Đồ án quá trình thiết bị sấy cà phê thùng quay

Contents
LỜI MỞ ĐẦU ..............................................................................................................................1
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ VẬT LIỆU ẨM ............................................................................2
1.1. TỔNG QUAN VỀ NGUYÊN LIỆU HẠT TIÊU .....................................................................2
1.1.1 Nguồn gốc...................................................................................................................2
1.1.2. Thành phần hóa học ..................................................................................................4
1.1.3. Phân bố .....................................................................................................................4
1.1.4

Các yếu tố ảnh hưởng đến chất lượng tiêu trong bảo quản: ..................................5

CHƯƠNG 2: PHÂN TÍCH LỰA CHỌN THIẾT BỊ SẤY ..............................................................7
2.1. TỔNG QUAN VỀ PHƯƠNG PHÁP SẤY ..........................................................................7
2.1.1. Bản chất của quá trình sấy.........................................................................................7
2.1.3. Thiết bị sấy thùng quay ............................................................................................10
2.1.4. Sơ đồ và nguyên lý hoạt động của máy sấy thùng ...................................................11
2.2. QUY TRÌNH CƠNG NGHỆ SẤY TIÊU ............................................................................12
2.2.1. Sơ đồ quy trình cơng nghệ .......................................................................................12
3.1. CÁC THƠNG SỐ CỦA TÁC NHÂN SẤY ........................................................................18
3.1.1. Độ ẩm tuyệt đối ........................................................................................................18
3.1.2. Độ ẩm tương đối ......................................................................................................18
3.1.3. Độ chứa ẩm của khơng khí ẩm ................................................................................18
3.1.4. Thể tích riêng và khối lượng riêng cảu khơng khí ẩm ...............................................19
3.1.5. Entanpi của khơng khí ẩm ........................................................................................19
3.2. TÍNH CÁC THƠNG SỐ CỦA TÁC NHÂN SẤY ...............................................................19
3.2.1.Tính cân bằng Vật Chất ..............................................................................................19
3.2.2.Cân bằng năng lượng ...............................................................................................20
CHƯƠNG 4: TÍNH TỐN THIẾT BỊ CHÍNH..............................................................................22
4.1.Tính kích thước thùng quay: .............................................................................................22
4.2 Tính thể tích vật liệu ...........................................................................................................22
4.3. Tính chiều dài thùng quay ...................................................................................................22

CHƯƠNG 5 : TÍNH TỐN THIẾT BỊ PHỤ ................................................................................26
5.1 TÍNH CALORIFER CẤP NHIỆT .......................................................................................26
4.2. Cyclon ............................................................................................................................28
4.3. Tính và chọn quạt ...........................................................................................................29
Kết Luận ...................................................................................................................................32


TÀI LIỆU THAM KHẢO .............................................................................................................35


Đồ án quá trình thiết bị

LỜI MỞ ĐẦU
Việt Nam là một trong các nước có nền sản xuất nơng nghiệp lâu đời trên
thế giới. Hiện nay, nơng nghiệp vẫn cịn chiếm tỉ trọng khá cao trong cơ cấu kinh
tế nước ta. Mặc dù vậy, ngành nông nghiệp vẫn chưa đem lại hiệu quả tương xứng
với vị trí của nó trong nền kinh tế. Nguyên nhân chủ yếu hiện nay là do các khâu
thu hoạch, bảo quản và chế biến nông sản tại Việt Nam thực hiện chưa khoa học.
Điều đó làm giảm giá trị các sản phẩm khi đưa ra thị trường tiêu thụ. Để cải thiện
vấn đề này có rất nhiều phương pháp được đưa ra, trong đó sấy là một trong những
phương pháp thông dụng nhất hiện nay. Sản phẩm sau q trình sấy có độ ẩm
thích hợp, thuận tiện cho việc bảo quản, vận chuyển, chế biến, đồng thời nâng cao
chất lượng sản phẩm, tăng cảm quan cũng như giá trị kinh tế. Trong công nghiệp
thực phẩm, sấy bằng thùng quay là một trong các phương pháp khá phổ biến do
mang lại hiệu quả kinh tế cao, thuận tiện khi vận hành và tiết kiệm thời gian. Do
đó, người ta thường chọn thiết bị sấy thùng quay trong việc sấy các sản phẩm
lương thực, hạt, quả,… Trong phạm vi đồ án môn học này, chúng em sẽ trình bày
về quy trình cơng nghệ và thiết bị sấy thùng quay để sấy hạt tiêu, năng suất 300kg
sản phẩm/h.Với nhiệm vụ như thế, em đã cố gắng hoàn thành công việc đúng thời
hạn. Tuy nhiên do kiến thức và nguồn tài liệu cịn hạn chế nên em khơng thể tránh

khỏi sai sót trong q trình thiết kế. Em mong nhận được sự đóng góp của thầy
cơ và các bạn !
Em xin chân thành cảm ơn sự giúp đỡ tận tình của thầy giáo hướng dẫn,
các thầy cơ giáo và bạn bè đã giúp đỡ chúng em hoàn thiện đồ án đúng thời hạn.
Sinh viên thực hiện

1


Đồ án quá trình thiết bị

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ VẬT LIỆU ẨM
1.1. TỔNG QUAN VỀ NGUYÊN LIỆU HẠT TIÊU
1.1.1 Nguồn gốc
● Tên khoa học: Piper nigrum
● Giới: Plantae
● Ngành: Angiospermae
● Lớp: Magnoliidae ·
● Phân lớp: Rosidae ·
● Bộ: Piperales ·
● Họ: Piperaceae ·
● Chi: Piper ·
● Loài: P.nigrum
Hồ tiêu còn gọi là cổ nguyệt, hắc cổ nguyệt, bạch cổ nguyệt (danh pháp hóa
học: Piper nigrum) là một lồi cây leo có hoa thuộc họ Hồ tiêu (Piperaceae), trồng
chủ yếu để lấy quả và hạt, thường dùng làm gia vị dưới dạng khơ hoặc tươi.

