TỔNG QUAN VỀ VẬT LIỆU ẨM
TỔNG QUAN VỀ NGUYÊN LIỆU HẠT THÓC
Thóc là nguồn lương thực chính của gần một nửa dân số trên trái đất Thóc được trồng nhiều ở khu vực Đông Nam châu Á Về diện tích canh tác thóc đứng hàng thứ hai sau thóc mỳ nhưng về năng suất của thóc là loại cao nhất.
Theo nhiều nguồn tài liệu thì cây thóc xuất hiện từ hơn 3000 năm trước công nguyên ở vùng Đông Nam châu Á Tới nay rất nhiều nước trên khắp năm châu đều có trồng thóc Thóc nước là loại cây ưa nước và ẩm, do đó thóc được trồng nhiều ở châu thổ các sông lớn thuộc các vùng khí hậu ôn đới và nhiệt đới.
Cây thóc thuộc họ hào thảo và có trên 20 loại khác nhau Phổ biến nhất và có ý nghĩa kinh tế hơn là loại thóc nước (Oryza sativa) Thóc nước lại được chia làm hai loại là thóc ngắn hạt (Oryza sativa brevis) và thóc hạt bình thường (Oryza sativa communis) Thóc nước hạt bình thường là loại phổ biến hơn cả và đã tồn tại đến ngày nay. Ở nước ta còn có thóc nếp và thóc tẻ (phân biệt theo sự khác nhau về thành phần và tính chất của nội nhũ).
1.1.2 Cấu tạo và tính chất cả hạt thóc.
Thóc là loại lương thực có vỏ trấu bao bọc Đầu cả vỏ trấu có râu Tùy theo giống và điều kiện sinh trưởng, râu thóc có thể dài hoặc ngắn Ở cuống của vỏ trấu có mày hạt Cấu tạo của hạt thóc (Hình 1.1) bao gồm:
Mày thóc: trong quá trình sấy và bảo quản, mày thóc rụng ra làm tăng lượng tạp chất và bụi trong khối hạt.
Vỏ trấu: bảo vệ hạt gạo, chống các ảnh hưởng của môi trường và sự phá hoại của sinh vật, nấm mốc Màu sắc của vỏ trấu cũng khác nhau tùy theo giống thóc và điều kiện trồng trọt, thường có màu vàng nhạt, vàng nâu hoặc đen Tỉ lệ của vỏ trấu so với toàn hạt dao độ trong một phạm vi khá lớn, khoảng 10 đến 30%, thông thường là 17 đến 23%.
Vỏ hạt: bao bọc nội nhũ, thành phần cấu tạo chủ yếu là lipit và protein.
Nội nhũ: là thành phần chính của hạt thóc, chứa 90% là gluxit.
Phôi: nằm ở góc dưới nội nhũ, có nhiệm vụ biến các chất dinh dưỡng trong nội nhũ để nuôi mầm khi hạt thóc nảy mầm
Hình 1 1 Cấu tạo của hạt thóc
1.1.3 Thành phần hóa học của hạt thóc
Thành phần hóa học của hạt thóc gồm chủ yếu là tinh bột, protein, xenlulose
Ngoài ra trong hạt thóc còn chứa một số chất khác với hàm lượng ít hơn so với 3 thành phần kể trên như: đường, tro, chất béo, sinh tố Thành phần hóa học của hạt thóc phụ thuộc vào nhiều yếu tố như giống, đất đai trồng trọt, khí hậu và chế độ chăm sóc Cùng chung điều kiện trồng trọt và sinh trưởng, nhưng thành phần hóa học của gạo vỏ ngoài đỏ khác so với gạo trắng, thông thường hàm lượng chất béo và protein trong vỏ gạo ngoài đỏ hơn đôi chút Cùng chung điều kiện trồng trọt và sinh trưởng. Các thành phần hóa học của hạt thóc:
Bảng 1 1:Thành phần hóa học của thóc:
Nước Gluxit Protit Lipit Xenlulo Tro Vitamin B1
1.1.4 Các đặc tính chung của khối thóc
Tính tán rời: là đặc tính khi đổ thóc từ trên độ cao h xuống mặt phẳng nằm ngang, thóc tự dịch chuyển để tạo thành khối có dạng chóp nón Góc tạo thành bởi đường sinh với mặt phẳng đáy nằm ngang của hình chóp gọi là góc nghỉ hay góc nghiêng tự nhiên của khối hạt Về trị số thì góc nghỉ tự nhiên bằng góc ma sát giữa hạt với hạt nên còn gọi là góc ma sát trong, kí hiệu (φ1) Dựa vào độ tan rời này để xác định sơ bộ chất lượng và sự thay đổi chất lượng thóc trong quá trình sấy và bảo quản Đối với thóc, góc nghỉ khoảng từ 32-40 o
Nếu ta để hạt trên một mặt phẳng và bắt đầu nghiêng mặt phẳng này cho tới khi hạt bắt đầu trượt thì góc giới hạn giữa mặt phẳng nằm ngang và mặt phẳng trượt gọi là góc trượt (góc ma sát ngoài), kí hiệu (φ2) Trường hợp không phải là một hạt mà là một khối hạt thì góc trượt có liên quan và phụ thuộc vào góc nghiêng tự nhiên.
