Tính toán thiết kế hệ thống máy sấy băng tải công suất 100kg h dùng để sấy ớt trái

Mục đích của quá trình sấy  Làm khô các vật liệu sấy  Kéo dài thời gian bảo quản, không làm giảm chất lượng Hệ thống sấy nóng thường được phân loại theo phương pháp cung cấp nhiệt * Ưu

LỜI MỞ ĐẦU

Kỹ thuật sấy là một ngành khoa học phát triển mãi từ những năm 50 đến 60 ởcác Viện và các trường đại học trên thế giới chủ yếu giải quyết những vấn đề kỹ thuật sấy các vật liệu cho công nghiệp và nông nghiệp

Trong những năm 70 trở lại đây người ta đã đưa kỹ nghệ sấy các nông sản thành những sản phẩm khô, không những kéo dài thời gian bảo quản mà còn làm phong phú thêm các mặt hàng sản phẩm như: trái cây , cà phê, sữa, bột, cá khô, thịt khô, các loại nông sản khác như lúa, ngô, ớt Đối với nước ta là nước nhiệt đới ẩm,

có điều kiện tự nhiên rất thuận lợi cho việc trồng và phát triển cây ớt Ớt là một loạigia vị có giá trị kinh tế cao, là một loại gia vị không thể thiếu trong bữa ăn của mỗi gia đình, và là một vị thuốc quý trong y học

Ở nước ta, diện tích trồng ớt cay tập trung vào khoảng 3000 hecta, năm caonhất (1988) lên tới 5700ha, sản lượng ớt trung bình 80000 tấn/năm Vùng ớt caychuyên canh chủ yếu ở khu vực miền trung, Quảng Bình, Quảng Trị, Thừa Thiên –Huế Mỗi tỉnh có diện tích hàng nghìn ha Sản phẩm ớt bột hiện đang đứng vị trí thứnhất trong mặt hàng rau – gia vị xuất khẩu Theo số liệu thống kê sơ bộ của Tổngcục Hải quan, Trong nửa đầu tháng 09/2007, kim ngạch xuất khẩu ớt của cả nướcđạt trên 450 nghìn USD, tăng 16,7% so với cùng kỳ tháng trước, mang lại nhiềuhiệu quả kinh tế cho nhà nông Ớt cay là một loài cây gia vị được ưa thích trên khắpthế giới như màu sắc, mùi vị và có giá trị dinh dưỡng lẫn giá tri y học

Với sản lượng lớn như vậy thì việc chế biến và bảo quản cũng gặp không ítkhó khăn Vì vậy, việc nghiên cứu công nghệ sấy để sấy các nguyên vật liệu có ýnghĩa đặc biệt: kết hợp phơi sấy để tiết kiệm năng lượng, nghiên cứu công nghệ sấy

và thiết bị sấy phù hợp với từng loại nguyên vật liệu để đạt được chất lượng caonhất

Do đặc thù của ớt khi sấy phải giữ được thành phần dinh dưỡng và màu sắcđặc trưng nên ta có thể dùng các thiết bị sấy như : sấy tháp, thùng quay, sấyhầm.v.v…

Trong đồ án này em có nhiệm vụ sấy ớt bằng thiết bị sấy băng tải, với năngsuất 100 kg/h

Đây là lần đầu tiên tiếp nhận nhiệm vụ thiết kế hệ thống sấy mang tính chấtđào sâu chuyên ngành Do kiến thức và tài liệu tham khảo còn hạn chế nên emkhông thể tránh khỏi sai sót trong quá trình thiết kế Em xin chân thành cảm ơn sựgiúp đỡ và chỉ bảo tận tình của cô Th.s Nguyễn Thị Hồng Nhung để em có thể hoànthành tốt đồ án này.

Đà Nẵng, tháng 01 năm 2020 Sinh viên thực hiện

1.4 Cơ chế thoát ẩm ra khỏi vật liệu trong quá trình sấy 14

1.4.3.Mối quan hệ giữa quá trình khuếch tán nội và khuếch tán ngoại 15

1.4.4.2 Giai đoạn sấy đẳng tốc 16

Chương II: ỚT TRÁI VÀ QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ SẤY ỚT

Chương III: TÍNH CÂN BẰNG VẬT CHẤT

3.4.2.1 Tổn thất nhiệt do vật liệu sấy mang ra khỏi hầm 293.4.2.2 Tổn thất để đun nóng bộ phận vận chuyển chiếm khoảng 2%q0 30

3.4.3.1 Tổn thất nhiệt qua tường 30

Chương IV: TÍNH THIẾT KẾ HỆ THỐNG SẤY

4.3.2.1 Cơ cấu chuyển động bằng đai giữa 2 tầng băng tải 48

5.3.5 Áp suất động lực học 61

CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ SẤY VÀ THIẾT BỊ SẤY

 Vận chuyển ẩm từ các lớp bên trong ra bên ngoài

 Vận chuyển ẩm từ lớp bề mặt của vật liệu sấy vào môi trường không khí

1.2 Mục đích của quá trình sấy

 Làm khô các vật liệu sấy

 Kéo dài thời gian bảo quản, không làm giảm chất lượng

Hệ thống sấy nóng thường được phân loại theo phương pháp cung cấp nhiệt

* Ưu điểm của phương pháp sấy nóng:

+ Thời gian sấy bằng các phương pháp sấy nóng ngắn hơn so với phương phápsấy lạnh.

