THIẾT KẾ HẦM SẤY CHUỐI NĂNG SUẤT NGUYÊN LIỆU 1000 kg h

BỘ CÔNG THƢƠNG
TRƢỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP THỰC PHẨM TP. HCM
KHOA CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM

ĐỒ ÁN:
THIẾT KẾ HẦM SẤY CHUỐI NĂNG SUẤT
NGUN LIỆU 1000 kg/h
GVHD: Mạc Xn Hịa
SVTH: NHĨM 10
Phan Nữ Kiều Trân
Võ Thị Ngọc Trâm

MSSV: 2005180525
MSSV: 2005180164

TP HỒ CHÍ MINH, 2020

LỚP: 09DHTP7
LỚP: 09DHTP7


BỘ CÔNG THƢƠNG
TRƢỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP THỰC PHẨM TP. HCM
KHOA CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM

ĐỒ ÁN:
THIẾT KẾ HẦM SẤY CHUỐI NĂNG SUẤT
NGUN LIỆU 1000 kg/h
GVHD: Mạc Xn Hịa
SVTH: NHĨM 10
Phan Nữ Kiều Trân

Võ Thị Ngọc Trâm

MSSV: 2005180525
MSSV: 2005180164

TP HỒ CHÍ MINH, 2020

LỚP: 09DHTP7
LỚP: 09DHTP7


PHIẾU GIAO NHIỆM VỤ

iii


GANT CHART

21/10/2020

10/11/2020

Lưu đồ tính tốn và gant…
Tổng quan chuối
Tổng quan về q trình và…
Tính tốn cân bằng vật…
Tính thể tích buồng sấy
Tính lượng khơng khí cần…
Tính thiết kế cho thiết bị
Tính tốn thiết bị phụ khác

Vẽ sơ đồ ngun lý
Vẽ sơ đồ thiết bị

30/11/2020

20/12/2020

Khoảng thời gian

iv


NHẬN XÉT CỦA GVHD
SVTH:
Phan Nữ Kiều Trân
MSSV: 2005180525
LỚP: 09DHTP7
Võ Thị Ngọc Trâm
MSSV: 2005180164
LỚP: 09DHTP7
Nhận xét
.........................................................................................................................................
.........................................................................................................................................
.........................................................................................................................................
.........................................................................................................................................
.........................................................................................................................................
.........................................................................................................................................
.........................................................................................................................................
.........................................................................................................................................
.........................................................................................................................................

.........................................................................................................................................
.........................................................................................................................................
.........................................................................................................................................
.........................................................................................................................................
.........................................................................................................................................
.........................................................................................................................................
.........................................................................................................................................
.........................................................................................................................................
.........................................................................................................................................
.........................................................................................................................................
.........................................................................................................................................
.........................................................................................................................................
.........................................................................................................................................
Điểm bằng số
Điểm bằng chữ

TP.Hồ Chí Minh, ngày

v

tháng
năm 2020
Giáo viên hƣớng dẫn
(Ký và ghi rõ họ tên)


LỜI CAM ĐOAN
Chúng em cam đoan rằng báo cáo đồ án này là do chính chúng em thực hiện dƣới sự
hƣớng dẫn của thầy Mạc Xuân Hòa. Các số liệu và kết quả phân tích trong báo cáo là
trung thực, không sao chép từ bất cứ đề tài nghiên cứu khoa học nào.

TP.HCM, tháng 12 năm 2020
SINH VIÊN THỰC HIỆN
Phan Nữ Kiều Trân
Võ Thị Ngọc Trâm

i


LỜI CẢM ƠN
Để hoàn thành đồ án này, trƣớc hết chúng em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến quý
thầy, cô giáo trong khoa Công nghệ thực phẩm trƣờng Đại học Cơng nghiệp thực
phẩm Tp Hồ Chí Minh đã truyền đạt kiến thức và kinh nghiệm quý báu cho chúng em
trong suốt quá trình học tập và rèn luyện tại trƣờng.
Trong quá trình thực hiện đề tài chúng em đã gặp khơng ít khó khăn. Nhƣng với sự
động viên giúp đỡ của quý thầy cô, ngƣời thân và bạn bè, chúng em cũng đã hoàn
thành tốt đồ án của mình và có đƣợc những kinh nghiệm, kiến thức hữu ích cho bản
thân.
Đặc biệt chúng em xin gởi lời cảm ơn sâu sắc đến thầy Mạc Xuân Hòa, ngƣời đã trực
tiếp hƣớng dẫn và tận tình giúp đỡ chúng em trong suốt thời gian thực hiện đồ án.
Dù đã cố gắng nhƣng khơng thể tránh khỏi những sai sót. Rất mong sự thơng cảm và
đóng góp ý kiến của q thầy cơ và các bạn để đồ án đƣợc hồn thiện.
Cuối cùng, xin kính chúc q thầy cơ và các bạn sức khỏe, luôn thành công trong
công việc và cuộc sống.
Chúng em xin chân thành cảm ơn!
TP Hồ Chí Minh, tháng 12, năm 2020
SINH VIÊN THỰC HIỆN
Phan Nữ Kiều Trân
Võ Thị Ngọc Trâm