Hình 1.1: Cây tiêu
2

Đồ án quá trình thiết bị

Hồ tiêu là một loại dây leo, thân dài, nhẵn không mang lông, bám vào các
cây khác bằng rễ. Thân mọc cuốn, mang lá mọc cách. Lá như lá trầu không, nhưng
dài và thuôn hơn. Có hai loại nhánh: một loại nhánh mang quả, và một loại nhánh
dinh dưỡng, cả hai loại nhánh đều xuất phát từ kẽ lá. Đối chiếu với lá là một cụm
hoa hình đi sóc. Khi chín, rụng cả chùm.
Quả hình cầu nhỏ, chừng 20- 30 quả trên một chùm, lúc đầu màu xanh lục,
sau có màu vàng, khi chín có màu đỏ. Từ quả này có thể thu hoạch được hồ tiêu
trắng, hồ tiêu đỏ, hồ tiêu xanh và hồ tiêu đen.
Đốt cây rất dịn, khi vận chuyển nếu khơng cận thận thì cây có thể chết.
Quả có một hạt duy nhất.

Hình 1.2: Hạt tiêu
Hồ tiêu được thu hoạch mỗi năm hai lần. Muốn có hồ tiêu đen, người ta hái
quả vào lúc xuất hiện một số quả đỏ hay vàng trên chùm, nghĩa là lúc quả còn
xanh; những quả cịn non q chưa có sọ rất giịn, khi phơi dễ vỡ vụn, các quả
khác khi phơi vỏ quả sẽ săn lại, ngả màu đen. Muốn có hồ tiêu trắng (hay hồ tiêu
sọ), người ta hái quả lúc chúng đã thật chín, sau đó bỏ vỏ. Loại này có màu trắng

3


Đồ án q trình thiết bị

ngà hay xám, ít nhăn nheo và ít thơm hơn (vì lớp vỏ chứa tinh dầu đã mất) nhưng
cay hơn (vì quả đã chín).
1.1.2. Thành phần hóa học
Hồ tiêu cũng rất giàu vitamin C, thậm chí cịn nhiều hơn cả cà chua. Một

nửa cốc hồ tiêu xanh, vàng hay đỏ sẽ cung cấp tới hơn 230% nhu cầu canxi 1
ngày/1 người. Trong tiêu có 1,2- 2% tinh dầu, 5- 9% piperin và 2,2- 6% chanvixin.
Piperin và chanvixin là 2 loại ankaloit có vị cay hắc làm cho tiêu có vị cay. Trong
tiêu cịn có 8% chất béo, 36% tinh bột và 4% tro.
Thường dùng hạt tiêu đã rang chín, thơm cay làm gia vị. Tiêu thơm, cay
nồng và kích thích tiêu hố, có tác dụng chữa một số bệnh. Hạt tiêu cũng rất giàu
chất chống oxy hóa, chẳng hạn như beta carotene, giúp tăng cường hệ miễn dịch
và ngăn ngừa sự hủy hoại các tế bào, gây ra các căn bệnh ung thư và tim mạch.
1.1.3. Phân bố
Ở nước ta hồ tiêu được phân bố thành các vùng sản xuất chính ở Bắc Trung
Bộ, Duyên hải Trung Bộ, Tây Nguyên, vùng Đông Nam Bộ và đồng bằng sơng
Cửu Long, trong đó Tây Ngun và Đơng Nam Bộ là 2 vùng sản xuất chính. Sản
xuất hồ tiêu thường hình thành các vùng nổi tiếng như: Tân Lâm (Quảng Trị), Lộc
Ninh (Bình Phước), Bà Rịa (Bà Rịa– Vũng Tàu), Phú Quốc (Kiên Giang), Dak
R’Lắp (Đăk Nông), Chư Sê (Gia Lai), điều này tạo điều kiện thuận lợi cho việc
quy hoạch thành các vùng sản xuất hàng hóa tập trung, đạt chất lượng xuất khẩu
cao. Việt Nam hiện là một nước xuất khẩu tiêu đứng hàng đầu thế giới thế nhưng
chủ yếu xuất khẩu ở dạng thơ. Vì thế vấn đề bảo quản tiêu hạt để xuất khẩu hết
sức quan trọng và cần thiết trong nền kinh tế quốc dân.
Vấn đề bảo quản tiêu nhìn chung là khó, vì tiêu là mơi trường thuận lợi rất
thích hợp cho sâu mọt phá hoại. Muốn bảo quản lâu dài thì hạt phải có chất lượng
ban đầu tốt, có độ ẩm an tồn. Vì vậy, q trình sấy hạt sau thu hoạch có vai trị
quan trọng trong bảo quản, chế biến cũng như nâng cao chất lượng hạt. Với
4


Đồ án quá trình thiết bị

phương pháp này sẽ bảo quản hạt tiêu được lâu hơn, dễ dàng trong quá trình vận
chuyển, ứng dụng nhiều trong quá trình chế biến các sản phẩm ăn liền.