+ Năng suất cao và chi phí ban đầu thấp

+ Nguồn năng lượng sử dụng cho phương pháp sấy nóng có thể là khói thải, hơinước nóng, hay các nguồn nhiệt từ dầu mỏ, than đá, rác thải, cho đến điện năng.+ Thời gian làm việc của hệ thống cũng rất cao

* Nhược điểm

+ Chỉ sấy được các vật sấy không cần có các yêu cầu đặc biệt về nhiệt độ

+ Sản phẩm sấy thường hay bị biến màu và chất lượng không cao.

+ Hệ thống sấy đối lưu: Trong hệ thống sấy này, vật liệu sấy nhận nhiệt bằng đốilưu từ một dịch thể nóng mà thông thường là không khí nóng hoặc khói lò

+ Hệ thống sấy tiếp xúc: Trong hệ thống sấy tiếp xúc, vật liệu sấy nhận nhiệt từmột bề mặt nóng Như vậy, trong các hệ thống sấy tiếp xúc người ta tạo độ chênhphân áp suất hơi nước nhờ tăng phân áp suất hơi nước trên bề mặt vật liệu sấy.Trong số này chúng ta thường gặp hệ thống sấy lô và hệ thống sấy tang…

+ Hệ thống sấy bức xạ: Trong hệ thống sấy bức xạ, vật liệu sấy nhận nhiệt từmột nguồn bức xạ để ẩm dịch chuyển từ trong lòng vật liệu sấy ra bề mặt và từ bềmặt khuếch tán vào môi trường Như vậy, trong hệ thống sấy bức xạ người ta tạo ra

độ chênh phân áp suất hơi nước giữa vật liệu sấy và môi trường chỉ bằng cách đốtnóng vật

+ Các hệ thống sấy khác: Ngoài ba hệ thống sấy trên, trong các hệ thống sấynóng còn có các hệ thống sấy dùng dòng điện cao tần hoặc dùng năng lượng điện từtrường để đốt nóng vật Trong các hệ thống sấy loại này, khi vật liệu sấy đặt trongmột trường điện từ thì trong vật xuất hiện các dòng điện và chính dòng điện này đốtnóng vật Như vậy, cũng như các hệ thống sấy bức xạ và hệ thống sấy tiếp xúc, các

hệ thống loại này cũng chỉ tạo ra độ chênh phân áp suất giữa vật liệu sấy và môitrường bằng cách đốt nóng vật

1.3.2 Phương pháp sấy bức xạ

Phương pháp sấy bức xạ là phương pháp sấy mà trong đó vật liệu sấy nhận nhiệt

từ nguồn bức xạ để ẩm dịch chuyển từ trong lòng vật liệu sấy ra bề mặt và từ bềmặt khuếch tán vào môi trường Như vậy, trong hệ thống sấy bức xạ người ta tạo ra

độ chênh phân áp suất hơi nước giữa vật liệu sấy và môi trường chỉ bằng cách đốtnóng vật

1.3.3 Phương pháp sấy đối lưu

1.3.3.1 Khái niệm

Phương pháp sấy đối lưu là phương pháp sấy dùng không khí nóng hoặc khói lòlàm tác nhân sấy có nhiệt độ, độ ẩm, tốc độ (t, , …) phù hợp, chuyển động chảytrùm lên vật sấy làm cho ẩm trong vật sấy bay hơi rồi theo tác nhân sấy vào môitrường Trong phương pháp sấy đối lưu nguồn nhiệt cung cấp cho quá trình sấy lànhiệt truyền từ tác nhân sấy đến vật liệu sấy bằng cách truyền nhiệt đối lưu

1.3.3.2 Phân loại hệ thống sấy đối lưu

Người ta thường phân loại hệ thống sấy đối lưu chủ yếu theo cấu tạo của cácthiết bị sấy Có thể gặp các hệ thống sấy đối lưu sau đây:

- Hệ thống sấy buồng

Cấu tạo chủ yếu của hệ thống sấy buồng là buồng sấy Trong buồng sấy có bố trícác thiết bị đỡ vật liệu sấy mà ta gọi chung là thiết bị chuyển tải (TBCT) Nếu dunglượng của buồng sấy bé và thiết bị chuyển tải là các khay sấy thì người ta thườnggọi hệ thống sấy buồng này là tủ sấy Nếu dung lượng của buồng sấy là lớn và thiết

bị chuyển tải là các xe goòng thì người ta gọi là hệ thống sấy buồng kiểu xe goòng.Nói chung, thiết bị chuyển tải trong hệ thống sấy buồng rất đa dạng

Hình 1.1: Hệ thống sấy buồng

- Hệ thống sấy hầm

Khác với hệ thống sấy buồng, trong hệ thống sấy hầm thiết bị sấy là một hầmsấy dài, vật liệu sấy vào ở đầu này và ra ở đầu kia của hầm Thiết bị chuyển tảitrong hệ thống sấy hầm thường là xe goòng hoặc là băng tải Đặc điểm chủ yếu của

hệ thống sấy hầm là bán liên tục hoặc liên tục và cũng như hệ thống sấy buồng nó

có thể sấy được nhiều dạng vật liệu sấy Tuy nhiên, do cấu tạo, năng suất của nó lớnhơn năng suất của hệ thống sấy buồng

Hình 1.2: Hệ thống sấy hầm

-Hệ thống sấy tháp

Trong hệ thống sấy này thiết bị sấy là một tháp sấy, trong đó người ta đặt mộtloạt kênh dẫn và kênh thải tác nhân sấy xen kẽ nhau Vật liệu sấy trong hệ thống sấytháp là dạng hạt tự chảy từ trên xuống dưới Tác nhân sấy từ các kênh dẫn xuyênqua lớp hạt chuyển động đi vào các kênh thải để ra ngoài Như vậy, hệ thống sấytháp là hệ thống sấy chuyên dùng để sấy hạt Cùng dạng với hệ thống sấy thápchúng ta cũng gặp những hệ thống sấy tương tự, ở đó hạt chuyển động từ trênxuống còn tác nhân sấy đi ngang qua lớp hạt thực hiện quá trình trao đổi nhiệt ẩm.

