Đồ Án 1 - Quá Trình Và Thiết Bị Cntp Đề Tài Thiết Kế Hệ Thống Sấy Sắn Thái Lát, Năng Suất 17 Tấn Sản Phẩm Ngày.pdf

Hệ thống này có thể nằm trong khâu đầu của quá trình công nghệnhư sơ chế nguyên liệu, có thể là quá trình sấy khô để bảo quản các sản phẩm trongnông nghiêp, thuỷ sản, có thể là khâu cuối

VIỆN CÔNG NGHỆ SINH HỌC VÀ CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM

Giảng viên hướng dẫn: TS Nguyễn Ngọc Hoàng

Hà Nội, 07/2022LỜI NÓI ĐẦU

Thiết bị sấy được sử dụng rất rộng rãi trong hầu hết các ngành công nghiệp Hệthống sấy là khâu khá quan trọng trong dây chuyền công nghệ sản xuất sản phẩm Hệthống này được sử dụng rất rộng rãi trong hầu hết các ngành công nghiệp, nông, lâmnghiệp, thuỷ hải sản Hệ thống này có thể nằm trong khâu đầu của quá trình công nghệnhư sơ chế nguyên liệu, có thể là quá trình sấy khô để bảo quản các sản phẩm trongnông nghiêp, thuỷ sản, có thể là khâu cuối cùng của quy trình công nghệ sấy khô cácsản phẩm công nghiệp trước khi bao gói Vì nó gắn liền với rất nhiều quy trình côngnghệ sản xuất sản phẩm nên công việc thiết kế hệ thống sấy là rất đa dạng và phức tạp.Những kiến thức về thiết kế hệ thống sấy là rất quan trọng nhằm trang bị chosinh viên những kiến thức cơ bản để thực hiện các nhiệm vụ thiết kế thực tế sau này ratrường làm việc hiệu quả Để tìm hiểu kỹ hơn về các quá trình công nghệ sấy đó, tronghọc phần Đồ án I – Quá trình và thiết bị CNTP, em được phân công làm về đề tài

“Thiết kế hệ thống sấy sắn thái lát với năng suất 17 tấn sản phẩm/ngày”

Nội dung đồ án gồm 3 phần lớn:

PHẦN 1: Tổng quan về vật liệu sấy

PHẦN 2: Lựa chọn phương án thiết kế phù hợp

PHẦN 3: Tính toán thiết kế hệ thống sấy

Em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến TS Nguyễn Ngọc Hoàng Trong suốt quátrình thực hiện và hoàn thành đề tài, em đã nhận được sự giảng dạy, quan tâm giúp đỡrất tận tình và tâm huyết của thầy

Do chưa có nhiều kinh nghiệm làm đề tài cũng như những hạn chế về kiến thức,

đồ án thiết kế của em còn nhiều thiếu sót Em rất mong nhận được sự nhận xét và ýkiến đóng góp của thầy cô để đồ án thiết kế được hoàn thiện hơn

Em xin chân thành cảm ơn!

Hà Nội, tháng 05 năm 2022 Sinh viên thực hiện Phạm Tấn Duy

MỤC LỤC

PHẦN 1: TỔNG QUAN VỀ VẬT LIỆU SẤY – SẮN 4

CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU CHUNG VỀ SẮN 4

1.4 Hiện trạng sản suất sắn tại Viết Nam 9

PHẦN 2: LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ PHÙ HỢP 11

CHƯƠNG 2: KIẾN THỨC CƠ BẢN VỀ KỸ THUẬT SẤY 11

2.4.1 Khái niệm về tác nhân sấy 18

CHƯƠNG 3: LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ 203.1 Lựa chọn phương pháp sấy và thiết bị sấy 20

PHẦN 3: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG SẤY HẦM 21

CHƯƠNG 4: TÍNH TOÁN QUÁ TRÌNH SẤY LÝ THUYẾT 21

CHƯƠNG 5: XÁC ĐỊNH KÍCH THƯỚC CƠ BẢN CỦA HẦM SẤY 255.1 Xác định kích thước của bộ phận vận chuyển 25