Hình 1.3: Lượng và giá xuất khẩu bình quân hạt tiêu năm 2018-2019
1.1.4 Các yếu tố ảnh hưởng đến chất lượng tiêu trong bảo quản:
- Nhiệt độ khơng khí:
Nhì chung trên khu vực tp.HCM, nhiệt độ tương đối cao. Đó là một trong
những yếu tố ngoại cảnh có tác động thúc đẩy các hoạt động sống của nông sản
phẩm, đồng thời tạo điều kiện phát sinh các sinh vật gây hại trong kho bảo quản.
Nhiệt độ khơng khí là một trong những điều kiện cơ bản làm ảnh hưởng đến tốc
độ các quá trình xảy ra trong hạt tiêu khi bảo quản chế biến. Khi nhiệt độ tăng lên
thì các q trình lý học ,hóa học, sinh học đều tăng lên.
- Độ ẩm:
Hạt tiêu hay các nơng sản phẩm nói chung có khả năng hút ẩm từ mơi
trường khơng khí xung quanh làm tăng hàm ẩm của bản thân nơng sản và ngược
lại cũng có thể bốc hơi ẩm của nó và mơi trường xung quanh, làm cho hàm ẩm
của nó giảm đi. Tính chất này có ý nghĩa quan trọng trong q trình bảo quản và
chế biến.
Qúa trình hút ẩm và nhả ẩm của hạt tiêu tùy thuộc vào tương quan giữa hàm
ẩm của hạt tiêu và độ ẩm tương đối của khơng khí xung quanh, tức là tương quan
giữa áp suất hơi của không khí lớn hơn áp suất riêng phần trên bề mặt hạt tiêu thì
5


Đồ án quá trình thiết bị

sẽ xảy ra tình trạng hút hơi ẩm và ngược lại.
Quá trình trao đổi ẩm đó sẽ đạt dến trạng thái cân bằng động khi áp suất
hơi trên bề mặt của hạt tiêu hay của nơng sản bằng áp suất của khơng khí và được
gọi là hàm ẩm cân bằng hay hàm ẩm tới hạn.
Độ ẩm khơng khí càng lớn thì hàm ẩm cân bằng của hạt tiêu càng lớn. Nhiệt
độ khơng khí càng cao thì thì hàm ẩm cân bằng của hạt tiêu càng thấp và ngược

lại.
=> Hạt tiêu hay nơng sản nói chung hút ẩm từ môi trường xung quanh, làm
tăng hàm ẩm vượt quá trị số hàm ẩm tới hạn sẽ là tăng các q trình hoạt động
sống của khối nơng sản, tạo điều kiện thuận lợi cho sự phát triển của vi sinh vật,
nấm mốc, sâu mọt làm cho hạt tiêu hay nơng sản phẩm bị phá hủy nhanh chóng.
- Yếu tố sinh hóa: là những biến đổi nội tại của bản thân hạt tiêu khi bảo
quản tạo ra sự chuyển hóa hạt tiêu từ dạng này sang dạng khác như hạt bị mọc
mầm,.. do tác động của các enzyme.
- Yếu tố sinh học: Do tác động của vi sinh vật và côn trùng phá hoại khi
bảo quản gây ra nấm mốc, mọt.
- Yếu tố cơ học: Do các va chạm bên ngồi tác động vào hạt tiêu trong q
trình thu hoạch, vận chuyển,.. Những tổn thương cơ học này tạo ra cơ hội thuận
lợi cho vi khuẩn và vi sinh vật xâm nhập phá hoại hạt tiêu.

6


Đồ án q trình thiết bị

CHƯƠNG 2: PHÂN TÍCH LỰA CHỌN THIẾT BỊ
SẤY
2.1. TỔNG QUAN VỀ PHƯƠNG PHÁP SẤY
2.1.1. Bản chất của q trình sấy
Trong cơng nghệ hóa chất, thực phẩm, q trình tách nước ra khỏi vật liệu
(làm khơ vật liệu) là rất quan trọng. Tùy theo tính chất và độ ẩm của vật liệu, mức
độ làm khô của vật liệu mà thực hiện một trong các phương pháp tách nước ra
khỏi vật liệu sau đây:
- Phương pháp cơ học (sử dụng máy ép, lọc, ly tâm...).
- Phương pháp hóa lý (sử dụng canxi clorua, acid sunfulric để tách nước).
- Phương pháp nhiệt (dùng nhiệt để bốc hơi ẩm trong vật liệu).

