Vật liệu sấy : Xoài (tvls = 300C) có các thành phần phần trăm và công thức tính khối lượng riêng vật liệu sấy 4 .Proteinxp = 0,51 %Fatxf = 0,27 %Carbonhydratexc = 17 %Fiberxfb= 1,8 %Ashxa = 0,5 %Moisture Contentxw = 81,71 % Khối lượng riêng của vật liệu sấy : Protein: ρ_p =1,3299.〖10〗35,1840.〖10〗(1).t= 1,3299.〖10〗35,1840.〖10〗(1).30= 1314,348 kgm3 Fat: ρ_f =9,2559.〖10〗24,1757.〖10〗(1).t=9,2559.〖10〗24,1757.〖10〗(1).30=913,0629 kgm3 Carbohydrate:ρ_c=1,5991.〖10〗33,1046.〖10〗(1).t= 1,5991.〖10〗33,1046.〖10〗(1).30=1589,7862 kgm3 Fiber:ρ_fb =1,3115.〖10〗33,6589.〖10〗(1).t= 1,3115.〖10〗33,6589.〖10〗(1).30=1300,5233 kgm3 Ash:ρ_a=2,4238.〖10〗32,8063.〖10〗(1).t= 2,4238.〖10〗32,8063.〖10〗(1).30= 2415,3811 kgm3 Water:ρ_w =9,9718.〖10〗2+3,1439.〖10〗(3) t3,7574.〖10〗(3).t2=9,9718.〖10〗2+3,1439.〖10〗(3).303,7574.〖10〗(3).〖30〗2=993,89 kgm3 Vậy : Khối lượng riêng VLS là: ρ_vls= (1ε)(∑_(i=1)6▒xiρi)=(10)(0,00511314,348+0,0027913,0629+0,171589,7862+0,0181300,5233+0,0052415,3811+0,8171993,89)=1050,63 kgm3 Nhiệt dung riêng của vật liệu sấy:Protein: c_p=2,0082+1,2089.〖10〗(3) t1,3129.〖10〗(6).t2 =2,0082+1,2089.〖10〗(3).301,3129.〖10〗(6).〖30〗2=2,0432 kJ(kg.K)Fat:c_p=1,9842+1,4733.〖10〗(3).t4,8008.〖10〗(6).t2 = 1,9842+1,4733.〖10〗(3).304,8008.〖10〗(6).〖30〗2=2,024 kJ(kg.K) Carbohydrate:c_F=1,5488+1,9625.〖10〗(3).t5,9399.〖10〗(6).t2 =1,5488+1,9625.〖10〗(3).305,9399.〖10〗(6).〖30〗2=1,6023 kJ(kg.K)Fiber:c_fb=1,8459+1,8306.〖10〗(3).t4,6509.〖10〗(6).t2 =1,8459+1,8306.〖10〗(3).304,6509.〖10〗(6).〖30〗2=1,8966 kJ(kg.K) Ash:c_a=1,0926+1,8896.〖10〗(3).t3,6817.〖10〗(6).t2=1,0926+1,8896.〖10〗(3).303,6817.〖10〗(6).〖30〗2=1,1459 kJ(kg.K)Water:c_w =4,17629,0864.〖10〗(5).t+5,4731.〖10〗(6).t2 =4,17629,0864.〖10〗(5).30+5,4731.〖10〗(6).〖30〗2=4,1783 kJ(kg.K)
Khái quát về vật liệu sấy
Xoài (Mangiera indica L.), thuộc chi Mangifera, loài Mangifera indica, họ Anacadiaceae (Đào lộn hột) Xoài có nguồn gốc ở Đông Nam Á, vùng phân bố của chi này từ Ấn độ - Malaysia kéo dài đến Philipines về phía đông New Guinea.
Xoài là một trong những loại cây ăn quả được trồng từ rất lâu đời trên trái đất Hiện nay cây xoài là cây ăn quả quan trọng được trồng phổ biến ở Việt Nam ngoài trồng lấy quả cây xoài còn được trồng làm cây lấy gỗ, làm cảnh, lấy bóng mát, trồng chống xói mòn
Một số giống xoài được trồng chủ yếu ở nước ta:
Xoài cát Hòa Lộc: đây là loại xoài có trái to, cơm dày không có xơ, hạt nhỏ, khi chín quả màu vàng hương vị thơm ngon nhưng có nhược điểm là khó đậu trái, vỏ mỏng nên khó vận chuyển đi xa
Xoài Cát Chu: nhỏ hơn xoài Hòa Lộc, cơm dày hạt nhỏ thơm ngon dễ đậu trái
Xoài thơm : Quả chín ăn ngọt , thịt mịn, ít xơ, năng suất cao.
Xoài bưởi: cho trái có mùi rất thơm do tại lớp vỏ có nhiều túi tinh dầu mùi bưởi
Xoài tượng: cho quả to, khi xanh giòn ít chua thường dung ăn sống chấm muối ớt hoặc làm gỏi.
1.1.1 Tình hình sản xuất xoài ở Việt Nam
Theo số liệu của Tổng cục Thống Kê [1], năm 2012 nước ta có 53/63 tỉnh trồng xoài (trên 100ha) với diện tích 86,1 ngàn ha, sản lượng 776,3 ngàn tấn Các vùng trồng xoài chính ở Việt Nam bao gồm vùng Tây Bắc như Sơn La; vùng đồng bằng sông Hồng; vùng Đông Bắc (Lạng Sơn); vùng Nam Trung Bộ (Bình Thuận, Ninh Thuận, Khánh Hòa, Bình Định); vùng Tây Nguyên (Kon Tum, Gia Lai, Đăk Lăk, Lâm Đồng); vùng Đông Nam Bộ (Đồng Nai, Bà Rịa Vũng Tàu) và vùng đồng bằng sông Cửu Long
Trong 10 năm, theo số liệu thống kê ở Bảng 2 diện tích trồng xoài tăng 1,5 lần và tăng 3,3 lần về sản lượng xoài, diện tích và sản lượng liên tục tăng năm cao nhất diện tích đạt 87,8 ngàn ha (năm 2009), lượng đạt cao nhất 776,3 (năm 2012).
Bảng 1.1 Tình hình sản xuất xoài ở Việt Nam ( 2002-2012)
Nguồn: Tổng cục thống kê, 2013
1.1.2 Tình hình sản xuất xoài trên thế giới.
Xoài là cây ăn quả nhiệt đới có sản lượng lớn trên thế giới, trên thế giới có 87 nước trồng xoài tập trung ở 3 châu đó là châu Á, châu Mỹ và châu Phi [2] Châu á là vùng sản xuất xoài lớn nhất trên thế giới, sản lượng xoài của khu vực này là 18,5 triệu tấn chiếm 79% sản lượng xoài thế giới các khu vực còn lại chiếm 21% , 4,9 triệu tấn (Bảng 2). Các quốc gia sản xuất xoài lớn : Ấn độ 12 triệu tấn chiếm 51,1% sản lượng xoài thế giới, tiếp theo là Trung Quốc 2,14 triệu tấn (9,1%); Thái Lan 1,35 triệu tấn (5,8%); Philippines 0,95 triệu tấn (4,1%); Pakistan 0,91 triệu tấn (3,9% ); Indonesia 0,61 triệu tấn (2,6%); còn lại 10 nước có tỉ lệ dưới 10% trong đó việt nam 173,2 ngàn tấn đứng thứ 6 trong khu vực châu Á – Thái Bình Dương (FAO,1999)
Bảng 1.2 Sản lượng xoài các quốc gia trên thế giới năm 2007 (FAOSTAT, 1999)
Một số giống xoài trên thế giới :
Haden: Quả chín có màu vàng đậm đến màu da cam, có phấn nhẹ, thịt chắc, hơi chua, không xơ, thơm, giống đơn phôi, chín sớm.
Tommy Atkins: Quả chín màu vàng, thịt quả chắc, màu vàng, ít xơ, chất lượng tốt.
Kent: Quả chín có màu đỏ hoặc đỏ nhạt, đáy quả màu vàng xanh, vỏ dầy thịt quả màu vàng dễ tan trong miệng, không xơ, ăn rất ngon.
Keitt: Quả chín có màu vàng da cam hoặc hồng son, thịt quả chắc, màu vàng, thơm ngon, tỉ lệ phần ăn được cao tỷ lệ hạt thấp.
Zill: Quả hình trứng, quả chín có màu đỏ sẫm, đáy quả màu vàng xanh hoặc vàng mơ, thịt quả chắc có màu vàng da cam, không xơ, mùi thơm hấp dẫn rất ngon …
Mặc dù sản lượng xoài trên thế giới cao và tăng khá nhanh nhưng chỉ đáp ứng nhu cầu nội địa Xoài chủ yếu xuất khẩu dưới dạng quả tươi, vận chuyển không thuận lợi, khó bảo quản.
Lý do chọn đề tài:
Xoài là loại trái cây khi chín có vị ngọt, thịt mềm, lượng đường tăng lên so với trái xoài xanh Do đó xoài nếu áp dung hai phương pháp sấy truyền thống và sấy nóng sẽ làm cho sản phẩm không đạt hiệu quả cao nhất, lượng đường bên trong bị ảnh hưởng, gây ra hiện tương caramel hóa.
Do điều kiện thời tiết của Việt Nam rất nóng nên việc giữ cho xoài tươi trong một thời gian dài rất hạn chế vì thế cần phải tìm ra một phương pháp chế biến xoài hiệu quả và mang lại giá trị kinh tế và giữ lại giá trị dinh dưỡng cho xoài Ngày nay, nền kinh tế xã hội của Việt Nam ngày càng phát triển nên đời sống của người dân được cải thiện nhiều nên xu hướng sử dụng các sản phẩm trái cây ngày càng tăng.
