đề tài tìm hiểu vật liệu hạt tiêu hệ thống sấy tầng sôi

Có thể dùng máy sấy lúa, sấy bắp, sấy cà-phê để sấy tiêu, giữ nhiệt độ ổn địnhtrong buồng sấy khoảng 55 – 60 C, vệ sinh buồng sấy sạch sẽ trước mỗi đợt sấy.o Sau khi phơi khô, tiêu cần đ

ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI

TRƯỜNG CƠ KHÍKhoa Năng lượng Nhiệt

Bộ môn: Truyền chất và cơ sở kỹ thuật sấyĐề tài: Tìm hiểu vật liệu hạt tiêu

Hệ thống sấy tầng sôiNhóm SV: Nhóm 06

GVHD: PGS.TS Đặng Trần Thọ

Hà Nội, 02 năm 2023

A Vật liệu hạt tiêu

I Khái niệm, phân bố, mùa vụ, ý nghĩa KT-XH.1, Khái niệm

Hồ tiêu còn gọi là tiêu ăn, cổ nguyệt, hắc cổ nguyệt, bạch cổ nguyệt (danh

pháp khoa học: Piper nigrum) là một loài cây leo có hoa thuộc họ Hồ tiêu (Piperaceae), trồng chủ yếu để lấy quả và hạt, thường dùng làm gia vị dưới dạng khô hoặc tươi

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

Đốt cây rất giòn, khi vận chuyển nếu không cận thận thì cây có thể chết.

2, Phân bố

Hồ tiêu là cây trồng chủ lực của nước ta, hiện nay tổng diện tích trồng hồ

tiêu cả nước khoảng hơn 130 nghìn ha, tập trung chủ yếu ở vùng Đông Nam Bộ và Tây Nguyên với diện tích chiếm trên 95% diện tích trồng hồ tiêu của nước; còn lại trồng rải rác ở các tỉnh Bắc Trung Bộ và Duyên hải miền Trung Hồ tiêu tập trung chủ yếu ở vùng Đông Nam Bộ và Tây Nguyên với diện tích chiếm trên 95% diện tích trồng hồ tiêu của nước với 6 tỉnh trọng điểm: Bình Phước, Đăk Nông, Đăk Lăk, Bà Rịa – Vũng Tàu, Đồng Nai, Gia Lai.

Tỉnh Đăk Lăk là vùng đất cho năng suất hồ tiêu cao nhất Việt Nam Giai đoạn từ năm 2002 đến nay, diện tích hồ tiêu trên địa bàn tỉnh liên tục tăng mạnh từ 550 ha lên tới 38.600 ha, với sản lượng hồ tiêu đạt 60.049 tấn

3, Mùa vụ

Mùa vụ thu hoạch thay đổi theo vùng, tháng 1 – 3 ở Đông Nam bộ và Phú Quốc, tháng 2 – 4 ở Tây Nguyên, tháng 3 – 5 ở Nam Trung Bộ và tháng 5 – 7 ở Bắc Trung bộ.

Thu hoạch và tách hạt

Không thu hoạch khi quả tiêu còn xanh, thời điểm thu hoạch tốt nhất để làm tiêu đen khi chùm tiêu có trên 5% quả chín có màu vàng hoặc đỏ và để làm tiêu trắng khi trên 20% quả chín.

Khi thu hái xong có thể phơi ngay để làm tiêu đen hoặc ủ 1 – 2 ngày trong mát cho tiêu tiếp tục chín để làm tiêu sọ, thường xuyên trộn đều trong quá trình ủ để quả chín đều, tách hạt ra khỏi chùm quả sau khi phơi ½ – 1 nắng.

Dùng máy tuốt hạt để tách hạt tiêu ra khỏi chùm quả, lượng tiêu thu hoạch ít hoặc không có máy có thể tách hạt thủ công Trong quá trình tách hạt tránh làm cáchạt tiêu bị xây xát vỏ và vỡ, gié và cuống hạt phải được tách riêng khỏi hạt Máy tuốt hạt phải được vệ sinh sạch sẽ trước và sau khi sử dụng.