Hệ thống sấy tháp là hệ thống sấy liên tục

Hình 1.3: Hệ thống sấy tháp 1.3.3.3 Hệ thống sấy tháp

- Hệ thống sấy thùng quay

Thiết bị sấy trong hệ thống sấy thùng quay như tên gọi là một thùng sấy hình trụtròn đặt nghiêng một góc nào đó Trong thùng sấy người ta bố trí các cánh xáo trộn.Khi thùng quay, vật liệu sấy vừa chuyển động từ đầu này đến đầu kia của thùng sấyvừa bị xáo trộn từ trên xuống dưới Tác nhân sấy cũng vào ở đầu này và ra ở đầu kiacủa thùng sấy Như vậy, hệ thống sấy thùng quay cũng là hệ thống sấy chuyên dùng

để sấy hạt hoặc cục nhỏ và có thể làm việc liên tục

Hình 1.4: Hệ thống sấy thùng quay

- Hệ thống sấy khí động

Có rất nhiều hệ thống sấy khí động Thiết bị sấy trong hệ thống sấy này có thể làmột ống tròn hoặc hình phễu, trong đó tác nhân sấy có tốc độ cao vừa làm nhiệm vụsấy vừa làm nhiệm vụ vận chuyển vật liệu sấy từ đầu này đến đầu kia của thiết bịsấy Tốc độ của tác nhân sấy có thể đạt (40 ÷ 50) m/s Vật liệu sấy trong các hệthống sấy này phải là những hạt, mảnh nhỏ và độ ẩm cần lấy đi trong quá trình sấythường là độ ẩm bề mặt

Hình 1.5: Hệ thống sấy khí động

- Hệ thống sấy tầng sôi

Trong hệ thống sấy tầng sôi, thiết bị sấy là một buồng sấy, trong đó người ta bốtrí ghi đỡ vật liệu sấy Tác nhân sấy có thông số thích hợp được đưa vào dưới ghi vàlàm cho vật liệu sấy chuyển động bập bùng trên ghi như hình ảnh bọt nước sôi Vìvậy, người ta gọi là hệ thống sấy tầng sôi Đây cũng là hệ thống sấy chuyên dùng đểsấy hạt Hạt khô nhẹ hơn sẽ ở phần trên của lớp sôi và được lấy ra khỏi thiết bị sấymột cách liên tục Trong hệ thống sấy tầng sôi, truyền nhiệt và truyền ẩm giữa tácnhân sấy và vật liệu sấy rất tốt nên trong các hệ thống sấy hạt hiện có thì hệ thốngsấy tầng sôi có năng suất lớn, thời gian sấy nhanh và vật liệu sấy được sấy rất đều

Hình 1.6: Hệ thống sấy tầng sôi

- Hệ thống sấy phun

Hệ thống sấy phun là một hệ thống sấy chuyên dùng để sấy các dung dịchhuyền phù như trong dây chuyền sản xuất sữa bột, sữa đậu nành v.v… Thiết bịsấy trong hệ thống sấy này thường là một hình chóp trụ, phần chóp hướng xuốngdưới Dung dịch huyền phù được bơm cao áp đưa vào các vòi phun hoặc trêncác đĩa quay ở đỉnh tháp tạo thành những hạt dung dịch bay lơ lửng trong thiết

bị sấy Tác nhân sấy có thể được đưa vào cùng chiều hay ngược chiều thực hiệnquá trình truyền nhiệt truyền ẩm với các hạt dung dịch và thoát ra ngoài quaxyclon Vật liệu khô thu được ở đáy chóp và được lấy ra ngoài hoặc liên tụchoặc định kỳ

Không khí nóng vào Nguyên liệu lỏng vào

Không khí nóng vào

Nguyên liệu lỏng vào

Không

Sản phẩm raKiểu vòi phun

Sản phẩm raKiểu đĩa quay

Hình 1.7: Hệ thống sấy phun 1.4 Cơ chế thoát ẩm ra khỏi vật liệu trong quá trình sấy

Cơ chế thoát ẩm ra khỏi nguyên liệu sấy gồm hai quá trình là khuyếch tán nội

và khuyếch tán ngoại

1.4.1 Quá trình khuếch tán nội

Quá trình khuếch tán nội là quá trình chuyển dịch ẩm từ các lớp bên trong ra lớp

bề mặt của vật ẩm Động lực của quá trình này là do sự chênh lệch nồng độ ẩm giữacác lớp bên trong và các lớp bề mặt Ngoài ra quá trình khuếch tán nội còn diễn ra

do sự chênh lệch nhiệt độ giữa các lớp bên trong và các lớp bề mặt Qua nghiên cứu

ta thấy rằng ẩm dịch chuyển từ nơi có nhiệt độ cao đến nơi có nhiệt độ thấp Vì vậy,tùy thuộc vào phương pháp sấy và thiết bị sấy mà dòng ẩm dịch chuyển dưới tácdụng của nồng độ ẩm và dòng ẩm dịch chuyển dưới tác dụng của nhiệt độ có thểcùng chiều hoặc ngược chiều với nhau

