Đang tải... (xem toàn văn)
Khái niệm: Sấy là quá trình làm khô vật liệu bằng phương pháp bay hơi do nhiệt. Nhiệt được cung cấp cho vật liệu ẩm bằng dẫn nhiệt, đối lưu, bức xạ hoặc bằng năng lượng điện trường có tần số cao. Mục đích của quá trình sấy là giảm khối lượng vật liệu, tăng độ bền và bảo quản được tốt. Đây là phương pháp bảo quản thực phẩm đơn giản, an toàn và dễ dàng. Đối tượng của quá trình sấy là các vật liệu ẩm, những vật liệu có chứa một lượng chất lỏng nhất định. Chất lỏng chứa trong vật liệu thường là nước, một số ít là các chất lỏng dung môi hữu có khác. Quá trình sấy yêu cầu các tác động cơ bản đến vật ẩm: + Cấp nhiệt cho vật ẩm làm cho vật ẩm trong vật hóa hơi + Lấy ẩm ra khỏi vật liệu Quá trình hóa hơi của ẩm lỏng trong vật là bay hơi nên có thể xảy ra ở bất kì nhiệt độ nào. • Nguyên tắc của quá trình sấy là cung cấp năng lượng nhiệt biến đổi trạng thái pha lỏng trong vật liệu thành hơi. Hầu hết các vật liệu trong quá trình sản xuất đều chưa pha lỏng là nước và người ta thường gọi là ẩm • Phân loại quá trình sấy với một số quá trình làm khô khác: + Vật ly tâm là quá trình làm giảm ẩm của vật liệu bằng phương pháp cơ học và phương pháp này chỉ có thể làm cho ẩm tự do thoát khỏi vật. + Cô đặc là phương pháp làm giảm ẩm của vật liệu bằng cách đun sôi. • Phân loại phương pháp sấy theo cách cấp nhiệt: + Phương pháp sấy đối lưu: phương pháp này cấp nhiệt cho vật thực hiện bằng cách trao đổi nhiệt đối lưu tự nhiên hoặc cưỡng bức. Trường hợp này môi chất sấy làm nhiệm vụ cấp nhiệt. + Phương pháp sấy bức xạ: là gia nhiệt cho vật ẩm thực hiện trao đổi nhiệt bức xạ. Người ta dùng đèn hồng ngoại hay các bề mặt rắn có nhiệt độ cao hơn để bức xạ tới vật ẩm. Trường hợp này môi chất sấy không làm nhiệm vụ gia nhiệt cho vật ẩm. + Phương pháp sấy tiếp xúc: phương pháp sấy này việc cấp nhiệt cho vật liệu sấy thực hiện bằng dẫn nhiệt do vật sấy tiếp xúc với bề mặt có nhiệt độ cao hơn. + Phương pháp dùng điện trường cao tầng: phuơng pháp này người ta để vật ẩm trong điện trường tần số cao. Vật ẩm sẽ được nóng lên. Trường hợp này môi chất sấy không làm nhiệm vụ gia nhiệt cho vật. • Phân loại theo chế độ thải ẩm: + Phương pháp sấy dưới áp suất khí quyển: phương pháp này áp suất trong buồng sấy bằng áp suất khí quyển việc thoát ẩm do môi chất sấy đảm nhiệm hoặc sấy ở nhiệt độ cao hơn 100°C, ẩm tự do thoát cao trường. + Phương pháp sấy chân không: phương pháp này áp suất trong buồng sấy nhỏ hơn ấp suất khí quyển vì vậy không thể dùng môi chất sấy để thải ẩm, việc thải ẩm dùng máy hút chân không hoặc kết hợp với thiết bị ngưng tụ hay ngưng kết ẩm. • Phân loại phương pháp sấy theo cách xử lý không khí: + Phương pháp sấy dùng nhiệt: phương pháp này ta gia nhiệt không khí rồi đưa vào buồng sấy hoặc gia nhiệt không khí ngay trong buồng sấy, phương pháp sấy đối lưu là một phương pháp sấy dùng xử lí nhiệt. + Phương pháp sấy dùng xử lý ẩm: phương pháp này người ta xử lý không khí bằng cách hút ẩm, độ chứa hơi giảm làm cho độ ẩm tương đối giảm, dẫn đến nhiệt độ giảm, nhiệt kế ước giảm tức là độ chênh áp suất hơi nước. + Phương pháp kết hợp gia nhiệt và hút ẩm: dùng chất hút ẩm rắn hoặc dùng bơm nhiệt để gia nhiệt và hút ẩm
