So sánh chất lượng sản phẩm sấy bằng bơm nhiệt sấy lạnh với phương sấy nóng và các phương pháp sấy lạnh khác...16 CHƯƠNG 2: TÌM HIỂU VỀ VẬT LIỆU SẤY CÀ RỐT VÀ SẢN PHẨM CÀ RỐT SẤY...17 4.
TỔNG QUAN VỀ SẤY VÀ NGUYÊN LIỆU SẤY
TỔNG QUAN VỀ SẤY
2 Tính toán quá trình sấy lý thuyết
3 Tính toán quá trình sấy thực tế
Sản phẩm nộp: 01 bản in bìa mềm, khổ giấy A4
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ SẤY VÀ NGUYÊN LIỆU SẤY 8
1.2 Động lực quá trình sấy 9
2 PHÂN LOẠI CÁC HỆ THỐNG SẤY 9
2.1 Các hệ thống sấy lạnh 10
2.1.1 HTS lạnh ở nhiệt độ t > 0 10 a) Phương pháp sử dụng máy hút ẩm chuyên dụng kết hợp với máy lạnh10 b) Phương pháp dùng bơm nhiệt nhiệt độ thấp 11
2.1.2 Hệ thống sấy thăng hoa 12
2.1.3 Hệ thống sấy chân không 12
2.2 Các hệ thống sấy nóng 13
2.2.1 Hệ thống sấy tiếp xúc 13
2.2.2 Hệ thống sấy đối lưu 14
2.2.3 Hệ thống sấy bức xạ 14
3 GIỚI THIỆU HỆ THỐNG SẤY LẠNH SỬ DỤNG BƠM NHIỆT 14
3.1 Công nghệ sấy bơm nhiệt 14
3.2 Cấu tạo và nguyên lí hoạt động 15
3.3 So sánh chất lượng sản phẩm sấy bằng bơm nhiệt sấy lạnh với phương sấy nóng và các phương pháp sấy lạnh khác 16
CHƯƠNG 2: TÌM HIỂU VỀ VẬT LIỆU SẤY (CÀ RỐT) VÀ SẢN PHẨM CÀ RỐT SẤY 17
4.1 Giới thiệu chung về nguyên liệu cà rốt 17
4.2 Đặc điểm của cà rốt 18
4.3 Giới thiệu về sản phẩm cà rốt sấy 19
4.4 Lợi ích của Cà rốt sấy khô 20
CHƯƠNG 3: LỰA CHỌN CÔNG NGHỆ SẤY VẬT LIỆU (CÀ RỐT) 22
1 Xây dựng quy trình công nghệ sấy Cà rốt 22
2 Xác định các thông số đầu vào của vật liệu 23
CHƯƠNG 4: TÍNH TOÁN QUÁ TRÌNH SẤY LÝ THUYẾT 24
1 Xác định thông số các điểm nút trên đồ thị quá trình sấy 24
2 Tính toán nhiệt quá trình 28
CHƯƠNG 5: TÍNH CÂN BẰNG NHIỆT VÀ QUÁ TRÌNH SẤY THỰC 29
1 Xác định kích thước buồng sấy 29
2 Tính cân bằng nhiệt cho quá trình sấy 31
3 Tính toán quá trình sấy thực chế độ hồi lưu hoàn toàn 35
4 Tính toán nhiệt quá trình sấy thực: 37
5 Thiết lập bảng cân bằng nhiệt 38
Hình 1: Nguyên lí vận hành hệ thống sấy 10
Hình 2: Nguyên lý vận hành máy sấy bơm nhiệt công nghiệp SUNSAY 11
Hình 3: Máy sấy thăng hoa MYS-FD100 - hãng MYS-FD 12
Hình 4: Hệ thống sấy chân không của hãng 13
Hình 5: Máy sấy cửa đôi loại lô DH607-D của hãng DING-HAN 13
Hình 6: Hệ thống sấy bức xạ RF dành cho sợi của hãng Stalam SpA 14
Hình 7: Lò Hầm DH608B Tunnel Oven của hãng DING-HAN 14
Hình 8: Sơ đồ cấu tạo hệ thống bơm nhiệt 15
Hình 10: Cà rốt sấy khô 20
Hình 11: Một số sản phẩm cà rốt sấy khô đang có mặt trên thị trường 22
Hình 12: Sơ đồ công nghệ sấy Cà rốt 23
Hình 13: Đồ thị I-d chế độ sấy hồi lưu toàn phần 25
Hình 14: Đồ thị I-d cho quá trình thực 36
Bảng 1 trình bày sự so sánh chất lượng sản phẩm sấy bằng bơm nhiệt sấy lạnh với phương pháp sấy nóng và các phương pháp sấy lạnh khác, theo nghiên cứu của Viện Công Nghệ thực phẩm thuộc Sở Công Nghiệp Hà Nội.
Bảng 2: Thành phần hóa học có trong cà rốt 18
Kỹ thuật sấy đóng vai trò quan trọng trong công nghiệp và đời sống, đặc biệt trong quy trình sản xuất nhiều sản phẩm cần bảo quản lâu dài Công nghệ sấy ngày càng phát triển, đặc biệt trong ngành hải sản, rau quả và thực phẩm khác Các sản phẩm nông nghiệp dạng hạt như lúa, ngô, đậu cần được sấy khô kịp thời sau thu hoạch để tránh giảm chất lượng hoặc hỏng, dẫn đến mất mùa Nhu cầu sấy ngày càng đa dạng, với nhiều phương pháp và thiết bị sấy khác nhau.