CHƯƠNG 7: TÍNH CHỌN CALORIFER VÀ THIẾT BỊ PHỤ TRỢ 37

7.2 Tính toán khí động và chọn quạt gió 39

KẾT LUẬN 43

PHẦN 1: TỔNG QUAN VỀ VẬT LIỆU SẤY – SẮN CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU CHUNG VỀ SẮN

1.1.Nguồn gốc, phân loại

Sắn (cách gọi miền Bắc) hay khoai mì (củ mì) (cách gọi miền Nam) (tênkhoa học: Manihot esculenta) là cây lương thực ăn củ có thể sống lâu năm, thuộc

họ Đại kích (hay họ thầu dầu)

1.1.1 Nguồn gốc

Lịch sử tiến hoá của cây sắn cũng như các cây có củ khác là rất khó xácđịnh được chính xác nguồn gốc phát sinh Các công trình nghiên cứu gần đâycủa nhiều tác giả kết luận rằng: Cây sắn có nguồn gốc phức tạp và có 4 trungtâm phát sinh chính đó là ở Brazil có 2 trung tâm còn lại là ở Mêhicô vàBolivia Sắn đã được trồng cách đây khoảng 3000-7000 năm

Sau khi người châu Âu tới châu Mỹ, họ đã đưa cây sắn tới khắp nơi trênthế giới, theo các tuyến buôn bán hàng hải Cây khoai mì được người Bồ ĐàoNha đưa đến Congo của châu Phi vào thế kỷ XVI Ở châu Á, khoai mì được dunhập vào Ấn Độ khoảng thế kỷ XVII và Sri Lanka đầu thế kỷ XVIII Sau đó,khoai mì được trồng ở Trung Quốc, Myanma và các nước châu Á khác ở cuốithế kỷ XVIII, đầu thế kỷ XIX Cây khoai mì được du nhập vào Việt Namkhoảng giữa thế kỷ XVIII

1.1.2 Phân loại

Bảng phân loại cuối cùng của Rogers và Appan (1973) là kết quả của mộtcông trình nghiên cứu rất đầy đủ về chi Manihot, tiến hành trong 20 năm vớiphương pháp phân loại số lượng Chi Manihot thuộc họ thầu dầu, có tới hơn

300 chi và 8000 loài hầu hết là cây nhiệt đới Đặc điểm của họ thầu dầu làthường hay có mạch nhựa mủ Chi Manihot thuộc nhóm Manihotae Tất cả cácloài trong chi đều có số lượng nhiễm sắc thể 2n= 36

Nhìn chung, các giống sắn khác nhau thường được phân biệt bởi đặcđiểm hình thái trên các cơ quan chính như lá đỉnh, lá trưởng thành, thân, rễ.Tuy nhiên, để cho đơn giản ta phân sắn thành hai loại: sắn đắng, sắn ngọt.

1.2.Đặc điểm, cấu tạo của sắn

Hình 1.1: Hình ảnh cây sắn 1.2.1 Rễ sắn

Cây sắn có thể mọc từ hạt và từ hom Đối với rễ sắn mọc từ hạt gồm cómột rễ cọc cắm thẳng đứng xuống đất và các rễ phụ lúc đầu phát triển theochiều ngang sau đó cũng phát triển theo phương thẳng đứng Cả hai loại rễ cọc

và rễ phụ đều có thể phát triển thành củ

Đối với rễ sắn ra từ hom, lúc đầu rễ cũng mọc ngang sau đó cắm sâuxuống đất Theo thời gian rễ có thể ăn sâu theo các tầng đất ẩm giúp cho câysắn có khả năng vượt qua khá dễ dàng những mùa khô kéo dài

Rễ củ là do rễ con được tập trung dinh dưỡng mà thành Khi cây sắn bắtđầu ra rễ, số lượng rễ con rất nhiều Khi cây trưởng thành chỉ một số rễ đượctích lũy đấy đủ tinh bột mới tiếp tục phát triển thành củ thu hoạch Củ sắn lớn

có dạng hình trụ hoặc hình thoi có kích thước từ 2 đến 15 cm Củ có thể cóhoặc không có cuống củ Tiết diện ngang của củ sắn gồm có 4 phần chính:

- Phần vỏ gỗ có màu nâu, nâu sẫm, hơi trắng dài khoảng 0,2 cm đến 0,6

cm, chiếm 0,5 đến 3% khối lượng của củ và được cấu tạo bởi Xenllulô Mặc dù

nó rất mỏng nhưng rất cứng Lớp vỏ có nhiệm vụ bảo vệ tránh tác động của cácyếu tố gây tổn thương làm hư hại củ Vì thế, khi thu hoạch sắn cần hạn chế gây

sây sát làm bong vỏ do khi lớp vỏ gỗ bị sây sát, củ sắn rất dễ dàng bị chảynhựa.