Độ rời vật liệu phụ thuộc nhiều yếu tố như kích cỡ, hình dạng hạt, bề mặt hạt, độ ẩm hạt, hàm lượng tạp chất trong khối hạt Riêng góc trượt còn phụ thuộc vào loại vật liệu và trạng thái bề mặt vật liệu trượt Độ rời tăng khi góc nghỉ và góc trượt tăng, ngược lại độ rời sẽ giảm khi góc nghỉ và góc trượt giảm Độ ẩm tạp chất, đặc biệt là tạp chất dạng rác, càng cao thì độ rời càng nhỏ Độ ẩm khối hạt càng lớn thì độ rời càng giảm.
Trong bảo quản, độ rời của khối hạt có thể thay đổi tùy thuộc vào điều kiện bảo quản nếu bảo quản quá lâu hay đã xảy ra quá trình tự bốc nóng làm cho khối hạt bị nén chặt, độ rời giảm hay thậm chí có khi mất hẳn độ rời.
Tính tự phân loại: Khối hạt có cấu tạo từ nhiều thành phần khác nhau (hạt chắc, hạt lép, tạp chất…), không đồng chất (khác nhau về hình dạng, kích thước, tỉ trọng…), do đó trong quá trình di chuyển chúng tạo nên những vùng khác nhau về chất lượng gọi là tính tự phân của khối hạt Hiện tượng tự phân loại ảnh hưởng xấu đến việc làm khô và bảo quản hạt Những vùng nhiều hạt lép và tạp chất sẽ dễ bị hút ẩm Dễ bị cuốn theo tác nhân sấy trong quá trình sấy. Độ xốp của khối hạt: độ xốp của vật liệu (ε) là thành phần thể tích bị chiếm chỗ do khoảng không gian giữa các hạt Giá trị của độ xốp phụ thuộc vào hình dạng hạt, cách mà chúng sắp xếp trong khối hạt (những hat nhỏ có thể lấp đầy các khoảng trống giữa các hạt lớn) Trong quá trình sấy, khối hạt cần có độ xốp (lỗ hổng) cần thiết cho quá trình truyền nhiệt với tác nhân sấy được dễ dàng Độ xốp (0.36-0.8) :
= 0,56 (tr14/giáo trình kỹ thuật sấy nông sản thực phẩm-Nguyễn Văn May). ε=1−p v p h (1 0)
v là mật độ khối hạt chứa trong đơn vị thể tích đó( khối lượng thể tích)
h là khối lượng riêng của hạt chứa trong đơn vị thể tích đó.
Hệ số hình dáng thóc (rice shape factor) là một đại lượng vật lý mô tả hình dạng của hạt thóc Nó được định nghĩa là tỷ lệ giữa diện tích mặt cắt ngang của hạt thóc với tổng diện tích xung quanh của hạt thóc Công thức tính hệ số hình dáng thóc: φ hd =A
Trong đó: hd là hệ số hình dáng thóc
A là diện tích mặt cắt ngang của hạt thóc,m 2 r là bán kính đường tròn ngoại tiếp hạt thóc, m
Hệ số hình dạng: hd = 1,68 [Phụ lục 7/2/315]. Ứng dụng của hệ số hình dáng thóc được sử dụng trong nhiều lĩnh vực khác nhau, bao gồm: Hệ số hình dáng thóc được sử dụng để đánh giá chất lượng hạt thóc. Hạt thóc có hình dạng đồng đều, cân đối thường có chất lượng cao hơn hạt thóc có hình dạng không đồng đều, méo mó Hệ số hình dáng thóc ảnh hưởng đến quá trình xay xát, sàng lọc, và chế biến gạo Hạt thóc có hình dạng đồng đều, cân đối thường dễ xay xát, sàng lọc, và chế biến hơn hạt thóc có hình dạng không đồng đều, méo mó. Thị trường gạo: Hệ số hình dáng thóc cũng ảnh hưởng đến giá trị kinh tế của gạo. Gạo có hạt thóc hình dạng đồng đều, cân đối thường được bán với giá cao hơn gạo có hạt thóc có hình dạng không đồng đều, méo mó
Tính dẫn nhiệt và tính truyền nhiệt: quá trình dẫn nhiệt và truyền nhiệt trong khối hạt luôn tiến hành theo hai phương pháp song song đó là dẫn nhiệt và đối lưu.Đại lượng đặc trưng cho khả năng dẫn nhiệt của thóc là hệ số dẫn nhiệt (λ= 0.12-0.2 kCal/m.h độ)
Quá trình sấy diễn ra theo nhiều giai đoạn xen kẽ sấy và ủ để tạo điều kiện cho độ ẩm trong nhân hạt di chuyển ra bề mặt, đảm bảo hạt khô đều và giảm gãy vỡ khi xay xát Độ ẩm cân bằng là trạng thái mà hạt đạt được khi độ ẩm của hạt tiệm cận giá trị cân bằng với độ ẩm của không khí xung quanh, không còn trao đổi ẩm giữa hạt và môi trường.