Nếu hai dòng ẩm dịch chuyển cùng chiều với nhau sẽ làm thúc đẩy quá trìnhthoát ẩm, rút ngắn thời gian sấy Nếu hai dòng ẩm dịch chuyển ngược chiều nhau sẽkìm hãm sự thoát ẩm, kéo dài thời gian sấy

1.4.2 Quá trình khuếch tán ngoại

Sự định kỳ chuyển hơi nước trên bề mặt nguyên liêu vào không khí gọi là quátrình khuếch tán ngoại Lượng nước bay hơi trong khuếch tán ngoại thực hiện dướiđiều kiện áp suất hơi nước bão hòa trên bề mặt nguyên liêu liệu (E) lớn hơn áp suấtriêng phần của hơi nước trong không khí (e).

Lượng nước bay hơi trong quá trình khuếch tán ngoại thực hiện được dưới điềukiện áp suất hơi nước bão hòa (E) lớn hơn áp suất riêng phần của hơi nước trongkhông khí (e) Sự chênh lệch đó là P  E  e Lượng hơi nước bay hơi tỷ lệ thuậnvới P , với bề mặt bay hơi và thời gian làm khô

1.4.3.Mối quan hệ giữa quá trình khuếch tán nội và khuếch tán ngoại

Khuếch tán nội và khuếch tán ngoại có một mối quan hệ chặt chẽ với nhau, quátrình khuếch tán nội là động lực của quá trình khuếch tán ngoại và ngược lại Tức là khikhuếch tán ngoại được tiến hành thì khuếch tán nội mới có thể được tiếp tục và nhưthế độ ẩm của nguyên liệu mới được giảm dần Tuy nhiên trong quá trình sấy taphải làm sao cho hai quá trình này ngang bằng với nhau, tránh trường hợp khuếchtán ngoại lớn hơn khuếch tán nội Vì khi đó sẽ làm cho sự bay hơi ở lớp bề mặt diễn

ra mãnh liệt làm cho bề mặt của sản phẩm bị khô cứng, hạn chế sự thoát ẩm Khi xảy

ra hiện tượng đó ta khắc phục bằng cách sấy gián đoạn (quá trình ủ ẩm) mục đích là

để thúc đẩy quá trình khuếch tán nội

1.4.4 Các giai đoạn trong quá trình sấy

Nếu chế độ sấy tương đối dịu, tức là nhiệt độ và tốc độ chuyển động của khôngkhí không lớn, đồng thời vật có độ ẩm tương đối cao, thì quá trình sấy sẽ xảy ratheo ba giai đoạn: giai đoạn làm nóng vật, giai đoạn sấy tốc độ không đổi và giaiđoạn sấy tôc độ giảm dần

Tuy vậy sự tăng nhiệt độ trong quá trình xảy ra không đồng đều ở phần ngoài vàphần trong vật Vùng trong vật đạt tới nhiệt độ nhiệt kế ướt chậm hơn.

1.4.4.2 Giai đoạn sấy đẳng tốc

Kết thúc giai đoạn gia nhiệt, nhiệt độ của tác nhân sấy bằng nhiệt độ nhiệt kếướt Tiếp tục cung cấp nhiệt, ẩm trong vật sẽ hóa hơi còn nhiệt độ của vật giữ khôngđổi nên nhiệt lượng cung cấp chỉ để làm hóa hơi nước Ẩm sẽ hóa hơi ở lớp vật liệusát bề mặt vật, ẩm lỏng ở bên trong vật sẽ truyền ra ngoài bề mặt vật để hóa hơi Donhiệt độ không khí của tác nhân sấy không đổi, nhiệt độ vật cũng không đổi nênchênh lệch nhiệt độ giữa vật và môi trường cũng không đổi Do vậy tốc độ bay hơi

ẩm của vật cũng không đổi Điều này sẽ làm cho tốc độ giảm của độ chứa ẩm củavật theo

thời gian ( u ) không đổi, có nghĩa là tốc độ sấy không

1.4.4.3 Giai đoạn sấy giảm tốc

Ở giai đoạn sấy này thì lượng nước còn lại trong nguyên liệu ít và chủ yếu lànước liên kết do đó năng lượng liên kết lớn Vì vậy, việc tách ẩm cũng khó khănhơn và cần năng lượng lớn hơn nên đường cong sấy và đường cong tốc độ sấythường có dạng cong Tuy nhiên, hình dạng của đường cong là phụ thuộc vào dạngliên kết ẩm trong vật liệu và tùy thuộc vào dạng vật liệu sấy

Độ ẩm của vật liệu cuối quá trình sấy tùy thuộc vào độ ẩm của môi trườngkhông khí xung quanh

1.4.5 Một số yếu tố ảnh hưởng đến tốc độ làm khô

1.4.5.1 Ảnh hưởng của nhiệt độ không khí

Việc tăng cao nhiệt độ không khí sẽ tăng nhanh tốc độ làm khô

Lượng nước trong nguyên liệu giảm xuống ở nhiệt độ sấy càng cao, như vậy ởnhiệt độ cao tốc độ làm khô sẽ nhanh hơn Nhiệt độ sấy phải ở giới hạn cho phép vìnhiệt độ

làm khô cao sẽ làm ảnh hưởng đến chất lượng sản phẩm, dễ làm cho thịt cá bị sấychín và gây nên sự tạo màng cứng ở lớp ngoài cản trở sự di chuyển của nước từtrong ra.