Vì vậy, nhóm quyết định chọn vật liệu sấy xoài Với phương pháp sấy bơm nhiệt hồi lưu toàn phần khí thải.
Cây xoài có cấu tạo gồm các phần: rễ, thân cành , lá , hoa, quả, hạt, phôi [1].
Rễ: bao gồm rễ cọc rễ ngang, rễ tơ, rễ cái có thể ăn sâu 6m khi trồng trên đất đồi tơi xốp nhờ bộ rễ khỏe cây xoài có thể mọc trên nhiều loại đất khác nhau, chịu được hạn, úng so với các loại cây ăn quả khác.
Thân, cành: cây xoài rất khỏe, cây thường xanh cao to, thân cao 10-20m, tuổi thọ mấy trăm năm Tuy nhiên vẫn phụ thuộc vào giống cây trồng và điều kiện trồng.
Lá: Lá xoài thuộc lá đơn, mọc so le tập trung trên ngọn cành, phía gốc cành ít lá hơn Lá nguyên, mặt lá phẳng hoặc gợn sóng, vặn xoắn hoặc cong về phía sau tùy theo giống Lá có chiều dài 10-15 cm , rộng 8-12cm
Hoa: Hoa xoài ra từng chùm, chùm hoa mọc trên ngọn cành hoặc nách lá, có khi không mang lá (chùm hoa thuần ), có khi mang theo lá (chùm hoa hỗn hợp ) Chùm hoa dài từ 10-50cm Cuống hoa có màu sắc khác nhau tùy theo giống: xanh nhạt, xanh vàng, xanh hồng hoặc xanh pha…
Quả: quả xoài là quả hạch, bọc bên ngoài là lớp vỏ móng, dai, màu xanh vàng, xanh, vàng hoặc đỏ tím ( giống xoài mỹ ) Bên trong vỏ quả là thịt quả nhiều nước có xơ hoặc không xơ.
Ngoài ra còn các phần nhỏ khác như gân, xơ, lá mầm.
1.1.4 Tính chất vật lý của Xoài.
Quả xoài sống có màu xanh, có vị chua, giòn, mùi thơm nhẹ Quả xoài chín có màu vàng hấp dẫn, có vị chua ngọt, mùi thơm
Phương pháp bảo quản
Xoài là loại trái cây được rất nhiều người yêu thích đặc biệt là giới trẻ Vào mùa thu hoạch, có rất nhiều loại xoài được đưa ra thị trường cung cấp và xuất khẩu Nhưng vì sản lượng nhiều để lâu ngày cần có những phương pháp bảo quản phù hợp để đảm bảo chất lượng sản phẩm
- Phương pháp xử lý nhiệt là phương pháp dùng các loại nhiệt từ nước nóng, không khí nóng hoặc hơi nước nóng để xử lý rau quả, giúp làm giảm quá trình chín, mất nước, kéo dài thời gian tồn trữ
- Sấy nóng ,máy sấy khí: Là phương pháp dùng không khí nóng làm khô rau củ quả. Đó là quá trình khuếch tán nước từ những lớp bên ngoài ra bề mặt và nước từ bề mặt sản phẩm bốc hơi ra môi trường xung quanh.
Ngoài những phương pháp bảo quản trên chúng ta còn có phương pháp bảo quản sử dụng máy sấy lạnh Sấy lạnh là một trong những công nghệ tiên tiến về chế biến thực phẩm sau thu hoạch Sấy lạnh là sử dụng nhiệt độ thấp làm khô sản phẩm ở trong buồng sấy để sản phẩm thoát hơi nước Sản phẩm sấy giữ được nguyên màu sắc, mùi vị, hạn chế tối đa thoát chất dinh dưỡng ( khoảng 5%).
Quy trình bảo quản sấy xoài
Phân loại theo kích thước và chất lượng.
Rửa sạch xoài bằng nước Đưa xoài vào bảo quản lạnh ở độ ẩm 60% Đưa xoài vào buống sấy để sấy khô
Giới thiệu phương pháp sấy lạnh
1.4.1 Khái niệm về bơm nhiệt.
Sấy bơm nhiệt là sử dụng hệ thống bơm nhiệt kết hợp với bộ cấp nhiệt phụ, hệ thống hút ẩm để có thể điều chỉnh chính xác nhiệt độ sấy và độ ẩm không khí sấy cần cung cấp cho buồng sấy, sử dụng hệ thống bơm nhiệt gồm 2 mục đích chính là làm khô không khí sấy trước khi đưa trở lại buồng sấy và tận dụng nguồn nhiệt từ bơm nhiệt tạo ra để làm nóng khí sấy Các hệ thống sấy bơm nhiệt thường chỉ làm việc ở phạm vi nhiệt độ từ 10 –
50 o C Sấy bơm nhiệt có 3 chức năng chính : Làm lạnh, làm nóng, hút ẩm.
1.4.2 Lịch sử hình thành phát triển của bơm nhiệt.
Khi nhắc đến bơm nhiệt, người ta sẽ nghĩ ngay đến quá trình hình thành và phát triển lâu dài của nó kể từ khi Nicholas Carnot, người được xem là tiên phong trong lĩnh vực này, đã đề xuất những khái niệm đầu tiên Thông thường thì một dòng nhiệt sẽ có xu hướng di chuyển từ vùng nóng đến vùng lạnh, để đảo ngược quá trình ấy điều chỉnh dòng nhiệt đi từ vùng lạnh đến vùng nóng, Carnot đã đưa ra lập luận về một thiết bị có thể làm được điều ấy đó là bơm nhiệt. Đến đầu những năm 1850, với sự phát triển các lý thuyết về bơm nhiệt, Lord Kelvin đã lập luận rằng các thiết bị làm lạnh có thể được sử dụng để gia nhiệt Theo đó, các nhà khoa học và các kỹ sư đã bắt tay vào việc thiết kế và chế tạo ra bơm nhiệt Nhưng mãi đến những năm 30 khi những bơm nhiệt sử dụng theo mục đích cá nhân mới được lắp đặt Kể từ sau thế chiến 2 thì việc lắp đặt bơm nhiệt đã gia tăng đáng kể và người ta nhận thấy rằng, bơm nhiệt hoàn toàn có thể thương mại hóa nếu hoàn tất lý thuyết và thử nghiệm đảm bảo chất lượng sản phẩm Và kể từ năm 1952, các sản phẩm bơm nhiệt đã được bán rộng rãi trên thị trường.
Kể từ khi cuộc khủng hoảng năng lượng đầu thập kỉ 70 xảy ra, bơm nhiệt đã bước vào sự phát triển rực rỡ khi hàng loạt sản phẩm đủ mọi kích cỡ được buông bán rộng rãi để đáp ứng nhu cầu trên thị trường Ngày nay, bơm nhiệt đã trở thành thiết bị không thể thiếu trong các lĩnh vực sấy, hút ẩm, đun sôi và đặt biệt là điều hòa không khí.
1.4.3 Sấy lạnh và tầm quan trọng
Sấy lạnh là phương pháp sấy khô sản phẩm ở nhiệt độ thấp từ 10 đến 50 o C đảm bảo sản phẩm sau sấy vẫn giữ nguyên màu sắc, hương vị tự nhiên và hàm lượng chất dinh dưỡng trong sản phẩm Sấy lạnh ưu việt hơn sấy nhiệt vì có thể giảm nhiệt độ thấp hơn nhiệt độ môi trường, hơi nước thoát ra từ sản phẩm sẽ được ngưng tụ trong buồng ngưng của máy sấy, đảm bảo không khí đưa vào buồng sấy có độ khô ráo cao, quá trình này diễn Đóng gói, bảo quản ra liên tục, tuần hoàn để sấy khô sản phẩm Bên cạnh đó, sấy là một quá trình khép kín, tuần hoàn độc lập, không phụ thuộc vào thời tiết và còn tiết kiện điện năng khoảng từ 25% đến 40% so với máy sấy nhiệt truyền thống Với những ưu điểm vượt trội, sấy lạnh phù hợp với các sản phẩm nhạy cảm với nhiệt độ, dễ biến đổi tính chất khi gặp nhiệt độ cao.
Máy sấy lạnh cấu tạo bởi một bơm nhiệt được đặt trong một tủ sấy với một đầu nóng và một đầu lạnh Đầu nóng có nhiệm vụ cung cấp nhiệt lượng cho tác nhân sấy, trong khi đó đầu lạnh sẽ dùng để tách ẩm cho không khí sấy Chính vì vậy, ở một số nơi, ngoài tên gọi đặc thù thì máy sấy lạnh còn được gọi là máy sấy bơm nhiệt.
1.4.4 Các phương pháp sấy lạnh.
Với sự phát triển công nghiệp như hiện nay, trên thị trường đã xuất hiện nhiều loại máy sấy khác nhau đa dạng từ mẫu mã thiết kế cho đến công suất vận hành Nhìn chung ta có thể nhận thấy được tùy mỗi hãng sản xuất khác nhau mà có những loại máy sấy khác nhau, tuy nhiên ta có thể liệt kê một số loại phổ biến như sau [3] :
Sấy đối lưu tuần hoàn (sấy nhiệt): là phương pháp sử dụng khí nóng đối lưu để làm khô bề mặt nguyên liệu Đây là công nghệ sấy phổ biến được áp dụng nhiều hiện nay Tuy nhiên phương pháp này không phù hợp để sấy xoài vì sản phẩm đòi hỏi độ tinh khiết và vẫn đảm bảo hàm lượng tinh chất chứa trong sản phẩm.