TỔNG QUAN VỀ QUÁ TRÌNH KHÍ HÓA NHIÊN LIỆU
1.2.1 Khái niệm chung của quá trình khí hóa nhiên liệu
Khí hóa sinh khối là quá trình chuyển đổi nhiệt – hóa sinh khối thành dạng các sản phẩm khí thông qua các phản ứng hóa học, các biến đổi vật lý và nhiệt Các quá trình này có thể diễn ra lần lượt hay đồng thời tùy thuộc vào thiết kế lò khí hóa và nguồn nhiên liệu
1.2.2 Các quá trình trong thiết bị khí hóa
Một quá trình khí hóa điển hình gồm bốn giai đoạn sau: sấy, nhiệt phân, khí hóa và cháy:
- Quá trình sấy: Quá trình này diễn ra đầu tiên khi nhiên liệu được cấp vào lò khí hóa, nhiên liệu được sấy và tăng nhiệt độ đến khoảng 100 ˚C dẫn đến hơi nước chứa trên bề mặt và ở các lỗ rỗng bên trong nhiên liệu bay hơi Ngoài ra, một số thành phần chất bốc và các thành phần vô cơ có thể cũng thoát ra trong quá trình này Kết thúc quá trình này, nhiên liệu đạt trạng thái khô
Sinh khối + Nhiệt → Sinh khối khô + H2O
- Quá trình nhiệt phân: Khi nhiên liệu nhận thêm nhiệt sau quá trình sấy lên đến khoảng 350 o C, cấu trúc của sinh khối bị thay đổi mạnh bởi quá trình phân hủy nhiệt trong điều kiện không có mặt của chất oxi hóa và giải phóng các sản phẩm khí (chất bốc) Trong suốt quá trình nhiệt phân, nhiên liệu bị phân rã thành char (cacbon rắn) và hỗn hợp các sản khí (chất bốc) như trong phương trình
Sinh khối khô + Nhiệt → Char + Chất bốc
Trong thành phần chất bốc bao gồm các khí nhẹ và các thành phần hữu cơ cao phân tử (tar) Ở nhiệt độ cao, tar có thể bị crack thành các phân tử nhẹ hơn (CO,
Nhiệt phân thứ cấp xảy ra khi metan (CH4) bị phân hủy ở nhiệt độ cao, dẫn đến tạo thành các sản phẩm chính như CO, CO2, H2, CH4 và một số hydrocarbon khác (C2H4, C2H6 ) Quá trình này là sự tiếp diễn của quá trình nhiệt phân ban đầu, trong đó metan được phân hủy thành carbon và hydro.
Quá trình nhiệt phân có thể được viết lại theo cơ chế hai cấp như sau:
Chất bốc trong sinh khối có thể chiếm từ 70 – 80% khối lượng sinh khối, do đó quá trình nhiệt phân có ảnh hưởng đáng kể đến toàn bộ quá trình khí hóa Tốc độ của quá trình nhiệt phân (thoát chất bốc) phụ thuộc vào điều kiện vận hành của lò khí hóa và tính chất của nhiên liệu (tính chất hóa học và tính chất vật lý).
- Quá trình khí hóa: Quá trình khí hóa là kết quả của các phản ứng hóa học giữaCacbon trong char và hơi nước, CO2 và H2 trong lò khí hóa cũng như là các phản ứng giữa các khí tạo thành Quá trình này xảy ra sau quá trình nhiệt phân khi nhiệt độ của char thu được từ các quá trình trước ở một mức nhiệt độ nhất định, thông thường là lớn hơn 700˚C Ở trong quá trình này, chủ yếu diễn ra phản ứng khử giữa cacbon với CO2 và H2O từ quá trình cháy thành các sản phẩm khí như CO, H2 Ngoài ra còn có các phản ứng hình thành CH4 và một số các phản ứng đồng thể khác giữa các chất ở pha khí Các phản ứng trong quá trình này thường là các phản ứng thu nhiệt, hấp thụ nhiệt trong suốt quá trình cháy, ngoại trừ phản ứng cacbon với H2 tạo thành CH4.
- Quá trình cháy: Quá trình cháy một phần nhiên liệu xảy ra trong vùng giàu oxy trong lò khí hóa Các phản ứng trong quá trình này là các phản ứng tỏa nhiệt Sản phẩm chính của quá trình cháy là CO, CO2, H2O tùy thuộc vào nhiệt độ và tỷ lệ oxy tham gia phản ứng Nhiệt sinh ra từ quá trình cháy được sử dụng cho quá trình sấy nhiên liệu, nhiệt phân và cho các phản ứng trong quá trình khí hóa. Ở trong một số quá trình khí hóa, nhiệt cấp cho quá trình khí hóa theo kiểu gián tiếp để tránh quá trình cháy nhiên liệu trong lò khí hóa và tránh sự có mặt của N2 và
CO2 trong hỗn hợp sản phẩm khí.
Có hai dạng phản ứng cháy diễn ra trong lò khí hóa là cháy các khí sinh ra trong quá trình nhiệt phân (cháy đồng thể) và cháy char (Cháy dị thể) Tốc độ phản ứng cháy đồng thể nhanh hơn phản ứng cháy dị thể vì sự hòa trộn của các chất phản ứng trong pha khí diễn ra dễ dàng và nhanh hơn.