Nếu nhiệt độ làm khô quá thấp, dưới giới hạn cho phép thì quá trình làm khô sẽchậm lại dẫn tới sự thối rữa, hủy hoại thịt cá Đối với nguyên liệu gầy, người ta làmkhô cao hơn nguyên liệu béo

Quá trình làm khô tiến triển, sự cân bằng của tốc độ khuếch tán nội và ngoại bịphá vỡ, tốc độ khuếch tán ngoại lớn nhưng tốc độ khuếch tán nội chậm dẫn đến hiệntượng tạo vỏ cứng ảnh hưởng tới quá trình làm khô

1.4.5.2 Ảnh hưởng của độ ẩm tương đối không khí

Độ ẩm tương đối của không khí cũng là nhân tố ảnh hưởng quyết định đến quátrình làm khô Theo kinh nghiệm thì: độ ẩm tương đối của không khí lớn hơn 70%thì quá trình làm khô sẽ chậm lại rõ rệt, còn độ ẩm tương đối 80% thì quá trình làmkhô dừng lại và bắt đầu xảy ra hiện tượng ngược lại, tức là nguyên liệu sẽ hút ẩm

Độ ẩm của không khí tốt nhất để làm khô trong giới hạn 50  70% Độ ẩm quánhỏ cũng không tăng được tốc độ sấy vì tốc độ làm khô phụ thuộc nhiều vào sựkhuếch tán nội của nước trong nguyên liệu

Làm khô trong nhiệt độ tự nhiên khó đạt được độ ẩm tương đối của không khí50

 60% Một trong những phương pháp để nâng cao độ khô của không

khí là có thể tiến hành làm lạnh để cho hơi nước ngưng tụ lại Hạ thấp nhiệt độ củakhông khí xuống tới nhiệt độ đọng sương, nước sẽ ngưng tụ đồng thời làm độ ẩmtuyệt đối của không khí cũng được hạ thấp Như vậy để làm khô không khí người tathường dùng phương pháp làm lạnh

1.4.5.3 Ảnh hưởng của tốc độ chuyển động không khí

Tốc độ chuyển động của không khí có ảnh hưởng lớn đến quá trình làm khô, tốc

độ không khí quá lớn hoặc quá nhỏ đều không có lợi cho quá trình sấy

Nếu tốc độ quá lớn sẽ làm bay sản phẩm hay khó giữ được nhiệt lượng trênnguyên liệu để cân bằng quá trình sấy, còn tốc độ quá nhỏ làm cho quá trình sấylâu, dẫn đến sự hư hỏng sản phẩm, mặt ngoài sản phẩm sẽ lên mốc gây thối rữa tạothành lớp dịch nhầy có màu sắc và mùi vị khó chịu Vì vậy cần phải có một tốc độgió thích hợp, nhất là giai đoạn đầu của quá trình làm khô

Tốc độ khô nhỏ nhất khi làm khô ở nhiệt độ thấp khoảng 0,4 m/s, đối với cámiếng thường áp dụng với tốc độ gió trong giới hạn từ 0,4  0,6 m/s, đối với cá gầy

có thể đến 1  1,5 m/s, khi làm khô cá béo thì tốc độ làm khô nhỏ hơn cá gầy.Ngoài ra hướng gió cũng ảnh hưởng đến quá trình sấy Hướng gió song songvới nguyên liệu thì tốc độ làm khô nhanh nhất, hướng nghiêng với bề mặt nguyênliệu 450 tốc độ làm khô chậm dần, hướng gió thẳng góc với nguyên liệu tốc độ làmkhô chậm nhất

Chương II: ỚT TRÁI VÀ QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ SẤY ỚT

2.1 Tính chất vật lý của ớt:

Hình 2.1 : Quả ớt thực tế

Quả ớt thu hoạch từ cây ớt bằng nhiều cách Bằng thủ công hay bằng máythu hoạch Quả ớt được xử lý bảo quản: làm tương ớt và ngâm giấm hoặc đem đisấy

Các giống ớt cay phổ biến hiện đang trồng ở Việt Nam: ớt sừng trâu, chỉthiên, ớt lai TN 255, TN256 Nhưng tính chất vật lý của quả ớt được chọn trungbình như sau:

- Khối lượng riêng: = 365,28 kg/m3

- Nhiệt dung riêng: c= 0,898 kcal/kg 0C

- 1 =75 %, 2 = 10%

- Nhiệt độ của tác nhân sấy t1 < 650C

Kích thước quả ớt: Dài 8-10 cm

Đường kính 0,5-1 cm

2.1.1 Quy trình sản xuất

- Điều kiện trồng

+Cây t phát tri n t t đ t th t nh , đ t pha cát d thoát nển tốt ở đất thịt nhẹ, đất pha cát dễ thoát nước Hạt ớt ốt ở đất thịt nhẹ, đất pha cát dễ thoát nước Hạt ớt ở đất thịt nhẹ, đất pha cát dễ thoát nước Hạt ớt ất thịt nhẹ, đất pha cát dễ thoát nước Hạt ớt ịt nhẹ, đất pha cát dễ thoát nước Hạt ớt ẹ, đất pha cát dễ thoát nước Hạt ớt ất thịt nhẹ, đất pha cát dễ thoát nước Hạt ớt ễ thoát nước Hạt ớt ư c H t t ạt ớt