Việt Nam, với điều kiện khí hậu nhiệt đới thuận lợi, có tiềm năng lớn cho ngành trồng trọt và chế biến rau quả Tuy nhiên, tỷ lệ tổn thất sau thu hoạch lên tới 25-30% do công nghệ chế biến và bảo quản còn lạc hậu Điều này không chỉ làm giảm giá trị rau quả trên thị trường trong nước và xuất khẩu mà còn ảnh hưởng trực tiếp đến đời sống của người nông dân.
Rau quả hiện nay chủ yếu được tiêu thụ dưới dạng tươi, nhưng do tính thời vụ và thời gian thu hoạch ngắn, việc vận chuyển và bảo quản gặp nhiều khó khăn Kỹ thuật bảo quản hiện tại vẫn dựa vào các phương pháp truyền thống, mang tính thủ công Mặc dù công nghệ sấy rau quả khô đã được áp dụng từ lâu, nhưng vẫn tồn tại nhiều hạn chế về chất lượng sản phẩm, chưa đáp ứng được yêu cầu về đặc tính hóa lý, mùi, màu sắc và thành phần dinh dưỡng, điều này gây khó khăn trong việc tiêu thụ và xuất khẩu.
Công nghệ sấy lạnh là một giải pháp tiên tiến, đáp ứng nhu cầu bảo quản thực phẩm hiệu quả Với khả năng xây dựng quy trình sấy phù hợp cho từng loại rau, củ, quả, công nghệ này giúp sản phẩm giữ nguyên màu sắc và hương vị, đồng thời hạn chế tối đa mất mát dinh dưỡng chỉ khoảng 5% Sản phẩm sấy lạnh không chỉ đạt tiêu chuẩn vệ sinh an toàn thực phẩm của Việt Nam mà còn đáp ứng các tiêu chí kỹ thuật và chất lượng tương đương với nhiều quốc gia khác trên thế giới.
Công nghệ sấy lạnh, với những ưu điểm vượt trội, hứa hẹn trở thành giải pháp tiên tiến cho ngành sấy thực phẩm giàu vitamin Công nghệ này không chỉ có khả năng áp dụng rộng rãi ở quy mô lớn mà còn đáp ứng hiệu quả các vấn đề về lợi ích kinh tế và bảo vệ môi trường.
Nội dung bài tập lớn kỹ thuật sấy gồm 5 chương chính:
Chương 1: Tổng quan về sấy và nguyên liệu sấy;
Chương 2: Tìm hiểu về vật liệu sấy (cà rốt) và sản phẩm cà rốt sấy;
Chương 3: Lựa chọn công nghệ sấy vật liệu (cà rốt);
Chương 4: Tính toán quá trình sấy lý thuyết;
Chương 5: Tính cân bằng nhiệt và quá trình sấy thực là một nhiệm vụ thiết kế hệ thống sấy chuyên ngành đầu tiên của tôi Do hạn chế về kiến thức và tài liệu tham khảo, tôi không thể tránh khỏi một số sai sót trong quá trình thiết kế Tôi xin chân thành cảm ơn Th.s Nguyễn Đức Nam đã tận tình giúp đỡ và chỉ bảo để tôi có thể hoàn thành tốt bài tập lớn này.
NHÓM SINH VIÊN THỰC HIỆN
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ SẤY VÀ NGUYÊN LIỆU SẤY
Sấy là quá trình công nghệ thiết yếu trong nhiều lĩnh vực nông nghiệp và công nghiệp Trong nông nghiệp, sấy đóng vai trò quan trọng trong công nghệ sau thu hoạch, giúp bảo quản và nâng cao chất lượng sản phẩm Trong các ngành công nghiệp chế biến nông – hải sản, chế biến gỗ và sản xuất vật liệu xây dựng, kỹ thuật sấy cũng rất quan trọng trong quy trình sản xuất, đảm bảo hiệu quả và độ bền của sản phẩm.
Quá trình sấy là một công nghệ quan trọng không chỉ đơn thuần tách nước khỏi vật liệu mà còn đảm bảo chất lượng sản phẩm cao, tiết kiệm năng lượng và giảm chi phí vận hành Trong chế biến gỗ và sản xuất vật liệu xây dựng, sản phẩm sấy cần tránh tình trạng nứt nẻ và cong vênh Đối với nông – hải sản, việc sấy phải giữ được màu sắc, hương vị và các vi lượng cần thiết Đặc biệt, trong sấy thóc, cần đảm bảo tỷ lệ nứt gãy thấp nhất khi xay xát.
Quá trình sấy là quá trình tách ẩm, chủ yếu là nước và hơi nước, khỏi vật liệu sấy (VLS) để thải ra môi trường Ẩm trong VLS nhận năng lượng để tách ra và di chuyển từ bên trong ra bề mặt, sau đó giải phóng vào môi trường xung quanh, tạo nên quá trình làm khô VLS hiệu quả.
Vật liệu sấy chủ yếu bao gồm nông, lâm, thủy sản với nhiều dạng khác nhau như củ khoai, sắn, quả vải, nhãn, và các loại hải sản như tôm, cá Ngoài ra, còn có các dạng huyền phù như sữa bò và sữa đậu nành Mỗi loại nguyên liệu có quy trình chế biến riêng, trong đó kỹ thuật sấy đóng vai trò quan trọng trong công nghệ chế biến nông, lâm, thủy sản hàng hóa.