ii

MỤC LỤC
PHIẾU GIAO NHIỆM VỤ ...........................................................................................iii
GANT CHART.............................................................................................................. iv
NHẬN XÉT CỦA GVHD .............................................................................................. v
LỜI CAM ĐOAN ............................................................................................................ i
LỜI CẢM ƠN ................................................................................................................. ii
MỤC LỤC .....................................................................................................................iii
DANH MỤC HÌNH ẢNH .............................................................................................. v
DANH MỤC BẢNG ..................................................................................................... vi
DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT .................................................................................... vii
LỜI MỞ ĐẦU .............................................................................................................viii
CHƢƠNG 1. TỔNG QUAN VỀ NGUYÊN LIỆU CHUỐI .......................................... 1
1.1. Đặc điểm của chuối ............................................................................................. 1
1.2. Thành phần hóa học của chuối ............................................................................ 1
1.3. Công dụng của chuối ........................................................................................... 2
1.4. Tính chất vật lý cơ bản của chuối ........................................................................ 2
1.5. Sơ đồ quy trình cơng nghệ sản xuất chuối sấy .................................................... 3
CHƢƠNG 2. TỔNG QUAN VỀ LÝ THUYẾT SẤY ................................................... 4
2.1. Định nghĩa về sấy ................................................................................................ 4
2.2. Mục đích của quá trình sấy .................................................................................. 4
2.3. Tĩnh lực học của quá trình sấy............................................................................. 4
2.4. Động lực học của quá trình sấy ........................................................................... 5
2.5. Một số nhân tố ảnh hƣởng tới tốc độ sấy ............................................................ 6
2.5.1. Ảnh hƣởng của nhiệt độ không khí .............................................................. 6
2.5.2. Ảnh hƣởng của tốc độ chuyển động khơng khí ........................................... 6
2.5.3. Ảnh hƣởng của độ ẩm tƣơng đối của khơng khí ......................................... 7
2.5.4. Ảnh hƣởng của kích thƣớc nguyên liệu ...................................................... 7
2.5.5. Ảnh hƣởng của quá trình ủ ẩm .................................................................... 7

2.5.6. Ảnh hƣởng của bản thân nguyên liệu .......................................................... 8
iii


CHƢƠNG 3. TỔNG QUAN VỀ THIẾT BỊ SẤY HẦM ............................................... 9
3.1. Cấu tạo thiết bị sấy hầm ...................................................................................... 9
3.2. Sơ đồ quy trình .................................................................................................... 9
3.3. Thuyết minh quy trình ......................................................................................... 9
CHƢƠNG 4. TÍNH TỐN THIẾT KẾ THIẾT BỊ CHÍNH ........................................ 11
4.1. Vật liệu sấy ........................................................................................................ 11
4.2. Cân bằng vật chất .............................................................................................. 14
4.3. Cân bằng năng lƣợng ......................................................................................... 18
4.3.1. Nhiệt lƣợng có ích để bốc hơi 1kg ẩm ....................................................... 18
4.3.2. Tổn thất nhiệt do 1kg vật liệu sấy mang đi ................................................ 18
4.3.3. Tổn thất nhiệt do thiết bị truyền tải ............................................................ 19
4.3.4. Tổn thất ra mơi trƣờng ................................................................................ 19
CHƢƠNG 5. TÍNH TỐN Q TRÌNH SẤY THỰC ............................................. 23
CHƢƠNG 6. TÍNH TỐN THIẾT BỊ PHỤ................................................................ 25
6.1. Tính tốn thiết kế caloriphe ............................................................................... 25
6.1.1. Các thông số cơ bản yêu cầu để thiết kế caloriphe..................................... 25
6.1.2. Tính tốn thiết kế caloriphe ........................................................................ 25
6.2. Tính và chọn quạt .............................................................................................. 28
6.2.1. Tính trở lực của tồn bộ q trình .............................................................. 28
6.3. Tính và chọn động cơ tời kéo ............................................................................ 32
KẾT LUẬN .................................................................................................................. 33
SƠ ĐỒ HỆ THỐNG ..................................................................................................... 34
SƠ ĐỒ CẤU TẠO THIẾT BỊ ...................................................................................... 35
TÀI LIỆU THAM KHẢO ............................................................................................ 36

iv

DANH MỤC HÌNH ẢNH
Hình 1.1. Chuối .............................................................................................................. 1
Hình 4.1. Xe gng....................................................................................................... 15
Hình 4.2. Khay sấy ....................................................................................................... 16

v


DANH MỤC BẢNG
Bảng 1.1. Thành phần hóa của chuối (trong 100g) ........................................................ 2
Bảng 4.1. Thông số vật liệu sấy ................................................................................... 11
Bảng 5.1. Cân bằng nhiệt của hệ thống sấy .................................................................. 24

