SẤY HỒNG NGOẠI VÀ SẤY CAO TẦNG

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC
SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP. HỒ CHÍ MINH
KHOA ĐÀO TẠO CHẤT LƯỢNG CAO
----------

MÔN HỌC : KỸ THUẬT SẤY

ĐỀ TÀI

SẤY HỒNG NGOẠI VÀ SẤY CAO TẦNG

GVHD: PGS.TS
SVTH:

Bui Trng Sn

Niên học: 2019-2020

17147043


ĐIỂM SỐ
TIÊU CHÍ

NỘI DUNG

BỐ CỤC

TRÌNH BÀY

TỔNG

ĐIỂM

NHẬN XÉT
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
...............
Ký tên

PGS.TS LÊ MINH NHỰT


MỤC LỤC
PHẦN I: SẤY HỒNG NGOẠI

1. Sấy hồng ngoại........................................................................
2. Trống quay...........................................................................................
3. Hồng ngoại + chân không.................................................................
4. Trong Ngành công nghiệp giấy.......................................................
5. Ưu điểm, Nhược điểm.................................................................
6. Thiết bị.......................................................................................
7. Ứng Dụng..............................................................................
PHẦN II: SẤY CAO TẦNG
1. Khái niệm........................................................................................
2. Vị trí của sóng dịng điện cao tần........................................................
3. Nguyên lý làm việc..............................................................................
4. Quá trình làm nóng bằng dịng điện cao tần..........................................
5. Ưu, Nhược điểm.............................................................................
6. Ứng dụng.........................................................................................


PHẦN I: SẤY HỒNG NGOẠI
1.Sấy hồng ngoại (Infrared drying)
Sấy hồng ngoại (IR) sử dụng năng lượng từ bức xạ hồng ngoại để đốt nóng
trực tiếp vật liệu khối vật liệu. Năng lượng được cung cấp được áp dụng trực tiếp
vào vật liệu mà khơng có mơi trường truyền khác. Năng lượng ứng dụng gây ra sự
gia nhiệt bên trong và dao động phân tử và do đó làm nóng vật liệu khối của hạt và
độ ẩm bên trong. Một luồng khơng khí xung quanh mát hơn bao quanh vật liệu và
nhiệt bên trong sẽ đẩy hơi ẩm vào luồng không khí mát hơn để loại bỏ nó khỏi quy
trình.
Tia hồng ngoại là loại ánh sáng đỏ khơng trơng thấy, có bản chất là sóng điện
từ, với bước sóng điện từ dao động từ 0,76-1.000μm.
Sấy bức xạ hồng ngoại là phương pháp sấy vật liệu ẩm sử dụng nguồn phát ra
tia hồng ngoại là tác nhân chính để làm bay hơi nước có trong thực phẩm. Nguồn
bức xạ hồng ngoại được dùng có hiệu quả cao trong kỹ thuật sấy các vật liệu mỏng

(bánh tráng, các loại củ được xắt lát...).
Hầu hết các loại vật liệu ẩm đều được cấu tạo từ nước và các hợp chất hữu cơ.
Bên cạnh đó, tại cùng một điều kiện giống nhau thì nước và các loại hợp chất hữu cơ
lại hấp thụ năng lượng cực đại của bức xạ hồng ngoại ở những bước sóng khác nhau.
Đây chính là đặc điểm để điều chỉnh năng lượng bức xạ về bước sóng thích hợp,
khiến nước ở trong vật liệu ẩm bay hơi càng nhiều càng tốt.
Ngoài ra, khả năng làm bay hơi nước tự do bằng bước sóng, thì nhiệt độ cũng
đóng vai trị quan trọng vào q trình làm khơ vật liệu ẩm, do tính chất nhiệt mà tia
hồng ngoại sinh ra. Vì vậy, có hai tác nhân chính để làm khơ vật liệu ẩm là bước
sóng của tia hồng ngoại và nhiệt độ do tia hồng ngoại phát ra.