- Phần vỏ thịt (Tầng nhu mô vỏ): lớp này nằm bên trong lớp vỏ gỗ Vỏthịt có màu hồng, trắng đục, trắng vàng tùy theo giống Vỏ thịt dày khoảng 0,5đến 0,6 cm và chiếm 5-20% khối lượng củ và rất dễ tách khỏi lớp thịt củ Phần

vỏ thịt có chứa Xenllulô, tinh bột, các sắc tố và men Đặc biệt lớp này là nơi tậptrung nhiều glucozit khi thuỷ phân giải phóng ra HCN gây ngộ độc cho người

và gia súc

- Phần thịt củ (Mô dự trữ): Đây là phần quan trọng nhất của củ sắn Phầnnày chiếm khoảng 90% khối lượng bột của củ sắn, ngoài ra còn có một ít sợi(tế bào hóa gỗ) và một lượng nhỏ Protêin, lipit, vitamin, chất khoáng

- Lõi sắn (mạch gỗ và gỗ): Thường nằm ở giữa củ sắn và chạy suốt từ đầu

củ đến cuối củ Lõi sắn chiếm khoảng 0,5% khối lượng củ sắn Thành phần chủyếu là Xenllulô

Hính 1.2: Mắt cắt ngang một củ sắn 1.2.2 Thân sắn

Cây sắn thuộc loại thân gỗ Cây cao trung bình từ 1,5 đến 3,0 m Chiềucao cây phụ thuộc vào giống và điều kiệnchiếu sáng, mức độ thâm canh, mật

độ và thời vụ trồng Thân sắn có khả năng phân cành Một số giống không

phân cành hoặc phân cành 1 - 3 lần, nhưng cũng có giống phân cành liên tiếptới 10 lần

Về mặt cấu tạo (mặt cắt ngang) thân cũng gồm có 4 lớp (trong cùng là lõirất xốp, tế bào rất to, tiếp theo là tầng gỗ; mô mềm của vỏ; tầng bần rấtmỏng).Điều cần lưu ý là sắn được nhân giống vô tính từ các đoạn hom lấy từ thân,cành Vì vậy, khi thu hoạch bên cạnh việc lựa chọn các cây không bị bệnh, tokhỏe, các đốt than đều, chúng ta cần phải hạn chế gây sây sát thân làm bonglớp biểu bì (bần) Bởi vì lớp này có chức năng giữ cho hom không bị mất nước

1.2.5 Quả và hạt

Quả sắn thuộc loại quả nang mở khi chín đường kính quả 1 - 1,5cm, quả

có 3 ô, mỗi ô thường có một hạt Quả thường có 6 cánh hình thành từ nhữngcánh của bầu hoa Màu sắc từ lục nhạt, hơi vàng đến lục hay đỏ tía khá đậm.Cuống quả phình lên ở chỗ tiếp xúc với quả Chỗ phình có khi cũng có màu sắckhác với màu sắc quả Sau khi chín, quả tự mở và chỉ còn lại trục giữa của quả.Hạt sắn hình trứng tiết diện hơi giống hình tam giác Hạt có vân hoặcnhững vết màu nâu đỏ trên nền màu kem hoặc xám nhạt

1.3 Các ứng dụng của củ sắn

1.3.1 Thành phần hoá học của củ sắn – giá trị dinh dưỡng

Thành phần hoá học (Bảng l) chính của củ sắn là gluxit, ở sắn củ tươi có

tỷ lệ các chất khoáng và vitamin khá cao đặc biệt là canxi Tuy nhiên, sắn có tỷ

lệ protein và lipit thấp, vì vậy khi sử dụng sắn làm lương thực cần chú ý bổsung thêm thức ăn giàu đạm và lipit mới cung cấp đủ năng lượng cho cơ thể

Bảng 1: Bảng thành phần hóa học trung bình của sắn:

Tỷ lệ chất khô (%) 38 – 40

Protein (g/100g) 0,8 – 5,2Đường tổng số (g/100g) 0,5 – 2,5lipit (g/100g) 0,2 – 0,3Chất xơ (g/100g) 1,1 – 1,7

Sắn chứa nhiều tinh bột nên được dùng để chế biến nhiều loại lương thực,thực phẩm như: Làm mì tôm, làm bánh kẹo, nấu canh, làm chè, … Tinh bộtsắn được chế biến làm thức ăn chăn nuôi, lá sắn tươi làm rau xanh giàu chấtđạm, dùng để nuôi cá, nuôi tằm.