Hồ tiêu là cây trồng mang lại giá trị kinh tế, là một trong những mặt hàng nông sản xuất khẩu chính của nước ta, phát triển đúng hướng, bền vững cây hồ tiêucó ý nghĩa kinh tế lớn, góp phần vào tăng trưởng kinh tế đất nước nói chung, kinh tế của vùng, địa phương nói riêng cũng như đóng góp vào công cuộc xoá đói giảm nghèo, cải thiện đời sống cho bà con nông dân.

Việt Nam hiện là nước xuất khẩu tiêu đứng hàng đầu trên thế giới nhưng chủyếu xuất khẩu dưới dạng thô Vì thế vấn đề bảo quản tiêu hạt để xuất khẩu hết sức quan trọng và cần thiết trong nền kinh tế quốc dân

Hồ tiêu là cây trồng chủ lực mang lại hiệu quả kinh tế cao nếu có hướng phát triển đúng và đảm bảo tính bền vững Do đó, để phát triển bền vững cây hồ

tiêu trước tiên phải quy hoạch vùng trồng và sản xuất nguyên liệu; tập trung vào vùng trồng có lợi thế cho cây hồ tiêu phát triển, giảm diện tích hồ tiêu ở những nơi không phù hợp; từ đó làm cơ sở để quy hoạch mạng lưới sản xuất và chế biến; có cơ chế thích hợp bảo đảm sự gắn bó chặt chẽ giữa chế biến nông sản và sản xuất nguyên liệu, bảo đảm nền tảng vững chắc cho việc chuyển dịch cơ cấu cây trồng Bên cạnh đó, cần nâng cao chất lượng hồ tiêu, từ đó nâng cao được giá hồ tiêu xuấtkhẩu Giá hồ tiêu phụ thuộc vào chủng loại hạt cũng như chất lượng của hạt, nên để nâng cao giá bán cho hồ tiêu, biện pháp cốt lõi nằm ở khâu trồng trọt và khâu sau thu hoạch Tập trung vào vùng nguyên liệu, chặt bỏ cây già cỗi cho năng suất thấp, không trồng mới ở những diện tích tiêu bị chết, tập trung chăm sóc cây cho năng suất và chất lượng cao Ngành nông nghiệp phải tập trung làm ngay công tác về giống tiêu, chọn ra được những giống tốt để công nhận, tìm ra những quy trình canh tác chuẩn cho từng tiểu vùng sinh thái Hồ tiêu đảm bảo thu hoạch đúng thời điểm khi tiêu chín đều, công tác bảo quản sau thu hoạch được đảm bảo để hồ tiêu không bị tổn thất, giữ được chất lượng tốt Để hồ tiêu được giá, tránh cung vượt cầu, các doanh nghiệp chế biến và xuất khẩu hồ tiêu phải đa dạng sản phẩm tiêu chế biến Đẩy mạnh ứng dụng khoa học kỹ thuật, chuẩn hóa quy trình canh tác, liên kết sản xuất hồ tiêu theo hướng nông nghiệp sạch là hướng đi tất yếu để phát triển cây hồ tiêu bền vững ở Việt Nam.

II Tính chất nhiệt vật lí của hạt tiêu

Khối lượng riêng của vật liệu: Tiêu đen: ρ = 490 (kg/m )rd 3

Tiêu trắng: ρ = 600 (kg/m )rt 3

Nhiệt dung riêng của vật liệu khô: C = 3,81 kJ/kgKk

Hệ số dẫn nhiệt: l = 0,775 (W/mK)Hệ số dẫn nhiệt độ: a = 3,39.10 4,15 10-7-7

(m /s)2

Các thông số khácĐộ ẩm tươi: 50-60%Độ ẩm tối đa: 12.5% Tạp chất: tối đa 0.2%

Kích thước hạt: trên 5mm (tối đa 80%)Chứng chỉ được SGS cung cấp

Thành phần hóa học

Hồ tiêu cũng rất giàu vitamin C, thậm chí còn nhiều hơn cả cà chua Một nửa cốc hồ tiêu xanh, vàng hay đỏ sẽ cung cấp tới hơn 230% nhu cầu calci 1 ngày/1 người.