Phương pháp và thiết bị sấy cho từng loại VLS rất đa dạng, phụ thuộc vào vốn đầu tư và năng suất sấy Các thiết bị sấy khác nhau sử dụng những phương pháp khác nhau, cùng với trình độ vận hành của người sử dụng Ví dụ, hành và tỏi có thể được sấy bằng thiết bị buồng sấy hoặc thiết bị sấy hầm, sử dụng không khí nóng, hoặc sấy ở nhiệt độ gần với nhiệt độ môi trường trong các thiết bị sấy bơm nhiệt.
1.2 Động lực quá trình sấy
Quá trình tách ẩm ra khỏi vật liệu rắn (VLS) diễn ra khi nước và hơi nước được loại bỏ và thải vào môi trường Ẩm trong VLS sẽ di chuyển từ bên trong vật liệu ra bề mặt, sau đó từ bề mặt vật liệu vào không khí xung quanh Động lực của quá trình sấy đóng vai trò quan trọng trong việc xác định hiệu quả của quá trình này.
L ~ (Pv-Ph) Trong đó: L – động lực quá trình sấy;
Pv – phân áp suất của hơi nước trong lòng vật;
Ph – phân áp suất hơi nước trong không gian xung quanh.
Phương pháp sấy là kỹ thuật giúp di chuyển ẩm từ bên trong vật liệu đến môi trường bên ngoài Có hai loại phương pháp sấy chính: sấy nóng và sấy lạnh.
Quy trình sấy là tổ chức hiệu quả quá trình truyền nhiệt và chất giữa tác nhân sấy và vật liệu, cùng với việc kiểm soát các thông số của quá trình Mục tiêu là đảm bảo hệ thống sấy hoạt động với năng suất cao, chất lượng sản phẩm tốt và chi phí hợp lý.
PHÂN LOẠI CÁC HỆ THỐNG SẤY
Hệ thống sấy bao gồm các linh kiện và thiết bị liên kết chặt chẽ với nhau, tạo thành một hệ thống hoàn chỉnh nhằm thực hiện quá trình sấy khô vật liệu Mục tiêu của hệ thống là đáp ứng các yêu cầu công nghệ đặc thù của từng loại vật liệu.
2.1 Các hệ thống sấy lạnh
Trong hệ thống HTS lạnh, nhiệt độ của VLS có thể dao động quanh mức nhiệt độ môi trường (t > 0) hoặc thấp hơn 0°C Hệ thống này mang lại ưu điểm nổi bật với chất lượng sản phẩm sấy tốt nhất Tuy nhiên, HTS cũng phức tạp, yêu cầu vốn đầu tư lớn và chi phí năng lượng cho mỗi đơn vị sản phẩm khá cao.
2.1.1 HTS lạnh ở nhiệt độ t > 0 a) Phương pháp sử dụng máy hút ẩm chuyên dụng kết hợp với máy lạnh
Phương pháp này kết hợp máy hút ẩm và máy lạnh để tạo ra môi trường sấy với nhiệt độ thấp, có thể bằng hoặc thấp hơn nhiệt độ môi trường từ 5 đến 10 độ.
- Năng suất hút ẩm của phương pháp này khá lớn;
- Khả năng giữ chất lượng và hàm lượng dinh dưỡng sản phẩm cũng khá tốt (phụ thuộc vào nhiệt độ sấy).
- Chi phí đầu tư ban đầu khá lớn do phải sử dụng cả máy hút ẩm chuyên dụng và máy lạnh;
- Chất hút ẩm phải thay thế theo định kì;
- Vận hành khá phức tạp nên chi phí vận hành lớn;
- Điện năng tiêu tốn lớn do cần chạy máy lạnh và đốt nón dậy điện trở để hoàn nguyên chất hấp thụ;
- Lắp đặt phức tạp, khó điều chỉnh các thông số để phù hợp với công nghệ;
Hình 1: Nguyên lí vận hành hệ thống sấy
- Trong môi trường có bụi, cần dừng máy để vệ sinh chất hấp thụ, tuổi thọ thiết bị giảm. b) Phương pháp dùng bơm nhiệt nhiệt độ thấp
Phương pháp này sử dụng hệ thống bơm nhiệt để tạo ra môi trường sấy, với khả năng điều chỉnh nhiệt độ trong khoảng rộng từ nhiệt độ môi trường đến nhiệt độ âm, phù hợp với yêu cầu của vật liệu cần sấy.
Hình 2: Nguyên lý vận hành máy sấy bơm nhiệt công nghiệp SUNSAY
- Khả năng giữ màu sắc, mùi vị, vitamin đều tốt;
- Tiết kiệm năng lượng nhờ sử dụng cả năng lượng dàn nóng và dàn lạnh, hiệu quả sử dụng nhiệt cao;
- Bảo vệ môi trường, vận hành an toàn;
Có khả năng điều chỉnh nhiệt độ của tác nhân sấy theo yêu cầu và khả năng chịu nhiệt của từng loại sản phẩm bằng cách thay đổi công suất nhiệt của dàn ngưng.