1.3.2 Giá trị trong y học

Dân gian dùng lá sắn giã để đắp trị mụn nhọt

Vỏ lụa của thân cây sắn để đắp bó gãy xương

1.4.Hiện trạng sản suất sắn tại Viết Nam

Năm 2021, diện tích sắn cả nước đạt 528.000 ha, tập trung chủ yếu tại 5 vùngchính gồm Trung du miền núi phía Bắc, vùng Bắc Trung Bộ, duyên hải Nam Trung

Bộ, Tây Nguyên và Đông Nam Bộ Tổng sản lượng sắn cả nước ước đạt gần 10,7triệu tấn với năng suất bình quân 20,3 tấn/ha

Đến nay, có 27 tỉnh, thành phố có nhà máy chế biến tinh bột sắn và cókhoảng 120 nhà máy chế biến tinh bột sắn quy mô công nghiệp, tổng công suấtthiết kế 11,3 triệu tấn củ tươi/năm, tổng công suất thực tế 8,62 triệu tấn/năm Sắn

và các sản phẩm từ sắn là một trong 13 sản phẩm nông sản chủ lực xuất khẩu củaViệt Nam với kim ngạch xuất khẩu 1,35 tỷ USD/năm, đứng thứ 2 thế giới, chỉ sauThái Lan

Bộ Nông nghiệp và Phát triển nông thôn cùng cơ quan chức năng và Hiệp hộiSắn Việt Nam đang nghiên cứu để nâng cao chất lượng sắn xuất khẩu sang các thị

trường khác, đặc biệt là thị trường EU tiềm năng Vấn đề đặt ra là phải phát triểnquy mô chế biến sâu, chế biến sản phẩm sau tinh bột để đa dạng hóa sản phẩm, lúc

đó mới có thể đa dạng hóa thị trường

1.5.Quy trình sản xuất sắn thái lát

Sắn củ tươi sau khi thu hoạch được đưa đến nhà máy để tiến hành sấy.Sắn củ tươi được đưa vào máy tróc vỏ để chặt cuống và gọt vỏ để loại bỏ chấtbẩn và độc tố bám trên bề mặt vỏ và phần cuống Tiếp đến sắn củ tươi đượcngâm và rửa sạch Ngâm trong nước sạch càng lâu càng tốt để loại bỏ hết độc

tố Khi đã đạt đến độ sạch yêu cầu, sắn củ tươi được đổ liên tục vào máy tháilát Sắn thái lát xong tiến hành quá trình sấy rồi làm nguội Ta thu được sắn látkhô

Bảng 2: Các chỉ tiêu hoá lý của sắn khô theo (TCVN 3578:2020):

- Công dụng:

Ethanol: được dùng để sản xuất Cồn (ethanol) phục vụ cho việc sử dụng

dành cho ngành y tế, dược phẩm, hóa chất, sơn, nhiên liệu

Thức ăn chăn nuôi: được chế biến thành thức ăn chăn nuôi dạng bột hay

dạng viên cho các loại gia súc, gia cầm, thủy sản…

Thực phẩm: sắn được sử dụng rộng rãi để làm thực phẩm, được chủ yếu

là tiêu thụ trong dạng Gari, Fufu, bột sắn, tinh bột, kpokpogari, lafun, ăntrực tiếp sau khi nấu chín Các sản phẩm dùng trong thực phẩm như:thực phẩm đóng hộp, thực phẩm đông lạnh, nước sốt, bánh kẹo, mì ănliền, bún, miến, mì ống, mì sợi, bánh tráng, hạt trân châu, phụ gia thựcphẩm

Bột ngọt, hạt niêm: Sắn lát hoặc tinh bột sắn là thành phần chính để sản

xuất bột ngọt, hạt niêm, gia vị…

Chất làm ngọt: Glucose và fructose từ tinh bột sắn được sử dụng thay

thế cho sucrose trong mứt và trái cây đóng hộp

Dược phẩm: các dạng tinh bột sắn được sử dụng như chất kết dính, chất

độn, chất phân hủy, phụ gia dược phẩm

Phân hủy sinh học sản phẩm: tinh bột sắn được sử dụng như một loại

polymer phân hủy sinh học để thay thế chất dẻo trong vật liệu đóng gói,sản xuất, sản xuất màng phủ sinh học