Sấy tiếp xúc: Phương pháp này không cho tác nhân tiếp xúc trực tiếp vật liệu sấy mà tác nhân sấy sẽ truyền nhiệt cho nguyên liệu gián tiếp qua vách ngăn, gồm 2 loại: tiếp xúc trong chất lỏng và tiếp xúc bề mặt Phương pháp này gây hao tốn điện năng, làm biến đổi tính chất của tác nhân sấy, đồng thời gây tổn hại đến cấu trúc hình thể của tác nhân sấy do thời gian sấy là tương đối lâu nên phương pháp này không phù hợp để sấy xoài.
Sấy bằng tia hồng ngoại: Đây là phương pháp sử dụng năng lượng nhiệt sinh ra từ các tia hồng ngoại để đẩy hơi ẩm hoặc nước trong sản phảm sấy ra ngoài Phương pháp này có nhưng ưu điểm nhất định như: sản phẩm không bị biến đổi thành phần, đảm bảo vệ sinh và không cần đến chất xúc tác trong quá trình sấy Tuy nhiên sấy bằng tia hồng ngoại lại có nhược điểm rất lớn đó là chỉ sử dụng đối với các vật liệu mỏng nhẹ, ngoài ra trong quá trình sấy thì cấu trúc hình thể của vật liệu bị biến đổi, cong vênh hoặc rạng nức, Chính về thế nên phương pháp này không phù hợp với loại vật liệu như xoài.
Sấy chân không: là phương pháp sấy ở môi trường áp suất thấp gần như là chân không Các phần tử nước hoạt động mạnh đồng thời sự bốc hơi diễn ra nhanh làm tăng tốc độ sấy Nhiệt độ sấy thấp nên giữ nguyên được màu sắc, hương vị, chất dinh dưỡng Mặc dù có nhiều điểm nổi bậc, nhưng phương pháp vẫn tồn tại nhiều điểm hạn chế như kích thước máy to, đầu tư lớn và đặc điệt là chi phí vận hành cao, không thích hợp để sấy vật liệu như xoài vốn dĩ giá thành bình quân bán ra không cao so với các phương pháp khác.
Sấy thăng hoa: là công nghệ sấy thực phẩm cao cấp, quy trình được thực hiện ở môi trường sấy nhiệt độ và áp suất thấp Sản phẩm sau khi kết đông được đưa vào môi trường chân không để hơi nước chuyển từ trạng thái rắn sang hơi, cấu trúc sản phẩm được giữ vững, đảm bảo thành phẩn về dinh dưỡng và màu sắc sản phẩm, nâng cao chất lượng và giá trị sản phẩm Tuy nhiên, đầu tư chi phí cho phương pháp này rất lớn, khi hỏng hóc khó sửa chữa và tiêu tốn điện năng khi vận hành, không thích hợp để sấy xoài.
Sấy lạnh bơm nhiệt: là phương pháp sấy ở nhiệt độ thấp, nguyên liệu sẽ nhanh khô hơn do không khí sấy trong buồng sấy đã được tách ẩm và rất khô Nhiệt độ sấy từ 35 –
60 độ C, độ ẩm không khí sấy vào khoảng 10 – 30% cho ra sản phẩm gần như giữ nguyên được thành phần ban đầu, đảm bảo vệ sinh và đặt biệt là giá thành sản xuất rẻ hơn nhiều so với các phương pháp khác với cùng mục đích Phương pháp này rất phù hợp để sấy xoài.
Qua các phương pháp kể trên với các ưu và nhược điểm của từng phương pháp, nhóm em nhận thấy sấy lạnh bơm nhiệt là thích hợp để sấy xoài Vì thế nên nhóm quyết định chọn phương pháp này cho đề tài vì sự ưu việt và độ tin cậy của nó
1.4.5 Sơ đồ nguyên lý của hệ thống sấy lạnh bơm nhiệt.
Máy sấy lạnh hoạt động dựa trên nguyên lý của công nghệ làm lạnh để tách hơi nước khỏi không khí được gọi là tách ẩm tác nhân sấy
Khí sấy sau khi qua khỏi buồng sấy sẽ bị giảm nhiệt và mang nhiều hơi nước từ sản phẩm toát ra Phần khí này sẽ được đưa tới dàn lạnh để ngưng tụ hơi nước ( làm khô không khí ), sau khi tách ẩm không khí khô thu được sẽ ở nhiệt độ khoảng 10 o C sẽ được chạy qua máy nén khí đưa vào dàn nóng để làm nóng đến nhiệt độ sấy cần thiết Không khí khô nóng này sẽ chạy vào buồng sấy với nhiệt độ trong buồng là 40-50 o C Khí sấy luôn được làm khô trước khi vào buồng sấy nên sẽ không có trạng thái bão hòa hơi nước khi sấy ở nhiệt độ thấp Sự chênh lệch nhiệt độ và ấp suất giữa buồng sấy và sản phẩm sẽ hút nước từ sản phẩm sấy ra ngoài Không khí ẩm lúc này được qua bộ lọc khô và đi qua dành lạnh tạo thành một chu trình tuần hoàn khép kín.
Đặc điểm truyền nhiệt và truyền chất trong hệ thống lạnh
Quá trình sấy là quá trình làm khô các vật thể, các vật liệu, các sản phẩm bàng phương pháp bay hơi [3] Như vậy muốn sấy khô một vật ta phải tiến hành các biện pháp kỹ thuật sau:
- Gia nhiệt cho vật để đưa nhiệt độ của nó lên đến nhiệt độ bão hòa ứng với phân áp suất của hơi nước trên bê mặt vật.
- Cấp nhiệt đế làm bay hơi ẩm trong vật thế.
- Vận chuyển hơi ẩm đã thoát ra khỏi vật thể vào môi trường.
Từ những điểm đã nêu ở trên ta thấy rằng trong quá trinh sấy xảy ra các quá trình trao đổi nhiệt và trao đổi chất cụ thế là: quá trình truyền nhiệt từ chất tải nhiệt cho vật sấy, quá trình truyền ẩm từ trong vật sấy ra ngoài bề mặt vật sấy, quá trình truyền ẩm từ bề mặt vật sấy vào môi trường Các quá trình truyền nhiệt, truyền chất trên xảy ra đồng thời trên vật sấy chúng có ảnh hưởng qua lại lẫn nhau Để khống chế và điều khiển quá trình sấy tiến triển theo hướng có lợi nhất cho người sờ dựng chứng ta cần nghiên cứu quá trình truyền nhiệt và truyền chất trong thiết bị sấy.
1.5.1 Quá trình truyền ẩm trong vật thể sấy.
Quá trình sấy bao gồm hai quá trình xảy ra liên tiếp là: truyền ẩm từ trong vật sấy ra ngoài bề mặt và thoát hơi ẩm từ bề mặt vào môi trường Tốc độ sấy phụ thuộc vào tốc độ biến đổi ẩm trong vật sấy và trên bề mặt vật sấy.
Trong nhiều công trình nghiên cứu người ta xem quá trình truyền nhiệt và truyền chất đồng dạng nhau Vì vậy tương tự như phương trình Furiê về dẫn nhiệt ta có phương trình dẫn chất mô tả sự dẫn ẩm trong vật thể như sau: m m m o q u a y u
Trong đó: ∇ u là gradien độ chứa ấm.
∂ z λ m - hệ số dẫn chất kg/mh độ thế. a m - hệ số dẫn thế. γ o - trọng lượng riêng của vật liệu khô.
Phương trình vi phân dẫn chất có dạng:
Năm 1934 A.v Lưcôp đã phát hiện ra hiện tượng khuyếch tán nhiệt của vật ẩm xảy ra dưới tác dụng của gradien nhiệt độ Hiện tượng này ảnh hưởng với mức độ khác nhau đến quá trình dẫn ẩm trong vật thể Trường hợp sấy tốc độ cao ảnh hưởng của hiện tượng này càng lớn.
Như vậy nếu kể đến ảnh hưởng của hiện tượng khuếch tán nhiệt thì phương trình dẫn ẩm có dạng q m =−a m γ o ∇u4+a m γ o δ ∆t=q ma +q mt
Trong đó: δ - hộ số gradien nhiệt độ [l/độ] qma - dòng ấm do dẫn ẩm qmt - dòng ấm do khuếch tán nhiệt
Phương trình vi phân dẫn ẩm trong trường hợp này có dạng ( trường đơn nguyên ):
Phương trình khuếch tán nhiệt trên cũng ảnh hưởng ngược lại đến quá trình truyền nhiệt do đó phương trình vi phân dẫn nhiệt trong trường hợp này có dạng: at aτ=a a 2 t
Trong đó: ε – hệ số bay hơi bên trong ε = 0 khi ẩm chỉ truyền dưới dạng lỏng ε = 1 khi ẩm chỉ truyền dưới dạng hơi r - nhiệt biến đổi pha
C - nhiệt dung riêng của vật, C =C o +C n ω
Co - nhiệt dung riêng của vật khô
Cn - nhiệt dung riêng của nước. a - hệ số dẫn nhiệt dộ
Hệ số ain và δ chỉ phụ thuộc vào độ ẩm và nhiệt độ theo quy luật mô tả trên hình 1.1.Khảo sát phương trình ta thấy rằng khi hiệu số nhiệt độ, hiệu số độ ẩm ở trong và ngoài vật càng lớn thì tốc độ sấy càng lớn Nếu độ ẩm và nhiệt độ ở lớp bề mặt vật lớn hơn ở lớp bêntrong vật thì có thể gây nên sự kìm hãm sự thoát ẩm ở bề mật vật hoặc thậm chí có thể làm cho ẩm chuyển ngược lại từ ngoài vào trong vật.