Sấy là một quá trình bốc hơi nước ra khỏi vật liệu bằng phương pháp nhiệt.
Nhiệt cung cấp cho vật liệu ẩm bằng cách dẫn nhiệt, đối lưu, bức xạ hoặc bằng
năng lượng điện trường có tần số cao. Mục đích của q trình sấy là làm giảm
khối lượng của vật liệu, tăng độ liên kết bề mặt và bảo quản được tốt hơn.
Trong quá trình sấy, nước được bay hơi ở nhiệt độ bất kì do sự khuếch tán
bởi sự chênh lệch độ ẩm ở bề mặt vật liệu đồng thời bên trong vật liệu có sự chênh
lệch áp suất hơi riêng phần của nước tại bề mặt vật liệu và mơi trường xung quanh.
Q trình sấy được khảo sát về bề mặt: tĩnh lực học và động lực học.
- Trong tĩnh lực học: xác định bởi mối quan hệ giữa các thông số đầu và
cuối của vật liệu sấy cùng tác nhân sấy dựa trên phương pháp cân bằng vật chất
và năng lượng, từ đó xác định được thành phần vật liệu, lượng tác nhân sấy và
lượng nhiệt cần thiết.
- Trong động lực học: khảo sát mối quan hệ giữa sự biến thiên của độ ẩm
vật liệu với thời gian và các thông số của quá trình sấy.
Ví dụ : tính chất và cấu trúc của vật liệu, kích thước vật liệu, các điều kiện
thủy động lực học của tác nhân sấy và thời gian thích hợp.

7


Đồ án quá trình thiết bị

2.1.2 Các thiết bị phù hợp
Phương pháp sấy chia ra làm hai loại lớn là sấy tự nhiên và sấy nhân tạo.
a. Sấy tự nhiên
Là q trình phơi vật liệu ngồi trời, sử dụng nguồn nhiệt bức xạ của mặt
trời ẩm bay ra được không khí mang đi.
- Ưu điểm : đơn giản, đầu tư vốn ít, bề mặt trao đổi nhiệt lớn, dịng nhiệt
bức xạ từ mặt trời đến có mật độ lớn.
- Nhược điểm:

+Khó thực hiện cơ giới hóa, chi phí lao động nhiều .
+Nhiệt độ thấp nên cường độ sấy không cao.
+Sản phẩm dễ bị ô nhiễm do bụi và sinh vật, vi sinh vật.
+Chiếm diện tích mặt bằng sản xuất lớn.
+Nhiều sản phẩm nếu sấy tự nhiên chất lượng sản phẩm không đạt yêu cầu.
b. Sấy nhân tạo
Sấy nhân tạo được thực hiện trong các loại thiết bị sấy để cung cấp nhiệt
cho các vật liệu ẩm. sấy nhân tạo có nhiều dạng, tùy theo phương pháp truyền
nhiệt mà trong kỹ thuật có thể chia làm nhiều dạng. Được thực hiện trong các thiết
bị sấy.
-Ưu điểm: Khắc phục được những nhược điểm của phương pháp sấy tự
nhiên.
-Nhược điểm :

8


Đồ án quá trình thiết bị

+Phức tạp khi chế tạo các thiết bị.
+Chi phí đầu tư lớn Có nhiều phương pháp sấy nhân tạo khác nhau. Căn cứ
vào phương pháp cung cấp nhiệt có thể chia ra các loại sau.
+ Phương pháp sấy đối lưu: Nguồn nhiệt cung cấp cho q trình sấy là
nhiệt truyền từ mơi chất sấy đến vật liệu sấy bằng cách truyền nhiệt đối lưu. Đây
là phương pháp được dùng rộng rãi hơn cả cho sấy hoa quả và sấy hạt. Sấy đối
lưu được thực hiện trong nhiều thiết bị sấy như: thiết bị sấy buồng, sấy hầm, sấy
bằng băng tải, thiết bị sấy kiểu tháp, thiết bị sấy thùng quay, thiết bị sấy tầng
sôi..vv.
+ Phương pháp sấy bức xạ: Nguồn nhiệt cung cấp cho quá trình sấy là
thực hiện bằng bức xạ từ một bề mặt nào đó đến vật sấy, có thể dùng bức xạ

thường, bức xạ hồng ngoại. Phương pháp sấy bức xạ có thể thực hiện trong thiết
bị sấy bức xạ dùng đèn hồng ngoại, thiết bị sấy dùng nhiên liệu khí, dùng dây điện
trở..vv.
+ Phương pháp sấy tiếp xúc: Trong phương pháp này người ta cung cấp
nhiệt cho vật sấy bằng cách cho tiếp xúc trực tiếp vật sấy với bề mặt nguồn nhiệt.
Phương pháp sấy tiếp xúc có thể thực hiện trong các thiết bị như: thiết bị sấy tiếp
xúc với bề mặt nóng, thiết bị sấy tiếp xúc kiểu tang quay..vv
+ 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: Được thực hiện bằng làm lạnh vật sấy
đồng thời hút chân không để cho vật sấy đạt đến trạng thái thăng hoa của nước,
nước thoát ra khỏi vật sấy nhờ quá trình thăng hoa.