n y m m 25-30°C, dở đất thịt nhẹ, đất pha cát dễ thoát nước Hạt ớt ư i 10°C h t không m c Th i kỳ ra hoa c n nhi t đ ạt ớt ọc Thời kỳ ra hoa cần nhiệt độ ời kỳ ra hoa cần nhiệt độ ệt độ ộ 15- 20°C, c n nhi uều ánh sáng Cây t có kh năng ch uịt nhẹ, đất pha cát dễ thoát nước Hạt ớt h nạt ớt cao, lúc ra hoa chỉ

c n đ m trên 70% Song không ch u độ ! ịt nhẹ, đất pha cát dễ thoát nước Hạt ớt ược úng, độ ẩm trên 80%, thì bộ rễ c úng, đ m trên 80%, thì b r ộ ! ộ ễ thoát nước Hạt ớt kém phát tri n, cây còi c c.ển tốt ở đất thịt nhẹ, đất pha cát dễ thoát nước Hạt ớt ọc Thời kỳ ra hoa cần nhiệt độ

- Thu hoạch

+ Thu hoạch ớt khi trái bắt đầu chuyển màu – trước khi chín, thu hoạch tráigià chuyển màu có vết đỏ (bắt đầu chín) làm cho kích thích ra hoa nhiều tạo năngsuất cao hơn cho đợt sau

+ Ngắt cả cuống trái, tránh làm gãy nhánh Ớt cay cho thu hoạch 35-40 ngàysau khi trổ hoa Ở các lứa rộ, thu hoạch ớt mỗi ngày, bình thường cách 1-2 ngày thu

1 lần

+ Nếu chăm sóc tốt, bón phân đày đủ, ớt có thẻ cho nhiều đợt trái, năng suất

có thể đạt trung bình từ 25-30 tấn/ha hoặc cao hơn

2.2 Quy trình công nghệ sấy ớt

2.2.1 Chọn phương pháp sấy

Nguyên tắc của quá trình sấy là cung cấp năng lượng nhiệt để biến đổi trạng tháipha của lỏng trong vật liệu thành hơi Hầu hết các vật liệu trong quá trình sản xuất

đều chứa pha lỏng là nước và người ta thường gọi là ẩm Như vậy trong thực tế có thể xem sấy là quá trình tách ẩm bằng phương pháp nhiệt

Để tăng hiệu quả trong quá trình sấy ta chọn phương pháp sấy đối lưu ngượcchiều Tức là vật liệu và tác nhân sấy chuyển động ngược chiều nhau

2.2.2 Đặc điểm của sấy ngược chiều

+ Ứng dụng cho trường hợp vật liệu sấy có độ ẩm nhỏ vì để tránh tạo thành một lớp “ vỏ khô” làm cản trở việc thoát ẩm và dễ bị nứt rạn vật sấy

+ Vật liệu sấy có độ ẩm lớn không cho phép sấy quá nhanh

+ Vật liệu sấy chịu được nhiệt độ cao lúc sắp khô

+ Vật liệu sấy có tính hút ẩm lớn

Tác nhân sấy nóng nên độ ẩm tương đối φ giảm dẫn đến phân áp suất trong tácnhân sấy giảm Mặt khác nhiệt độ vật liệu sấy tăng nên mật độ hơi trong các maodẫn tăng lên do đó phân áp suất hơi nước trên bề mặt vật sấy cũng tăng theo Nghĩa

là ở đây có sự chênh lệch phân áp suất giữa bề mặt vật liệu sấy và môi trường nhờ

đó mà có sự dịch chuyển ẩm từ trong lòng vật liệu sấy ra bề mặt và đi vào môitrường

Có 2 cách để tạo ra độ chênh lệch phân áp suất hơi nước giữa vật liệu sấy và môitrường:

+ Giảm phân áp suất của tác nhân sấy

+ Tăng phân áp suất hơi nước trong vất liệu sấy

*Chọn tác nhân sấy

Đối với ớt trong quá trình sấy yêu cầu sạch không bị ô nhiễm, bám bụi vàyêu cầu nhiệt độ sấy nên ta chọn tác nhân sấy là không khí trao đổi nhiệt quacalorifer với khói thải

các tính chất về hương vị, màu sắc, và các thành phần có trong hạt.

2.2.5 Thời gian sấy

Thời gian sấy là thời gian vật liệu lưu trong hệ thống sấy Thời gian sấy phụthuộc vào tính chất vật sấy, thiết bị sấy.v…v

Thời gian sấy chọn sao cho vật liệu từ lúc vào đến lúc ra khỏi hệ thống sấy thì phảiđạt được độ ẩm nhà sản xuất yêu cầu

Chương III: TÍNH CÂN BẰNG VẬT CHẤT

để nạp và lấy từng xe một Hệ thống quạt vận chuyển tác nhân và bộ phận gia nhiệtđược lắp bên ngoài hoặc ngay trên nóc hầm sấy, caloriphe cũng có thể lắp tronghầm sấy Căn cứ vào VLS và phương tiện vận chuyển hầm sấy thì thích hợp nhất làhầm sấy băng tải

Hình 3.1 Sơ bộ hệ thống sấy băng tải 3.1.3 Giới thiệu phương pháp sấy nóng

Để sấy ớt, ta dùng phương pháp sấy nóng, tác nhân sấy nóng nên độ ẩmtương đối giảm dẫn đến phân áp suất trong tác nhân sấy giảm Mặt khác, nhiệt độvật liệu sấy tăng nên mật độ ơi trong các mao dẫn tăng lên do đó phân áp suất hơinước trên bề mặt vật sấy cũng tăng theo Nghĩa là ở đây có sự chênh lệch phân ápsuất giữa bề mặt vật liệu sấy và môi trường nhờ đó mà có sự di chuyển ẩm từ trongvật liệu ra bề mặt và đi vào môi trường