- Chi phí đầu tư thấp hơn so với các phương pháp sấy lạnh khác;
- Thời gian sấy thường khá lâu do độ chênh phân áp suất hơi nước giữa vật liệu sấy và tác nhân sấy không lớn;
- Phải có giải phảp xả băng sau một thời gian làm việc.
2.1.2 Hệ thống sấy thăng hoa
Sấy thăng hoa là quá trình loại bỏ độ ẩm từ vật liệu bằng cách chuyển trực tiếp từ trạng thái rắn sang trạng thái hơi thông qua thăng hoa Để thực hiện quá trình này, vật liệu sấy (VLS) cần được làm lạnh dưới 0°C và tạo ra áp suất thấp hơn 620 Pa Khi đó, vật liệu sẽ hấp thụ nhiệt để chuyển đổi độ ẩm từ trạng thái rắn thành khí, yêu cầu hệ thống sấy thăng hoa phải duy trì chân không và nhiệt độ thấp cho VLS.
Ưu điểm: Phương pháp này gần như bảo toàn được chất lượng sinh, hóa học sản phẩm (màu sắc, mùi vị, vitamin, hoạt tính, …)
- Chi phí đầu tư cao, phải dùng đồng thời bơm chân không và máy lạnh;
- Hệ thống cồng kềnh nên vận hành phức tạp, chi phí vận hành và bảo dưỡng cao.
Sấy thăng hoa là phương pháp được sử dụng cho các sản phẩm quý giá, dễ bị biến chất do nhiệt và có giá trị kinh tế cao như máu, vacxin, đông trùng hạ thảo và trà hoa vàng.
Hình 3: Máy sấy thăng hoa MYS-FD100 - hãng MYS-FD
2.1.3 Hệ thống sấy chân không
Phương pháp sấy chân không tạo ra môi trường gần như chân không trong buồng sấy, với nhiệt độ dưới 0°C và áp suất xung quanh vật trên 610 Pa Khi nhận được nhiệt lượng, nước trong vật liệu ở thể rắn sẽ chuyển sang thể lỏng, sau đó chuyển tiếp sang thể hơi và thoát ra môi trường.
Ưu điểm: phương pháp này giữ được chất lượng sản phẩm, đảm bảo điều kiện vệ sinh.
- Hệ thống có chi phí đầu tư lớn và vận hành, phức tạp;
- Sấy chân không thường được ứng dụng cho những sản phẩm quý, dễ biến chất do nhiệt;
2.2 Các hệ thống sấy nóng
Trong phương pháp sấy nóng, TNS và
Khi VLS được đốt nóng, độ ẩm tương đối φ trong TNS giảm, dẫn đến giảm phân áp suất hơi nước Pam Đồng thời, với việc nhiệt độ VLS tăng, mật độ hơi trong các mao quản cũng gia tăng, làm tăng phân áp suất hơi nước trên bề mặt.
2.2.1 Hệ thống sấy tiếp xúc
HTS tiếp xúc là hình thức HTS trong đó vật liệu VLS hấp thụ nhiệt từ bề mặt nóng thông qua dẫn nhiệt Trong quá trình này, độ chênh lệch áp suất được tạo ra bằng cách tăng phân áp suất hơi nước trên bề mặt VLS HTS tiếp xúc được phân loại thành hai loại chính: HTS lô và HTS tang.
Hình 4: Hệ thống sấy chân không của hãng AMIXON MIXING TECHNOLOGY
2.2.2 Hệ thống sấy đối lưu
Vật liệu sấy nhận nhiệt thông qua quá trình đối lưu từ nguồn nhiệt, thường là không khí nóng hoặc khói lò Các hệ thống sấy lưu được sử dụng bao gồm hệ thống sấy buồng, hệ thống sấy hầm và hệ thống sấy khí động.
2.2.3 Hệ thống sấy bức xạ
Vật liệu sấy hấp thụ nhiệt từ nguồn bức xạ, giúp ẩm trong vật liệu di chuyển ra bề mặt và vào môi trường xung quanh Để tạo ra độ chênh lệch áp suất hơi nước giữa vật liệu sấy và môi trường, quá trình đốt nóng vật liệu là cần thiết.
Hình 6: Hệ thống sấy bức xạ RF dành cho sợi của hãng Stalam SpA
Hình 7: Lò Hầm DH608B Tunnel Oven của hãng DING-HAN
GIỚI THIỆU HỆ THỐNG SẤY LẠNH SỬ DỤNG BƠM NHIỆT
3.1 Công nghệ sấy bơm nhiệt
Rau quả rất nhạy cảm với nhiệt độ cao, đặc biệt là vitamin và khoáng chất, bắt đầu phân hủy ở nhiệt độ trên 60°C, dẫn đến giảm giá trị dinh dưỡng và giá thành sản phẩm Các phương pháp sấy nóng chỉ loại bỏ ẩm bằng cách đốt nóng, không đảm bảo chất lượng Để khắc phục vấn đề này, máy sấy lạnh đã ra đời.