Do trong quá trình sấy bằng bức xạ hồng ngoại có bước sóng (700nm - 1mm),
điều khiển được cường độ bức xạ E(W/m2) và sự truyền nhiệt không theo quy luật
Fourier và Newton như thông thường, mà do dao động nhiệt của các photon (phát ra
từ bức xạ hồng ngoại) va chạm và truyền động năng cho các electron trong môi
trường và vật liệu sấy, đưa vật liệu sấy và môi trường trong buồng sấy nhanh đạt đến
nhiệt độ yêu cầu và đồng đều, quá trình tách ẩm xảy ra nhanh hơn, rút ngắn thời gian
sấy, kết thúc quá trình sấy hơm sớm hơn. Để cho vật liệu được chiếu đều, các nguồn
đèn được bố trí khoảng cách thích hợp. Để tăng hiệu suất chiếu, tiết kiệm nhiên liệu,
khoảng cách chiếu tối ưu từ nguồn đến vật liệu và vật liệu thích hợp làm tường ngăn
cho máy sấy hồng ngoại được xác định.
Động lực cho sấy hồng ngoại là sự chênh lệch nhiệt độ giữa nước bốc hơi và
luồng không khí xung quanh: điều này tạo ra một dải áp suất một phần từ bên trong
hạt ra bên ngoài và một động lực mạnh để loại bỏ độ ẩm.
2. Trống quay
Hệ thống này sử dụng trống ngang chứa vật liệu sấy bên trong, vận chuyển và khuấy
trộn vật liệu khi nó được mang dọc theo trống bên dưới bộ gia nhiệt hồng ngoại . Độ
ẩm cuối cùng của vật liệu sấy được xác định bởi mức công suất của bộ gia nhiệt
hồng ngoại và thời gian lưu trú trong hệ thống. Chúng có thể được kiểm sốt tốt bởi

tốc độ quay của trống và năng lượng áp dụng cho máy sưởi.


3. Hồng ngoại + chân không
Hệ thống này không chỉ sử dụng lò sưởi hồng ngoại mà còn sử dụng chân không cao
áp (xuống tới - 980 mbar). IR cung cấp nhiệt cho vật liệu và chân không hút nước ra
khỏi vật liệu (như với sấy LPD tiêu chuẩn). Điều này làm tăng hiệu quả quá trình và
giảm sử dụng năng lượng.
4. Trong ngành công nghiệp giấy
Công nghệ sấy IR được phổ biến rộng rãi trong ngành công nghiệp giấy. Nó
được chấp nhận như một cơng cụ hiệu quả để sấy khơ, sưởi ấm và đóng rắn các sản
phẩm từ giấy và bìa (Petterson và Stenstrưm, 2000). Ngành cơng nghiệp xử lý giấy


được hưởng nhiều lợi ích khi tích hợp cơng nghệ IR vào quy trình. IR áp dụng nhiệt
đều trên các bề mặt, một chất lượng thiết yếu trong các ứng dụng giấy. Và khả năng
điều khiển bật / tắt nhanh của đèn hồng ngoại tránh ứng dụng quá nhiều hoặc q ít
nhiệt, giữ cho q trình di chuyển ở mức thông lượng tối ưu.
Máy sấy hồng ngoại được sử dụng cho các mục đích đặc biệt trong sản xuất
và có thể được coi là sấy bổ sung thay vì thay thế các phương pháp sấy truyền thống
(Petterson và Stenström, 2000). Sấy IR thường xuyên được sử dụng cho các mục
đích sau (Gavelin, 1982):
• Lớp phủ khơ sau khi sơn
• Hồ sơ về độ ẩm không đồng đều trên tờ giấy sau phần sấy khơ và trước khi
cuộn
• Làm nóng sơ bộ để sấy khô gia tăng
Các hệ thống sấy IR thông thường trên thị trường là điện hoặc sử dụng khí
nhiên liệu để tạo ra bức xạ hồng ngoại (Petterson và Stenstrưm, 2000).
Trong đó nhịêt chủ yếu được truyền đến vật liệu sấy qua bức xạ của nguồn
nhiệt, ví dụ : bóng đèn với cơng suất lớn, điện trở…Ẩm bay hơi vào dịng tác nhân