Trong tiêu có 1,2-2% tinh dầu, 5-9% piperin và 2,2-6% chanvixin Piperin và chanvixin là hai loại ankaloit có vị cay hắc làm cho tiêu có vị cay Trong tiêu còn có 8% chất béo, 36% tinh bột và 4% tro.

III Sơ chế, bảo quản hạt tiêu1) Sơ chế hạt tiêu

Sơ chế tiêu đen

Để giảm mức độ tạp nhiễm và tiêu đen thương phẩm có màu đẹp, trước khi phơi nên nhúng tiêu vào nước nóng 80 – 90 C trong vòng 1 – 2 phút, trộn đều sau o

đó lấy ra để trong mát cho ráo nước rồi đem phơi Thay vì nhúng tiêu vào nước nóng, khi tiêu phơi được một nắng, khoảng 3 – 4 giờ chiều gom tiêu thành đống vàdùng bạt tủ kín qua đêm, nhiệt độ trong đống tiêu có thể đạt 60 – 70o C.

Phơi tiêu trên nong tre, bạt ni-lông hoặc sân xi măng, dụng cụ phơi và sân cần được rửa sạch trước mỗi đợt phơi, dùng lưới ni – lông bao quanh khu vực phơi để tránh thú vật vào khu phơi Nếu trời nắng tốt phơi 3 – 4 ngày là đạt, độ ẩm của hạt sau khi phơi khô phải đảm bảo dưới 13%, sản phẩm sau khi phơi gọi là tiêu đen Có thể dùng máy sấy lúa, sấy bắp, sấy cà-phê để sấy tiêu, giữ nhiệt độ ổn địnhtrong buồng sấy khoảng 55 – 60 C, vệ sinh buồng sấy sạch sẽ trước mỗi đợt sấy.o

Sau khi phơi khô, tiêu cần được làm sạch tạp chất (đất, đá, cành lá, cuống vàchùm quả) bằng cách sàng, quạt, thổi để thu được tiêu đen khô trước khi đưa vào bảo quản và tiêu thụ.

Sơ chế tiêu trắng

Muốn làm tiêu trắng (tiêu sọ) từ tiêu tươi, tiêu phải được thu họach khi chùmtiêu có khỏang 20% quả chín, cho vào bao PP hoặc bao bố ngâm trong nước sạch 2– 3 ngày, vớt tiêu ra chà xát vỏ bằng máy hoặc thủ công và đải sạch vỏ, 4 kg tiêu tươi có thể làm được 1 kg tiêu sọ Có thể làm tiêu sọ từ tiêu khô bằng cách cho tiêuvào bao đem ngâm trong nước lã 8 – 10 ngày trong bồn xi-măng hoặc nhựa, thường xuyên thay nước, đến khi vỏ tiêu mềm thì vớt ra, cho vào máy xát và rửa sạch vỏ, sau đó đem sấy hoặc phơi.

2) Bảo quản hạt tiêu

Hạt tiêu đưa vào bảo quản phải khô, đạt độ ẩm 12 – 13% và sạch tạp chất Bảo quản tiêu bằng bao hai lớp, lớp trong là bao ni-lông (PE) để chống ẩm mốc, lớp ngoài là bao PP hoặc bao bố, bao dùng đựng tiêu phải là bao mới hoàn toàn Tiêu được đưa vào chất trên kệ hoặc pa-lét trong kho khô ráo và thông thoáng Khobảo quản tiêu không được chứa hóa chất, phân bón và các sản phẩm khác, cách ly với gia súc, chuột bọ và sâu bệnh Thường xuyên kiểm tra kho để phát hiện và xử lý các biểu hiện không bình thường.