9


Đồ án quá trình thiết bị

2.1.3. Thiết bị sấy thùng quay

Hình 2.1: Máy sấy thùng quay

Hệ thống sấy thùng quay là một hệ thống sấy làm việc liên trục chuyên
dùng để sấy hạt hồ tiêu. Máy sấy thùng quay là 1 thùng hình trụ đặt nghiêng 1–
6o , có 2 vành đai đỡ, vành đai này tỳ vào con lăn đỡ khi thùng quay. Hồ tiêu vào
sấy qua phễu nạp vật liệu. Hồ tiêu trong thùng không quá 20- 25% thể tích thùng.
Sau khi sấy xong, thành phẩm qua bộ phận tháo sản phẩm hồ tiêu ra ngoài.
Bên trong thùng có lắp các cánh đảo để xáo trộn Hồ tiêu làm cho hiệu suất
sấy đạt được cao hơn, phía cuối thùng có hộp tháo sản phẩm cịn đầu thùng cấm

vào lò đốt hoặc nối với ống tạo tác nhân sấy. Giữa thùng quay, hộp tháo và lị có
cơ cấu bịt kín để khơng khí và khói lị khơng thốt ra ngồi. Ngồi ra cịn có
xyclone để thu hồi sản phẩm bay theo khí và thải khí sạch ra mơi trường.
Khí nóng và hồ tiêu đi ngược chiều hoặc cùng chiều ở bên trong thùng.
Phía đầu chỗ nạp liệu bên trong thùng sấy có lắp cánh xoắn 1 đoạn khoảng 7001000mm, chiều dài của đoạn này phụ thuộc vào đường kính của thùng.
Tốc độ khơng khí nóng đi trong thùng khơng quá 3 m/s để tránh Hồ tiêu bị
cuốn nhanh ra khỏi thiết thùng. Vận tốc quay của thùng là 5– 8 vòng/phút.

10


Đồ án quá trình thiết bị

Các đệm ngăn trong thùng chứa có tác dụng phân phối vừa có tác dụng
phân phối đều cho Hồ tiêu theo tiết diện thùng, đảo trộn vật liệu vừa làm tăng bề
mặt tiếp xúc hồ tiêu và khơng khí nóng.
Dùng loại đệm ngăn phân phối hình chữ nhật và kiểu vạt áo được xếp trên
tồn bộ tiết diện của thùng, khi thùng quay Hồ tiêu đảo trộn nhiều lần, bề mặt tiếp
xúc giữa Hồ tiêu và khơng khí nóng lớn.
-Ưu điểm:
+ Q trình sấy đều đặn và mãnh liệt nhờ sự tiếp xúc tốt giữa Hồ tiêu và
khơng khí nóng. Cường độ sấy lớn, có thể đạt 100 kg ẩm bay hơi/m3 .h.
+ Thiết bị gọn có thể cơ khí và tự động hóa hồn tồn.
+ Máy sấy thùng quay được đặt trưng bởi cơng suât lớn và mức tiêu thụ
năng lượng thấp. Nó được thiết kế với cơ cấu hợp lý, hoạt động thân thiện với mơi
trường, ít tạo ơ nhiễm.
+ Được cung cấp với giá cả cạnh tranh so với các máy cùng loại, đồng thời
có hiệu suất cao hơn. Máy sấy quay vận hành dễ dàng, hoạt động ổn định, tỷ lệ
trục trặc thấp, có độ bền cao, sấy khơ được nhiều loại vật liệu.
-Nhược điểm:

+ Vật liệu bị đảo trộn nhiều nên dễ bị tạo bụi, vỡ vụn. Do đó nhiều trường
hợp sẽ làm giảm chất lượng sản phẩm sấy.
2.1.4. Sơ đồ và nguyên lý hoạt động của máy sấy thùng
Hiện nay, máy sấy thùng quay được sử dụng để sấy khô các loại vật liệu
dạng bột hoạt hạt nhỏ ẩm ướt. Máy có cấu tạo chuyên biệt cho việc làm khơ nhanh
chóng các vật liệu. Nó vận hành đơn giản, tiêu thụ điện năng thấp và được sử dụng
rộng rãi trong nhiều ngành công nghiệp.
11


Đồ án quá trình thiết bị

Hình 2.2: Sơ đồ thiết bị sấy thùng quay

Chú thích:
1. Thùng quay

7. Thiết bị lọc bụi

2. Vành đi đỡ

8. Lò đốt

3. Con lăn đỡ

9. Con lăn chặn

4. Bánh răng

10. Mô tơ quạt

5. Phễu hứng sản phẩm

11. Bê tông

6. Quạt hút

12. Băng tải

Máy sấy thùng quay gồm 1 thùng hình trụ (1) đặt nghiêng với mặt phẳng
nằm ngang 1- 60C. Toàn bộ trọng lượng của thùng được đặt trên 2 bánh đai đỡ
(2).

12


Đồ án quá trình thiết bị

Bánh đai được đặt trên bồn con lăn đỡ (3), khoảng cách giữa 2 con lăn cùng
1 bệ đỡ (11) có thể thay đổi để điều chỉnh các góc nghiêng của thùng, nghĩa là
điều chỉnh thời gian lưu vật liệu trong thùng. Thùng quay được là nhờ có bánh
răng (4). Bánh răng (4) ăn khớp với bánh răng dẫn động (12) nhận truyền động
của động cơ (10) qua bộ giảm tốc.
Vật liệu ướt được nạp liên tục vào đầu cao của thùng phễu chứa (14) và
được chuyển dọc theo thùng nhờ các đệm ngăn. Các đệm ngăn vừa có tác dụng
phân bố đều vật liệu theo tiết diện của thùng, đảo trộn vật liệu vừa làm tăng bề
mặt tiếp xúc giữa vật liệu sấy và tác nhân sấy. Cấu tạo của đệm ngăn phụ thuộc
vào kích thước của vật liệu sấy, tính chất và độ ẩm của nó, thùng quay 5– 8
vịng/phút. Vật liệu khơ ở cuối máy sấy được tháo qua cơ cấu tháo sản phẩm (5)
rồi nhờ băng tải xích (13) vận chuyển vào kho.