KHOA ĐÀO TẠO CHẤT LƯỢNG CAO BÁO CÁO MÔN HỌC CHỦ ĐỀ: SẤY HỒNG NGOẠI MÃ MÔN HỌC: THỰC HIỆN: LỚP: NĂM HỌC: GVHD: DANH SÁCH THÀNH VIÊN NHÓM HỌC KỲ I NĂM HỌC 2022-2023 Nhóm: Chủ đề: Infrare dryer STT Họ tên MSSV Tỷ lệ % hoàn thành Ghi chú: Tỷ lệ % = 100%: Mức độ phần trăm sinh viên tham gia Nhận xét giáo viên …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… Ngày tháng 12 năm 2022 MỤC LỤC CHƯƠNG I: MỞ ĐẦU 10 1.1 Giới thiệu .10 1.2 Khái niệm xạ hồng ngoại .11 1.3 Cơ chế xạ hồng ngoại 12 1.4 Bức xạ hồng ngoại sấy thực phẩm .13 1.5 Ảnh hưởng xạ hồng ngoại đến động học làm khô 14 1.6 Ảnh hưởng xạ hồng ngoại đến chất lượng sản phẩm 15 1.6.1 Thay đổi màu sắc 15 1.6.2 Khả bù nước 16 1.6.3 Các tính chất vật lý khác .17 1.6.4 Tính chất hóa học 17 Chương 2: Định nghĩa, phân loại, ưu nhược điểm trình sấy xạ hồng ngoại .18 2.1 Định nghĩa 18 2.1.1 Khái niệm sấy xạ hồng ngoại 18 2.1.2 Truyền nhiệt chế truyền nhiệt xạ hồng ngoại 19 2.1.3 Cơ chế sấy khô vật liệu ẩm xạ hồng ngoại 20 2.1.3.1 Quá trình khuếch tán ngoại .20 2.1.3.2 Quá trình khuếch tán nội 21 2.1.3.3 Mối quan hệ khuếch tán nội khuếch tán ngoại 21 2.1.3.4 Giai đoạn làm nóng vật liệu (O – A) 22 2.1.3.5 Giai đoạn tăng tốc (A – B) 22 2.1.3.6 Giai đoạn giảm tốc độ sấy (B – C) .23 2.1.3.7 Đồ thị I-d trình sấy lý thuyết 23 2.2 Phân loại sấy hồng ngoại 24 2.2.1 Trống quay 24 2.2.2 Sấy hồng ngoại + chân không (MOBY) 25 2.3 Ưu nhược điểm trình sấy xạ hồng ngoại 26 Chương 3: Cấu tạo nguyên lý hoạt động xạ hồng ngoại .28 3.1 Cấu tạo 28 3.2 Nguyên lý hoạt động 29 3.3 Máy sấy hồng ngoại kết hợp khơng khí nóng 30 3.4 Máy sấy hồng ngoại hỗ trợ hồi nhiệt mặt trời SHRAIRD (Solar – heat revovery – assisted infrared dryer) 30 Chương 4: Tính tốn nhiệt thiết bị sấy xạ Ứng dụng máy sấy xạ hồng ngoại nghành công nghiệp giấy 32 I Tính tốn nhiệt thiết bị sấy xạ .32 Cân nhiệt thiết bị sấy xạ 32 Xác định nhiệt độ bề mặt vật liệu sấy .33 Xác định tiêu hao lượng mật độ chiếu sáng 36 Cách bố trí bóng đèn 36 Xác định lưu lượng khơng khí 37 II Ứng dụng máy sấy xạ hồng ngoại nghành công nghiệp giấy 37 Chương 5: Kết luận 39 TÀI LIỆU THAM KHẢO DANH SÁCH HÌNH Hình 1.6.1 Đường cong sấy hồ sơ nhiệt độ hạt tiêu xanh Hình 1.6.2 Ảnh SEM lát rau diếp thân theo phương pháp làm khô khác Hình 2.1.3.4 Các giai đoạn trình sấy Hình 2.1.3.7 Quá trình sấy thực tế đồ thị I-d Hình 2.2.1 Sơ đồ trình sấy hồng ngoại phương pháp trống quay Hình 2.2.2 Sơ đồ q trình sấy chân hồng ngoại + chân khơng (MOBY) Hình 3.1 Máy sấy hồng ngoại điển hình Hình 3.2 Sơ đồ máy sấy hồng ngoại Hình 3.4 Máy sấy hồng ngoại hỗ trợ hồi nhiệt mặt trời Hình 4.1 Giản đồ cân lượng thiết bị sấy xạ Hình 4.2 Nhiệt độ bề mặt vật t k =t m 1=const Hình 4.3 Nhiệt độ bề mặt vật liệu sấy t k >t m1 DANH SÁCH BẢNG Bảng 1.4 Sự kết hợp xạ hồng ngoại với phương pháp