IV Các yếu tố ảnh hưởng đến hạt tiêu

Mùa vụ, vị trí địa lý, thời tiết:

Đặc điểm địa lý vùng trồng tiêu ảnh hưởng đến chất lượng tiêu VD: Tiêu Lộc Ninh hạt lớn nhưng dung trọng nhẹ, tiêu Gia Lai thì trái ngược.

Thời tiết thất thường làm ảnh hưởng tới việc thu hoạch, bảo quan và mùa vụ thu hoạch tiêu.

Yếu tố con người:

Do nông dân mỗi vùng có cách sản xuất khác nhau nên chất lượng chung không ổn định

Quá trình thu hoạch, sơ chế, bảo quản và kỹ thuật chế biến còn lạc hậu nên tiêu bị ảnh hưởng.

Biện pháp canh tác, phòng trừ sâu bệnh.Độ ẩm, bảo quản:

Độ ẩm là chỉ tiêu quan trọng để bảo vệ chất lượng sản phẩm

Độ ẩm gây nguy hại đến tiêu đen là trên 15% nên đưa độ ẩm tiêu đen về ngưỡng dưới 13%.

Nhà máy bảo quản tiêu bằng bao không chặt nên làm tiêu rất dễ mốc

B Hệ thống sấy

I Phân tích, lựa chọn HTS1) Phân tích HTS

Hệ thống sấy là toàn bộ các lịnh kiện, thiết bị kết nối với nhau thành một hệ thống hoàn chỉnh để thực hiện quá trình sấy khô vật liệu, đáp ứng yêu cầu công nghệ của vật liệu đó

Hệ thống sấy (HTS) có thể phân loại như sau: Hệ thống sấy tiếp xúc: HTS lô, HTS tang quay…

Hệ thống sấy đối lưu: HTS buồng, HTS hầm, HTS tháp, HTS thùng quay, HTS khí động, HTS tầng sôi, HTS phun…

Hệ thống sấy bức xạ: bức xạ hồng ngoại, bức xạ bề mặt… Hệ thống sấy dùng điện trường cao tần

Các thiết bị sấy thường được sử dụng trong HTS: a Thiết bị sấy buồng

Thiết bị sấy buồng là công nghệ sấy theo chu kì Vật liệu sấy được đưa vào buồng sấy từng mẻ một Độ ẩm và nhiệt độ thay đổi theo thời gian sấy Chế độ nhiệt là không ổn định Trong thiết bị sấy buồng TNS có thể chuyển động tự nhiên hay cưỡng bức nhờ quạt gió Vật liệu sấy được để trên khay, treo trên giá hoặc để trên băng tải

Ưu điểm:

Phù hợp với yêu cầu về sấy năng suất nhỏ, không cần sấy liên tục Kết cấu, cấu tạo đơn giản, gọn nhẹ dễ thiết kế, chế tạo, dễ lắp đặt, vận hành, vốn đầu tư ít

Hoạt động ổn định, ít bộ phận chuyển động nên hệ thống có độ bền và tuổi thọ cao

Buồng sấy có thể sấy các vật liệu ở bất cứ dạng nào: hạt, miếng, mảnh nhỏ xếp lớn, dạng bột nhão

chiều dài của hầm Chế độ nhiệt là ổn định Tác nhân sấy có thể chuyển động cùng chiều, ngược chiều hoặc cắt ngang với vật liệu sấy