Khi sấy đối lưu vật sấy đặt trong dòng không khí hay khói nóng Quá trình truyền nhiệt thực hiện từ bề mặt vào trong vật sấy Nhiệt độ bề mặt vật lớn hơn nhiệt độ bên trong vật sấy Do đó độ chênh lệch nhiệt độ này ảnh hưởng xấu đến quá trình dẫn ẩm từ trong vật sấy ra ngoài Nói cách khác trong quá trình sấy đối lưu việc dẫn ẩm từ trong vật sấy ra ngoài gây nên do gradien độ ẩm còn gradien nhiệt độ ngược lại làm chậm sự dẫn ẩm Trên hình 3-2a mô tả sự thay đổi độ ẩm và nhiệt độ bên trong vật sấy theo thời gian sấy.
Dòng ẩm từ trong vật sấy truyền ra ngoài trong sấy đối lưu là: q m =q ma −q mt Hình 1.1 Quan hệ của hệ số ẩm a m và δ với nhiệt độ và độ ẩm
Sự bay hơi ẩm trên bê mặt vật liệu tạo nên dòng ẩm trong vật sấy Ở nhiều vật liệu dạng ẩm này gây nên sự co ngót của vật liệu sấy Hiện tượng này làm cho vật sấy bị kéo ở các lớp ngoài và bị nén ở các lớp trong Quá trình sấy với tốc độ càng lớn thì càng tăng độ chênh độ ẩm giữa bề mặt vật và bên trong vật do đó càng làm tăng ứng suất dư trong vật sấy và có thể dẫn đến bị nứt vỡ vụn ra Do đó sức bên kéo là giới hạn của tốc độ sấy của vật thể Ở một số vật liệu sức bền kéo nhỏ đồng thời ứng suất dư tăng nhanh khi tăng độ chênh ẩm trong vật Dối với các vật liệu này khi sấy đối lưu phải chọn tốc độ sấy nhỏ do đó thời gian sấy, rất dài, vi dụ như sấy gồ sồi thời gian sấy dài đến hàng trăm giờ. a) Sấy đối lưu; b) Sấy tiếp xúc; c) Sấy bức xạ
Khi sấy tiếp xúc sự gia nhiệt thực hiện ở một phía của vật sấy gradíen độ ấm có chiều từ bề mặt tiếp xúc hướng ra phía ngoài còn gardien nhiệt độ có chiều ngược lại Hình 1.2b. Trường hợp này gradien nhiệt độ tăng cường quá trình sấy còn gradien độ ẩm kìm hãm quá trình sấy Dòng ẩm thoát ra từ vật sấy là: q m =q mt −q ma
Khi sấy bức xạ Hình 1.2c, lúc đầu bề mật vật được gia nhiệt rất nhanh gây nên độ chênh ẩm rất lớn giữa tâm và bề mặt vật Độ chênh này gây nên ứng suất cơ học đáng kể Nếu vật liệu là loại xốp mao dẫn ứng suất này sẽ làm nứt vật sấy Do đó sấy bức xạ thuần túy không dùng để sấy các vật xốp mao dẫn (trong công nghiệp) Khi ứng dụng cần phải kèm theo các phương pháp gia nhiệt khác nữa.
Khi sấy bức xạ bằng tia hồng ngoại, tia này có thể thâm nhập vào chiều sâu vật thể 3
Hình 1.2 Sự thay đổi các thông số của vật sấy
- 5 mm, vì vậy ở chiều sâu này nhiệt độ vật lớn hơn nhiệt độ bề mặt vật thể Ở khoảng chiều sâu này gradien dộ ẩm và cả gradien nhiệt độ đều gia tăng dòng ẩm thoát ra từ vật.
Vì vậy sấy bức xạ bằng tia hồng ngoại rất hiệu quả với các vật liệu mỏng (chiều dày nhỏ hơn 10 ~ 12 mm).
1.5.2 Quá trình trao đổi nhiệt và chất giữa bề mặt vật sấy và môi trường.
Trong quá trình sấy môi chất sấy chuyển động bao bọc lấy bề mặt vật sấy Ở đây xảy ra quá trình trao đổi nhiệt và trao đối chất giữa bề mặt vật sấy và môi chất sấy Quá trình này rất phức tạp và có thể mô tả bằng hệ thống các phương trình vi phân và các điều kiện đơn vị của chúng Khi sấy xảy ra quá trình bay hơi ẩm từ vật vào môi trường (thông thường quá trình này xảy ra trong điều kiện không đẳng nhiệt) dòng hơi ẩm thoát ra từ vật vào môi trường bao gồm ba thành phần: dòng ẩm khuếch tán, dòng ẩm khuếch tán nhiệt và dòng ẩm do khuếch tán phân tử, tức là: q m =q mk +q mt +q mp Dòng khuếch tán qmk gây nên bởi chênh lệch nồng độ hơi ấm giữa bề mặt và môi trường Dòng khuếch tán nhiệt qmt gây nên do chênh lệch nhiệt độ giữa bề mặt và môi trường Còn dòng khuếch tán phân tử qmp gây nên do chênh lệch phân áp suất hơi ở bề mặt vật và môi trường Thông thường dòng khuếch tán và dòng khuếch tán phân tử đóng vai trò chủ yếu, còn dòng khuếch tán nhiệt rất nhỏ, trong nhiều trường hợp có thể bỏ qua Khi nhiệt độ tăng việc thoát ẩm bằng dòng phân tử tăng lên và khi nhiệt độ tới 100 thì ở áp℃ thì ở áp suất khí quyển dòng phân tử trở nên là chủ yếu (100%) Sự truyền nhiệt từ môi chất sấy đến vật ẩm là nguyên nhân dẫn đến sự thoát ẩm vào môi trường, đồng thời dòng ẩm thoát ra từ vật sấy vào môi trường cũng ảnh hưởng đến quá trình truyền nhiệt.
Hình 1.3 Sự mô tả ảnh hưởng của trao đổi chất đến trao đổi nhiệt a) Bề mặt khô; b) Bề mặt ướtChúng ta nghiên cứu ảnh hưởng tương hỗ của hai quá trình này Khi môi chất sấy chuyển động bao bọc quanh bề mặt vật sấy, trên bề mặt vật sấy hình thành các lớp biên thủy động và lớp biên nhiệt Đồng thời quá trình thoát ẩm từ bề mặt vật vào môi trường cũng hình thành trên bề mặt vật lớp biên độ chứa ẩm Trong các lớp biên này tồn tại sự thay đổi tốc độ, nhiệt độ và nồng độ ẩm (hay phân áp suất hơi).
So sánh phương pháp sấy lạnh với phương pháp sấy nóng
Sấy là quá trình sử dụng nhiệt để làm giảm hàm lượng ẩm của nguyên liệu dựa trên sự chênh lệch áp suất hơi riêng phần của nước trên bề mặt nguyên liệu với môi trường xung quanh Có 2 phương pháp sấy:
Sấy tự nhiên: Tiến hành bay hơi bằng năng lượng tự nhiên như mặt trời, năng lượng gió, còn gọi là phơi sấy tự nhiên Phương pháp này đỡ tốn nhiệt năng, nhưng không chủ động điều chỉnh được vận tốc quá trình theo yêu cầu kỹ thuật, năng suất thấp,…
Sấy nhân tạo: Thường được tiến hành trong các loại thiết bị sấy để cung cấp nhiệt cho các vật liệu ẩm chia thành 2 nhóm là sấy nóng và sấy lạnh.
Sấy nóng là phương pháp sử dụng không khí nóng để làm khô thực phẩm, sử dụng chủ yếu nhờ vào sự bốc hơi nước ở nhiệt độ cao làm thực phẩm khô nhanh Nhiệt từ gió tách ẩm ra khỏi vật sấy, gió mang ẩm thoát ra bên ngoài Phương pháp này có nguyên lý như quá trình phơi nắng nhưng có hiệu suất sấy cao hơn do lưu lượng gió và nhiệt đều hơn, sản phẩm sấy khô nhanh hơn Thường phù hợp cho các nguyên liệu sấy như : các loạt hạt cứng, thuốc, thực phẩm, một số linh kiện điện tử v.v
Ưu điểm của phương pháp sấy nóng :
- Chi phí ban đầu thấp hơn so máy sấy lạnh, nếu hỏng hóc chi phí sửa chữa thay thế cũng rẻ hơn rất nhiều, có thể tự sửa chữa và ít hỏng hơn loại máy sấy lạnh.
- Tiêu thụ điện trên máy sấy nóng thấp hơn so với máy sấy lạnh.
- Thời gian sấy nóng sấy nhanh khô hơn thời gian sấy lạnh.
- Nguồn năng lượng sử dụng cho phương pháp sấy nóng đa dạng : Khói thải, hơi nước nóng, dầu mỏ, than đá v.v
Nhược điểm của phương pháp sấy nóng :
- Sản phẩm sấy thường bị biến màu, chất lượng không cao, không đám ứng được yêu cầu màu sắc và mùi vị.
- Chỉ sấy được các vật sấy không cần có các yêu cầu đặc biệt về nhiệt độ.
Sấy lạnh là phương pháp hút ẩm bên trong buồng sấy làm cho không khí rất khô ở nhiệt độ thấp hơn nhiệt độ sấy thông thường Khi đó, nước bên trong sản phẩm sẽ bay hơi vào không khí nhanh hơn bình thường khiến sản phẩm khô nhanh trong khi nhiệt độ sấy không cao Thường phù hợp sấy cho các nguyên liệu cần giữ mùi vị, màu sắc tự nhiên đẹp
Ưu điểm của phương pháp sấy lạnh :
- Có thể sấy được nhiều loại sản phẩm
- Sản phâm khô rất tốt về mùi vì, không bị biến sắc, giữ được hàm lượng dinh dưỡng cao
Nhược điểm của phương pháp sấy lạnh:
- Không thể tự sửa chữa khi bị hư hỏng, dễ bị lỗi cảm biến.