Bơm nhiệt là thiết bị hiệu quả trong quá trình sấy, giúp kiểm soát độ ẩm và nhiệt độ của tác nhân sấy Nó có khả năng thu hồi nhiệt ẩn từ nước trong dòng thải, đồng thời thay đổi nhiệt độ từ thấp đến cao để đáp ứng yêu cầu của thiết bị Quá trình truyền nhiệt diễn ra thông qua sự thay đổi pha của môi chất lạnh, với môi chất này hấp thụ nhiệt và bay hơi ở nhiệt độ và áp suất thấp Khi môi chất ngưng tụ tại dàn ngưng tụ, nó giải phóng nhiệt ở áp suất cao hơn Trong quá trình sấy, bơm nhiệt làm lạnh không khí đến điểm bão hòa, sau đó ngưng tụ nước, từ đó tăng năng suất sấy của không khí.
Việc áp dụng bơm nhiệt trong nông nghiệp vẫn chưa phổ biến do chi phí đầu tư cao và thời gian sử dụng ngắn Các phương pháp sấy như sấy đối lưu, sấy chân không và sấy tiếp xúc vẫn chiếm ưu thế và được sử dụng rộng rãi hơn Tuy nhiên, hệ thống sấy bơm nhiệt có cấu tạo đơn giản, giúp việc bảo trì và sửa chữa dễ dàng hơn so với các hệ thống sấy khác, đồng thời đáp ứng tốt nhiều tiêu chí trong sản xuất công nghiệp.
3.2 Cấu tạo và nguyên lí hoạt động
Tác nhân sấy (TNS) sau khi ra khỏi buồng sấy sẽ đi qua dàn bay hơi để tách ẩm Sau đó, TNS được gia nhiệt khi đi qua dàn nóng và bộ cấp nhiệt phụ, đạt nhiệt độ yêu cầu Cuối cùng, TNS quay lại buồng sấy để tiếp tục tách ẩm khỏi vật liệu Chu trình này diễn ra liên tục, giúp nâng cao hiệu quả của máy sấy nhờ vào quá trình gia nhiệt trước khi vào bộ gia nhiệt.
Hình 8: Sơ đồ cấu tạo hệ thống bơm nhiệt
3.3 So sánh chất lượng sản phẩm sấy bằng bơm nhiệt sấy lạnh với phương sấy nóng và các phương pháp sấy lạnh khác
Sấy thăng hoa và chân không
Sấy lạnh sử dụng máy hút ẩm kết hợp máy lạnh
(màu sắc, mùi vị, vitamin…)
Kém hơn rất nhiều Tốt hơn Bằng nhau
2 Giá thành sản phẩm Thấp hơn Đắt hơn nhiều Đắt hơn
3 Thời gian sấy Ngắn hơn Ngắn hơn Lớn hơn hoặc bằng
4 Chi phí đầu tư ban đầu Thường thấp hơn Cao hơn nhiều Cao hơn
5 Chí phí vận hành, bảo dưỡng
Thường rẻ hơn Đắt hơn nhiều Đắt hơn
Khả năng điều chỉnh nhiệt độ tác nhân sấy yêu cầu công nghệ
Khó hơn Khó hơn Khó hơn
7 Vệ sinh an toàn thực phẩm Thường kém hơn Tốt hơn Bằng nhau
8 Bảo vệ môi trường Thường kém hơn Như nhau Kém hơn
9 Phạm vi ứng dụng Rộng hơn Hẹp hơn Hẹp hơn
Công nghệ sấy lạnh bằng bơm nhiệt mang lại nhiều lợi ích vượt trội so với phương pháp sấy nóng và các phương pháp sấy lạnh khác Đặc biệt, quy trình sấy có thể được điều chỉnh phù hợp cho từng loại rau, củ, quả, giúp giữ nguyên màu sắc, mùi vị và thành phần dinh dưỡng của nông sản Sản phẩm sau khi sấy đáp ứng tiêu chuẩn vệ sinh an toàn thực phẩm tại Việt Nam và đạt các chỉ tiêu kỹ thuật tương đương với nhiều quốc gia khác Thêm vào đó, công nghệ này còn có khả năng hút ẩm mà không làm tăng nhiệt độ môi trường, cho phép sấy khô các sản phẩm nhạy cảm với nhiệt độ cao.
TÌM HIỂU VỀ VẬT LIỆU SẤY (CÀ RỐT) VÀ SẢN PHẨM CÀ RỐT SẤY
Giới thiệu chung về nguyên liệu cà rốt
Nguồn gốc của cà rốt
Cà rốt (Daucus carota subsp sativus) là một loại cây có củ với màu sắc đa dạng như đỏ, vàng, trắng và tía Phần ăn được của cà rốt là củ, là rễ cái của cây, chứa nhiều tiền tố vitamin A có lợi cho sức khỏe mắt.
Cà rốt là cây thảo sống hai năm với lá hẹp Hoa của nó được sắp xếp thành tán kép, trong đó hoa ở giữa không sinh sản và có màu tía, trong khi các hoa sinh sản xung quanh có màu trắng hoặc hồng.
Hạt Cà rốt có vỏ gỗ và lớp lông cứng che phủ.
Củ và quả - Radix et Fructus Carotae.
Nơi sống và thu hái
Cà rốt là một trong những loại củ phổ biến và lâu đời nhất trên thế giới, được trồng rộng rãi ở Việt Nam Hiện nay, các vùng trồng rau trong nước chủ yếu sản xuất hai loại cà rốt: loại có củ màu đỏ tươi và loại có củ màu đỏ ngả sang màu da cam.
Cà rốt đỏ, một giống cây trồng đã được nhập khẩu từ lâu, hiện nay đã được nông dân Việt Nam tự duy trì Giống cà rốt này có củ với kích thước không đồng đều, lõi to, nhiều xơ, thường phân nhánh và có vị kém ngọt.