làm khô khác Bảng 1.5 Ảnh hưởng xạ hồng ngoại đến động học làm khô thực phẩm LỜI CẢM ƠN Đầu tiên em xin gửi lời cảm ơn chân thành thầy Ts.Lê Minh Nhựt tận tình hướng dẫn, truyền đạt kiến thức kinh nghiệm cho em suốt trình thực chủ đề báo cáo Em xin bày tỏ lịng biết ơn tới thầy giảng viên trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật Tp.HCM nói chung thầy mơn Cơng nghệ Nhiệt – Điện Lạnh nói riêng truyền đạt cho em kiến thức môn đại cương mơn chun ngành, giúp em có sở lý thuyết vững vàng tạo điều kiện giúp đỡ em trình học tập thời gian em thực chủ đề báo cáo Tuy nhiên, hạn chế thời gian thực chủ đề báo cáo kiến thức thân cịn hạn hẹp nên khơng tránh khỏi thiếu sót Em mong nhận bảo quý thầy góp ý bạn Cuối cùng, em xin chúc quý Thầy cô dồi sức khỏe để cống hiến thật nhiều nghiệp trồng người cao quý Một lần nữa, em xin chân thành cảm ơn! Sinh viên thực hiện: Trần Quang Thảo - 20147213 Nguyễn Nhật Trường – 20147031 LỜI MỞ ĐẦU Thiết bị sấy sử dụng rộng rãi hầu hết nghành công nghiệp Hệ thống thiết bị sấy khâu quan trọng dây chuyền công nghệ sản xuất sản phẩm Để thiết bị sấy ứng dụng vào thực tế, việc thiết kế hệ thống sấy việc vơ quan trọng Ở nước ta ngồi thiết bị sấy nhập nằm hệ thống thiết bị sản xuất chung hay thiết bị sấy chuyên dùng chế tạo hàng loạt, nhiều trình sản xuất sản phẩm yêu cầu xây dựng hệ thống sấy riêng đáp ứng cho trường hợp cụ thể ví dụ: hệ thống sấy thủy sản, sấy rau quả, sấy trái cây, sấy nông lâm sản Trường hợp đòi hỏi phải thiết kế hệ thống sấy riêng phù hợp với yêu cầu nguyên liệu mà cần sấy Từ yêu cầu thực tiễn nhóm em phân cơng thực báo cáo chủ đề “Sấy hồng ngoại” CHƯƠNG I: MỞ ĐẦU 1.1 Giới thiệu Khái niệm: Sấy q trình làm khơ vật liệu phương pháp bay nhiệt Nhiệt cung cấp cho vật liệu ẩm dẫn nhiệt, đối lưu, xạ lượng điện trường có tần số cao Mục đích q trình sấy giảm khối lượng vật liệu, tăng độ bền bảo quản tốt Đây phương pháp bảo quản thực phẩm đơn giản, an toàn dễ dàng Đối tượng trình sấy vật liệu ẩm, vật liệu có chứa lượng chất lỏng định Chất lỏng chứa vật liệu thường nước, số chất lỏng dung mơi hữu có khác Q trình sấy u cầu tác động đến vật ẩm: + Cấp nhiệt cho vật ẩm làm cho vật ẩm vật hóa + Lấy ẩm khỏi vật liệu Q trình hóa ẩm lỏng vật bay nên xảy nhiệt độ Nguyên tắc trình sấy cung cấp lượng nhiệt biến đổi trạng thái pha lỏng vật liệu thành Hầu hết vật liệu trình sản xuất chưa pha lỏng nước người ta thường gọi ẩm Phân loại q trình sấy với số q trình làm khơ khác: + Vật ly tâm trình làm giảm ẩm vật liệu phương pháp học phương pháp làm cho ẩm tự khỏi vật + Cơ đặc phương pháp làm giảm ẩm vật liệu cách đun sôi Phân loại phương pháp sấy theo cách cấp nhiệt: + Phương pháp sấy đối lưu: phương pháp cấp nhiệt cho vật thực cách trao đổi nhiệt đối lưu tự nhiên cưỡng Trường hợp môi chất sấy làm nhiệm vụ cấp nhiệt 10 + Phương pháp sấy xạ: gia nhiệt cho vật ẩm thực trao đổi nhiệt xạ Người ta dùng đèn hồng ngoại hay bề mặt rắn có nhiệt độ cao để xạ tới vật ẩm Trường hợp môi chất sấy không làm