+ Giảm phân áp suất của tác nhân sấy băng cách đốt nóng nó

+ Tăng phân áp suất hơi nước trong vật liệu sấy

Ở thiết bị sấy băng tải các giai đoạn của quá trình sấy phân bố ổn định theochiều dài băng tải Trong hầm sấy, ớt được phểu thả xuống với một lượng nhất địnhsau đó được băng tải chuyển đi Trong quá trình đó, vật liệu tiếp xúc với tác nhânsấy thực hiện quá trình truyền nhiệt làm bay hơi ẩm Nhờ chiều dài của băng mà vậtliệu sấy sẽ được vận chuyển đi hết chiều dài băng tải Khi đi hết chiều dài băng tải,vật liệu sấy sẽ đạt được độ ẩm cần thiết cho quá trình bảo quản là 10%

- Sơ đồ nguyên lý :

3.2 Chọn tác nhân sấy và chế độ sấy

+ Chọn tác nhân sấy: Đối với quả ớt trong quá trình sấy yêu cầu sạch không bị

ô nhiễm, bám bụi và yêu cầu nhiệt độ sấy không cao nên ta chọn tác nhân sấy làkhông khí nóng

+ Chọn chế độ sấy: Thông thường, chế độ sấy trong hệ thống băng tải đượchiểu là bao gồm ba yếu tố: nhiệt độ tác nhân sấy vào hầm sấy t1 và nhiệt độ ra cuốihầm sấy t2, có hồi lưu, quả ớt được cho vào khay đựng vật liệu rồi từ khay rơixuống đầu băng tải rồi được băng tải chuyển đến cuối băng tải Trong quá trình đó,vật liệu sấy tiếp xúc với tác nhân sấy, thực hiện các quá trình truyền nhiệt và làmbay hơi ẩm Nhiệt độ tác nhân sấy ra cuối hầm sấy t2 được tính sao cho tổn thất dotác nhân sấy mang đi là nhỏ nhất Tốc độ tác nhân sấy đi trên băng tải sẽ được quyếtđịnh sơ bộ sau khi tính toán lưu lượng tác nhân sấy trong quá trình sấy lý thuyết,chọn tiết diện băng tải Tốc độ được chọn sơ bộ này sẽ được kiểm tra lại sau khitính toán xong quá trình sấy thực

Chọn chế độ sấy căn cứ vào hai tiêu chí, một là sự làm việc của thiết bị và hai là căn

cứ vào vật liệu sấy

3.2.1 Thông số tính toán.

Đối với vật liệu sấy là ớt cần có một chế độ sấy thích hợp để đảm bảo giữ được cáctính chất về hương vị, dinh dưỡng, màu sắc, và các thành phần có trong hạt nên tachọn thông số của tác nhân sấy như sau:

*Thông số tác nhân sấy:

+ Nhiệt độ vào: t1 = 65oC

+ Nhiệt độ ra: t2 = th + (5-10)oC, với th là nhiệt độ đốt nóng cho phép của VLS

*Thông số vật liệu sấy:

+ Nhiệt độ vật liệu vào: tv1 = t0 = 30oC, độ ẩm không khí 0=70%, ở áp suất khí quyển p=757mmHg là khí hậu ở Đà Nẵng

+ Độ ẩm ban đầu của vật liệu:  =75%

+ Độ ẩm của vật liệu sau khi sấy:  = 10%

Sau khi đưa vật liệu lên phễu chứa Thông qua đĩa phân phối, vật liệu sấy được thảxuống và trải đều trên mặt băng tải có khối lượng bằng một mẻ sấy

3.2.2 Chọn thời gian sấy

Việc xác định thời gian sấy đóng vai trò quan trọng trong tính toán thiết kế

và vận hành thiết bị sấy Các yếu tố ảnh hưởng đến thời gian sấy phụ thuộc vàonhiều yếu tố: loại vật liệu sấy, hình dáng, kích thước hình học của vật liệu, độ ẩmđầu và cuối của vật liệu, loại thiết bị sấy, phương pháp cung cấp nhiệt, chế độ sấy (nhiệt độ, độ ẩm tương đối và tốc độ tác nhân sấy)

Phương pháp xác định thời gian sấy bằng giải tích khó thực hiện được và độ chínhxác thấp Thực tế thường được chọn theo thực nghiệm đối với quả ớt, với thiết bịsấy băng tải

Ta chọn thời gian sấy đúng bằng thời gian để sấy một mẻ là: t = 1h

3.3 Tính toán quá trình sấy lý thuyết

Quá trình sấy lý thuyết không có hồi lưu biểu diễn trên đồ thị I-d (hình vẽ )

+ Điểm 0 ( t0, ) là trạng thái không khí bên ngoài.