Cà rốt Tim tôm, loại cà rốt nhập khẩu từ Pháp, có vỏ màu đỏ ngả cam, sinh trưởng nhanh hơn so với các loại khác Với tỷ lệ củ đạt trên 80%, da nhẵn, lõi nhỏ và ít bị phân nhánh, loại cà rốt này có kích thước hơi ngắn và mập hơn, mang lại hương vị ngon miệng, được thị trường ưa chuộng.
Cà rốt là loại rau quý giá với giá trị dinh dưỡng cao và khả năng chữa bệnh Nó chứa nhiều đường, vitamin và năng lượng, chủ yếu tập trung ở lớp vỏ và thịt, trong khi phần lõi rất ít Do đó, một củ cà rốt tốt thường có lớp vỏ dày và lõi nhỏ.
Carrots contain 88.5% water, 1.5% protein, 8.8% carbohydrates, 1.2% cellulose, and 0.8% ash per 100g They are also rich in essential minerals such as potassium, calcium, iron, phosphorus, copper, boron, bromine, manganese, magnesium, and molybdenum.
Đặc điểm của cà rốt
Do vốn là cây chịu lạnh nên để đạt năng suất cao, nhiệt độ thích hợp để trồng là 20-22 o C, tuy nhiên cây cũng có thể chịu được nhiệt độ 25-27 o C.
Cà rốt là loại cây ưa sáng, do đó trong giai đoạn cây con, cần đảm bảo không gian thông thoáng và loại bỏ cỏ dại Độ ẩm đất lý tưởng cho việc trồng cà rốt dao động từ 60 - 70%; nếu độ ẩm quá cao, cây dễ bị bệnh và chết Ngoài ra, pH đất phù hợp để trồng cà rốt nằm trong khoảng 5,5 – 7,0.
Màu sắc của cà rốt chịu ảnh hưởng bởi nhiệt độ môi trường, với nhiệt độ quá cao hoặc quá thấp đều làm giảm độ màu sắc Cà rốt thu hoạch vào mùa xuân và mùa hè thường có màu sắc sậm hơn so với cà rốt thu hoạch vào mùa thu và mùa đông Ngoài ra, việc tưới nước quá nhiều và tiếp xúc với ánh sáng mạnh cũng góp phần làm giảm màu sắc của cà rốt.
STT Thành phần Số lượng (% chất khô)
Pectin, một loại chất xơ hòa tan chủ yếu có trong cà rốt, là nguồn dinh dưỡng quý giá cho vi khuẩn có lợi trong đường ruột Việc tiêu thụ pectin không chỉ cải thiện sức khỏe tổng thể mà còn giúp giảm nguy cơ mắc các bệnh tật.
Cà rốt là thực phẩm có chỉ số đường huyết thấp, mang lại nhiều lợi ích cho sức khỏe, đặc biệt cho người bệnh tiểu đường.
Bên cạnh đó, cà rốt là nguồn giàu vitamin và khoáng chất, đặc biệt là vitamin A, vitamin K, vitamin B6, Kali…
Củ cà rốt là một thành phần quan trọng trong thuốc bổ Đông y, được sử dụng để điều trị các vấn đề như suy nhược cơ thể, rối loạn sinh trưởng, thiếu khoáng chất, còi xương, sâu răng và thiếu máu Ngoài ra, nó cũng có tác dụng hỗ trợ điều trị một số trường hợp kém thị lực.
Củ cà rốt được sử dụng để ăn sống (làm nộm, trộn dầu giấm) xào, nấu canh hầm thịt, nước ép cà rốt…
Cà rốt là một trong những cây trồng đặc trưng của Đà Lạt và các vùng lân cận tại Việt Nam Huyện Đức Trọng có điều kiện thuận lợi để trồng cà rốt quanh năm, mang lại năng suất cao gấp nhiều lần so với các khu vực khác.
2 - 3 lần các vùng khác Miền Bắc trồng cà rốt ở các tỉnh như Hải Dương, Bắc Ninh.
Theo tài liệu tham khảo, các xã Minh Tân và Hòa Đình thuộc tỉnh Bắc Ninh có diện tích trồng cà rốt lớn, mang lại lợi ích kinh tế đáng kể cho nông dân Minh Tân nổi bật với hơn 1000 hộ trồng cà rốt, chiếm 90% tổng số hộ, với năng suất bình quân đạt từ 1 đến 1,5 tấn/sào Thu nhập từ cây cà rốt đóng góp tới 70% tổng giá trị cây trồng tại địa phương.
Bảng 2: Thành phần hóa học có trong cà rốt Đình có 27/43 hecta trồng cà rốt đạt được năng suất 2 – 2,5 tấn/hecta và thu được 15 -
17 triệu/sào (Theo Cục thống kê Bắc Ninh, 2015)
Cà rốt ở nước ta ngoài tiêu thụ trong nước còn xuất khẩu sang Trung Quốc và một số nước khác.
Giới thiệu về sản phẩm cà rốt sấy
Nguồn nông sản Việt Nam rất phong phú và chiếm sản lượng cao sau mỗi vụ thu hoạch Do đó, việc bảo quản và tận dụng nguồn nguyên liệu này là vô cùng cần thiết Sấy nguyên liệu không chỉ giúp giảm thiểu hư hỏng mà còn tăng giá trị sản phẩm sau khi sấy.