sấy rồi ra ngồi. Thơng thường các vật bức xạ được lắp cố định ngay trên bề mặt của
lớp vật sấy. Vật sấy chuyển động liên tục nhờ băng tải, tự chảy, dịng lưu động khí
hạt, tầng sơi. Để q trình bay hơi ẩm tốt và tránh cho vật bị nóng quá mức, người ta
dùng quạt đối lưu cưỡng bức tác nhân sấy. Chính vì vậy nên còn gọi là hệ thống sấy
bức xạ- đối lưu.
Tốc độ truyền nhiệt phụ thuộc vào :
– Nhiệt độ bề mặt của nguồn nhiệt và vật sấy


– Tính chất bề mặt của nguồn nhiệt và vật sấy
– Hình dáng của vật phát và nhận bức xạ hồng ngoại
5. Ưu điểm, nhược điểm
5.1. Ưu điểm :
– Quá trình trao đổi nhiệt trong sấy bức xạ có cường độ cao hơn nhiều trong
sấy đối lưu và sấy trên bề mặt nóng; có khả năng tăng cường độ sấy ở giai đoạn thứ
nhất, rất hiệu quả với lớp vật sấy mỏng. Tuỳ trường hợp mà thời gian sấy có thể
giảm hàng chục thậm chí cả trăm lần so với sấy đối lưu.
– Chỉ làm nóng vật liệu sấy, khơng ảnh hưởng đến mơi trường khơng khí xung
quanh
– Phương pháp sấy sạch
– Máy sấy bức xạ có cấu tạo đơn giản, dễ sử dụng.
5.2. Nhược điểm :
– bề mặt vật sấy nóng bị đốt nóng nhanh, tạo ra chênh lệch nhiệt độ lớn giữa
bề mặt và lớp sâu bên dưới. Điều này dễ dẫn tới chất lượng sản phẩm không như ý
muốn (cong vênh, nứt vỡ, biến màu…). Muốn tránh điều trên ta căn cứ vào tính chất
vật sấy, yêu cầu của sản phẩm sấy mà sử dụng nguồn tia bức xạ, điều chỉnh cường
độ bức xạ và thời gian bức xạ cho phù hợp. Máy sấy bức xạ cần trang bị các thiết bị
bảo vệ, điều chỉnh chế độ sấy, quan tâm thường xuyên để có sản phẩm tốt và không
bị hoả hoạn.
– không kinh tế bằng máy sấy đối lưu nên ít được sử dụng.