Thiết bị sấy thùng quay là một thiết bị sấy đối lưu chuyên dụng để sấy các vật liệu sấy dạng hạt hoặc mảnh nhỏ như hạt ngũ cốc, thóc, mì chính,….Cấu tạo chính của thiết bị sấy thùng quay là thùng sấy được đặt nghiêng Thùng sấy là một hình trụ tròn bên trong có bố trí các cánh xáo trộn hoặc không Khi thùng sấy quay,

vật liệu sấy vừa dịch chuyển từ đầu này đến đầu kia vừa rơi tự do trong lòng thùng sấy dưới tác động của cánh xáo trộn và thực hiện quá trình trao đổi nhiệt-ẩm với dòng tác nhân sấy

Thường vâ …t liê …u sấy từ phễu nạp nhiên liê …u đi vào thùng sấy cùng chiều với tác nhân sấy Sau khi thực hiê …n quá trình sấy tác nhân được đưa qua cyclon để thu hồi mô …t phần sản phẩm bay theo và thải ra môi trường

Ưu điểm:

Phù hợp cho sấy các loại hạt, sản phẩm sấy dạng rời và bột

Có thể sấy ngay các dạng hạt như: cà phê, thóc ướt còn bết dính cho ra sản phẩm là cà phê, thóc rời có độ ẩm tùy theo yêu cầu

Vật liệu sấy đều, chất lượng sản phẩm tốt

Quá trình sấy liên tục, năng suất sấy có thể đạt được lớn, mức độ tự động hóa cao

d Thiết bị sấy tháp

Đây là thiết bị sấy đối lưu chuyên dùng để sấy vật liệu sấy dạng hạt như thóc, ngô, lúa mỳ…Thiết bị sấy tháp thường có năng suất lớn thường được dùng đểsấy bảo quản ở các kho, các nhà máy xay hoặc ở các cơ sở sản xuất lớn, tập trung

Thiết bị sấy trong hệ thống sấy này là một tháp sấy Tháp sấy là một khối hình hộp hoặc hình trụ Trong tháp đặt một loạt các kênh dẫn xen kẽ với một loạt các kênh thải Hệ thống sấy tháp có thể hoạt động liên tục hoặc bán liên tục tùy dạng vật liệu sấy và yêu cầu công nghệ Vật liệu sấy được gầu hoặc băng tải đưa lên đỉnh tháp và dịch chuyển từ trên xuống dưới Tác nhân sấy chuyển động ngược lại từ dưới đi lên, theo các kênh dẫn xuyên qua dòng vật liệu sấy thực hiện quá trình trao đổi nhiệt - ẩm và đi vào các kênh thải và thải vào môi trường

Tháp sấy là mô …t không gian hình hô …p mà chiều cao lớp hơn rất nhiều so với chiều rô …ng và chiều dài Trong tháp sấy người ta bố trí mô …t hê … thống kênh dẫn và thải tác nhân sấy xen kẽ nhau ngay trong lớp vâ …t liê …u sấy

Ưu điểm:

Phù hợp cho sấy các loại hạt, sản phẩm sấy dạng rời Vật liệu sấy đồng đều, chất lượng sản phẩm tốt Quá trình sấy liên tục, khả năng tự động hóa cao

Thường dùng không khí làm tác nhân sấy nên ít ảnh hưởng đến vật liệu sấy Nhược điểm:

Chi phí đầu tư cao

Năng lượng cần cho vận hành lớn

Không phù hợp với quy mô gia đình, năng suất sấy vừa và nhỏ e Thiết bị sấy phun

Thiết bị sấy phun chuyên dùng để sấy các vật liệu sấy dạng dung dịch huyềnphù, ví dụ trong công nghệ sản xuất sữa bột, bột đậu nành,… Cấu tạo chủ yếu của hệ thống sấy phun bao gồm một bơm dung dịch, một buồng sấy hình trụ, trong đó bố trí các vòi phun và cuối cùng là cyclon để thu hồi sản phẩm bay theo tác nhân sấy