Tuy rằng dùng phương pháp sấy nóng cũng có thể sấy được vật liệu sấy là Xoài với thời gian sấy nhanh hơn phương pháp sấy lạnh Tuy nhiên, sản phẩm sau khi sấy sẽ không giữ được hàm lượng dinh dưỡng cao, mùi vị, màu sắc đẹp theo nhu cầu của người tiêu dùng Vì vậy, việc lựa chọn phương pháp sấy lạnh với tốc độ sấy nhanh sẽ đảm bảo được hàm lượng dinh dưỡng, màu sắc đẹp mắt đến với nhu cầu của người tiêu dùng.
Việt Nam là một trong những quốc gia có sản lượng xoài lớn trên thế giới Xoài là một trong những loại trái cây ăn quả được ưa thích ở trong nước cũng như ngoài nước,thường được dùng để chế biến và xuất khẩu sang các quốc gia lân cận Tuy nhiên vào mùa thu hoạch với sản lượng quá lớn nên sẽ dẫn đến tình trạng tiêu thụ, ứ đọng xoài Do điều kiện thời tiết của Việt Nam rất nóng nên việc giữ cho xoài tươi trong một thời gian dài rất hạn chế vì thế cần phải tìm ra một phương pháp chế biến xoài hiệu quả và mang lại
Nam ngày càng phát triển nên đời sống của người dân được cải thiện nhiều nên xu hướng sử dụng các sản phẩm trái cây ngày càng tăng Trên thị trường hiện nay có rất nhiều loại trái cây trong nước nhập khẩu (dẫn chứng), nhưng xoài vẫn luôn có vị trí nhất định trong lòng người tiêu dùng bởi giá trị dinh dưỡng mà nó mang lại cho con người. Để giải quyết tình trạng dư thừa xoài ở trong nước, đồng thời giữ nguyên giá trị dinh dưỡng, hương vị, cung cấp thường xuyên cho người tiêu dùng và giải quyết giá xoài bấp bênh cho người nông dân Vì vậy, nhóm chúng tôi quyết định chọn đề tài “Thiết kế hệ thống sấy xoài sử dụng phương pháp sấy bơm nhiệt năng suất 50kg/mẻ”.
Vật ẩm
Vật ẩm [3] là những vật thể chứa một lượng chất lỏng nhất định Vật ẩm bao gồm vật khô tuyệt đối và ẩm Ẩm trong vật thường là nước trường hợp đặc biệt là dung môi hữu cơ Tỷ lệ ẩm dạng hơi rất nhỏ có thể bỏ qua Những vật thể có khả năng chứa ẩm đều là vật xốp Các hang xốp trong vật là những chỗ trống chứa không khí có khả năng chứa ẩm. Khi tiếp xúc với không khí ẩm hơi nước trong không khí sẽ xâm nhập vào các hang xốp và ngưng tụ thành lỏng Quá trình này là quá trình hấp thụ ẩm Như vậy ẩm trong các hang xốp gồm lỏng và hơi nhưng do khối lượng riêng của hơi rất nhỏ so với lỏng nên tỷ lệ ẩm dạng hơi vô cùng nhỏ có thể bỏ qua Những vật rắn không xốp như kim loại, thủy tinh, không có khả năng chứa ẩm.
Tác nhân sấy
Tác nhân sấy có những nhiệm vụ sau:
- 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.
Tùy theo phương pháp sấy, tác nhân sấy có thể thực hiện một hoặc hai trong ba nhiệm vụ nói trên.
- Khi sấy đối lưu, tác nhân sấy làm hai nhiệm vụ gia nhiệt và tải ẩm
- Khi sấy bức xạ, tác nhân sấy làm nhiệm vụ tải ẩm và bảo vệ vật sấy.
- Khi tiếp xúc với tác nhân sấy làm nhiệm vụ tải ẩm.
Khi sấy bằng điện trường tần số cao, tác nhân sấy làm nhiệm vụ tải ẩm.
Khi sấy chân không chỉ có thể cấp nhiệt bằng bức xạ hay dẫn nhiệt hoặc kết hợp cả hai cách cấp nhiệt này Việc thoát ẩm dùng bơm chân không hay kết hợp bơm chân không và thiết bị ngưng kết ẩm ( sấy thăng hoa ) Vì vậy phương pháp sấy chân không không cần tác nhân sấy.
Các loại tác nhân sấy.
- Không khí ẩm: là loại tác nhân sấy thông dụng nhất Dùng cho không khí ấm có nhiều ưu điểm: không khí có sẵn trong tự nhiên, không đọc và không làm ô nhiễm sản phẩm.
- Khói lò: Sử dụng khói lò làm môi chất sấy có ưu điểm là không cần dùng calorife, phạm vi nhiệt độ rộng nhưng dùng khói lò có nhược điểm là khói có thể ô nhiễm sản phẩm do bụi và các chất có hại như CO SO 2 , 2
- Hỗn hợp không khí hơi hơi nước: Tác nhân sấy loại này dùng khi cần có độ ẩm tương đối cao.
- Hơi quá nhiệt: Hơi quá nhiệt dung làm môi chất sấy trong trường hợp nhiệt độ cao và sản phẩm sấy là chất dễ cháy, nổ. Động học quá trình sấy [3] khảo sát sự thay đổi của các thông số đặc trưng của vật sấy trong quá trình sấy Khi nghiên cứu động học quá trình sấy các thông số này thường lấy giá trị trung bình Các thông số được nghiên cứu thường là độ chứa ẩm u, độ ẩm w, nhiệt độ vật sấy tv, tốc độ sấy ∂u ∂ τ (hay ∂ w ∂ τ ) Trong quá trình sấy các thông số này thay đổi theo thời gian sấy Các quy luật nghiên cứu được ở động học quá trình sấy cho phép tính toán lượng ẩm bay hơi, nhiệt lượng cần cung cấp cho quá trình sấy, từ đó xác định được thời gian sấy cũng như các chế độ sấy phù hợp nhất đối với các loại sản phẩm khác nhau.
Sự thay đổi độ ẩm và nhiệt độ tại mỗi phần của vật phụ thuộc vào cường độ và quan hệ của quá trình trao đổi nhiệt, chất trong lòng vật và trên bề mặt vật dưới tác dụng của môi trường xung quanh vật sấy Trong đó vai trò quyết định là quá trình truyền nhiệt truyền chất giữa các vật và môi trường Trao đổi nhiệt và chất bên trong vật là quá trình rất phức tạp bị ảnh hưởng của dạng liên kết ẩm trong vật thể. Để xác định các quy luật thay đổi của trường độ ẩm trong vật phụ thuộc vào không gian (x,y,z) và thời gian r: u= (x,y,z,τ) và trường nhiệt độ của vật sấy tv = f(x,y,z,τ) bằng) và trường nhiệt độ của vật sấy tv = f(x,y,z,τ) và trường nhiệt độ của vật sấy tv = f(x,y,z,τ) bằng) bằng giải tích, cần phải giải hệ phương trình vi phân phi tuyến rất phức tạp Ngoài ra để miêu tả chính xác quá trình cần biết rõ các đặc điểm diễn biến của quá trình sấy Vì vậy việc nghiên cứu động học quá trình sấy bằng thực nghiệm là vô cùng quan trọng Để tiện khảo sát người ta xét trường hợp đơn giản nhất là: tác nhân sấy là không khí nóng có các thông số không đổi sau: nhiệt độ t, độ ẩm tương đối φ, tốc độ lưu động V Độ chứa ẩm trong vật sấy được phân bố đều trong vật, vật sấy có bề mặt bay hơi tương đối lớn
Các quy luật thay đổi các đặc tính cơ bản của quá trình sấy là những quy luật nhận được qua nghiên cứu thực nghiệm Trong đó quan trọng nhất là các quy luật thay đổi của độ ẩm theo thời gian sấy, quy luật thay đổi của nhiệt độ vật sấy theo thời gian sấy và quy luật thay đổi của tốc độ sấy Các quy luật này biểu thị dưới dạng đồ thị tương ứng là các đường cong sấy, đường cong tốc độ sấy và đường cong nhiệt độ sấy.
1 Đường cong sấy Đường cong sấy biểu diễn quan hệ giữa độ chứa ẩm và nhiệt độ vật sấy theo thời gian: u=f(τ) và trường nhiệt độ của vật sấy tv = f(x,y,z,τ) bằng) và tv = f
(τ) và trường nhiệt độ của vật sấy tv = f(x,y,z,τ) bằng).
Ba giai đoạn của quá trình sấy biểu diễn trên đồ thị tương ứng bằng các đoạn OA, OB, BC.