nhiệm vụ gia nhiệt cho vật ẩm + Phương pháp sấy tiếp xúc: phương pháp sấy việc cấp nhiệt cho vật liệu sấy thực dẫn nhiệt vật sấy tiếp xúc với bề mặt có nhiệt độ cao + Phương pháp dùng điện trường cao tầng: phuơng pháp người ta để vật ẩm điện trường tần số cao Vật ẩm nóng lên Trường hợp môi chất sấy không làm nhiệm vụ gia nhiệt cho vật Phân loại theo chế độ thải ẩm: + Phương pháp sấy áp suất khí quyển: phương pháp áp suất buồng sấy áp suất khí việc ẩm mơi chất sấy đảm nhiệm sấy nhiệt độ cao 100°C, ẩm tự thoát cao trường + Phương pháp sấy chân không: phương pháp áp suất buồng sấy nhỏ ấp suất khí khơng thể dùng môi chất sấy để thải ẩm, việc thải ẩm dùng máy hút chân không kết hợp với thiết bị ngưng tụ hay ngưng kết ẩm Phân loại phương pháp sấy theo cách xử lý khơng khí: + Phương pháp sấy dùng nhiệt: phương pháp ta gia nhiệt khơng khí đưa vào buồng sấy gia nhiệt khơng khí buồng sấy, phương pháp sấy đối lưu phương pháp sấy dùng xử lí nhiệt + Phương pháp sấy dùng xử lý ẩm: phương pháp người ta xử lý khơng khí cách hút ẩm, độ chứa giảm làm cho độ ẩm tương đối giảm, dẫn đến nhiệt độ giảm, nhiệt kế ước giảm tức độ chênh áp suất nước + Phương pháp kết hợp gia nhiệt hút ẩm: dùng chất hút ẩm rắn dùng bơm nhiệt để gia nhiệt hút ẩm 1.2 Khái niệm xạ hồng ngoại 11 Tia hồng ngoại loại ánh sáng đỏ khụng trụng thy, bc súng 0,76 ữ 1000àm, cú bn chất sóng điện từ Tia hồng ngoại truyền với vận tốc ánh sáng, khơng đốt nóng khơng khí mà qua, phần khơng đáng kể hấp thụ CO2, nước số hạt khác khơng khí Nhưng bị hấp thụ, phản xạ, truyền qua vật thể mà tác động vào Tia hồng ngoại truyền theo đường thẳng từ nguồn phát nó, định hướng vào đối tượng cụ thể thông qua việc sử dụng gương phản chiếu Cường độ xạ hồng ngoại giảm dần theo khoảng cách từ nguồn phát đến vật phát Nhiệt độ thuộc tính vật lý định hiệu bước sóng phát Tia hồng ngoại so sánh với sóng radio, tia sáng nhìn thấy, tia tử ngoại, tia cực tím tia X Chúng có chất sóng điện từ truyền không gian với vận tốc vận tốc ánh sáng 3.108 m/s, khác bước sóng phát Khi lương hồng ngoại tác động đến đối tượng làm cho điện tử bị kích thích dao động, dao động tạo nhiệt, làm nước bốc nhanh Tia xạ xuyên qua sương mù, lớp sơn, lớp dầu, thịt, xelluloza, mở, da ứng dụng rộng rãi nghiên cứu đưa vào công nghệ sấy sấy xạ hồng ngoại 1.3 Cơ chế xạ hồng ngoại Bức xạ hồng ngoại (IR) dạng sóng điện từ nguồn nhiệt khơng cần môi trường để phát xạ nằm phạm vi bên ngồi ánh sáng đỏ nhìn thấy Bước sóng xạ hồng ngoại thay đổi từ 0,75 đến 1000 μm.m IR chia thành ba loại khác nhau, hồng ngoại gần (NIR), hồng ngoại trung bình (MIR) hồng ngoại xa (FIR) Tuy nhiên, dải bước sóng cho loại chưa thống Nói chung, 0,75–2 μm.m, 2–4 μm.m 4–1000 μm.m thuộc dải hồng ngoại gần, hồng ngoại trung bình hồng ngoại xa, tương ứng: Về phương pháp sấy NIR, Barzegar, Zare Stroshine (2015) nghiên cứu đặc điểm làm khô hạt đậu xanh xạ cận hồng ngoại (0,6–2,5 μm.m) Thời gian làm khơ khơng khí nóng kết hợp với sấy hồng ngoại giảm tới 73,1% so với sấy 12