Các ngành công nghiệp khác: dùng trong sản xuất giấy, dệt may, sản

xuất ván ép, sản xuất keo…

PHẦN 2: LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ PHÙ HỢP CHƯƠNG 2: KIẾN THỨC CƠ BẢN VỀ KỸ THUẬT SẤY2.1.Quá trình sấy

Quá trình sấy là quá trình làm khô một vật thể bằng phương pháp bay hơi.Đối tượng của quá trình là các vật ẩm là những vật thể có chứa một lượng chấtlỏng nhất định (thường là nước)

Sấy có thể là sấy tự nhiên và sấy nhân tạo Sấy tự nhiên tiến hành ở ngoài trờidùng năng lượng mặt trời làm bay hơi nước trong vật liệu Còn sấy nhân tạo khắcphục được các nhược điểm của sấy tự nhiên là nhiệt, gió điều chỉnh được khi cấpcho thiết bị sấy nên sản phẩm sau sấy có chất lượng cao, thời gian sấy nhanh, năngsuất cao hơn

Mục đích của quá trình sấy là tách ẩm khỏi vật liệu làm giảm khối lượng vậtliệu (giảm công chuyên chở đồng nghĩa với giảm hao hụt do vật liệu hư hỏng trên

đường vận chuyển cũng như tăng được chất lượng sản phẩm), làm tăng độ bền(gốm sứ, gỗ…), làm tăng giá trị của sản phẩm, bảo quản tốt hơn.

2.2.1 Phương pháp sấy nóng

Trong phương pháp sấy nóng, tác nhân sấy và vật liệu sấy đều được đốtnóng Nhờ đốt nóng cả tác nhân sấy lẫn vật liệu sấy hoặc chỉ đốt nóng vật liệusấy mà hiệu số giữa phân áp suất hơi nước trên bề mặt vật và phân áp suất trongtác nhân sấy tăng dẫn đến quá trình dịch chuyển ẩm từ trong lòng vật liệu sấy ra

bề mặt và đi vào môi trường

Các phương pháp sấy nóng cụ thể thường sử dụng là:

- Sấy đối lưu: Dùng tác nhân là luồng không khí nóng tạo ra từ bên ngoài đưavào buồng sấy trao đổi nhiệt đối lưu (tự nhiên hay cưỡng bức) với bề mặt vậtliệu sấy ở áp suất khí quyển để mang hơi ẩm ra bên ngoài Đây là loại hệthống sấy phổ biến hơn cả

- Sấy tiếp xúc: Tác nhân sấy (hơi nóng, khí lò ) không tiếp xúc trực tiếp vậtliệu sấy, mà truyền nhiệt gián tiếp cho vật liệu sấy qua một vách ngăn Việccấp nhiệt cho vật liệu sấy thực hiện bằng dẫn nhiệt do vật sấy tiếp xúc với bềmặt có nhiệt độ cao hơn

- Sấy bức xạ: Vật liệu sấy nhận nhiệt từ một nguồn bức xạ để ẩm từ trong vậtliệu sấy dịch chuyển ra bề mặt và từ bề mặt khuếch tán vào môi trường Do

đó, độ chênh lệch phân áp suất giữa vật liệu sấy và môi trường được tạo rachỉ bằng cách đốt nóng vật liệu

- Sấy bằng dòng điện cao tần: là phương pháp sấy dùng năng lượng điệntrường có tần số cao để gia nhiệt bề mặt vật liệu sấy làm bốc hơi ẩm ra ngoài

- Một số phương pháp sấy khác: sấy bằng năng lượng điện từ trường

Sấy nóng thường có khả năng sấy khô tốt nhưng sẽ làm mất đi hàm lượngvitamin bên trong sản phẩm do nhiệt độ sấy cao vitamin sẽ bị biến chất Khi

vitamin bên trong sản phẩm bị biến chất sẽ dẫn đến sản phẩm bị đổi màu vàkhông giữ được màu sắc tự nhiên của sản phẩm.