Khơng khí thải được quạt (7) hút vào hệ thống tách bụi,... để tách những
hạt bụi cuốn theo khí thải. Các hạt bụi nhỏ được tách ra, hồi lưu trở lại bằng tải
xích (13). Khí sạch thải ra ngồi.
2.2. QUY TRÌNH CƠNG NGHỆ SẤY TIÊU
2.2.1. Sơ đồ quy trình công nghệ

12


Đồ án q trình thiết bị

Hạt tiêu ướt

Khơng khí

Quạt đẩy

Gàu tải

Hơi

Cơ cấu nhập liệu

Quạt hút

Calorifer

Thùng sấy

Cyclon

Nước ngưng
Sản
phẩm

Bụi

 Công đoạn 1: Làm sạch
Để chế biến tiêu đen, tiêu được hái cả chum quả khi thấy chùm có lác đác
quả chín hoặc quả đã chuyển sang vàng. Dùng máy tách hạt để tách hạt ra khỏi
chum ngay hay có thể để dồn 2– 3 ngày mới tách hạt tùy theo khối lượng tiêu thu
hái được. Để việc tách hạt được dễ dàng người ta thường ủ quả trong bao hay dồn
đống lại rồi lấy bạt phủ lên trong vòng 12– 24 giờ, sau đó mới đem tách hạt.
Hạt tiêu nguyên liệu được đưa vào một hộp nạp liệu xây chìm dưới đất sau
đó được chuyển vào sang tạp chất thơng qua một gầu tải. Sàng tạp chất hoạt động
13


Đồ án q trình thiết bị

dựa trên ngun lý khí động học, nguyên lý phân cách về trọng lượng và nguyên
lý phân cách về thể tích. Do vậy, sàng tạp chất có thể tách được khoảng 90%
lượng tạp chất lẫn trong hạt tiêu gồm: tạp chất nhỏ hơn hạt tiêu, tạp chất lớn hơn
hạt tiêu và tạp chất nhẹ hơn hạt tiêu (bao gồm cả bụi).
Ngồi ra do có gắn một bộ phận từ tính nên sàng tạp chất cịn có tác dụng
tách sắt thép lẫn trong nguyên liệu.
Hạt tiêu nguyên liệu sau khi rời khỏi sàng tạp chất có kích thước trong
khoảng từ 2,5 mm đến 6,5 mm.
 Cơng đoạn 2: Tách đá sạn
Hạt tiêu trước khi vào máy tách đá sạn vẫn cịn lẫn những hạt sạn kích cỡ

với hạt tiêu. Máy tách đá sạn hoạt động dựa trên nguyên lý khác biệt về tỷ trọng
của hạt tiêu cùng kích cỡ. Hạt tiêu nhẹ hơn sẽ được một luồng khí nâng lên tạo
thành một dịng chảy song song với lưới sàng để chảy ra ngồi. Trong khi đó hạt
sạn nặng hơn sẽ rơi xuống va đập với các hạt của rãnh lưới và chảy ngược về sau
để thoát ra ngồi.



Cơng đoạn 3: Phân loại tỷ trọng xoắn ốc
Hạt tiêu sau q trình làm sạch, phân loại kích cỡ, tách đá sạn và phân loại

bằng khí động học vẫn cịn khác nhau về hình dạng: móp méo hoặc trịn hay cịn
lẫn những cọng tiêu.
Máy phân loại hình dạng kiểu oắn ốc được cấu tạo bởi những vách ngăn
xoắn ốc quanh trục thẳng đứng. Hỗn hợp hạt tiêu gồm hạt tiêu biến dạng và hạt
tròn được nạp vào miệng trên của máy phân loại. Bởi vì hạt tiêu chảy xuống theo
chiều xoắn ốc dưới tác động của trọng lực. Các hạt tròn xoay tròn trên gia tốc tăng
dần đến một điểm mà chúng xoay tròn theo độ nghiêng vách ngăn nằm rìa ngồi
14


Đồ án q trình thiết bị

và được tách ra, cịn những hạt biến dạng khi rơi tự do trên máng xoắn ốc bị lực
ma xát cao hơn tốc độ dòng chảy khơng bằng hạt trịn. Do đó các hạt biến dạng
chảy gần hơn trục của máy xoắn ốc và được đưa ra ngồi.
 Cơng đoạn 4: Rửa và xử lí vi sinh bằng hơi nước
Để khử các vi sinh vật có hại nhất là khuẩn Salmonella, người ta sử dụng
hơi nước với áp suất từ 2– 3 kg/cm2 có nhiệt độ từ 120– 1400C để phun vào hạt
tiêu trong thời gian ngắn nhất (khoảng 20– 40 giây). Trong quá trình hấp thụ hơi

nước nóng hạt tiêu được chuyển qua trống trích ly nước trước khi qua hệ thống
sấy.
 Cơng đoạn 5: Sấy
Đối với các nguyên liệu hạt, người ta thường áp dụng phương pháp sấy đối
lưu. Khơng khí nóng được dùng làm tác nhân sấy có nhiệt độ, độ ẩm, tốc độ phù
hợp, chuyển động chảy trùm lên vật sấy làm cho ẩm trong vật sấy bay hơi rồi đi
theo tác nhân sấy ra ngồi. Khơng khí có thể chuyển động cùng chiều, ngược
chiều hoặc cắt ngang dòng chuyển động của sản phẩm. Sấy đối lưu thực hiện liên
tục.
· Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình sấy:
- Nhiệt độ sấy:
Hạt hồ tiêu là sản phẩm chịu nhiệt kém: trên 900C thì đường fructose bắt đầu
bị caramel hố, các phản ứng tạo ra melanoidin, polime hoá các hợp chất cao phân
tử xảy ra mạnh. Còn ở nhiệt độ cao hơn nữa, nó có thể bị cháy. Do vậy, để sấy hạt
Hồ tiêu thường dùng chế độ sấy ơn hồ. Tuỳ theo loại nguyên liệu, nhiệt độ sấy
không quá 80- 900C.

