn thất do xe goòng mang đi................................................................ 26

4.2.2

Tổn thất do khay sấy mang đi................................................................ 26

4.3. Tổn thất ra môi trường....................................................................................... 27
4.3.1.

Phân bố nhiệt độ qua tường hầm sấy...................................................... 27

4.3.2.

Tổn thất nhiệt qua trần hầm sấy............................................................. 29

4.3.3.

Tổn thất qua cửa hầm sấy....................................................................... 30

4.3.4.

Tổn thất qua nền hầm sấy....................................................................... 30

4.4. Tổng tổn thất nhiệt trong quá trình sấy thực...................................................... 30
4.5. Tính tốn q trình sấy thực.............................................................................. 31
Chương 5: TÍNH CHỌN CALORIFER VÀ THIẾT BỊ PHỤ....................................... 34
5.1. Tính chọn calorifer............................................................................................ 34
5.2. Tính tốn khí động và chọn quạt gió................................................................. 36
5.2.1.

Trở lực đường ống từ miệng quạt đến caloriphe.................................... 36

5.2.2.

Trở lực trên đoạn ống thẳng từ caloriphe đến cút cong..........................37

5.2.3.

Trở lực tại nút cong................................................................................ 37

5.2.4.

Trở lực đoạn ống từ cút cong đến cút thẳng........................................... 37

5.2.5.

Trở lực caloriphe chọn theo kinh nghiệm............................................... 38

5.2.6.

Trở lực đoạn ống kiểu vát vào hầm sấy.................................................. 38

5.2.7.

Trở lực trong hầm sấy............................................................................ 38

5.2.8.

Chọn quạt............................................................................................... 38

TÀI LIỆU THAM KHẢO............................................................................................ 40

3


LỜI NĨI ĐẦU

Trong những năm gần đây nền nơng nghiệp nước ta đã đạt được nhiều thành tựu to
lớn. Ngoài việc đáp ứng nhu cầu tiêu dùng nội địa, nước ta đã bắt đầu xuất khẩu nông sản

cùng với các chế phẩm của nó. Do đó việc ứng dụng các cơng nghệ mới đóng một vai trị
hết sức quan trọng. Trong đó, cơng nghệ sấy là khâu quan trong trọng trong công nghệ
sau thu hoạch, chế biến và bảo quản nơng sản.
Sấy là một q trình cơng nghệ được sử dụng trong rất nhiều ngành cơng nơng nghiệp.
Q trình sấy khơng chi 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. Để thực hiện quá trình sấy
người ta sử dụng một hệ thống gồm nhiều thiết bị như thiết bị sấy (hầm sấy, tháp sấy,
thùng sấy, v.v…), thiết bị đốt nóng tác nhân (clorifer) hoặc thiết bị làm lạnh để làm khô
tác nhân, quạt, bơm và một số thiết bị phụ như hầm đốt, xyclon, v.v… Chúng ta gọi hệ
thống các thiết bị thực hiện một q trình sấy cụ thể nào đó là một hệ thống sấy.
Hầm sấy là một trong những hệ thống sấy đối lưu thông dụng nhất. Nếu hệ thống sấy
hầm là hệ thống sấy từng mẻ, năng suất khơng lớn và có thể tổ chức cho tác nhân sấy đối
lưu tự nhiên hoặc cưỡng bức thì hệ thống sấy hầm có năng suất lớn hơn, có thể sấy liên
tục hoặc bán liên tục và luôn luôn là hệ thống sấy đối lưu cưỡng bức.
Sấy nông sản là một quy trình cơng nghệ phức tạp. Nó có thể thực hiện trên những
thiết bị sấy khác nhau. Ứng với một loại nơng sản ta cần chọn chế độ sấy thích hợp nhằm
đạt năng suất cao, chất lượng sản phẩm sấy tốt và tiết kiệm năng lượng.
Để có một cái nhìn trực quan và thực tế hơn, trong quá trình làm đồ án, em đã được
giao đề tài cụ thể là “thiết kế hệ thống sấy hầm dùng để sấy khoai tây với năng suất 3
tấn/ngày”.
Đồ án thiết kế hầm sấy chuối cịn nhiều thiếu sót do những hạn chế về kiến thức và
tài liệu tham khảo. Em rất mong nhận được sự đóng góp và sửa chữa của thầy cơ và các
bạn.
Sinh viên thực hiện


Chương 1: TỔNG QUAN
1.1. Tổng quan về các phương pháp sấy
Khái niệm về phương pháp sấy

Quá trình sấy là quá 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 môi 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 còn là một q trình hồn thiện một số loại sản phẩm đặc trưng(mít sấy khơ, hoa
quả sấy khơ,...)
1.1.1. 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 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.
1.1.2. Phân loại quá 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.
1.1.3. 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 không.
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.