6. Thiết bị dùng để sấy hồng ngoại


Thông thường người ta dùng vật phát năng lượng bức xạ liên tục và cường độ
cao thuộc vùng quang phổ hồng ngoại với bước sóng λ = 0,77-300 µm. Để có các tia
bức xạ, ta có thể dùng nhiều loại thiết bị bức xạ khác nhau như :
– Đèn gương : dây tóc đèn là vonfram, cơng suất từ (150-500 W). Nhiệt độ
đèn là (2300 ± 100) oK. Hệ số hiệu dụng năng lượng là 70 %. Đèn có nhược điểm dễ
vỡ, quán tính nhiệt kém, tổn thất nhiệt lớn, chiếu khơng đều. Tuy có cấu tạo đơn
giản, dễ sử dụng nhưng đèn ít được dùng để sấy các sản phẩm thực phẩm.
– Đèn ống thạch anh : cấu tạo của loại này là dây vonfram xoắn được đặt
trong tâm của ống thạch anh hình trụ, cơng suất của nó từ (0,1-20) kW. Nhiệt độ của
đèn loại này là 2800 oK.
– Que đốt bằng điện : cấu tạo của que đốt gồm dây hợp kim nicrơm xoắn hình
lị xo đặt trong ống kim loại, cách điện bằng ôxit manhê, oxit nhôm hoặc cát thạch
anh. Công suất của mỗi que đốt đạt đến 25 kW, nhiệt độ là 800 oC. Đây là loại que
đốt thông dụng nhất.
– Vật bức xạ bằng gốm : đây là loại tiện lợi trong công nghiệp chế biến thực
phẩm. Cấu tạo của nó gồm dây điện trở bằng hợp kim nicrơm được ép vào trong
lịng khối gốm.
Công suất của mỗi chiếc là 1 kW với nhiệt độ làm việc từ 450-700 oC.
Để đảm bảo bức xạ được đồng đều thì các thiết bị bức xạ phải có cơ cấu phản xạ như
pha đèn.
7. Ứng dụng :
– để sấy sản phẩm có độ ẩm thấp (ví dụ : ca cao, bột mì, lúa, malt, sản phẩm
bột nhào, trà…).


Sản phẩm di chuyển bằng băng chuyền qua hầm phía dưới một dãy nguồn bức xạ.
Tuy nhiên, bức xạ hồng ngoại không được sử dụng rộng rãi như là nguồn nhiệt duy

nhất để sấy những sản phẩm dạng viên cục lớn do nó khơng xâm nhập sâu vào bên
trong sản phẩm.
– Năng lượng bức xạ cũng thường được dùng ở các máy sấy băng chuyền
chân không và buồng sấy chân khơng, trong sấy thăng hoa, trong các lị vi sóng sử
dụng trong nội trợ để làm sẩm màu thực phẩm


Hệ thống sấy hồng ngoại DSHN-01 do nhóm nghiên cứu của Thầy Nguyễn Tấn
Dũng, thầy Lê Thanh Phong, KS. Nguyễn Phương & KS. Nguyễn Ngọc Cảnh
(K2008) thiết kế, chế tạo vào năm 2012. Hệ thống làm việc ổn định, sản phẩm sấy
hồng ngoại cho chất lượng tốt.


PHẦN II
THIẾT BỊ SẤY DÙNG ĐIỆN TRƯỜNG DÒNG CAO TẦN
1. KHÁI NIỆM:
- Quá trình sấy là quá trình tách ẩm , chủ yếu là nước hơi nước khói vật
liệusấy để thải vào mơi trường ẩm có trong vls nhận được năng lượng theo một
phương thức nào đó để tách khỏi VLS để dịch chuyển từ trong long vật ra bề mặt từ
bề mặt vật vào môi trường bao quanh (quá trình làm khơ VLS).
- Sấy là khâu quan trọng trong dây truyền công nghệ được sử dụng ở nhiều
ngành công nghiệp chế biến các loại nông lâm hải sản .,
sấy là khâu quan trọng Trong dây truyền công nghệ ở nhiều ngành công nghiệp chế
biến các loại nông lâm hải sản, q trình sấy khơng phải chỉ là q trình tách nước
và hơi nước ra khỏi vật liệu một cách thuần túy mà là một q trình cơng nghệ phức
tạp .
- Sản phẩm sau khi sấy đòi hỏi phải đảm bảo chất lượng theo một chỉ tiêu nào
đó với một chi phí năng lượng tối thiểu.
2. VI TRÍ CỦA SĨNG ĐIỆN DỊNG CAO TẦN:
- Vi sóng (microwave) chúng có tần số từ 1-100mhz hoặc từ 300MHz đến

300GHz đối với vi sóng.
- Theo thõa thuận quốc tế, tần số đun nóng được sử dụng là 915MHz (hoặc
896MHz ở châu âu) và 2450MHz.
3. NGUYÊN LÝ LÀM VIỆC:
- Vật liệu sấy đặt giữa 2 bản tụ có điện áp tần số cao .dưới tác dụng của điện
trường tần số cao vật liệu được gia nhiệt và ẩm trong vật liệu xẽ hóa hơi và thốt ra
ngồi.