Vật liệu sấy được bơm nén qua vòi phun vào buồng sấy dưới dạng sương mù Ở đây vật liệu sấy trao đổi nhiệt - ẩm với tác nhân sấy Phần lớn sản phẩm được sấy khô dưới dạng bột rơi xuống phía dưới, phần nhỏ còn lại sẽ bay theo tác nhân sấy đi qua cyclon và được thu hồi trở lại Tác nhân sấy sau khi đi qua cyclon sẽ thải vào môi trường

Ưu điểm:

Đáp ứng được yêu cầu công nghệ của một số loại sản phẩm sấy đặc thù Khả năng làm việc liên tục, tốc độ sấy nhanh, năng suất lớn

Chất lượng sản phẩm sấy cao Có khả năng tự động hóa cao Nhược điểm:

Vật liệu sấy hạn hẹp, mỗi hệ thống hầu như chỉ dùng cho một loại vật liệu Chi phí đầu tư lớn, giá thành phụ tùng , thiết bị khá đắt

Yêu cầu tay nghề vận hành, bảo dưỡng cao f Thiết bị sấy khí động

Thiết bị sấy khí động được sử dụng để làm khô các sản phẩm dạng hạt nhỏ, có độ ẩm chủ yếu là ẩm bề mặt Ngoài ra, hệ thống sấy này thường làm phương tiện vận chuyển hạt từ chỗ này đến chỗ khác theo yêu cầu chế biến

Theo hình , TNS có tốc độ cao đi vào một đầu ống sấy (3) kéo theo dòng hạttừ bộ phận cấp liệu (2) đưa vào Quá trình trao đổi nhiệt ẩm được tiến hành song song với quá trình vận chuyển VLS từ đầu này đến đầu kia của ống sây Vì vậy, HTS khí động còn được gọi là HTS ống Cuối ống sấy có bố trí một xyclon (4) Tạiđây, VLS đã được sấy khô rơi xuống phễu chứa sản phẩm (6) còn TNS được thải rangoài

Ưu điểm:

Hiệu quả sấy cao

Chi phí năng lượng thấp, năng suất lớn

Chiếm ít diện tích so với những hệ thống sấy khác Chi phí vận hành thấp và bảo trì đơn giản Nhược điểm:

Chỉ phù hợp với các vật liệu sấy dạng bột Lắp đặt và sửa chữa phức tạp

g Thiết bị sấy tầng sôi

Sấy tầng sôi là mô …t trong các phương thức sấy thuô …c nhóm sấy đối lưu, thíchhợp cho viê …c sấy các hạt nông sản Bô … phâ …n chính của thiết bị sấy tầng sôi là mô …t buồng sấy, phía dưới buồng sấy đă …t ghi lò ghi buồng sấy là mô …t tấm thép có thể dục nhiều lỗ thích hợp hoă …c lưới thép để tác nhân sấy đi qua nhưng hạt không lọt xuống được Tác nhân sấy có nhiê …t đô … cao, đô … ẩm thấp được thổi từ dưới lên để đi qua lớp vâ …t liê …u Với tốc đô … đủ lớn, tác nhân sấy nâng các hạt vâ …t liê …u lên và làm cho các hạt xáo trô …n Qúa trình sôi này là qúa trình trao đổi nhiê …t ẩm mãnh liê …t nhấtgiữa tác nhân sấy và vâ …t liê …u sấy Các hạt vâ …t liê …u nhỏ hơn nên sẽ nhẹ hơn sẽ nằm ởlớp trên của tầng hạt đang sôi và ở mô …t đô … cao nào đó hạt khô sẽ được đưa ra ngoàiqua đường tháo vâ …t liê …u

HTS tầng sôi có thể hoạt động một hoặc nhiều tầng Nguyên lý và sơ đồ cấu tạo của HTS tầng sôi cho ở hình 10 Trong đó, hình là HTS tầng sôi một tầng, hình là HTS tầng sôi hai tầng