+ Điểm 1 ( t1, ) là trạng thái không khí vào buồng sấy

+ Điểm 2 ( t2, ) là trạng thái không khí sau quá trình sấy lý thuyết

3.3.1 Các thông số sử dụng tính toán :

 Vật liệu sấy :

Năng suất G2 = 200 kg/h

Độ ẩm đầu theo vật liệu ướt W1 = 75%

Độ ẩm đầu theo vật liệu khô ω1 = W1 = 75

= 300%

100−W1 100−75

Độ ẩm cuối theo vật liệu ướt W2 = 10%

Độ ẩm cuối theo vật liệu khô ω2 =

10 100−10= 11,11%

Khối lượng riêng của ớt ρ0 = 365,28 kg/m3

Nhiệt dung riêng của ớt Cvlk = 1,5 kJ/kg.độ

 Tác nhân sấy : là không khí nóng vưới các thông số được tra và chọn như

sau: Không khí vào calorifer t0 = 35ºC , φ0 = 70%

Không khí vào hầm sấy t1 = 65°C

Không khí ra khỏi hầm sấy t2 = 40°C

3.3.2 Các thông số tính toán của không khí:

3.3.2.1 Không khí trước khi vào calorifer ( điểm A ):

Chọn nhiệt độ không khí trước khi vào calorifer: t0 = 35°C

Đây là nhiệt độ trung bình trong năm ở Tp ĐN Chọn như trên đảm bảo thiết bị hoạt động bình thường quanh năm

Chọn độ ẩm không khí trước khi vào calorifer: φ0 = 70%

Áp suất hơi bão hòa :

Pb = exp ( 12 − 4026,42 ) , bar

235,5+t

Pb0 = exp ( 12 − 4026,42

235,5+35Hàm ẩm : d = 0,621 φPbPb

= 0,0249 kg ẩm /kg kk khô

Io= 1,004x35+0,025(2500+1,842x35) = 99,25 kJ/ kgkk khô

Vậy do = 0,025 kg ẩm /kgkk khô

Io = 99,25 kJ/kgkk khô

3.3.2.2 Không khí sau khi đi qua calorifer (điểm B):

Chọn nhiệt độ không khí sau calorifer là : t1 = 65°C

3.3.2.3 Không khí ra khỏi hầm sấy ( điểm C 0 ):

Nhiệt độ không khí ra khỏi hầm sấy: t2 = 40°C

3.4.2.1 Tổn thất nhiệt do vật liệu sấy mang ra khỏi hầm

qvl = 𝐺2𝐶𝑣𝑙

(tvlc – tvlđ )𝑊

với G2: khối lượng vật liệu đầu ra, kg/h

W: lượng nhiệt ẩm cần tacchs, kg/h

Cvl: nhiệt dung riêng của vật liệu ra khỏi hầm sấy, kJ/kg.độ

tvlđ = t0 = 35°C

tvlc = t2 = 40°C ( sấy cùng chiều, vật liệu dễ hấp thu nhiệt )

 Nhiệt dung riêng của ớt ra khỏi hầm sấy:

Cvl = Cvlk = ( 1 – W2 ) + CaW2

Với : Cvlk: nhiệt dung riêng cảu vật liêu khô tuyệt

đối Cvlk = 1,5 kgJ/kgđộ

( theo TL [1] thì đối với vật liệu thực phẩm thì Cvl = 1,2 – 1,7 kJ/kgđộ )

Ca : nhiệt dung riêng của nước

3.4.3 Nhiệt tổn thất ra môi trường:

 Nhiệt tổn thất ra môi trường xung quanh bao gồm:

 Nhiệt tổn thất qua tường: qt

 Nhiệt tổn thất qua trần: qtr

 Nhiệt tổn thất qua nền: qn

3.4.3.1 Tổn thất nhiệt qua tường:

Giả thiết quá trình truyền nhiệt từ TNS ra ngoài không khí là truyền nhiệt biến thiên ổn định, nghĩa là nhiệt độ TNS thay đổi theo không gian chứ không thay đổi theo thời gian

Hệ số truyền nhiệt tính theo công thức:

Kt = 1

1

+𝛿1+𝛿2 1

𝛼1 𝜆1 𝜆2 𝛼2

Với: : hệ số cấp nhiệt từ TNS vào tường, W/m2.độ

 hệ số cấp nhiệt từ mặt ngoài hầm sấy ra môi trường, W/m2.độ

i: hệ số dẫn nhiệt của các vật liệu làm tường, W/m.độ

Tường gồn 2 lớp:

- Một lớp gạch  = 250mm

- Một lớp cách nhiệt   mm ( bông thủy tinh

) Tra bảng T416, TL [5] ta được  = 0,77W/m2độ

’  hệ số cấp nhiệt của không khí chuyển động cưỡng bức, W/m2độ.

’’  hệ số cấp nhiệt do đối lưu tự nhiên, W/m2độ

Như vậy không khí nóng được vận chuyển bằng quạt thì hệ số cấp nhiệt sẽ bao gồm ảnh hưởng của đối lưu tự nhiên và đối lưu cưỡng bức

 Tính hệ số cấp nhiệt của không khí nóng chuyển động cưỡng

bức: Công thức tổng quát cho khí chảy dọc theo tường phẳng:

’ =Nu′

λt

Lh, W/m2độVới: t : hệ số dẫn nhiệt của không khí ở nhiệt độ trung bình, W/m độ

ttb = 40+652 = 52,5°C

t = 0,0282, W/m2độ

Nu1’ = c Ren

c, n: hệ số phụ thuộc vào chế độ chuyển động của khí

Chuẩn số Re được tính theo công thức:

Re = tđd ω t ρ t

μ t

Với : t = 1,5 m/s : vận tốc dòng khí trong hầm

  kg/m3 : khối lượng riêng của không khí ở nhiệt độ trung bình

t = 19,875.10-6 Pas : độ nhớt của khí ở nhiệt độ trung bình Các thông số của không khí khô tra ở T.318 tài liệu [4]

dtđ : đường kính tương đương của hầm sấy