- Sấy bằng điện trường tần số cao có ưu điểm hơn các kiểu sấy khác là sự gia
nhiệt vật lịêu được thực hiện trong tồn bộ thể tích vật nên nhiệt độ dễ đồng đều
hơn. khi gia nhiệt bằng điện trường cao tần. tâm vật xẽ có nhiệt độ cao hơn gradien
nhiệt và gradient độ ẩm cùng chiều, do đó tạo thuận lợi cho q trình sấy. đồng thời
cách ra nhiệt bằng điện trường cao tần cho phép điều chỉnh nhiệt độ bên trong vật và
duy trì ở nhiệt độ thích hợp khơng phụ thụơc nhiệt độ bề mặt vật liệu. do đặc điểm
của quá trình gia nhiệt như vậy, phương pháp này thích hợp với các vật liệu dày và
có hình dáng phức tạp mà gia nhiệt bằng đối lưu, bức xạ hay tiếp xúc đều khó thực
hiện.
- Do những đặc điểm nêu trên, phương pháp sấy này chỉ để sấy các sản phẩm
và chi tiết đặc biệt khơng thể sấy bằng các phương pháp khác. Ví dụ, sấy các khung
lị chịu lửa có hình dáng phức tạp và chiều dày lớn, nếu sấy bằng phương pháp khác
rất khó khăn vì vật liệu này dễ nứt khi sấy. Những vật liệu nhỏ cũng có thể sử dụng
phương pháp này vì sấy bằng điện rất tiện lợi, quá trình gia nhiệt vật thể thực hiện
tốt hơn , do đó chất lương sản phẩm cao, thiết bị dễ thực hiện tự động hóa .
Sơ đồ cấu tạo thiết bị sấy dùng điện trường tần số cao :

Hình :1:vỏ thiết bị ;2:bản cực ;3:vật liệu sấy ;
4:xe goòng
- Để tạo nên điện trường cao tần, người ta dùng máy phát cao tần. Máy phát
cao tần biến dòng điện một chiều hay xoay chiều tần số cơng nghiệp thành dịng điện

xoay chiều tần số cao. Có hai loại máy phát cao tần là máy phát kiễu điện tử và máy
phát kiểu cơ khí.
- Dịng điện cao tần được đưa từ máy phát đến hai bản cực của tụ điện. Dòng
điện cao tần xẽ tạo ra điện trường bên trong vật liệu đặt giữa 2 bản cực tụ điện, từ đó
làm nóng vật liệu và sấy khơ vật liệu. Trên hình là sơ đồ cấu tạo thiết bị sấy dùng
điện trường cao tần vớ bản cực kiểu đứng, thiết bị này dùng để sấy gỗ.
4. Q TRÌNH LÀM NĨNG BẰNG ĐIỆN TRƯỜNG CAO TẦN:
- Phần lớn thực phẩm có chứa một lượng nước đáng kể. Cấu trúc phân tử nước
gồm có oxy mang điện tích âm và 2 nguyện tử hydro mang điện tích dương hình
thành nên lưỡng cực. Khi thực phẩm được đặt vào trong một điện trường dòng cao
tần, lưỡng cực của phân tử nước và một vài thành phần ion như muối ăn cố định
hướng chúng trọng trường (tương tự như nam châm trong từ trường). Do trường điện
tích dao động rất nhanh thay đổi từ dương sang âm và ngược lại hàng triệu lần trong
một giây , các lưỡng cực này cố thay đổi theo và quá trình này tạo ra nhiệt ma sát.
Sự tăng nhiệt độ của phần tử nước làm nóng các cầu từ xung quanh nhờ q trình
dẫn nhiệt hoặc có thể đối lưu.
- Nhiệt lương sinh ra phụ thuộc chủ yếu vào hàm lượng nước và muối trong
nguyên liệu.
- Năng lương hấp thụ p(w/cm3)được xác định bằng cơng thức.
P=55,61. ˆˆ.E.f
Trong đó

f:tần số bức xạ (Hz)
E :lực điện trường (v/cm )
ˆˆ :loss factor (LF)

LF phụ thuộc vào độ ẩm, nhiệt độ, trạng thái đóng băng hay không và cùng
phụ thuộc vào tần số bức xạ.