vi


DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT
TNS: Tác nhân sấy
VLS: Vật liệu sấy
đktc: điều kiện tiêu chuẩn
NXB: Nhà xuất bản

vii


LỜI MỞ ĐẦU
Trong những năm gần đây nền nông nghiệp nƣớc ta đạt đƣợc nhiều thành tựu to lớn.
Ngoài việc đáp ứng nhu cầu nội địa nƣớc ta đang 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 trọng trong công nghệ sau thu
hoạch, chế biến và bảo quản nông sản.
Trong những năm gần đây ,ngƣời ta đã đƣa kỹ thuật sấy các nông sản thành những sản
phẩm khô, nhằm kéo dài thời gian bảo quản của các sản phẩm nhƣ: trái cây, cà phê,
sữa, bột, cá khô, thịt khô. Đối với nƣớc ta là nƣớc nhiệt đới ẩm, việc nghiên cứu công
nghệ sấy để sấy các nguyên vật liệu có ý nghĩa đặc biệt: kết hợp phơi sấy để tiết kiệm
năng lƣợng, nghiên cứu công nghệ sấy và thiết bị sấy phù hợp với từng loại nguyên
vật liệu để đạt đƣợc chất lƣợng cao nhất.
Sấy nơng sản là một quy trình cơng nghệ phức tạp. Do đặc thù của từng sản phẩm,
phải giữ đƣợc mùi thơm và màu sắc đặc trƣng nên ta có thể dùng các thiết bị sấy nhƣ:
sấy tháp, thùng quay, sấy hầm.v.v…
Hiện nay, việc sấy các loại nông sản sau khi thu hoạch đã trở thành một việc khơng xa
lạ gì đối với chúng ta, đặc biệt là các loại nông sản thiết yếu nhƣ : lúa, trà, khoai mì…
Trong số các loại nơng sản đó thì chuối là một trong những loại nơng sản giữ vai trị
quan trọng khơng chỉ trong lĩnh vực thực phẩm mà cịn cả trong lĩnh vực làm ăn gia
súc. Với đòi hỏi về chất lƣợng của thị trƣờng ngày càng cao thì việc sấy chuối sau khi
thu hoạch ngày càng trở nên quan trọng.
Nhằm đáp ứng yêu cầu đó, ở Đồ án mơn học này, nhóm em xin trình bày về quy trình
cơng nghệ và thiết bị “THIẾT KẾ HẦM SẤY CHUỐI NĂNG SUẤT NGUYÊN LIỆU
1000Kg/h” với tác nhân sấy là không khí đƣợc gia nhiệt và nhờ quạt thổi vào
Đây là lần đầu tiên thiết kế hệ thống sấy mang tính chất đào sâu chuyên ngành, do
kiến thức và tài liệu tham khảo cịn hạn chế nên nhóm em khơng thể tránh khỏi sai sót
trong q trình thiết kế. Rất mong quý thầy cô và các bạn thông cảm và tận tình giúp
đỡ, góp ý để đồ án của chúng em đƣợc hoàn thiện hơn.
Chúng em xin chân thành cảm ơn!
SINH VIÊN THỰC HIỆN
Phan Nữ Kiều Trân
Võ Thị Ngọc Trâm
viii

CHƢƠNG 1. TỔNG QUAN VỀ NGUYÊN LIỆU CHUỐI
1.1. Đặc điểm của chuối
Cây chuối thuộc họ Musaceae, bộ Scitamineae có nguồn gốc từ hai nguồn chuối dại:
Musa acuminata và Musa balbisiana. Là cây trồng đƣợc sử dụng với nhiều mục đích
khác nhau nhƣ làm lƣơng thực, thực phẩm, ăn quả, lấy sợi, dƣợc phẩm… Theo các
nhà thực vật học, họ Musaceae có nguồn gốc từ vùng Đơng Dƣơng Indonesia,
Philippin, Nhật Bản và các đảo của Thái Bình Dƣơng. Hiện nay, chuối đƣợc trồng ở
hầu hết các vùng nhiệt đới, cận nhiệt đới, phân bố từ 30o vĩ độ Bắc đến 30o vĩ độ Nam.
Ở Việt Nam, cây chuối đƣợc trồng từ lâu, nhƣng trƣớc đây các vƣờn chuối gần nhƣ
hình thành một cách tự phát, ít đƣợc chăm sóc, thu hoạch tản mạn, chất lƣợng kém,
năng suất thấp. Những năm gần đây, sản phẩm chuối đã đƣợc xuất khẩu vào thị
trƣờng một số nƣớc và mang lại lợi ích kinh tế lớn.