Trong giai đoạn sấy tốc độ không đổi độ ẩm và nhiệt độ có quan hệ tuyến tính với thời gian Còn trong giai đoạn gia nhiệt và giai đoạn sấy tốc độ giảm quan hệ này có dạng đường cong Đường cong thay đổi nhiệt độ của vật trong giai đoạn làm nóng vật và giai đoạn sấy tốc độ sấy giảm không trùng nhau đối với các lớp bên trong vật (a’,b’) và các lớp trên bề mặt (a,b)
2 Đường cong tốc độ sấy Đường cong tốc độ sấy biểu thị quan hệ giữa tốc độ sấy ∂u ∂ τ và thời gian sấy τ) và trường nhiệt độ của vật sấy tv = f(x,y,z,τ) bằng ( hoặc
∂ τ=f(ω) ) Đường cong này có thể nhận được bằng cách đạo hàm số u = f(τ) và trường nhiệt độ của vật sấy tv = f(x,y,z,τ) bằng) tại thời điểm được biểu thị bằng độ dốc của đường cong u = f(τ) và trường nhiệt độ của vật sấy tv = f(x,y,z,τ) bằng) tại thời điểm đó Trong quá trình sấy độ ẩm của vật giảm dần nên chiều diễn biến của đường cong tốc độ sấy là từ phải sang trái Trong giai đoạn làm nóng vật tốc độ sấy tăng nhanh từ 0 đến trị số N sau đó giữ không đổi trong suốt giai đoạn sấy đầu tới khi độ ẩm giảm đên trị số ωk1
Trong giai đoạn sấy tốc độ giảm, tốc độ sấy sẽ giảm từ trị số N tới 0 ứng với độ ẩm cân bằng của vật ωcb Trong giai đoạn này đường cong tốc độ sấy có dạng khác nhau tùy thuộc vào cấu trúc, kích thước và bản chất vật sấy Đường 1 gần như đường thẳng là trường hợp sấy các vật liệu mỏng có cấu trúc sợi như giấy, các tông mỏng Đường 2 ứng với trường hợp sấy cá vật dạng tấm như vải, da mỏng, tấm hồ, bột Đường 3 là đường cong ứng với các vật liệu gốm, đường cong này có bề lõm quay ngược vớ đường cong 2 chứng tỏ giai đoạn cuối liên kết ẩm chặt chẽ ( ẩm hấp thụ ) chiếm tỷ lệ khá lớn Đường cong 4 là đường cong ứng với các vật keo như đất sét Đường cong 5 là của các vật keo xốp mao dẫn.
3 Đường cong nhiệt độ sấy.
Trong quá trình sấy độ chứa ẩm u của vật giảm dần nên quá trình sấy độ chứa ẩm u của vật giảm dần nên quá trình sấy trên đồ thị này diễn biến theo chiều u giảm ( từ phải sang trái ) Vật ở trạng thái ban đầu u0, t0 được gia nhiệt tăng nhiệt độ cho đến tư Trong giai đoạn sấy tốc độ không đổi nhiệt độ vật bằng tư Trong giai đoạn sấy tốc đô giảm nhiệt độ vật (tv) tăng dần và khi đạt đến trạng thái cân bằng giữa vật sấy và môi trường ( trong buồng sấy ) thì tv = tf ( tf là nhiệt độ môi chất sấy), còn nhiệt độ chứa ẩm của vật là ucb. Trong giai đoạn làm nóng vật nhiệt độ tâm vật và bề mặt khác nhau, nhiệt độ bề mặt vật thay đổi nhanh hơn còn ở tâm vật thay đổi chậm hơn nhưng cuối cùng khi đã đạt đến trạng thái cân bằng nhiệt thì chúng đều bằng nhau và bằng với nhiệt độ môi chất tf ( trên đồ thị đường nét đứt biểu thị nhiệt độ tâm vật sấy ).
Hình 2.2 Đường cong tốc độ sấy Đối với những vật xốp mao dẫn ít co giãn đường cong nhiệt độ sấy có dạng khác đôi chút.
Nếu tất cả các mao dẫn lúc đầu đều chứa nước thì trong giai đoạn làm nóng vật nhiệt độ bề mặt vật sẽ bằng tư còn nhiệt độ tâm vật thì nhỏ hơn (hình 4-4) Ngược lại nếu những mao dẫn lớn không chứa ẩm hoặc có những bề mặt không cho thoát ẩm như bề mặt vật tiếp xúc với khay sấy hay bề mặt tang sấy thì nhiệt độ bề mặt vật sẽ lớn hơn tư Đường cong nhiệt độ sấy có ý nghĩa rất lớn trong cộng nghệ sấy vì chất lượng sản phẩm sáy phụ thuộc rất nhiều vào nhiệt độ sấy cũng như thời gian lưu của vật trong nhiệt độ này Dựa vào sự thay đổi vật trong quá trình sấy có thể xác định được các dạng liên kết ẩm và một số đặc tính quan trọng khác của quá trình tách ẩm
Như đã trình bày ở trên, trong suốt quá trình sấy nhiệt độ của vật không bằng nhiệt độ môi trường sấy Ở giai đoạn gia nhiệt và giai đoạn sấy tốc độ không đổi nhiệt của vật chỉ giới hạn bầng nhiệt kế ướt vì vậy có thể cho phép môi chất sấy có nhiệt độ cao nhưng có độ ẩm tương đối nhỏ Chẳng hạn khi tăng nhiệt độ của không khí ẩm có độ ẩm tương đối nhỏ Chẳng hạn khi tăng nhiệt độ của không khí ẩm có độ chứa ẩm tương đối nhỏ Chẳng hạn khi tăng nhiệt độ của không khí ẩm có độ chứa ẩm d = 8g/kg từ trị số 200℃ thì ở áp đến
450℃ thì ở áp thì nhiệt độ nhiệt kế ướt chỉ tăng lên từ 47℃ thì ở áp lên đến 63℃ thì ở áp Vật chất có độ ẩm càng cao thì càng ít chịu ảnh hưởng xấu khi tăng nhiệt độ môi trường ( ở giai đoạn đầu quá trình sấy ).
Đặc điểm diễn biến quá trình sấy
Giai đoạn này bắt đầu từ lúc đưa vật liệu vào buồng sấy tiếp xúc với không khí nóng cho tới khi nhiệt độ đạt đến bằng nhiệt độ nhiệt kế ướt ( tư ) Trong quá trình này toàn bộ vật liệu sấy được gia nhiệt Ẩm trong vật liệu được gia nhiệt cho đến khi đạt được nhiệt độ sôi tương ứng với phân áp suất hơi nước trong môi trường không khí trong buồng sấy ( tư ) Do được làm nóng nên độ ẩm trong vật liệu giảm do bay hơi ẩm còn nhiệt độ của liệu sấy thì tăng dần lên từ nhiệt độ ban dầu cho đến khi bằng nhiệt độ nhiệt kế ướt Tuy nhiên sự tăng nhiệt độ trong quá trình xảy ra không đồng đều ở phần trong và phần ngoài vật liệu sấy, vùng trong đạt tới tư chậm hơn Đối với những loại vật liệu dễ sấy thì quá trình này diễn ra rất nhanh.
2.4.2 Giai đoạn sấy không đổi
Kết thúc giai đoạn gia nhiệt, ta tiếp tục cung cấp nhiệt, ẩm trong vật liệu sẽ hóa hơi còn nhiệt độ của vật không đổi nên nhiệt lượng cung cấp chỉ để làm hóa hơi nước Ẩm từ bên trong vật liệu sẽ hóa hơi và truyền ra bên ngoài bề mặt vật liệu Do nhiệt độ không khí không đổi, nhiệt độ vật liệu cũng không đổi nên chênh lệch nhiệt độ không khí và môi trường cũng không đổi, tốc độ hơi ẩm của vật cũng không đổi Điều này làm cho tốc độ giảm của độ chứa ẩm của vật liệu theo thời gian ( ∂u ∂ τ ) không đổi, có nghĩa là tốc độ sấy không đổi:
2.4.3 Giai đoạn sấy tốc độ giảm
Kết thúc giai đoạn sấy tốc độ không đổi, ẩm tự do bay hơi hết, trong vật vlieuj chỉ còn ẩm kiên kết Năng lượng để bay hơi ẩm liên kết lớn hơn so với ẳm tự do và càng tăng lên khi độ ẩm của vật liệu càng nhỏ (ẩm liên kết càng chặt) Do tốc độ bay hơi ẩm trong giai đoạn này nhỏ hơn giai đoạn tốc độ không đổi có nghĩa là tốc độ sấy trong giai đoạn này nhỏ hơn và càng giảm đi theo thời gian sấy Quá trình càng tiếp diễn, độ ẩm của vật liệu càng giảm, tốc độ sấy cũng giảm cho đến khi độ ẩm của vật liệu giảm đến độ ẩm cân bằng ứng với điều kiện môi trường không khí ẩm trong buồng sấy (ucb, ⍵cb) thì quá trình thoát ẩm của vật ngừng lại , có nghĩa là tốc độ sấy bằng không( ∂u ∂ τ =0 ¿ Trong giai đoạn này nhiệt độ sấy lớn hơn nhiệt độ nhiệt kế ướt Nhiệt độ bên ngoài tăng nhanh hơn nhiệt độ bên trong vật liệu do đó hình thành gradien nhiệt độ trong vật liệu sấy Khi độ ẩm của vật đạt đến độ ẩm cân bằng thì lúc này vật liệu sấy và môi trường có sự cân bằng ẩm Có nghĩa là không có sự trao đổi nhiệt và chất giữa vật và môi trường Ở cuối quá trình sấy, do tốc độ sấy nhỏ nên thời gian sấy kéo dài Về lý thuyết, để độ ẩm cân bằng thì thời giân sấy 𝜏 đến ∞ tức là đường cong u= f(𝜏) tiệm cận với đường thẳng ucb = const Tuy vậy trong thực tế người ta sấy đến độ ẩm cuối u2 (⍵2) lớn hơn độ ẩm cân bằng Độ ẩm cân bằng phụ thuộc độ ẩm tương đối và nhiệt độ không khí ẩm nên tùy theo độ ẩm tương đối
Các quá trình sấy bơm nhiệt
Ở ba giai đoạn sấy kể trên, giai đoạn thứ nhất thường xảy ra rất nhanh so với hai giai đoạn tiếp theo Chính vì vậy nên trong nhiều trường hợp người ta chia quá trình sấy thành hai giai đoạn: giai đoạn sấy tốc độ không đổi (bao gồm cả giai đoạn gia nhiệt) ∂u ∂ τ =const hay còn gọi là giai đoạn đẳng nhiệt ∂ tv ∂ τ =0 và giai đoạn sấy tốc độ giảm ∂u ∂ τ ˃ 0 hay giai đoạn nhiệt độ tăng ∂ tv ∂ τ ˃ 0
2.5.1 Quá trình làm lạnh khử ẩm
Quá trình làm lạnh, làm khô không khí xảy ra trong dàn lạnh của bơm nhiệt (quá trình 1-2-3), ở đó xảy ra quá trình dòng không khí tiếp xúc với bề mặt dàn lạnh
Hình 2.4 Quá trình làm lạnh TNS
TNS sau buồng sấy trạng thái 1 được hút qua dàn lạnh thực hiện quá trình làm lạnh đẳng dung ẩm tới trạng thái 2 (trạng thái TNS đạt nhiệt độ đọng sương), TNS tiếp tục được làm lạnh dưới nhiệt độ đọng sương thực hiện quá trình tách ẩm 2-3 Lượng hơi nước sẽ ngưng tụ tại đây Kết thúc quá trình làm lạnh, không khí ở trạng thái bão hoà
2.5.2 Quá trình gia nhiệt TNS
Không khí sau khi đi qua dàn lạnh, có trạng thái 3 và độ ẩm lúc này là khoảng 100%. Dòng khí này tiếp tục được đi qua dàn ngưng Dòng khí được sấy nóng đẳng dung ẩm, nên trạng thái dòng khí là điểm 4 Trạng thái điểm 4 tuỳ thuộc vào từng thiết kế mà người ta cho đó là trạng thái tối ưu.