1.2.3 Quá trình cháy trong thiết bị khí hóa
Quá trình khí hóa là quá trình chuyển đổi nhiệt – hóa nhiên liệu rắn hoặc lỏng thành nhiên liệu khí dưới các tác nhân khí hóa và lò khí hóa là thiết bị dùng để thực hiện quá trình trên Quá trình cháy sinh khối trong lò khí hóa khác so với quá trình đốt cháy trực tiếp sinh khối Quá trình cháy trong lò khí hóa được thành hai vùng tách biệt: vùng lớp nhiên liệu và vùng không gian phía trên hoặc tách riêng với lớp nhiên liệu, tương ứng với vùng sinh khí và vùng cháy khí như (Hình 1.5) minh họa.
Hình 1 6 Quá trình cháy trong thiết bị hóa khí
1.2.4 Phân loại khí hóa tầng cố định
Lò khí hóa sinh khối tận dụng các quá trình chuyển đổi nhiệt - hóa trong điều kiện thiếu oxy để biến đổi nhiên liệu sinh khối thành nhiên liệu khí Tùy theo điều kiện dòng, lò khí hóa được phân thành ba loại chính: dòng ngược, dòng đồng hướng và dòng hỗn hợp.
- Lò khí hóa ngược chiều (Updraft-Hình 1.6): Chiều di chuyển của sản phẩm khí đầu ra ngược chiều với chiều di chuyển của nhiên liệu.
Hình 1 7 Lò khí hóa ngược chiều
- Lò khí hóa cùng chiều (Downdraft-Hình 1.7): Chiều di chuyển của sản phẩm khí đầu ra cùng chiều với chiều di chuyển của nhiên liệu.
Hình 1 8 Lò khí hóa cùng chiều
- Lò khí hóa dòng chéo nhau (Crossdraft-Hình 1.8): Chiều di chuyển của sản phẩm khí đầu ra cắt ngang vuông góc với chiều di chuyển của nhiên liệu
Hình 1 9 Lò khí hóa dòng chéo nhau
QUY CÔNG NGHỆ SẤY THÓC
Thóc là đối tượng cần xử lý nhiệt nhiều hơn bất cứ loại hạt ngũ cốc nào khác.Sấy làm giảm độ ẩm của thóc vừa thu hoạch đến mức an toàn 2 (12-14) % = 13% độ sấy, giảm thiểu thời gian sấy và năng lượng tiêu hao mà vẫn giữ được chất lượng sản phẩm sấy Trong sấy thóc đối lưu thời gian sấy phụ thuộc vào rất nhiều yếu tố như: các thông số chế độ sấy (nhiệt độ, độ ẩm tương đối, tốc độ khí sấy, chiều dầy lớp hạt),phương pháp sấy (sấy liên tục và gián đoạn,sấy có đảo hạt, đảo gió, làm dịu sau sấy ) và vật liệu sấy (loại thóc, kích thước hạt, độ chín khi thu hoạch, độ ẩm ban đầu và độ ẩm cuối quá trình sấy của thóc)
1.3.2 Sơ đồ quy trình công nghệ sấy thóc
Thóc sau khi sấy có thể được dùng làm lương thực hoặc để làm giống, dự trữ.
Vì vậy, thóc sau khi sấy cần đảm bảo được các yêu cầu sau:
Hạt thóc còn nguyên vẹn vỏ trấu bao bọc hạt gạo.
Hạt thóc còn giữ nguyên hình dạng, kích thước và màu sắc.
Có mùi vị đặc trưng của hạt thóc và không có mùi vị khác (mùi tác nhân sấy)
Hạt thóc không bị rạn nứt, gãy vụn và đặc biệt là thóc giống phải đảm bảo khả năng nảy mầm của hạt sau khi sấy.
Sau khi sấy, thóc phải đạt độ ẩm bảo quản, nếu không sẽ là môi trường tốt cho mối, mọt phá hoại.
Tóm tắt quy trình công nghệ:
Hình 1 10 Quy trình công nghệ sản suất lúa
PHƯƠNG PHÁP SẤY VÀ THIẾT BỊ SẤY THÓC
1.4.1 Sấy bằng không khí tự nhiên - phơi nắng Đó là phương pháp lợi dụng ánh nắng mặt trời để làm khô hạt và sản phẩm(Hình 1.7) Phơi nắng là phương pháp không tốn kém về nhiên liệu Nó thúc đẩy quá trình chín sinh lí của hạt, có khả năng diệt trừ nấm, côn trùng, sâu mọt…bởi tác dụng của ánh nắng mặt trời Nhưng phơi nắng có nhược điểm là không chủ động và phụ thuộc vào điều kiện thời tiết rất lớn, nhất là canh tác 2 vụ: Mùa khô rất ngắn ngủi không cho phép phơi nắng tự nhiên một cách nhanh chóng Phơi nắng còn tốn nhiều công lao động và không cơ giới hóa được Thời gian để đạt được độ ẩm an toàn thường dài Tuy vậy trong thực tế sản xuất hiện nay, người ta vẫn áp dụng phương pháp phơi nắng đối với các loại ngũ cốc và một số nông sản khác Những sản phẩm cần phơi trải thành những lớp mỏng nên mặt đất hay trên chiếu, phên…nên gặp rất nhiều bất tiện: dễ bị lẫn cát, dễ bị ẩm khi gặp mưa Vì vậy khi cần làm khô một khối lượng lớn sản phẩm trong thời gian ngắn bất kể điều kiện thời tiết thế nào thì ta sử dụng các phương pháp sấy nhân tạo.