Hình 1.1. Chuối

1.2. Thành phần hóa học của chuối
Chuối là loại quả giàu chất dinh dƣỡng, chuối chín chứa 70 – 80% nƣớc, 20 – 30%
chất khô chủ yếu là đƣờng, trong đó đƣờng khử chiếm 55%. Hàm lƣợng protein thấp 1
– 1,8% gồm 17 amin chủ yếu là histidin. Hàm lƣợng chất béo không đáng kể. Acid
trong chuối chiếm 0,2% chủ yếu là acid malic và acid oxalic vì thế chuối có độ chua
dịu . Ngồi ra trong chuối cịn có chứa các vitamin, tuy hàm lƣợng thấp hơn các loại
quả khác (carotene, vitamin B1, C, acid panthotenic, acid folic, inositol) nhƣng hàm
lƣợng cân đối, ngồi ra cịn có muối khống, pectin và hợp chất polyphenol. Ngồi ra,
các khống chất trong chuối cũng chiếm hàm lƣợng đáng kể.

1

Bảng 1.1. Thành phần hóa của chuối (trong 100g)

Thành phần hóa học
Chuối xanh
Chuối chín
Nƣớc (g)
72,4
68,6 – 78,1
Protein (g)
1,1
1,1 – 1,78
Gluxit (g)
25,3
19,33 – 25,8
Chất béo (g)
0,3
0,016 – 0,4
Canxi (mg)
11,0
3,2 – 13,8
Phospho (mg)
28,0
16,3 – 50,4
(nguồn: Theo ED informatics và The banana nutrition group (UK))
1.3. Công dụng của chuối
Chuối đƣợc dùng nhƣ một phƣơng thuốc chữa bệnh rất hiệu quả. Hơn nữa, do chúng
có chứa lƣợng đƣờng khá cao nên cũng đƣợc xem nhƣ một loại thực phẩm giàu năng
lƣợng. Với những giá trị dinh dƣỡng thiết yếu, loại hoa quả này mang lại một số lợi
ích cho sức khỏe.
Chuỗi rất tốt trong việc cải thiện hệ tiêu hóa và khơi phục chức năng hoạt động của

ruột Chuối cũng giúp ich giảm thiểu bị táo bón. Trong trƣờng hợp bị tiêu chảy, cơ thể
chúng ta sẽ mất một lƣợng chất điện giải quan trọng, nếu ăn chuối sẽ giúp cơ thể khôi
phục lại chất điện giải, vì trong chuối có chứa lƣợng kali cao.
- Axit béo có trong chuối xanh giúp ni doỡng các tế bào niêm mạc dạ dày. Những tế
bào này rất có hữu ích trong việc hấp thụ canxi một cách hiệu quả rất cần thiết cho sự
phát triển khỏe mạnh của hệ xƣơng
- Chất amino acid tryptophan có trong chuỗi sẽ đƣợc chuyển đổi thành chất serotonin,
giúp giảm thiếu các triệu chứng trầm cảm và cải thiện tâm trạng. Nhƣ vậy, chuối là
một phƣơng thuốc rất tốt nhằm giảm căng thẳng và tỉnh trang bị stress.
- Ăn chuối thƣờng xun giúp giảm nguy cơ thối hóa điểm vàng, một trong những
nguyên nhân gây giảm thị lực ở ngƣời cao tuổi.
- Do chứa hàm lƣợng kali cao và lƣợng natri thấp, nên chuối chính là sự lựa chọn
thích hợp để giảm thiêu nguy cơ bị huyết áp cao và đột quỵ.
- Chuối cũng rất giàu các hợp chất phenolic giúp chống lão hóa, vì thể ăn chuối
thƣờng xun cịn giúp ngăn ngừa nguy cơ ung thƣ thận.
- Do hàm lƣợng sắt cao nên chuối giúp tăng thành phần hemoglobin trong máu và
giảm thiểu bệnh thiếu máu.
1.4. Tính chất vật lý cơ bản của chuối
Khối lƣợng riêng:  = 977 kg/m3
Nhiệt dung riêng: c = 1,0269 kJ/kg.độ
Hệ số dẫn nhiệt :  = 0,52 W/m.độ
Kích thƣớc của quả chuối: Đƣờng kính: 2 – 5 cm
Dài: 8 – 20 cm
Khối lƣợng: 50 – 200 gr
2


Độ ẩm vật liệu sấy
+ Độ ẩm của chuối trƣớc khi đƣa vào hầm sấy 1 = 70%
+ Độ ẩm của chuối sau khi ra khỏi hầm sấy 2 = 20%

1.5. Sơ đồ quy trình cơng nghệ sản xuất chuối sấy
Chuối

Phân loại

Bóc vỏ

Rửa hóa chất
( lần 1)

Cắt lát

Rửa hóa chất
( lần 2)

Sấy

Đóng gói

Sản
phẩm

3


CHƢƠNG 2. TỔNG QUAN VỀ LÝ THUYẾT SẤY
2.1. Định nghĩa về sấy
Sấy là quá trình làm bốc hơi nƣớc ra khỏi vật liệu bằng nhiệt. Nhiệt đƣợc cung cấp
cho vật liệu ẩm bằng dẫn nhiệt, đối lƣu, bức xạ hoặc bằng năng lƣợng điện trƣờng có
tầng số cao.