Công suất làm nóng cần thiết sẽ cho phép sử dụng toàn bộ hay chỉ một phần công suất dàn ngưng Độ ẩm tương đối của dòng khí có thể đạt đến 20% hay thấp hơn
Hình 2.5 Quá trình làm nóng TNS
2.5.3 Quá trình hấp thụ ẩm của TNS
Sau khi qua dàn ngưng, dòng khí ở trạng thái 4 có độ ẩm tương đối thấp Cho dòng khí đi qua các vật liệu sấy, ẩm trong vật liệu sấy được bay hơi vào không khí Quá trình sấy xảy ra làm cho VLS giảm, TNS truyền nhiệt và nhận ẩm theo quá trình 4-1 Đối với quá trình sấy lạnh lý thuyết, nhiệt độ TNS trong buồng sấy xem như không đổi, chỉ có độ chứa hơi của TNS tăng lên do nhận ẩm từ vật liệu.
Hình 2.6 Quá trình hấp thụ ẩm của TNS
Kế thừa có chọn lọc với kết quả nghiên cứu của các tác giả đã nghiên cứu về lĩnh vực sấy lạnh đặc biệt là trong sấy thực phẩm thông qua các công trình khoa học đã được công bố.
Tìm hiểu một số thiết bị sấy lạnh bằng bơm nhiệt có sẵn ở các cơ sở trong nước.Tiếp cận và tiếp thu các ý kiến của các chuyên gia, các nhà nghiên cứu trong lĩnh vực sấy nói chung và sấy lạnh nói riêng.
Tiến hành khảo sát công nghệ và thiết bị, tìm hiểu phân tích thiết bị để nắm bắt được các thông số cơ bản và công nghệ, yêu cầu kỹ thuật của thiết bị làm cơ sở so sánh, đánh giá thiết bị khi nghiên cứu lý thuyết và thực nghiệm.
Tìm hiểu các ưu điểm và nhược điểm của các máy sấy lạnh hiện có để nghiên cứu,ứng dụng, xác định ra một hệ thống sấy phù hợp, hiệu quả và tiết kiệm chi phí chế tạo, chi phí vận hành.
Trên cơ sở tiếp cận, tìm hiểu về công nghệ, thiết bị và những kinh nghiệm chuyên môn, tiếp thu có chọn lọc những ưu khuyết điểm làm cơ sở vững chắc cho quá trình nghiên cứu giúp tiết kiệm thời gian, công sức, chi phí nghiên cứu và đem lại hiệu quả tốt cho đề tài. Áp dụng các công thức toán học về lĩnh vực sấy nói chung và lĩnh vực sấy lạnh nói riêng để giải quyết các bài toán thiết kế theo hướng tạo ra mô hình vật lý cũng như giải các bài toán về quy hoạch thực nghiệm.
2.6.3 Phương pháp tính toán vật chất
Phương pháp này chủ yếu dựa vào định luật bảo toàn khối lượng và phương trình cần bằng vật chất để xác định lượng nguyên liệu chính xác đưa vào sấy và lượng sản phẩm thu nhận được sau khi sấy.
+ Năng suất của thiết bị: là lượng ẩm bay hơi và ngưng tụ lại trong một mẻ sấy, [kg nước ngưng/mẻ]
+ Thời gian sấy một mẻ
+ Độ ẩm ban đầu của nguyên liệu đưa vào sấy
+ Độ ẩm sản phẩm đạt yêu cầu
Cơ sở phương pháp nghiên cứu
TÍNH TOÁN HỆ THỐNG SẤY LẠNH
3.1 Các thông số ban đầu của quá trình sấy
Vật liệu sấy : Xoài (tvls = 30 0 C) có các thành phần phần trăm và công thức tính khối lượng riêng vật liệu sấy [4]
- Khối lượng riêng của vật liệu sấy :
Các thông số ban đầu của quá trình sấy
Vật liệu sấy : Xoài (tvls = 30 0 C) có các thành phần phần trăm và công thức tính khối lượng riêng vật liệu sấy [4]
- Khối lượng riêng của vật liệu sấy :
Vậy : Khối lượng riêng VLS là: ρ vls = 1−ε
- Nhiệt dung riêng của vật liệu sấy:
Vậy: Nhiệt dung riêng của VLS là:
- Hệ số dẫn nhiệt của vật liệu sấy:
Vậy: Hệ số dẫn nhiệt VLS là: λ vls =∑ i=1
- Hệ số khuếch tán nhiệt : α vsl = λ vls
- Việc lựa chọn các thông số Xoài dựa vào [5] Xoài được rửa dưới vòi nước chảy, gọt và cắt thành lát với kích thước là 50mm x 25mm x 2mm.
- Độ ẩm ban đầu được chọn theo [6] là 82% ( theo cơ sở ướt )
- Độ ẩm cuối được chọn theo [7] là 15% ( theo cơ sở ướt)
- Hoạt độ của nước phù hợp để sấy xoài dẻo là aW=0,6 [7]
- Độ ẩm cân bằng được xác định theo bảng tra với hoạt độ nước aw=0,6 ta được Mke%
- Khối lượng nguyên liệu sau 1 mẻ sấy : Ta có : G1 = 50 kg/ mẻ
- Tác nhân sấy : Chọn tác nhân sấy là không khí.
- Thông số vật lý ngoài trời: chọn theo đài khí trượng dự báo thời tiết ở TP HCM [8] + Nhiệt độ môi trường: to= 30 o C
+ Độ ẩm tương đối của môi trường : φ o =¿ 75%
- Thông số không khí trước khi vào thiết bị sấy :
+ Nhiệt độ tác nhân sấy vào thiết bị sấy : t4= 40 o C
+ Vân tốc trong buồng sấy là 3,5 ÷ 4 m/s Ta chọn v=3,5m/s.
- Thông số không khí sau khi ra khỏi thiết bị sấy: t1=t4@ o C xem như đây là quá trình lý thuyết.
- Thông số không khí sau dàn lạnh: chọn t3 o C
+ Độ ẩm tương đối φ 3=¿ 100% Vì quá trình làm lạnh thường đạt đến trạng thái bão hòa.
Xác định thông số của các điểm nút trên đồ thị quá trình sấy
1 Điểm 0: Môi trường bên ngoài
+ Phân áp suất bão hòa của hơi nước:
+ Dung ẩm của không khí: d o =0,621 φ 0 P b h0
(Lấy giá trị Pa = 1bar) + Entanpy của không khí ngoài trời :
Từ các thông số nhiệt độ và độ ẩm không khí ngoài trời, sử dụng đồ thị I-d ta xác định được ts % 0 C (Từ điểm O (30 0 C, 75%) dóng đường d= const cắt đường φ0%, ta xác định được ts)
2 Điểm 1: Trạng thái không khí ra khỏi thiết bị sấy.
+ Chọn độ ẩm tương đối của tác nhân sau khi ra khỏi thiết bị sấy là : chọn φ1 = 75% + Phân áp suất bão hòa:
Hình 3.1 Biểu diễn đồ thị quá trình sấy t-d
3 Điểm 2: Trạng thái không khí bắt đầu vào dàn lạnh
+ Tra đồ thị t-d ta được t2 = 35°C
+ Phân áp suất bão hòa hơi nước:
4 Điểm 3: Trạng thái không khí sau dàn lạnh.
+ Phân áp suất bão hòa:
+ Dung ẩm của không khí : d 3 =0,621 φ 3 P b h3
5 Điểm 4: Trạng thái không khí vào thiết bị sấy.