Hình 1 11 Phương pháp sấy tự nhiên
1.4.2 Các phương pháp sấy nhân tạo- các dạng máy sấy thóc
1.4.2.1 Cấu tạo, phân loại hệ thống sấy tĩnh vỉ ngang.
Máy sấy tĩnh vỉ ngang có cấu tạo đơn giản, phù hợp với sản xuất phân tán và giá thành chấp nhận được Máy sấy tĩnh vỉ ngang có cấu tạo bao gồm 4 bộ phận chính: quạt, lò đốt, thùng sấy và nhà che Được chia làm 2 loại là loại không có đảo gió và loại có đảo gió.
Máy sấy tĩnh vỉ ngang loại không đảo gió:
Quá trình sấy được thực hiện như sau: thóc được đổ trên mặt sàn lưới lỗ với lớp dày khoảng 0,2-0,5m Không khí nóng tạo nên bởi lò đốt, được quạt sấy hút và thổi vào gió hông, sau khi đã hòa trộn với không khí môi trường đạt đến nhiệt độ khí sấy cần thiết Sau đó từ ống gió hông, khí sấy chuyển hướng qua buồng gió chính (Thùng sấy) nằm phía dưới sàn lỗ và đi hướng lên xuyên qua lớp hạt mang ẩm thoát ra ngoài. Quá trình sấy tiếp diễn cho đến khi cả lớp hạt dưới và trên đạt được độ ẩm cần thiết.
Nhược điểm của loại không có đảo gió là chiếm nhiều mặt bằng tức năng suất thấp tính theo diện tích chiếm chỗ Phải đảo trộn thủ công để có sự đồng đều ẩm độ hạt saukhi sấy, nên không phù hợp với yêu cầu cơ giới hóa công đoạn sấy.
Máy sấy tĩnh vỉ ngang loại có đảo chiều không khí sấy: Để khắc phục nhược điểm của loại sấy không đảo gió Máy sấy vỉ ngang loại có đảo chiều không khí sấy có những ưu điểm mới là kết cấu nhỏ gọn, so với các máy sỏy tĩnh với cựng năng suất, nú chỉ chiếm ẵ diện tớch mặt bằng lắp đặt, do sấy lớp hạt dầy hơn (50-60cm) không còn tốn công lao động cào đảo, vẫn đảm bảo độ đồng đều ẩm độ hạt sau khi sấy Giải quyết được bài toán đồng đều ẩm độ hạt sau khi sấy, vì về nguyên tắc, luồng khí đi lên hoặc đi xuống theo phương thẳng đứng thì đồng đều nhất Ngoài ra, lớp hạt nằm ngang ít chịu nén, có khả năng tự điều chỉnh cục bộ khối vật liệu sấy do co rút khi vật liệu sấy khô dần, ít tác động xấu đến độ phân bố gió đã được thiết lập, do đó tăng được khả năng đồng đều về ẩm độ sau cùng của sản phẩm. Điều này khó đạt được nếu đảo chiều với lớp hạt thẳng đứng.
Cấu tạo, nguyên lí hoạt động và đặc điểm:
Hệ thống máy sấy gồm caloriphe hoặc cấp nhiệt trực tiếp từ buồng đốt hòa trộn với không khí, hệ thống quạt và các thiết bị phụ trợ khác Tháp sấy là một không gian hình hộp mà chiều cao lớn hơn rất nhiều so với chiều rộng và chiều dài Trong tháp sấy người ta bố trí các hệ thống kênh dẫn và thải tác nhân xen kẽ nhau ngay trong lớp vật liệu sấy Tác nhân sấy từ kênh dẫn gió nóng luồng lách qua lớp vật liệu thực hiện quá trình trao đổi nhiệt sấy và nhận thêm ẩm đi vào các kênh thải ra ngoài Vật liệu sấy chuyển động từ trên xuống dưới từ tính tự chảy do trọng lượng bản thân của chúng Tháp sấy nhận nhiệt do trao đổi nhiệt đối lưu giũa dòng tác nhân chuyển động vừa ngược chiều vừa cắt ngang và do dẫn nhiệt từ bề mặt kênh dẫn và kênh thải qua lớp vật liệu nằm trên các bề mặt đó Vì vậy trong thiết bị sấy tháp, nhiệt lượng vật liệu sấy nhận được gồm 2 thành phần: thành phần đối lưu giũa tác nhân sấy với khối lượng hạt và thành phần dẫn nhiệt giữa bề mặt các kênh gió nóng, kênh thải ẩm với chính lớp vật liệu nằm trên đó.