2.2. Mục đích của quá trình sấy
Giảm khối lƣợng của vật liệu
Tăng độ bền
Tăng khả năng bảo quản
Tăng giá trị giữ đƣợc những đặc tính tốt đặc trƣng của sản phẩm: độ giịn, dai,
màu sắc, hƣơng vị của sản phẩm
2.3. Tĩnh lực học của quá trình sấy
Trong tĩnh lực học, sẽ xác định đƣợc mối quan hệ giữa các thông số đầu và cuối của
vật liệu sấy và của tác nhân sấy dựa trên phƣơng trình cân bằng vật chất – năng lƣợng,
từ đó xác định đƣợc thành phần vật liệu, lƣợng tác nhân sấy và lƣợng nhiệt cần thiết.
Hỗn hợp khơng khí và hơi nƣớc đƣợc gọi là hỗn hợp khơng khí ẩm. Sau đây là một số
khái niệm đặc trƣng cho hỗn hợp khơng khí ẩm.
Độ ẩm tuyệt đối (hàm ẩm) của khơng khí, là lƣợng hơi nƣớc, chứa trong 1 kg
khơng khí khơ ̅ (kg hơi nƣớc/ kg khơng khí khơ).
Độ ẩm tƣơng đối của khơng khí hay cịn gọi là độ bão hòa hơi nƣớc đƣợc định
nghĩa bằng pA/PA, trong đó pA là áp suất riêng phần của hơi nƣớc trong hỗn hợp khơng
khí ẩm và PA là áp suất hơi bão hòa của nƣớc ở nhiệt độ bầu khơ. Độ ẩm tƣơng đối
đƣợc kí hiệu là . Nếu lƣợng hơi nƣớc trong khơng khí tăng lên đến khi bão hịa, tức
là pA= PA, thì độ ẩm tƣơng đối đạt cực đại = 1 =
Giữa độ ẩm tuyệt đối và độ ẩm tƣơng đối có quan hệ nhƣ sau:
̅
(2.1)
với P là áp suất tổng có cùng đơn vị với PA
Điểm sƣơng: Giả sử có hỗn hợp khơng khí ẩm chƣa bão hịa hơi nƣớc. Làm
lạnh hỗn hợp khơng khí này với điều kiện là hàm ẩm ̅ không đổi, nhiệt độ của hỗn
hợp khí giảm dần xuống (PA giảm theo) đến một trị số nào đó thì hỗn hợp đạt đƣợc
trạng thái bão hòa ( =1). Nhiệt độ tƣơng ứng với trạng thái bão hòa gọi là nhiệt độ
điểm sƣơng, kí hiệu ts. Vậy điểm sƣơng là nhiệt độ giới hạn của q trình làm lạnh
khơng khí ẩm với hàm ẩm không đổi.
Nhiệt độ bầu khô: tk là nhiệt độ của hỗn hợp khí đƣợc xác định bằng nhiệt kế

thông thƣờng.
Nhiệt độ bầu ƣớt: tƣ là nhiệt độ ổn định đạt đƣợc khi một lƣợng nhỏ nƣớc bốc
hơi vào hỗn hợp khí chƣa bão hịa hơi nƣớc ở điều kiện đoạn nhiệt. Nhiệt độ bầu ƣớt
là một thông số đặc trƣng khả năng cấp nhiệt của khơng khí để làm bay hơi nƣớc từ
4


vật liệu ẩm cho đến khi khơng khí bão hịa hơi nƣớc. Nhiệt độ bầu ƣớt thƣờng đƣợc
đo bằng nhiệt kế thơng thƣờng có bọc vải ƣớt ở bầu thủy ngân.
Thể tích hỗn hợp khơng khí ẩm: vH là thể tích của hỗn hợp khơng khí ẩm tính
cho 1kg khơng khí khơ (kkk) ở nhiệt độ và áp suất đã định.
m3/kg kkk

(2.2)

với: R – hằng số khí lý tƣởng = 287 J/kg.K
T – nhiệt độ tuyệt đối của khơng khí, K
P – áp suất tổng của hỗn hợp khơng khí ẩm, N/m2
PA = pA – áp suất riêng phần của hơi nƣớc, N/m2
Enthalpy của hỗn hợp khơng khí ẩm: H, đƣợc xác định bằng tổng số enthalpy
của khơng khí và hơi nƣớc có trong hỗn hợp. Vậy enthalpy của hỗn hợp khơng khí ẩm
trong đó có chứa 1kg khơng khí khô là:
̅ , J/kg kkk (2.3)
với: Ck – nhiệt dung riêng của khơng khí khơ, J/kg.oC
t – nhiệt độ của khơng khí, oC
HA – enthalpy của hơi nƣớc ở nhiệt độ t, J/kg đƣợc xác định theo công thức sau:
Hh = ro + Cht = (2493 + 1,97t).103 , J/kg (2.4)
với: ro = 2493.103 – enthalpy của hơi nƣớc ở 0oC, J/kg
Ch = 1,97.103 – nhiệt dung riêng của hơi nƣớc, J/kg.oC
Thay (2.4) vào (2.3) và lấy nhiệt dung riêng của khơng khí là 1000 J/kg.oC sẽ đƣợc:

H = 1000t + ̅ (2493 + 1,97t).103 , J/kg kkk (2.5)
hay H = (100 + 1,97.103 ̅ ) t + 2493.103 ̅ , J/kg kkk (2.6)
Thành phần trong dấu ngoặc (1000 + 1,97.103 ̅ ) là nhiệt dung riêng của khơng khí ẩm
có hàm ẩm là ̅ .
2.4. Động lực học của quá trình sấy
Trong động lực học sẽ khảo sát mối quan hệ giữa sự biến thiên của độ ẩm vật liệu với
thời gian và các thơng số của q trình ví dụ nhƣ tính chất và cấu trúc của vật liệu,
kích thƣớc vật liệu, các điều kiện thủy động lực học của tác nhân sấy…., từ đó xác
định đƣợc chế độ sấy, tốc độ sấy và thời gian sấy thích hợp.
Quá trình sấy đƣợc đặc trƣng bởi quá trình dịch chuyển ẩm trong lòng vật với
động lực dịch chuyển
và quá trình dịch chuyển ẩm từ bề mặt vật vào
mơi trƣờng xung quanh L2
Khi vật đƣợc đốt nóng thì phân áp suất hơi nƣớc trong vật tăng lên. Nếu
phân áp suất hơi trong mơi trƣờng xung quanh
khơng đổi thì độ chênh
tăng lên, do đó q trình sấy đƣợc tăng cƣờng, đây là cơ sở của các thiết bị sấy bức xạ,
thiết bị sấy bằng dòng điện cao tầng

5


Nếu vật liệu sấy khơng đƣợc đốt nóng do đó
khơng đổi nhƣng chúng ta tìm
ta giảm phân áp suất hơi nƣớc
của mơi trƣờng xung quanh thì q trình sấy xảy ra
động lực
. Đây là sơ sở của các phƣơng pháp sấy đẳng nhiệt, sấy chân
không, sấy thăng hoa.
-

2.5. Một số nhân tố ảnh hƣởng tới tốc độ sấy
2.5.1. Ảnh hưởng của nhiệt độ khơng khí
Trong các điều kiện khác nhau khơng đổi nhƣ độ ẩm khơng khí, tốc độ gió…, việc
nâng cao nhiệt độ sẽ làm tăng nhanh tốc độ làm khô do lƣợng nƣớc trong nguyên liệu
giảm xuống càng nhiều. Nhƣng tăng nhiệt độ cũng ở giới hạn cho phép vì nhiệt độ
làm khơ cao sẽ làm ảnh hƣởng lớn đến chất lƣợng sản phẩm, dễ làm cho nguyên liệu
bị chín và gây nên sự tạo màng cứng ở lớp bề ngoài cản trở tới sự chuyển động của
nƣớc từ lớp bên trong ra bề mặt ngoài. Nhƣng với nhiệt độ làm khô quá thấp, dƣới
giới hạn cho phép thì q trình làm khơ sẽ chậm lại dẫn đến sự thối rữa, hủy hoại
nguyên liệu. Nhiệt độ sấy thích hợp đƣợc xác định phụ thuộc vào độ dày bán thành
phẩm, kết cấu tổ chức của thịt quả và đối với các nhân tố khác. Khi sấy ở những nhiệt
độ khác nhau thì ngun liệu có những biến đổi khác nhau ví dụ: nhiệt độ sản phẩm
trong quá t nh sấy cao hơn 600C thì protein bị biến tính, nếu trên 900C thì fructaza bắt
đầu caramen hóa các phản ứng tạo ra melanoidin tạo polyme cao phân tử có chứa N
và khơng chứa N, có màu và mùi thơm xảy ra mạnh mẽ. Nếu nhiệt độ cao hơn nữa thì
nguyên liệu có thể bị cháy làm mất giá trị dinh dƣỡng và mất giá trị cảm quan của sản
phẩm. Quá trình làm khơ tiến triển, sự cân bằng của khuếch tán nội và khuếch tán
ngoại bị phá vỡ, tốc độ khuếch tán ngoại lớn nhƣng tốc độ khuếch tán nội thì chậm lại
dẫn đến hiện tƣợng tạo vỏ cứng ảnh hƣởng đến q trình làm khơ.
2.5.2. Ảnh hưởng của tốc độ chuyển động khơng khí
Tốc độ chuyển động của khơng khí có ảnh hƣởng lớn đến q trình sấy, tốc độ gió q
lớn hoặc q nhỏ đều khơng có lợi cho q trình sấy. Vì tốc độ chuyển động của
khơng khí q lớn khó giữ nhiệt lƣợng trên ngun liệu để cân bằng quá t nh sấy, còn
tốc độ quá nhỏ sẽ làm cho quá trình sấy chậm lại. Vì vậy, cần phải có một tốc độ gió
thích hợp, nhất là giai đoạn đầu của q trình làm khơ.
Hƣớng gió cũng ảnh hƣởng rất lớn đến quá t nh làm khơ, khi hƣớng gió song song với
bề mặt ngun liệu thì tốc độ làm khơ rất nhanh. Nếu hƣớng gió thổi tới nguyên liệu
6