+ Phân áp suất bão hòa :
+ Dung ẩm: vì quá trình sấy đẳng dung ẩm nên ta có : d4=d3=0,007707kg/kgkkk
+ Nhiệt độ bầu ướt: Tra đồ thị t-d ta được : tư4= 21 o C
+ Nhiệt độ trung bình tính toán : t m =t 1 +t 4
* Bảng thông số điểm nút của quá trình sấy bơm nhiệt: Điểm t, o C d, g/kgkkk I, kJ/kgkkk φ, % t ư, o C
Tính toán tốc độ sấy và thời gian sấy
- Bề dày vật liệu là δ =2 mm
1 Tốc độ sấy đẳng tốc.
Chọn vận tốc sấy v = 3,5 m/s < 5m/s nên, α q được tính theo công thức [trích] α q =6,15+4,17.ν=6,15+4,17.3,5 ,745W/m 2 K
Nhiệt ẩn hóa hơi: tại t w ! o C r%09,64−2,51 t w %09,64−2,51.21$56,93kJ/kg
Cường độ bay hơi trên bề mặt vật liệu theo quan hệ giữa công thức Newton và công thức của Dalton:
Vậy tốc độ sấy đẳng tốc theo A.V Luikov là:
2 Tốc độ sấy giảm tốc.
Hệ số sấy tương đối: χ=1,8
455,5=0, 00395 Điều kiện để bắt đầu quá trình sấy giảm tốc là :
Vậy giai đoạn sấy giảm tốc : M kx1 → M ke 269,2 %→16 %
Giai đoạn sấy đẳng tốc: M k 1 → M kx 1 455 , 5 % → 269 , 2%
Tốc độ sấy giảm tốc là:
Theo Luikov [8] đưa ra cách tính thời gian sấy VLA chỉ gồm 2 giai đoạn chính, thời gian sấy giai đoạn đốt nóng τo diễn ra rất nhanh nên xem như bỏ qua.
Thời gian sấy đẳng tốc: τ 1 =M k 1 −M kx1
Thời gian sấy giảm tốc: τ 2 = −1 χ U 1 ln[¿χ(M k 2 −M ke )]= −1
0, 00395.54,967ln[¿0, 00395(17,65−16)]#,18h¿ ¿Tổng thời gian sấy: ∑𝜏 = τ 1+ τ 2+ τ 0 = 3,39+23,18+ 0 = 26,6 h
Tính toán nhiệt quá trình
Lượng ẩm bay hơi trong quá trình sấy:
Lượng ẩm bốc hơi trong 1 giờ:
26,6 =1,48kg/h Lượng không khí khô cần thiết để làm bay hơi 1 kg ẩm: l ¿ = 1 d 1 −d 4 = 1
Lượng không khí khô tuần hoàn trong quá trình sấy:
L ¿ =W l ¿ 9,41.35,2890,4kgkkk/mẻ Nhiệt lượng dàn nóng gia nhiệt cung cấp cho quá trình sấy để làm bay hơi 1kg ẩm: q dnlt =( I 4−I 3 )=60,03−29,50,53kJ/kga
Nhiệt lượng dàn nóng cung cấp để sấy 1 mẻ:
Năng lượng tiêu hao cho quá trình sấy trong 1 giây:
Nhiệt lượng riêng làm ngưng tụ ẩm: q nta =I 1 −I 2 2,97−127,62=5,35kJ/kg
Nhiệt lượng làm ngưng tụ ẩm:
Nhiệt lượng cần thiết để tách 1kg nước: q dllt =( I 1−I 3 )2,97−29,53,47kJ/kg Lượng nhiệt mà dàn lạnh thu được cho cả quá trình sấy:
3.5 Xác định kích thước buồng sấy.
*Năng suất buồng sấy: G 1Pkg/mẻ , G 2,58kg/mẻ
+ρ vls : Khối lượng riêng của vật liệu sấy, ρ vls 50,63kg/m 3
+ K v : Hệ số điền đầy K v =(0,4÷0,5) Ta chọn K v = 0,5.
-Thể tích toàn bộ buồng sấy:
Trong đó: △V là thể tích của các khoảng trống của kênh gió và các không gian đặt quạt và các thiết bị sấy, m 3 Theo kinh nghiệm ta chọn △ V =(30 ÷ 40 % )V h
Vậy thể tích buồng sấy là: V = 0,0951 + 0,03804 = 0,1331 m 3
Với kết quả trên ta chọn các kích thước của buồng sấy: Dài×Rộng×Cao là:
Cân bằng nhiệt cho quá trình sấy
Phương trình cân bằng nhiệt cho thiết bị sấy:
4 2 vls vls 1 n vls 1 vc vc vc 1 s bs 1 2 vls vls 2 vc vc vc 2 m
1 – 4 2 2 – 1 2 – 1 – 1 s bs vls vls vls vc vc vc vc m n vls
• Qs : Nhiệt lượng cung cấp để gia nhiệt tác nhân sấy.
• Qbs : Nhiệt lượng bổ sung Do không dùng thiết bị gia nhiệt cho không khí sau dàn nóng nên Qbs = 0.
• Q1 = - W.Cn.tvls1:Nhiệt hữu ích do ẩm mang vào.
• G2.Cvls (tvls2 – tvls1) = Qvls : Nhiệt lượng tổn thất do vật liệu sấy mang ra.
• Qm : Nhiệt tổn thất ra môi trường theo kết cấu bao che.
• Gvc.Cvc.(tvc2 – tvc1) = Qvc : Nhiệt lượng tổn thất theo thiết bị vận chuyển.
• Q2 = L(I1 – I4) : Nhiệt tổn thất do tác nhân sấy.
Từ (*) chia 2 vế cho W ta được:
Vì bỏ qua qbs : q s l I 1 – I 4 q vls q vc q m – C t n vls 1 Đặt △= (qvls + qvc + qm) – Cn.tvls1
Với là tổn thất nhiệt để làm bay hơi 1 kg ẩm.
1 Tổn thất nhiệt ra môi trường q m
- Nhiệt độ bên ngoài buồng sấy: tf1 = t0 = 30 o C
- Nhiệt độ bên trong buồng sấy: tf2 = 40 o C
- Buồng sấy có tường làm bằng thép có chiều dày = 3 mm Tra bảng phụ lục 15 [8] ta được hệ số dẫn nhiệt = 45 W/mK.
- Nhiệt tổn thất ra môi trường được tính theo công thức Qm = K.F.t, (W)
- F - Diện tích xung quanh của buồng sấy, m 2
Buồng sấy là hình hộp có các thông số: L×B×H= 0,6×0,5×0,45 (m 3 )
Ta tính tổng diện tích xung quanh của buồng sấy:
- t - Độ chênh nhiệt độ bên trong và bên ngoài buồng sấy, 0 C
1, - hệ số toả nhiệt từ tác nhân sấy đến vách trong buồng sấy, W/m 2 K
2 - hệ số toả nhiệt từ vách ngoài tới không khí bên ngoài, W/m 2 K. Để xác định 1, 2 ta dùng phương pháp lặp :
Giả thiết tw1 = 37 o C (nhiệt độ vách trong của tường), phương trình cân bằng nhiệt: q=α 1 ( t f 1−t w1 )= ❑ ❑( t w 1−t w2 )=α 2(t w2 −t f 1 ) Với tốc độ tác nhân sấy trong buồng sấy ω=3,5 m/s (tốc độ không khí ω < 5 m/s) nên ta có: Hệ số toả nhiệt 1 được xác định theo công thức kinh nghiệm
1 = 6,15 + 4,17. = 6,15 + 4,17.3,5 = 20,745 W/m 2 K Vậy mật độ dòng nhiệt truyền qua q = 1(tf1 - tw1) = 20,745 (40 –37) b,235 (W/m 2 )
Nhiệt độ vách ngoài tường được xác định theo công thức: t w 2 =t w 1 −q ❑
Tra bảng thông số không khí Phụ lục 24 [8] với tm 3,498 0 C ta nội suy thông số sau:
Ta có Gr.Pr = 0,7003.7,65.10 7 =5,357.10 7 thuộc khoảng (2.10 7 – 1.10 13 )
Bảng: Giá trị các hệ số C và n
- Hệ số toả nhiệt: α 2 =Nu. l P,89.2,7015.10 −2
Vậy, hệ số truyền nhiệt:
Nhiệt tổn thất ra môi trường trong 1giây là
Nhiệt tổn thất ra môi trường trong quá trình sấy:
2 Tổn thất nhiệt do vật liệu sấy mang đi q vls
Tổn thất nhiệt do vật liệu sấy mang đi được tính theo công thức: Qvls = G2 Cvls (tvls2 – tvls1) Trong đó:
- Nhiệt độ vào vật liệu sấy: t vls1=t o 0° C
- Nhiệt độ ra vật liệu sấy: t vls 2=t f 2 @°C
- C vls = 3,7422 kJ /kgK – Nhiệt dung riêng của xoài.
Nhiệt tổn thất do vật liệu sấy :
Q vls =G 2 C vls ( t vls2−t vls 1 )¿10,58.3,7422.(40−30)95,925kJ
3 Tổn thất nhiệt để làm nóng khay sấy q vc
Khay sấy được làm bằng nhôm có bề dày δ =3 mm Theo phụ lục 15 trang 417, ta có các thông số của nhôm Phụ lục 15 [8] là: CAl =` 0,87 kJ/kg; ρ Al &40kg/m 3 Với diện tích đã tính toán trước đó, ta chọn khay sấy có F=L× B=0,6×0,5=0,3m 2 Số khay sấy n = 10 khay.
Vậy tổng diện tích là:
Khối lượng nhôm để làm khay sây:
Q vc =G Al C Al ( t vls 2−t vls1 )#,76.0,87(40−30) 6,712kJ
4 Nhiệt hữu ích do ẩm mang vào q 1
Trong đó: Cn – Nhiệt dung riêng của nước Cn = 4,186 kJ/kgaK.
△= qvls + qvc + qm + q1 = 10,046 + 5,245 + 3,86 – 125,58 = -106,42 kJ / kga , ∆