15


Đồ án q trình thiết bị

Q trình sấy cịn phụ thuộc vào tốc độ tăng nhiệt của vật liệu sấy. Nếu tốc
độ tăng nhiệt quá nhanh thì bề mặt mặt quả bị rắn lại và ngăn q trình thốt ẩm.
Ngược lại, nếu tốc độ tăng chậm thì cường độ thốt ẩm yếu.
- Độ ẩm khơng khí:
Muốn nâng cao khả năng hút ẩm của khơng khí thì phải giảm độ ẩm
tương đối của nó xuống. Sấy chính là biện pháp tăng khả năng hút ẩm của khơng
khí bằng cách tăng nhiệt độ.
Thơng thường khi vào buồng sấy, khơng khí có độ ẩm 10- 13%. Nếu độ ẩm

của khơng khí q thấp sẽ làm hạt hồ tiêu vỏ bị khô trên bề mặt, làm ảnh hưởng
xấu đến q trình thốt hơi ẩm tiếp theo. Nhưng nếu độ ẩm quá cao sẽ làm tốc độ
sấy giảm.
Khi ra khỏi lị sấy, khơng khí mang theo hơi ẩm của hồ tiêu nên độ ẩm tăng
lên. Nếu khơng khí đi ra có độ ẩm q thấp thì sẽ tốn năng lượng. Ngược lại, nếu
quá cao sẽ dễ bị đọng sương, làm hư hỏng hồ tiêu. Người ta điều chỉnh độ ẩm của
khơng khí ra bằng cách điều chỉnh tốc độ lưu thơng của nó và lượng hồ tiêu chứa
trong lị sấy.
- Lưu thơng của khơng khí:
Trong q trình sấy, khơng khí có thể lưu thơng tự nhiên hoặc cưỡng bức.
Trong các lị sấy, khơng khí lưu thông tự nhiên với tốc độ nhỏ (nhỏ hơn 0,4 m/s),
do vậy thời gian sấy thường kéo dài, làm chất lượng sản phẩm sấy không cao. Để
khắc phục nhược điểm này, người ta phải dùng quạt để thơng gió cưỡng bức với
tốc độ trong khoảng 0,4- 4,0 m/s trong các thiết bị sấy. Nếu tốc độ gió quá lớn
(trên 4,0 m/s) sẽ gây tổn thất nhiệt lượng.
- Độ dày của lớp sấy:

16


Đồ án quá trình thiết bị

Độ dày của lớp hạt Hồ tiêu cũng ảnh hưởng đến quá trình sấy. Lớp nguyên
liệu càng mỏng thì quá trình sấy càng nhanh và đồng đều, nhưng nếu quá mỏng
sẽ làm giảm năng suất của lị sấy. Ngược lại, nếu q dày thì sẽ làm giảm sự lưu
thơng của khơng khí, dẩn đến sản phẩm bị "đổ mồ hôi" do hơi ẩm đọng lại. Đối
với nguyên liệu hạt tiêu, ta chọn chế độ sấy ở 50– 600C cho thiết bị sấy thùng
quay.


Công đoạn 6: Làm nguội sau sấy và phân loại

Sau khi sấy, hạt tiêu được đưa vào một thùng làm nguội và một lần nữa hạt tiêu
được tách tạp chất gồm bụi vỏ hạt tiêu phát sinh sau q trình sấy. Sau đó hạt tiêu
được đưa vào máy phân loại hình dạng kiểu xoắn ốc (lần 2). ·
 Công đoạn 7: Cân định lượng tự động
Hạt tiêu thành phẩm được đưa vào thùng chứa để trữ hoặc được đưa vào
hệ thống cân tự động định lượng theo yêu cầu. Sản phẩm thu được: tiêu đen sạch
đạt tiêu chuẩn ASTA.

17


Đồ án q trình thiết bị

Chương 3: Tính Tốn Cân Bằng Vật Chất Và Cân
Bằng Năng Lượng Quá trình Sấy
3.1. CÁC THÔNG SỐ CỦA TÁC NHÂN SẤY
Ở đây chúng ta lựa chọn tác nhân sấy là khơng khí ẩm vì sản phẩm sấy là hồ tiêu
do đó khi sử dụng khơng khí ẩm thì khơng làm bẩn sản phẩm sấy đồng thời không
gấy độc hại.
Các thông số đặc trùng của khơng khí ẩm bao gồm:
3.1.1. Độ ẩm tuyệt đối
Độ ẩm tuyệt đối của khơng khí ẩm là lượng hơi nước (tính bằng g) chứa trong
1m3 khơng khí ẩm.
ρ = *100 [g/m3 ]
3.1.2. Độ ẩm tương đối
Độ ẩm tương đối của khơng khí ẩm là tỉ số giữa lượng hơi nước chứa trong
khơng khí ẩm với lượng hơi nước lớn nhất có thể chứa trong khơng khí ẩm đó
trong cùng một nhiệt độ.