với góc 450 thì tốc độ làm khơ tƣơng đối chậm, cịn thổi thẳng vng góc với ngun
liệu thì tốc độ làm khô rất chậm.
2.5.3. Ảnh hưởng của độ ẩm tương đối của khơng khí
Độ ẩm tƣơng đối của khơng khí cũng là nhân tố ảnh hƣởng quyết định đến q trình
làm khơ, độ ẩm của khơng khí càng lớn q trình làm khơ sẽ chậm lại. Các nhà bác
học Liên Xô và các nƣớc khác đã chứng minh rằng: độ ẩm tƣơng đối của khơng khí
lớn hơn 65% thì q trình sấy sẽ chậm lại rõ rệt, cịn độ ẩm tƣơng đối của khơng khí
khoảng 80% trở lên thì q trình làm khơ sẽ dừng lại và bắt đầu xảy ra hiện tƣợng
ngƣợc lại, tức là nguyên liệu sẽ hút ẩm trở lại.
Để cân bằng ẩm, khuếch tán nội phù hợp với khuếch tán ngoại và tránh hiện tƣợng tạo
màng cứng, ngƣời ta áp dụng phƣơng pháp làm khô gián đoạn tức là vừa sấy vừa ủ.
Làm khô trong điều tự nhiên khó đạt đƣợc độ ẩm tƣơng đối của khơng khí 50% đến
60% do nƣớc ta khí hậu nhiệt đới thƣờng có độ ẩm cao. Do đó, một trong những
phƣơng pháp để làm giảm độ ẩm của không khí có thể tiến hành làm lạnh để cho hơi
nƣớc ngƣng tụ lại. Khi hạ thấp nhiệt độ của không khí dƣới điểm sƣơng hơi nƣớc sẽ
ngƣng tụ, đồng thời hàm ẩm tuyệt đối của khơng khí cũng đƣợc hạ thấp. Nhƣ vậy để
làm khơ khơng khí ngƣời ta áp dụng phƣơng pháp làm lạnh.
2.5.4. Ảnh hưởng của kích thước nguyên liệu
Kích thƣớc nguyên liệu cũng ảnh hƣởng đến quá trình sấy. Nguyên liệu càng bé, càng
mỏng thì tốc độ sấy càng nhanh, nhƣng nếu ngun liệu có kích thƣớc quá bé và quá
mỏng sẽ làm cho nguyên liệu bị cong, dễ gẫy vỡ.
Trong những điều kiện giống nhau về chế độ sấy (nhiệt độ, áp suất khí quyển) thì tốc
độ sấy tỷ lệ thuận với diện tích bề mặt S và tỷ lệ nghịch với chiều dày nguyên liệu δ.
Trong đó:
S : diện tích bề mặt bay hơi của nguyên liệu.
δ : chiều dày của nguyên liệu.
B : hệ số bay hơi đặc trƣng cho bề mặt nguyên liệu.
2.5.5. Ảnh hưởng của quá trình ủ ẩm
Quá trình ủ ẩm nhằm mục đích là làm cho tốc độ khuếch tán nội và khuếch tán ngoại

phù hợp nhau để làm tăng nhanh q trình làm khơ. Trong khi làm khơ q t nh ủ ẩm
7


ngƣời ta gọi là làm khô gián đoạn.
2.5.6. Ảnh hưởng của bản thân nguyên liệu
Tùy vào bản thân nguyên liệu mà ngƣời ta chọn chế độ làm khô cho phù hợp, cần phải
xét đến thành phần hóa học của nguyên liệu nhƣ: nƣớc, lipit, protein, chất khoáng,
Vitamin, kết cấu tổ chức thịt quả chắc hay lỏng