1.

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 không.
Dung lượng: từ vài


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.

2.

Thiết bị sấy buồng


 Thiết bị sấy tháp
Hệ thống máy sấy gồm calorifer hoặc cấp nhiệt trực tiếp từ buồng đốt hòa 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 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 chuyên dụng để sấy các loại hạt cứng như thóc, ngơ, đậu,... có độ ẩm khơng
lớn lắm.

3.

Thiết bị sấy tháp


 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 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.

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 với áp suất dương.

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
công nghiệp khó thực hiện tốt và có khả năng gây nguy hiểm nếu vật liệu có thể gây cháy
hoặc nổ.

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/m

3

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 “sôi” của vật
liệu.
Cấu tạo phức tạp.

6.

Máy sấy tầng sôi


 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 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.

7.

Thiết bị sấy phun

1.1.4. Nguyên lý của quá 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 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.
1.1.5.

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 quá 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 q nhiệt
Hơi q nhiệt dùng làm mơi 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. Chọn thiết bị sấy khoai tây
Khoai tây là một loài cây nông 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. Khoai tây có quan hệ họ hàng xa
với khoai lang có nguồn gốc Nam Mỹ.
1.2.1. Thành phần
Một củ khoai tây bình thường có chứa (80%) là nước, (17,1%) là carbohydrate, (1,6%)
là protein, (3%) là chất xơ và hầu như khơng có chất béo.
Các thành phần chính là carbohydrates (tinh bột) chiếm 53%, các loại đường đơn giản,
chẳng hạn như glucose, fructose, sucrose và maltose chiếm 23% thành phần
carbohydrate.Khoai lang có chỉ số đường huyết cao, dao động 44-96. 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.
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 tây 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
1.2.2. Lựa chọn phương pháp và chế độ sấy
Một câu hỏi đặt ra ở đây là tại sao phải sấy khoai tây?

Như chúng ta đã biết, khoai tây là một loại thực phẩm giàu chất dinh dưỡng. Khoai
tây là loại thực phẩm rất phổ biến, có hàng trăm loại khác nhau. Chúng được phân biệt
dựa trên kích thước, hình dạng, màu sắc và mùi vị. Ở nhiều quốc gia, đặc biệt là châu Âu
và Mỹ, đây là một loại thực phẩm quen thuộc. Chúng cũng là một trong những thực phẩm

giàu dưỡng chất nhất. Trong 150g khoai tây cung cấp khoảng 45% vitamin C cho nhu cầu
hàng ngày của bạn. Chúng có ít năng lượng hơn bưởi, nhiều kali hơn chuối và cung cấp
nhiều sắt hơn các loại rau củ khác. Khoai tây còn giàu chất xơ, vitamin B6 và khoáng chất
như đồng, mangan...
Tuy nhiên khoai tây là củ có thời gian thu hoạch tương đối ngắn, bảo quản tươi lại
rất khó khăn do đó phải sơ chế thành dạng nguyên liệu có thể giữ lâu ngày được. Khoai
tây thường được sơ chế thành dạng lát. Quy trình sơ chế thành dạng lát, tóm tắt, gồm các
cơng đoạn sau:


Củ tươi

Ngâm

Rửa

Thái lát

Sấy

Làm nguội

Đóng gói, bảo quản

Thành phẩm


Đối với củ tươi, ngay sau khi thái, ở bề mặt lát thường có "nhựa" chảy ra làm cho
bề mặt lát rất chóng bị sẫm màu do bị oxy hóa. Để tránh hiện tượng này, sau khi thái, lát
được ngâm ngay trong nước sạch hoặc trong dung dịch xử lý. Khoai lang và sắn có thể