φ = *100 [%]
3.1.3. Độ chứa ẩm của không khí ẩm
Độ chứa ẩm của khơng khí ẩm là khối lượng hơi nước chứa trong 1 kg khơng
khí khơ.
d = *1000 [g/] 3.1.4.
Nhiệt dung riêng của khơng khí ẩm
Khi đã coi khơng khí ẩm là hỗn hợp của khí lý tưởng thì có thể xác định nhiệt
dung riêng của khơng khí ẩm theo cơng thức nhiệt dung riêng cảu hỗn hợp khí lý
tưởng.
18


Đồ án q trình thiết bị

3.1.4. Thể tích riêng và khối lượng riêng cảu khơng khí ẩm
Thể tích riêng của khơng khí ẩm là v:
v= = [m3 /kg]
Khối lượng riêng cảu khơng khí ẩm là ρ
ρ = = [kg/m3 ]
3.1.5. Entanpi của khơng khí ẩm
Trong kĩ thuật sấy người ta tính entanpy I của khơng khí ẩm là entanpy của nó
ứng với một kg khơng khí khơ. Do đó, đơn vị của I là J/kgkk.
3.2. TÍNH CÁC THƠNG SỐ CỦA TÁC NHÂN SẤY
* CÂN BẰNG VẬT CHẤT:
Các dữ liệu ban đầu:
Địa điểm Sấy: Thành Phố Hồ Chí Minh
Khối lượng sản phẩm sau sấy: msản phẩm = 300kg sp/h
Độ ẩm ban đầu khảo sát: x2 = 5%
Độ ẩm sau sấy: x1 = 32%
Thời gian Sấy: t= 2 giờ

Độ ẩm sau Sấy : = 5 %
Độ ẩm tương đối: φ = 80%
Nhiệt độ môi trường: 30oC
Nhiệt độ Sấy: t1 = 90oC
Nhiệt độ tác nhân sấy ra: t2 = 42°C

3.2.1.Tính cân bằng Vật Chất
Lượng vật liệu khô tuyệt đối và lượng vật liệu thu được
(1 - x2)
(1-0.05)
L1 = L2
= 300
= 419,12 Kg
(1 - x2)
(1-0.32)
19


Đồ án q trình thiết bị

Trong đó:
X1, x2: Lượng ẩm được tách ra (%)
L1, L2: lượng vật liệu trước khi vào và sau khi ra khỏi máy sấy (kg/h)
: độ ẩm của vật liệu trước khi sấy (tính theo % khối lượng vật liệu ướt)
: độ ẩm của vật liệu sau khi sấy (tính theo % khối lượng vật liệu ướt)
Lượng vật liệu khô tuyệt đối:
L =L

=L .

=300

= 204

/ℎ

Lượng ẩm tách ra khỏi vật liệu sấy trong quá trình sấy:
W =L1 - L2 =419,12 – 300 = 119.12 Kg/h
Cân bằng cho tác nhân sấy:
Lượng khơng khí cần thổi để làm bay hơi khơng khí ẩm (g)
g=

1
1
3
x 103 = 55.5 Kg KKK/Kg
X10 =
d2-d1
40-22

Tổng lượng khơng khí cần thổi để làm bay hơi W kg ẩm trong vật liệu.
G= g x W = 55.5 x 149.12 = 6611.16 Kg KKK/Kg
3.2.2.Cân bằng năng lượng
Nhiệt lượng cung cấp cho hệ thống sấy
qo =
=

H2-Ho
x 4.18 x 1000
d2-do

35-21
x 4.18 x 1000
40-22

=3483.33 KJ/Kg

Qo = qo.W =3483.33 x 119.12
=414934.2696

Qcc =Qo + 10% Qo
=414934.2696 + 10% x 414934.2696
=456427.7 KJ/mẻ

Qcaloriphe = Qcc + 10% Qcc
20


Đồ án q trình thiết bị

= 456427.7+ 10% × 456427.7
= 502070.47

21


Đồ án q trình thiết bị

CHƯƠNG 4: TÍNH TỐN THIẾT BỊ CHÍNH
4.1.Tính kích thước thùng quay:

φ = 450 kg/m3
m=300 kg/h
τ = 2h
0,2 mm ≤ cỡ hạt ≤ 0,6 mm
4.2 Tính thể tích vật liệu
Thể tích vật liệu:
VVL=

×

= 1,33 m3

Mà thể tích vật liệu = 30% thể tích thùng
0,3Vt= VVL
Vt =

,

,

= 4,43 m3

4.3. Tính chiều dài thùng quay
Chọn đường kính D = 1,2m
Vt =

× Lt

 Lt = Vt ×

= 4,43 ×

× ,

4.4. Tính bề dày thùng cách nhiệt

= 3,92 m3

Máy sấy có thể có hoặc khơng có thùng cách nhiệt, để tránh nhiệt trong máy sấy
mất mát nhiều và để đảm bảo nhiệt độ bên ngồi thùng sấy có thể cho phép cơng
nhân làm việc bên cạnh được thì thường bọc lớp cách nhiệt cho máy sấy.
22