8


CHƢƠNG 3. TỔNG QUAN VỀ THIẾT BỊ SẤY HẦM
3.1. Cấu tạo thiết bị sấy hầm
Hầm sấy thƣờng dài từ 10-15m, hầm sấy dài nhất có thể đến 60m. Tiết diện hầm sấy
phụ thuộc vào kích thƣớc xe gng và khay. Ở Việt Nam hầm sấy thƣờng cao khoảng
1200 – 1500mm và chiều ngang khoảng 1200-1300mm. Hầm sấy đƣợc xây bằng gạch
đỏ có cách nhiệt hoặc khơng. Trần hầm sấy đƣợc đổ bằng bê tơng nhẹ có cách nhiệt.
Trên xe gng thƣờng bố trí 10-15 khay với diện tích mỗi khay trên dƣới 1m2 . Mật độ
VLS trên khay khoảng 2-5 kg/m2 .
Caloriphe trong thiết bị sấy hầm thƣờng là caloriphe khí – khói hoặc khí – hơi và
đƣợc đặt trên nóc của hầm sấy. Thƣờng có 3 cách đƣa tác nhân vào hầm sấy : đƣa tƣ
trên xuống, đƣa từ 2 bên và đƣa thẳng từ một đầu của tiết diện hầm sấy.
Xe goòng dịch chuyển dọc theo hầm sấy và ngƣợc chiều chuyển động của tác nhân, có
thể cơ giới hóa nhờ tời đẩy hoặc tời kéo. Ở Việt Nam, tời đẩy trong TBS chƣa đƣợc
quy chuẩn, khi thiết kế phải tính tốn và chọn sao cho tời đủ sức kéo hoặc đẩy và khắc
phục mọi trở lực khi xe gng chuyển động.
3.2. Sơ đồ quy trình

3.3. Thuyết minh quy trình
Nguyên liệu: Chuối đƣợc xếp lên các khay, các khay lần lƣợt đƣợc xếp vào xe goòng.
Các xe goòng đƣợc chuyển vào trong hầm sấy (vì có bộ phận tời kéo nên việc vận
chuyển xe goòng vào hầm sẽ thuận tiện và dễ dàng hơn), đóng cửa hầm, tác nhân sấy
đƣợc đƣa vào hầm và quá trình sấy bắt đầu. Sau mỗi 15 phút, mở cửa vào và cửa ra
của hầm sấy. Dùng tời kéo kéo xe goòng ra khỏi hầm đồng thời đẩy một xe goòng
mới vào hầm.
Tác nhân sấy: Khơng khí bên ngồi đƣợc đƣa vào caloriphe nhờ quạt đẩy. Tại
caloriphe khơng khí đƣợc đốt nóng lên đến nhiệt độ cần thiết (caloriphe dùng chất tải
nhiệt là hơi nƣớc). Sau đó khơng khí đƣợc dẫn vào hầm sấy. Nhiệt độ khơng khí tại
đầu hầm sấy sao cho phù hợp với vật liệu đem sấy (phải nhỏ hơn nhiệt độ cao nhất mà
vật liệu có thể chịu đƣợc). Trong hầm sấy, khơng khí nóng đi xun qua các lỗ lƣới
9


của khay đựng vật liệu và tiếp xúc đều với vật liệu sấy. Ẩm của vật liệu sẽ bốc hơi
nhờ nhiệt của dịng khí nóng trên. Quạt hút đƣợc đặt cuối hầm sấy để hút tác nhân sấy
ra khỏi hầm và sau đó thảy ra ngồi

10


CHƢƠNG 4. TÍNH TỐN THIẾT KẾ THIẾT BỊ CHÍNH
4.1. Vật liệu sấy
Bảng 4.1. Thông số vật liệu sấy

Nhiệt độ chuối vào hầm

t1 = 90oC

Nhiệt độ chuối ra khỏi hầm

t2 = 40oC

Khối lƣợng riêng của chuối

ρ0 = 977 kg

Độ ẩm ban đầu

= 70%

Độ ẩm sau khi sấy

= 2%

Đƣờng kính lát chuối

d = 30mm = 0,03m

Bề dày lát chuối

h = 10mm = 0,01m

Độ ẩm cân bằng

Wcb = 19%



Năng suất nguyên liệu: 1000kg/h

G1 = 1000 kg/h


Năng suất sản phẩm:
G2 = G 1 .

kg/h ( CT 5.3,trang 56, [6] )

Tác nhân sấy là không khí. Các thơng số ứng với trạng thái của khơng khí trong q
trình sấy là:


Trạng thái A: Trƣớc khi vào Caloriphe
[16]

Phân áp suất bão hòa tƣơng ứng với
(

)

(trang 158,[6])

Lƣợng chứa ẩm
)
(CT 7.3,trang 98 , [6] )
Entapy của khơng khí:
(

)
(CT VII.13, trang 95, [9])

11


(trang 157,[6])


Trạng thái B: Chọn

Phân áp suất bão hòa tƣơng ứng với
(

)

(trang 158,[6])

(trang 157,[6])
Entapy
(

)
(CT 7.4, trang 978, [6])

Độ ẩm tƣơng đối
(CT 5.6, trang 57,[6])


Trạng thái C:

( CT 5.5, trang 57, [6] )
Phân áp suất bão hòa tƣơng ứng với
(

)

(trang 158,[6])

Entapy
(

)
(trang 44, [7] )

Độ ẩm tƣơng đối

(CT 5.6, trang 57, [6])
Độ ẩm thỏa mãn
Ta có:

nên ta chọn

phù hợp

. Tra đồ thị I-d ta đƣợc

Cƣờng độ bay hơi
12