Khi sấy hạt di chuyển từ trên cao (do gầu tải hoặc vít tải đưa lên) xuống mặt đất theo chuyển động thẳng đứng hoặc dích dắc trong tháp sấy Tùy theo cách bố trí của dòng hạt di chuyển qua tháp sấy có thể lien tục hoặc tuần hoàn - theo mẻ.
Hạt qua tháp sấy một lượt rồi vào bin ủ, và nghỉ (ủ) ở đó một thời gian (từ 2- 24h tùy chế độ sấy và loại hạt) sau đó lại qua tháp sấy lượt thứ 2,3…mục đích của ủ là cho độ ẩm ở trung tâm hạt có thời gian ra ngoài mặt để dễ bốc hơi Chênh lệch ẩm độ quá nhiều giữa gần mặt hat với trung tâm hạt sẽ gây ứng suất làm gãy vỡ hạt điều này là tối kị trong sấy thóc Xay ra gạo bị bể thành tấm.
Không khí vào từ những máng úp ngược, và thoát ra ở những máng song song nằm so le phía trên và phía dưới.
Hạt giống được tải ngược lên đỉnh tháp sấy bằng gầu tải Quá trình "ủ" thực tế diễn ra trong gầu tải và thùng chứa phía trên thùng sấy trong khoảng thời gian ngắn khoảng 30 phút Hạt chảy xuống giữa hai vách lưới lỗ song song, cách nhau 15-23 cm Không khí từ buồng giữa thổi qua lớp hạt Các lớp hạt bên trong và bên ngoài chảy xuống song song, không trộn lẫn, dẫn đến sự chênh lệch độ ẩm cuối cùng.
So với máy sấy tĩnh, các loại máy sấy tháp hiện chưa được sử dụng nhiều đặc biệt là sấy thóc vì các loại máy này chỉ hoạt động hiệu quả với thóc có độ ẩm Thường dùng Aptomat, Chỉ dùng cầu dao khi đầu tư ít tiền hoặc nhỏ
=> Cả hai loại đều có chung nhược điểm là số lần đóng ngắt ko nhiều nên chỉ dùng đóng ngắt mạch điện, ít dùng cho động cơ
Hình 8 1 cầu dao 8.1.1.2 Khởi động từ
Khởi động động cơ gồm Contactor và rơ le nhiệt:
A/ Contactor: Gồm cuộn hút, lõi sắt từ có lò xo, bộ phận dập hồ quang điện và các cặp tiếp điểm (khi chưa có dòng điện đi qua cuộn hút thì ko tiếp xúc với nhau còn khi có dòng điện chúng tiếp xúc và nối thông.
+Khi dòng điện mất đi chúng về lại vị trí ban đầu
-Cặp tiếp điểm(CTD) thường đóng và thường hở
-CTD động lực và CTD điều khiển
+CTD động lực dùng trong mạch động lực lớn Chỉ thường hở ( cấp điện cho động cơ hoạt động, dòng điện đi qua động cơ chính là dòng điện đi qua CTD động lực Dòng điện lớn nên CTD động lực cũng rất lớn.
+CTD điều khiển dùng trong mạch điều khiển, nhỏ, cả đóng và hở (điều khiển sự cấp điện cho động cơ hoạt động
*Ký hiệu CTD: tượng hình hoặc quy ước
- Tượng hình dễ nhận biết nhưng lại khi in ấn có khả năng gây nhầm lẫn
- Quy ước (Xác định phía dựa vào nút nhận ON-OFF)
Có thể dùng quy ước hoặc tượng hình
B/ Rơ le nhiệt: Bảo vệ quá dòng động cơ
Khi dòng điện làm việc động cơ vượt quá giá trị cài đặt của rơ le nhiệt làm các CTD thường đóng -> thường hở ngắt mạch điều khiển cho động cơ.
-Nút Reset tác động để trở lại vị trí ban đầu.
-Khi tác động thường đóng thành thường hở và ngược lại và giữ nguyên trạng thái lúc đó, nút nhấn các CTD thường đóng thành thường hở và ngược lại khi nhả tay ra thì CTD về lại vị trí ban đầu.
1.Tiết kiệm năng lượng (Rất).
2 Dòng khởi động nhỏ, tối đa bằng dòng điện định mứcko sụt áp lưới điện ko phóng hồ quang khi khởi động.
3 Khởi động mềm nên các chi tiết của hệ thống ít hỏng.
4 Hệ số cos φ (0,96) cao nên lưới điện có hiệu suất sử dụng cao. Điều khiển liên tục làm tăng chất lượng của quá trình công nghệ
6.Tự động hóa của hệ thống cáo nhờ bộ PID tích hợp sẵn bên trong.
Hình 8 3 Bộ biến tầng 8.1.1.4 Bộ Powerboss
Nguyên lý: nhận tín hiệu dòng điện làm việc của động cơ (tín hiện biến tần để thay đổi điện áp cấp động cơ nhằm điều chỉnh công suất động cơ Lợi ích:
- Tối ưu hóa sử dụng năng lượng bé hơn biến tầng.