Tại Việt Nam, sản lượng cà rốt rất lớn nhưng nông dân thường gặp khó khăn trong việc bảo quản sản phẩm sau vụ mùa Việc sấy khô cà rốt không chỉ giúp bảo quản lâu hơn mà còn giảm độ ẩm đến mức an toàn, tiêu diệt và kìm hãm sự phát triển của vi sinh vật cũng như hoạt động của enzyme, từ đó giữ được giá trị của sản phẩm.
Lợi ích của Cà rốt sấy khô
Củ cà rốt là một thành phần quan trọng trong thuốc bổ Đông y, được sử dụng để điều trị suy nhược, rối loạn sinh trưởng, thiếu chất khoáng, còi xương, sâu răng và thiếu máu Ngoài ra, củ cà rốt còn có tác dụng hỗ trợ cải thiện thị lực trong một số trường hợp.
Cà rốt có tác dụng tích cực trong việc hỗ trợ tiêu hóa, giúp trị tiêu chảy hiệu quả ở trẻ em và người lớn Ngoài ra, cà rốt còn có lợi cho những người mắc bệnh đường ruột như viêm ruột non, kiết lỵ, táo bón và loét dạ dày Thực phẩm này cũng góp phần cải thiện tình trạng xuất huyết dạ dày và ruột, cũng như hỗ trợ cho những người bị bệnh phổi như ho gà và hen suyễn Hơn nữa, cà rốt có thể giúp trong việc điều trị các bệnh lý khác như lao hạch, thấp khớp, thống phong, sởi vàng da, xơ vữa động mạch, suy gan mật và giảm sữa nuôi con.
Cà rốt có công dụng trị bệnh ngoài da như eczema, nấm, chốc và lở tại chỗ, đồng thời hỗ trợ điều trị kí sinh trùng đường ruột như sán xơ mít Ngoài ra, cà rốt còn giúp dự phòng các bệnh nhiễm trùng và thoái hóa, cũng như ngăn ngừa quá trình lão hóa.
Cà rốt sấy khô không chỉ có tác dụng dinh dưỡng mà còn được sử dụng trong y học để chữa trị các vết thương, loét, bỏng, nhọt, và hỗ trợ điều trị apxe cũng như ung thư vú và ung thư biểu mô.
Cà rốt không ngăn ngừa hay chữa cận thị và viễn thị, nhưng thiếu vitamin A có thể dẫn đến giảm khả năng nhìn trong bóng tối Cà rốt chứa nhiều beta-caroten, tiền thân của vitamin A, giúp chuyển đổi thành rhodopsin tại võng mạc, cần thiết cho việc nhìn trong điều kiện ánh sáng yếu Ngoài ra, beta-caroten còn là một chất chống oxy hóa mạnh, giúp ngăn ngừa thoái hóa võng mạc và đục thủy tinh thể.
Củ cà rốt được sử dụng để ăn sống (làm nộm, trộn dầu giấm) xào, nấu canh hầm thịt.
Các nhà khoa học tại trường Đại học York, Anh, đã tách chiết một loại protein đặc biệt từ cà rốt, có khả năng chế biến chất chống đông Nếu thành công, phát minh này có thể được ứng dụng trong việc lưu trữ tế bào thực vật trong phòng thí nghiệm mà không bị đông giá, hỗ trợ cho quá trình nuôi trồng thực vật.
Năm 2008, các nhà khoa học Mỹ đã phát triển cà rốt biến đổi gen với khả năng cung cấp nhiều canxi hơn, nhờ vào việc cải thiện khả năng truyền canxi qua màng tế bào Loại cà rốt mới này giúp người tiêu dùng hấp thu thêm 41% canxi so với cà rốt truyền thống Các nhà nghiên cứu vẫn tiếp tục điều tra thêm về tiềm năng và lợi ích của sản phẩm này.
Cà rốt là nguyên liệu chính để chế biến nước cà rốt, một loại thức uống giàu beta-caroten Khi được cơ thể hấp thu, beta-caroten sẽ được chuyển hóa thành vitamin A, đóng vai trò quan trọng trong việc cải thiện thị lực, hỗ trợ cấu trúc xương, bảo vệ các bao dây thần kinh, cũng như góp phần vào hệ thống sinh sản và sự phát triển của các màng nhầy trong cơ thể.
Ngoài ra, các vitamin B, D, H, A, K có trong nước cà rốt còn giúp con người ăn ngon miệng và hỗ trợ tiêu hóa, giúp xương, răng tăng trưởng, chắc hơn.
Cà rốt sấy khô đang trở thành một giải pháp hiệu quả để nâng cao giá trị kinh tế cho sản phẩm này Nhiều cơ sở đã nghiên cứu và phát triển các sản phẩm mới từ cà rốt, như cà rốt dẻo (mứt cà rốt) và cà rốt ép Trong số các phương pháp chế biến, sấy khô được xem là phương pháp mang lại hiệu quả kinh tế cao nhất.
Cà rốt được bảo quản lâu dài, nâng cao giá trị kinh tế và tạo điều kiện thuận lợi cho việc xuất khẩu sản phẩm cà rốt ra thị trường quốc tế.
Sấy làm giảm khối lượng và kích thước sản phẩm nên giảm được chi phí vận chuyển và bảo quản.