ngâm vào dung dịch nước vôi trong khoảng 30 phút, làm như vậy lát sau này sẽ có màu
trắng đẹp. Riêng khoai tây ngâm trong dung dịch natri sunfit (Na 2SO3) hoặc natri bisunfit
(NaHSO3) tỷ lệ 1‰ so với khối lượng củ tươi. Thời gian ngâm 30 phút. Tất cả các lát sau
khi ngâm xử lý được vớt lên rổ, rá hoặc những mặt thoáng nhằm làm cho lát thoát bớt
nước. Cần đảo trộn lát để tăng khả năng thoát nước. Sau khi xử lý đưa lát về sấy. Để giảm
bớt thời gian sấy, lát nên được hong gió trước để làm se lớp bề mặt.
Những yêu cầu khi sấy lát: Các lát khi đã được hong cho se lớp mặt được xếp lên
các khay sấy. Chiều dầy của lớp lát trên khay khoảng 20mm. Các lát nếu được xếp lộn
xộn trên khay thì càng tốt vì như vậy tăng được bề mặt bay hơi nước. Khay sấy làm bằng
nhơm. Nhiệt độ khơng khí nóng khi cho tiếp xúc với sản phẩm sấy phải đảm bảo được các
yêu cầu: Nung nóng sản phẩm để làm bay hơi ẩm, nhưng không được làm biến đổi chất
lượng của chúng.
Giai đoạn đầu của quá trình sấy, nhiệt cung cấp chủ yếu là để làm nóng sản phẩm
sấy. Khi nhiệt độ ở lớp bề mặt sản phẩm tăng dần để đạt tới nhiệt độ bay hơi thì lượng ẩm
ở bề mặt lát thốt ra rất mạnh. Q trình bay hơi ở lớp bề mặt xảy ra đồng thời với q
trình chuyển dịch ẩm từ trong lịng vật liệu ra lớp bề mặt. Nhiệt dần dần tác dụng sâu vào
phía trong lịng làm cho nhiệt độ phía trong của lát tăng lên, thúc đẩy thêm quá trình
chuyển dịch ẩm từ trong lòng vật chất ra lớp bề mặt. Thời gian khơ của các lát thường
khơng đồng đều, do đó cần phải đảo trộn: Đảo trộn ngay trên một khay và đảo trộn giữa
các khay. Nếu thực hiện tốt việc đảo trộn, có thể làm giảm được 1/3 thời gian sấy. Tuy
nhiên, việc đảo trộn ở một số thiết bị sấy không thực hiện được (như kiểu thiết bị đường
hầm), do đó biện pháp tốt nhất là bố trí và kết cấu thiết bị thích hợp để tăng khả năng
phân bổ nhiệt tương đối đồng đều ở các tầng khay và khu vực sấy.
Với loại thiết bị có khả năng truyền nhiệt và thoát ẩm tốt, sau 8 – 10 giờ có thể làm
khơ được khối lát xuống độ ẩm cuối cùng là 12 – 12,5%. Các lát sau khi sấy nhất thiết
phải được làm nguội mới đưa vào bảo quản.
 Lựa chon phương pháp sấy
Do sản phẩm sấy là khoai tây 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 yêu 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 công 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 hầm sấy. Trong khơng 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 thiết bị sấy
Với ưu điểm của sấy hầm là năng suất cao cũng như có thể lấy sản phẩm sấy theo chu
kì, thiết bị sấy hầm thích hợp sấy khoai tây với năng suất cao.
Để cho sản phẩm được đồng đều hơn người ta gắn thêm vào thiết bị phân gió ở phía tác
nhân sấy vào.
Xe goong được đưa vào nhờ tời và đường ray. Do nhiệt độ ở cửa lấy sản phẩm ra cao
nên cửa được chế tạo là cửa tự động để tránh việc gặp tác nhân sấy với nhiệt độ cao ở cửa
lấy sản phẩm ra. Sản phẩm ra sau khi được làm nguội thì được lấy khỏi khay và đưa đi
bảo quản.


Chương 2: TÍNH TỐN Q TRÌNH SẤY LÝ THUYẾT
2.1. Thơng số ban đầu
2.1.1. Tính năng suất sấy trong một giờ
Năng suất sấy trong hệ thống sấy hầm là lượng nguyên liệu cấp trong một ngày.
Với G = 3.103 kg/ngày. Vật liệu vào và ra khỏi thiết bị sấy có độ ẩm tương đối là 1 =
80%, 2 = 12%. Năng suất sấy trong một giờ là:
� =
1

�

�

=

3.1000

= 125 (kg/h)

24

Khối lượng vật liệu sấy vào thiết bị:
� =
�
2

−−
1
.1−0,8 1
1
−−2
1

= 125.

= 28,4 (kg/h)

1−0,18

2.1.2. Tính lượng ẩm bốc hơi trong một giờ
W=G1 − �2 = 125 − 28,4 = 96,6 (kgẩm/h)

2.1.3. Chọn chế độ sấy
Chọn hệ thống sấy hầm không hồi lưu, tác nhân sấy là khơng khí nóng đi ngược chiều
với vật liệu sấy.
Thơng số khơng khí ngồi trời: t0 = 200C và 0 =
85% Chọn nhiệt độ tác nhân sấy vào hầm sấy: t1 =
1200C Nhiệt độ khơng khí ra khỏi hầm sấy là: t2 =
400C
Nhiệt độ vật liệu sấy ra khỏi hầm: tv2 = t1 - ∆t, ta chọn ∆t = 100C
 tv2 = 120 – 10 = 1100C
Thời gian sấy chọn theo kinh nghiệm: τ = 8 giờ
Nguồn năng lượng để cung cấp nhiệt cho tác nhân sấy là hơi nước bão hồ ở áp suất
3at.