- Khởi động mềm: động cơ tăng tốc từ từ nên dòng khởi động nhỏ.
- Dừng mềm tránh tình trạng phát sinh momen xoắn khi dộng cơ bị dừng đột ngột nhất là với máy bơm nước bị va đập thủy lực rất lớn lớn hơn biến tầng
- Tiết kiệm thời gian vận hành: Có thể hẹn thời gian dừng động cơ
- Powerboss ko sử dụng cho động cơ 1 chiều (DC), động cơ vạn năng (universal- máy khoan điện cầm tay, máy xay trái cây).
- Biến tần hơn powerboss nhưng chỉ dùng được trong các động cơ có thể thay đổi tốc độ điều khiển.
8.1.2 Mục đích của thiết bị sấy vĩ ngang
Thiết bị sấy vĩ ngang được sử dụng để sấy lúa sau khi thu hoạch với mục đích chính là:
Khi nhiệt độ khói vào ở kênh dẫn nhiệt độ ổn định thì béc đốt vẫn tiếp tục đốt nên khi nhiệt độ khói xuống thấp thì béc đốt vẫn tiếp tục hoạt động và khi nhiệt độ khói cao thì béc đốt dừng thì đèn báo chuông reo nên ngừng cấp không khí cho béc đốt và thiết bị hóa khí.
Độ ẩm cao trong lúa sau thu hoạch là nguyên nhân dẫn đến nấm mốc, hư hỏng, làm giảm chất lượng và giá trị của lúa Vì vậy, sấy lúa đóng vai trò quan trọng trong việc giảm độ ẩm xuống mức an toàn (thường là 12-14%) để bảo quản lúa trong thời gian dài, tránh hư hỏng.
Sấy lúa đúng kỹ thuật mang lại nhiều lợi ích: bảo toàn hương vị, màu sắc và dinh dưỡng vốn có của hạt lúa; tăng tỷ lệ nảy mầm, tạo điều kiện thuận lợi cho việc gieo trồng vụ sau Bên cạnh đó, sấy lúa giúp rút ngắn thời gian thu hoạch và bảo quản, cho phép canh tác nhiều vụ lúa trong năm, tăng năng suất thu hoạch Đặc biệt, sấy lúa còn hạn chế tối đa thiệt hại do nấm mốc, côn trùng gây ra.
8.1.3 Yêu cầu công nghệ của thiết bị sấy vĩ ngang
Các yêu cầu công nghệ của thiêt bị sấy vĩ ngang:
Khi làm mát thóc, quạt ly tâm sẽ ngừng hoạt động trong khi quạt hướng trục tiếp tục chạy giúp thóc hạ nhiệt độ về mức môi trường Quá trình này bắt đầu bằng việc quạt ly tâm hoạt động trước, sau đó là máy đốt và cuối cùng là quạt hướng trục Sau 4 giờ, còi sẽ reo báo hiệu thời điểm đảo cánh gió Trong trường hợp nhiệt độ thấp, đèn báo và tiếng còi sẽ báo động để điều chỉnh van lưu lượng máy đốt nhằm duy trì hoạt động Khi nhiệt độ ổn định, máy đốt sẽ tiếp tục hoạt động Nếu nhiệt độ cao, đèn báo và tiếng còi sẽ báo động để điều chỉnh van lưu lượng máy đốt, và quá trình này sẽ được lặp lại trong thời gian nhất định.
2 phút mà nhiệt độ khói vẫn cao thì béc đốt dừng Rơ le nhiệt độ có 3 mức nhiệt độ cài đặt(35°C,45°C,60°C).
8.1.4 Sơ đồ mạch điều khiển của thiết bị sấy vĩ ngang
Hình 8 5 Mạch điều khiển của thiết bị sấy vĩ ngang
8.1.3.1 Chú thích các thiết bị
Cuộn hút của các contactor
Cuộn hút của relay trung gian
Các cặp tiếp điểm thường hở của relay trung gian IR1, IR2, IRS, IRT
Các cặp tiếp điểm thường đóng của cuộn hút
Các cặp tiếp điểm thường đóng hở của cuộn hút F1, O2, O3, Ts, T3, T1, T2
Lần lượt là cặp tiếp điểm thưởng hở, thường đóng của nút nhấn on, off ON, OFF
Các cặp tiếp điểm thường hở của nút nhấn
Các cặp tiếp điểm thường đóng của role nhiệt
Role thời gian tác động sau
Chuông báo hiệu BELL Đèn báo sự cố
8.1.3.2 Nguyên lý làm việc của mạch điều khiển thiết bị sấy vĩ ngang Đóng công tắc K1, đóng công tắc K4 về phía auto, tắt công tắc Kb cấp điện cho mạch điều khiển cuộn hút F1 có điện quạt ly tâm chạy CTĐ F2 thường hở về thường đóng quạt hướng trục chạy, cuộn hút B có điện Khi nhiệt độ t2 đạt 45 ° C thì ctđ T2 thành thường đóng duy dòng điện cuộn hút F1 Khi nhiệt độ t1 khói sau khi hòa trộn thấp hơn 35 độ thì CTĐ t1 về thường đóng đèn báo chuông reo nên ta phải đóng van cấp khí, béc đốt vẫn chạy Khi nhiệt độ t3 sau hòa trộn cao 60 ° C thì CTĐ t3 về thường đóng đèn báo chuông reo nên mở van cấp khí Nếu sau 2 phút nhiệt độ vẫn cao thì CTĐ tk thành thường hở nên cuộn hút b mất điện béc đốt dừng Rơ le thời gian tác động sau có nhiệm sau 4h trôi qua thì CTD ts thành đóng chuông reo để đảo cửa sấy Ta nhấn nút start CTĐ thường hở thành thường đóng thì cuộn hút O có điện thì CTĐ O1 thành thường hở quạt ly tâm dừng O3 và O2 thành đóng lần lượt duy trì dòng điện qua cuộn hút 0 và quạt cuộn hút F2 giúp làm mát thóc trước khi đóng gói và rơ le thời gian tác động sau vẫn chưa có gì xảy ra Sau 20p thì rơ le thời gian tác động là quạt ly tâm dừng.