Chiều sâu bức xạ xâm nhập được xác định bằng cơng thức
d=

λ
2π × (ε 1 / 2 )

Ttrong đó : λ bước sóng
- Tần số LF càng thấp, chiều sâu thâm nhập càng lớn .
- Nước có LF cao, nên hấp thụ bức xạ tốt
- Nước đóng băng có LF thấp, thủy tinh, giấy và các loại polymer có LF thấp,
vì vậy khơng bị đun nóng bằng vi sóng
- Kim loai phản xạ sóng điện trường dịng cao tần, vì vậy làm tăng hiệu quả
năng lượng của thiết bị.
5. ƯU, NHƯỢC ĐIỂM:
5.1 Ưu điểm:
- Khắc phục những nhược điểm của đối lưu .
- Tốc độ truyền nhiệt chậm do đó dẫn nhiệt của nguyên liệu khô kém .
- Hư hại các giá trị cảm quan và dinh dưỡng cho thời gian sấy lâu và quá nhiệt
ở bề mặt.
- Oxy hóa các sắc tố và vitamin .
- Gây hiện tượng cứng vỏ .
- Sấy điện trường dòng cao tần ngăn ngừa sự hư hại bề mặt, cải tiến sự truyền
ẩm ởp giai đoạn sau của quá trình sấy và loại bỏ hiện tượng cứng vỏ. Bức xạ chỉ
làm nóng những vùng ẩm, không ảnh hưởng tới vùng khác. Không can phải đun
nóng lượng lớn khơng khí và oxy hóa được hạn chế tối thiểu.


5.2 NHƯỢC ĐIỂM:

- Chi phí đầu tư lớn, quy mơ nhỏ nên chỉ giới hạn ứng dụng nó để sấy kết thúc
sản phẩm.
- Tiêu hao năng lượng lớn (2,5đến 5kwh/kg ẩm ), hơn nữa thiết bị này rất
phức tạp, việc vận hành bảo dưỡng địi hỏi người có trình độ chuyên moan sâu trong
lĩnh vực này.Ví dụ: trong sấy bột nhảo:sấy sơ bộ đến 18%bằng đối lưu, sau đó kết
hợp sấy đối lưu với sấy vi sóng để giảm ẩm đến 13%nhờ đó thời gian sấy rít ngắn từ
8h xuống còn 90 phút .
-Trong sấy thăng hoa, tốc độ truyền nhiệt đến bề mặt thăng hoa kém được
khắc phục bằng việc sấy vi sóng. Tuy nhiên cần kiểm sốt điều kiện sấy để tránh tan
băng cục bộ gay ra việc tan chảy day truyền làm kết thúc quá trình thăng hoa.
6. ỨNG DỤNG :
- Nguyên lý hoạt động của máy dùng các neon cao tần để phá vỡ các phần tử
nước ra khỏi gỗ. chiếc máy sấy này có thể cho sấy khô trong 4 giờ một lượng gỗ mà
má sấy bằng nhiệt phải mất 15 phút mới thực hiện được.
- Máy cho phép sấy khơ những thanh gỗ có kích thước tối đa 20 .20.110cm .
với cơng suất 4m3/ngày . máy này cịn có thể sấy khơ các loại hàng nông sản ,thực
phẩm hoặc vải , các –tông mà khơng hề làm thay đổi tính chất ban đầu.


TÀI LIỆU THAM KHẢO
1. />2. />3. />Drying_An_Overview
4. />