2.2. Tính tốn q trình sấy lý thuyết


Ta có sơ đồ nguyên lý hệ thống sấy như hình vẽ:


Trong đó: 1 Quạt, 2: Calorifer, 3: Hầm sấy
Đồ thị I – d khảo sát quá trình sấy lý thuyết được thể hiện như hình vẽ:

2.2.1. Thơng số của khơng khí ngồi mơi trường
Từ cặp thơng số (t0 = 200C,  = 85%) ta dùng cơng thức giải tích hoặc là dùng
phương pháp đồ thị I – d ta tìm được các thông số ứng với các điểm tương ứng trên đồ
thị.
�� = ��� (12 −

4026,42

235,5+�0

) = ��� (12 −

4026,42

235,5+20

) = 0,0233 (bar)


�0 = 0,622.
. ��

(kg/kgkk)

�−.�
−−
.
−−
�

 Trong đó: P là áp suất khơng khí ẩm = 745.
750

d 0 = 0,0126 (kg ẩm/kg kk)
I0 = Cpk.t0 + d0(r +Ch.t0) = 51,996 (kJ/kgkk)
 Ck=1 KJ/Kg o: Nhiệt dung riêng của khơng khí khơ
 Ch=1,97 KJ/Kg o: Nhiệt dung riêng của hơi nước
 R=2500 KJ/Kg: Nhiệt hóa hơi

2.2.2. Thơng số của tác nhân sấy tại điểm sau khi ra khỏi calorifer
Thông số của tác nhân sấy tại điểm sau khi ra khỏi calorifer:
t1 = 1200C, với d1 = d0 = 0,0126 (kg/kgkk)
I1 = t1 + d1.(2500 + 1,97.t1) = 154,47 (kJ/kgkk)
Phân áp suất bão hoà hơi nước ở nhiệt độ t1= 1200C là:
��1 = ��� (12 −

4026,42

4026,42

) = ��� (12 −

235,5+120

235,5+�1

Độ ẩm tương đối:  1 =
Khối lượng riêng:
�1

�.�

) = 1,96 (bar)

745

=

0

500

.0,0126

= 1,0 (%)

��1.(0,622+�0) 1,96.(0,622+0,0126)

=

�−��1.1
��.(273+�1)

= 0,863 (kg/m3)

2.2.3. Thông số của tác nhân sấy sau quá trình sấy lý thuyết
Thơng số của tác nhân sấy sau quá trình sấy lý thuyết (I2 = I1)
I2 = t2 + d2.(2500 + 1,97.t2)
� −�
=
154,47−40
� = 2 2 =
2
2500+1,97.�2 2500+1,97.40

0,044 (kgẩm/kgkk)

Phân áp suất bão hòa hơi nước Pb2 ở nhiệt độ t2 = 400C là:
�� = ��� (12 −

4026,42

) = ��� (12 −

4026,42

) = 0,073 (bar)


2

235,5+40

235,5+�2

Độ ẩm tương đối 2 là:

745

.0,044

�.�

2 =

2

=

750

≈ 0,90 = 90 (%)

��2.(0,622+�2) 0,073.(0,622+0,044)


Khối lượng riêng:
�2

=

�−��2.�
2
��.(273+�2)

= 1,032 (kg/m3)

Lưu lượng khơng khí cần thiết để bốc hơi một kg ẩm là:
�0

1
1
= �2−� = 0,044−0,01 = 31,84 (kgkk/kg ẩm)
26

1

Lưu lượng khơng khí cẩn thiết để bốc hơi W = 96,6 kg ẩm/h là:
L0 = W.l0 = 96,6.31,84 = 3075,744 (kgkk/h)

Nhiệt lượng tiêu hao trong quá trình sấy lý thuyết:
q0 = l0.(I1 – I0) = 31,84.(154,47 – 51,996) = 3262,77(kJ/kg ẩm)
Q0 = q0.W = 3262,77.96,6 = 315183 (kJ/h)
Lưu lượng của tác nhân sấy là:
V0 =

�

�

=

ở đây k =

3575,744

= 3773,87 m3/h

0,9475
+
�₁++₂ �
2

=

0,863+1,032

= 0,9475 kg/m3.

2

Tổng kết lại:
Trạng thái khơng
khí bên ngồi

Trạng thái khơng
Trạng thái sau khi
khí khi đi vào hầm sấy đi ra khỏi buồng sấy

Nhiệt độ (℃)

20

120

40

Độ ẩm (%)

85

1

90

Lượng chứa ẩm d
(g/ kg KK)

12,6

12,6

44

Entanpi I của
khơng khí (kJ/kg KK)

59,996

154,47

154,47