TÍNH TOÁN CHI PHÍ GIÁ THÀNH SẢN PHẨM
TÍNH TOÁN ĐẦU TƯ VỀ NHIÊN LIỆU KHÍ HÓA – ĐÁNH GIÁ HIỆU QUẢ SỬ DỤNG NĂNG LƯỢNG
9.1.1 Tính toán đầu tư về nhiên kiệu khí hóa
Viên nén mùn cưa được sử dụng rộng rãi trong đời sống hàng ngày và trong các ngành công nghiệp Viến nén mùn cưa được sử dụng làm chất đốt trong sinh hoạt hàng ngày cho các loại than tổ ong, than củi, vừa dễ sử dụng lại an toàn Nhìn chung, viên nén mùn cưa có tiềm năng trở thành một loại nhiên liệu sinh học quan trọng trong tương lai. Việc ứng dụng viên nén mùn cưa trong các thiết bị hóa khí có thể góp phần bảo vệ môi trường, giảm phát thải khí nhà kính và phát triển năng lượng tái tạo Tuy nhiên, cần có những giải pháp để giải quyết các thách thức về chi phí, cung cấp nguyên liệu và công nghệ để thúc đẩy việc ứng dụng rộng rãi loại nhiên liệu này.
Nhu cầu của viên nén mùn cưa trên thị trường hiện nay rất lớn nên có rất nhiều công ty sản xuất viên nén mùn cưa không chỉ để phục vụ sản xuất trong nước mà còn được xuất khẩu đi nhiều nước trên thế giới Hiện nay Hàn Quốc thu mua viên nén mùn cưa tại Việt Nam với giá 160 USD/tấn như vậy tương đương với giá là 3,2 triệu đồng/ tấn, nhưng đây là sản phẩm xuất khẩu nên giá cao hơn các sản phẩm trong nước với giá khoảng 2,5 triệu đồng/tấn Ngoài ra thì thị trường xuất khẩu có viên nén mùn cưa của Canada với chất lượng cao hơn chúng ta một chút nhưng giá bán trên thị trường hiện nay hơn viên nén mùn cưa của Việt Nam khoảng mấy chục USD.
Lượng tiêu thụ Biomass trong 1 lần nạp M Bio kg bio
M Bio =G Bio ∗S B ∗τ ¿ kg bio =0,008∗2,4∗7,5∗3600S1,4kg bio
G Bio =0.008 là tiêu hao khí, m 3 /s [16]
S B là suất sinh khí, m 3 kh/kgbio τ ¿ là Thời gian mong muốn vận hành khí hóa, s Bảng 9 1 Bảng kê chi phí nhiên liệu cấp
Khối lượng tiêu thụ (kg)
Thời gian cấp (giờ) Thành tiền
Xác định chi phí điện rất quan trọng vì nó giúp người nông dân dự trù ngân sách hợp lý cho sản xuất và tính giá thành thóc buôn bán Chi phí này cũng giúp đánh giá hiệu quả sử dụng năng lượng của dây chuyền sấy, qua đó đưa ra các biện pháp tiết kiệm điện hiệu quả Hiện tại, giá điện sản xuất cho giờ hoạt động bình thường là 3.500 VNĐ/kW.h.
Bảng 9 2 Bảng kê chi phí thiết bị điện
(kW) Thời gian làm việc (giờ)
Lượng điện tiêu thụ (kWh/mẻ)
Quạt hút ly tâm 0,32 7,5 2,4 8,600 Đầu đốt khí hóa 0,6 7,5 4,51 15,781
9.1.3 Tính toán chi phí công nhân vận hành
Công nhân bốc vác số lượng: 2 người
9.1.3 Tính toán sản phẩm thu được sau khi sấy 1,5 tấn/mẻ thóc
Bảng 9 3 Bảng kê chi phí thu được khi sấy 1,5 tấn/mẻ thóc
Lượng lúa trong 1 bao thóc(kg)
Gía 1 bao lúa hiện tại đã trừ thóc lép (VND/kg ) số bao lúa sau qtr sấy
Số tiền thu được sau khi trừ chi phí nhiên liệu,điện, lao động (VND /mẻ)