Các phương pháp sấy lạnh cụ thể là:

- Sấy lạnh (sấy bơm nhiệt): Ở nhiệt độ từ 0 C, sấy bằng tác nhân là không khío

rất khô ở nhiệt độ thấp hơn nhiệt độ sấy thông thường Không khí khô nóng,

độ ẩm thấp sẽ bơm vào buồng sấy tác động lên bề mặt của vật liệu sấy làmbốc hơi nước của vật liệu và được hút ra ngoài Dải nhiệt độ sấy từ 35 –

65oC, độ ẩm không khí sấy vào khoảng 10 – 30%

- Sấy thăng hoa: là hệ thống mà trong điều kiện môi trường có độ chân khôngcao, nhiệt độ rất thấp, ẩm trong vật liệu ở dạng rắn trực tiếp biến thành hơi đivào tác nhân sấy

- Sấy chân không: hạ áp suất trong buồng sấy kín xuống thấp (50mmHg), nướctrong vật liệu sấy sôi được bốc hơi ở nhiệt độ thấp (30-50°C), bơm chânkhông hoạt động hút hơi ẩm ra ngoài, vật liệu sấy sẽ khô

2.3 Các loại thiết bị sấy đối lưu

2.3.1 Hệ thống sấy buồng

Hình dạng: khối hộp lập phương, khối hộp chữ nhật Thành buồng sấy: cóbọc cách nhiệt Cửa: nạp liệu và lấy sản phẩm Vật sấy: đa dạng, rải đều trên khay, gác lên khung giá cố định hoặc xe goòng Tác nhân sấy: đối lưu tự nhiênhoặc cưỡng bức nhờ quạt Thiết bị phụ: quạt, caloriphe, đường ống

Buồng sấy được ứng dụng rộng rãi trong công nghiệp chế biến các nông,lâm, thủy hải sản và chế biến dược phẩm, thực phẩm và thức ăn chăn nuôi

Nếu dung lượng buồng sấy bé và thiết bị là các khay sấy thì người ta gọi

là tủ sấy, còn nếu dung lượng lớn và thiết bị vận chuyển là các xe goòng là sấybuồng kiểu xe goòng

Buồng sấy Tủ sấy

- Thời gian sấy dài, không thể sấy liên tục

- Chất lượng sản phẩm sấy không đồng đều

- Mất nhiệt nhiều khi nạp liệu và lấy sản phẩm

- Năng suất thấp, tốn nhiều nhân công

Hầm sấy dùng để sấy các vật sấy kém chịu nhiệt và kém khô Vật sấythường ở dạng rời xếp lớp như các loại hạt, củ, quả cắt lát, chè, rau, … Ứngdụng cho sấy ở quy mô công nghiệp vì có thể năng suất lớn.

Ưu điểm:

- Vận hành đơn giản, thời gian sấy nhanh

- Sử dụng hơi để tạo nguồn nhiệt cung cấp cho quá trình sấy nên tính ổnđịnh cao, chất lượng sản phẩm sấy đồng đều hơn so với sấy buồng

- Năng suất cao, tốn ít nhân công hơn sấy buồng

- Nhiệt độ sấy không quá cao nhưng thế sấy cao (sấy bổ sung nhiệt).Nhược điểm:

- Không phù hợp để sấy theo mẻ

- Thiết bị phức tạp hơn sấy buồng

2.3.3 Hệ thống sấy tháp

Tháp sấy là 1 khối hình hộp, tiết diện ngang hình vuông, tròn hoặc chữnhật Thân tháp được chế tạo từ khung thép chịu lực hoặc bằng bê tông cốtthép Phía trong thân tháp đặt các kênh dẫn, kênh thải gọi là chóp sấy Kênhdẫn và kênh thải xếp xen kẽ nhau

Vật sấy được gàu tải đưa lên và rót vào đỉnh tháp rồi chảy xuống đáy thápdưới tác dụng của trọng lực Tác nhân sấy được quạt thổi vào tháp từ phía dướivào các kênh dẫn, tác nhân sấy từ các kênh dẫn xuyên qua lớp vật liệu sấy vàocác kênh thải rồi thải vào môi trường

Hệ thống sấy tháp chuyên dùng để sấy vật liệu dạng hạt: thóc, ngô, càphê, các loại đậu, …

Ưu điểm:

- Có thể tiến hành sấy liên tục, năng suất lớn, sản phẩm khô đều

- Tiết kiệm được nhiều nhân công

Nhược điểm:

- Không thể sấy vật liệu có độ ẩm cao

- Sản phẩm sau khi sấy còn lẫn nhiều tạp chất

- Thiết bị phức tạp, vốn đầu tư lớn

2.3.4 Hệ thống sấy thùng quay

Kết cấu: Thùng sấy hình trụ tròn đặt nằm nghiêng, liên tục quay trong quátrình sấy Bên trong thùng có các cánh đảo trộn vật sấy Vật ẩm được nạp vàođầu cao, sản phẩm lấy ra ở đầu thấp của thùng

Tác nhân sấy có thể là không khí được đốt nóng nhờ calorifer hoặc khói

lò Chiều chuyển động của tác nhân sấy có thể cùng chiều, ngược chiều hoặccắt ngang dòng vật sấy

Ứng dụng rộng rãi trong sản xuất các vật ẩm dạng hạt, mảnh vụn có kíchthước nhỏ như đậu đỗ, cà phê, ngô hạt, muối ăn, quả và củ cắt nhỏ, gỗ mảnh…

Ưu điểm:

- Làm việc ổn định, tạo ra sản phẩm sấy đồng đều

- Năng suất cao, tốc độ sấy nhanh do vật liệu sấy và tác nhân sấy tiếp xúctrực tiếp với nhau nhờ sự đảo trộn khi thùng quay

- Cường độ sấy lớn, tốn ít nhân công

Nhược điểm:

- Tiêu tốn năng lượng, thiết bị đắt tiền

- Không dùng cho các sản phẩm giòn, dễ vỡ, dính bết hoặc có thời gian sấyquá dài

2.3.5 Hệ thống sấy tầng sôi

Thiết bị sấy tầng sôi được áp dung rộng rãi để sấy các vật sấy dạng hạt,dạng bột nhão, dung dịch…

Ưu điểm:

- Cấu tạo đơn giản

- Cường độ sấy cao hơn hẳn so với sấy tháp và sấy thùng quay

- Tốc độ sấy nhanh, chất lượng sản phẩm đều và tốt

Nhược điểm:

- Chi phí năng lượng cao do phải tạo ra tốc độ tác nhân sấy đủ lớn để duy trìquá trình sôi

- Khó điều khiển tốc độ sấy, vận tốc bị giới hạn

- Có hiện tượng tích điện bào mòn, vỡ vụn tạo nhiều bụi

2.3.6 Hệ thống sấy phun

Ứng dụng để sấy các dung dịch, huyền phù, kem phân tán như trong dâychuyền sản xuất sữa bột, cà phê hòa tan, nước quả ép các loại…

Ưu điểm:

- Cường độ sấy cao, thời gian sấy ngắn

- Sử dụng tác nhân sấy có nhiệt độ cao

- Sản phẩm sấy phun có chất lượng cao, xốp, dễ hòa tan, tiện cho sử dụng

- Kích thước thiết bị lớn, nhất là khi sử dụng tác nhân sấy có nhiệt độ thấp

- Chỉ dùng cho các loại nguyên liệu sấy dạng lỏng

2.4 Tác nhân sấy

2.4.1 Khái niệm về tác nhân sấy

Tác nhân sấy là những chất cấp nhiệt cho vật để bay hơi ẩm, đồng thời tải

ẩm đó ra khỏi phòng sấy Các tác nhân sấy thường là: không khí, khói, hơi hoặccác loại dầu, một số loại muối nóng chảy…

Tác nhân sấy có các nhiệm vụ sau:

- Gia nhiệt cho vật liệu sấy

- Tải ẩm, mang ẩm từ bề mặt vật liệu vào môi trường

- Bảo vệ vật liệu ẩm khỏi bị hỏng do quá nhiệt

2.4.2 Không khí nóng

Không khí nóng là loại tác nhân sấy thông dụng nhất Trong không khínóng gồm có không khí khô và hơi nước Trạng thái của không khí nóng ảnhhưởng trực tiếp đến quá trình sấy và bảo quản sản phẩm

- Cần có bộ phận gia nhiệt không khí như calorifer

- Nhiệt độ không khí sấy không được quá cao

2.4.3 Khói lò

Khói lò là sản phẩm khí của quá trình đốt cháy một chất đốt nào đó Khốilượng, thành phần và các thông số trạng thái của khói lò phụ thuộc vào thànhphần của chất đốt và phương pháp đốt cháy

Ưu điểm:

- Không cần dùng calorifer

- Phạm vi nhiệt độ rộng

- Cấu trúc hệ thống đơn giản, dễ chế tạo và lắp đặt

- Nâng cao hiệu quả sử dụng nhiệt của hệ thống thiết bị

Nhược điểm:

- Khói có thể gây ô nhiễm sản phẩm do bụi và các chất có hại như CO ,2

SO2 Chỉ dùng cho các vật liệu như: gỗ, đồ gốm, một số loại hạt có vỏ

- Có thể gây hoả hoạn hoặc xảy ra các phản ứng hoá học không cần thiếtảnh hưởng đến chất lượng sản phẩm

2.4.4 Hơi quá nhiệt

Hơi quá nhiệt làm tác nhân sấy trong trường hợp sản phẩm cháy là chất dễcháy nổ và sản phẩm chịu được nhiệt độ cao, vì sấy bằng hơi quá nhiệt nhiệt độthường lớn hơn 100oC

CHƯƠNG 3: LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ2.5 Lựa chọn phương pháp sấy và thiết bị sấy

Với nguyên liệu là sắn thái lát, ta có thể chọn phương pháp sấy đối lưu, tácnhân sấy là không khí nóng vì sản phẩm có yêu cầu về độ sạch, không bị ô nhiễmhay bám bụi Nguồn nhiệt để gia nhiệt cho tác nhân sấy là calorifer khí-hơi (chấttải nhiệt là hơi nước bão hoà) Tác nhân sấy trao đổi nhiệt với vật liệu sấy theokiểu đối lưu cưỡng bức dùng quạt thổi giúp tạo sự đồng đều cho sản phẩm

Có hai thiết bị sấy đáp ứng yêu cầu về vật liệu đều có thể sấy các sản phẩmdạng thái lát là: buồng sấy và hầm sấy Nhưng với năng suất lớn (17 tấn sảnphẩm/ngày) và có thể làm việc liên tục thì hầm sấy là lựa chọn tối ưu Sử dụngthiết bị vận chuyển vật sấy là xe goòng di chuyển trong hầm nhờ tời và đường ray

2.6 Sơ đồ và mô tả về hệ thống

1: Quạt2: Calorifer3: Hầm sấy

Các loại thiết bị sử dụng trong hệ thống:

- Thiết bị chính: hầm sấy, xe goòng

- Thiết bị phụ: calorifer, quạt

Thuyết minh về quy trình: nguyên liệu sắn thái lát được xếp lên các khay,các khay lần lượt được xếp vào xe goòng Các xe goòng được chuyển qua cửagầm vào trong hầm sấy (nhờ bộ phận tời kèo) Đóng cửa hầm lại, đưa tác nhânsấy vào hầm bắt đầu quá trình sấy: không khí vào được calorifer gia nhiệt vàđược quạt thổi đi vào trong hầm sấy Nhiệt độ không khí tại đầu hầm sấy saocho phù hợp với vật liệu sấy Trong hầm sấy, tác nhân sấy chuyển động ngangđồng thời cũng chuyển động từ dưới lên qua các lỗ của khay đựng vật liệu vàtiếp xúc đều với mọi mặt của vật liệu Ẩm của vật liệu sẽ được tác nhân sấyđưa ra ngoài môi trường

PHẦN 3: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG SẤY HẦM CHƯƠNG 4: TÍNH TOÁN QUÁ TRÌNH SẤY LÝ THUYẾT3.1.Thông số ban đầu

3.1.1 Tính cân bằng vật liệu

Với năng suất tính theo sản phẩm là: G = 17 tấn/ngày = 708,33 kg/h2

Độ ẩm tương đối của vật liệu vào và ra khỏi thiết bị sấy hầm lần lượt là:

ω1 = 70%, ω = 13%.2

Cân bằng vật chất ta tính được:

Lượng vật liệu vào hầm sấy:

Lượng ẩm bốc hơi là:

3.1.2 Thông số tác nhân sấy

Phụ thuộc vào mùa vụ thu hoạch sắn ở miền bắc là tháng 12 đến tháng 1năm sau, và đặt hệ thống nhà máy ở Yên Bái ta có thể chọn các thông số trạngthái của không khí như sau: trạng thái không khí ban đầu: t = 17 C, φ = 87 %0 0 0

Không khí trước khi vào hầm sấy chọn: t = 70 C1 0

Không khí ra khỏi hầm sấy chọn: t = 33 C2 0