LỰA CHỌN CÔNG NGHỆ SẤY VẬT LIỆU (CÀ RỐT)
Xây dựng quy trình công nghệ sấy Cà rốt
- Cà rốt tươi phải chọn màu đỏ, củ to, lõi nhỏ, loại bỏ phần đầu và gốc;
- Sau khi rửa sạch, chần trong nước sôi ở nhiệt độ 87 – 88 0 C trong thời gian 6 phút;
- Rửa lại để loại bỏ vỏ và sunfit hóa trong dung dịch SO2 có nồng độ 0,2-1%;
- Cà rốt được sunfit hóa thái lát mỏng, trải đều trên khay sấy để đảm bảo sao cho quá trình trao đổi nhiệt đối lưu tối ưu nhất;
Cà rốt là một loại rau củ giàu vitamin, đặc biệt là vitamin A, và chứa nhiều chất dinh dưỡng quan trọng Để bảo toàn các giá trị dinh dưỡng của cà rốt, quá trình sấy cần được thực hiện ở nhiệt độ thấp, thường dao động từ 30 đến 65 độ C.
Hình 11: Một số sản phẩm cà rốt sấy khô đang có mặt trên thị trường
Ta có sơ đồ công nghệ sấy cà rốt như sau:
Xác định các thông số đầu vào của vật liệu
Thành phần dinh dưỡng của vật liệu sấy
Cà rốt sấy khô là nguồn dinh dưỡng phong phú, chứa nhiều vitamin như C, B1, B2, PP và đặc biệt là tiền vitamin A Thành phần hóa học của cà rốt sấy khô bao gồm 13% nước, 9,2% protein, 1,5% lipid, 48% đường, 10,4% tinh bột, 9,6% xenluloza, 2% axit và 6,3% tro.
Xác định kích thước vật liệu
Cà rốt tươi đầu vào (độ ẩm
Chần trong nước sôi nhiệt độ (87-88 0 C) trong thời gian 6 phút
Rửa lại loại bỏ vỏ trong dung dịch
Thái lát mỏng và xếp đều vào khay sấy
Sấy (ở nhiệt độ 30-50 0 C theo phương pháp sấy lạnh) Độ ẩm yêu cầu (12 - 14%) Đóng gói bảo quản
Hình 12: Sơ đồ công nghệ sấy Cà rốt
Sử dụng thước kẹp xác định kích thước của cà rốt Cà rốt thái lát mỏng với độ dày 3mm, đường kính của cà rốt là 40mm.
Xác định ẩm độ của vật liệu sấy là một yếu tố kỹ thuật quan trọng, đóng vai trò quyết định trong quy trình sấy Dựa vào ẩm độ ban đầu và ẩm độ cuối, chúng ta có thể tính toán thời gian sấy lý thuyết cũng như thời gian bảo quản hiệu quả.
Phương pháp xác định màu, mùi
Bằng đánh giá cảm quan của nhiều người về màu sắc của nguyên liệu đầu vào và sản phẩm.
Các thông số vật lý của cà rốt
Độ ẩm đầu vào ω 1 = 88,7%(Phụ lục 1 tài liệu [1])
Độ ẩm cuối ω 2 = 12% -14% Ở đây ta chọn độ ẩm trung bình của sản phẩm ω 2 = 13%
Khối lượng riêng ρ = 1035 kg/m3 (Phụ lục 1 tài liệu [1])
Lựa chọn phương pháp sấy
Chọn hệ thống sấy là hệ thống sấy lạnh sử dụng bơm nhiệt.
Khi lựa chọn chế độ sấy cho rau quả, đặc biệt là cà rốt, cần chú ý giữ nhiệt độ sấy không vượt quá 60 độ C Nhiệt độ cao có thể làm hỏng vitamin, chất dinh dưỡng và màu sắc của sản phẩm, dẫn đến giảm giá trị sản phẩm Do đó, việc tính toán chế độ sấy hồi lưu toàn phần với tác nhân sấy là không khí là rất quan trọng để đảm bảo chất lượng sản phẩm.
TÍNH TOÁN QUÁ TRÌNH SẤY LÝ THUYẾT
Xác định thông số các điểm nút trên đồ thị quá trình sấy
1-2: Quá trình gia nhiệt tác nhân sấy đến nhiệt độ sấy đã chọn Điểm (2) là trạng thái không khí sau dàn nóng, trước khi vào buồng sấy.
Quá trình sấy lý thuyết đẳng enthalpy sử dụng tác nhân sấy với độ ẩm thấp, được thổi tuần hoàn qua vật liệu sấy Tác nhân này sẽ hấp thụ ẩm từ vật liệu và mang ẩm ra ngoài, giúp quá trình sấy diễn ra hiệu quả.
(3) là trạng thái không khí sau khi đi qua buồng sấy được hồi lưu hoàn toàn.
Quá trình làm lạnh tác nhân sấy đến nhiệt độ đọng sương diễn ra khi không khí đạt đến trạng thái bão hòa Tại điểm này, trong dàn lạnh, quá trình tách ẩm bắt đầu, giúp loại bỏ độ ẩm hiệu quả từ không khí.
Quá trình tách ẩm từ không khí bắt đầu khi không khí ở điểm 0, tức là môi trường bên ngoài, được đưa vào dàn lạnh Tại điểm 1, không khí đã được tách ẩm hoàn toàn và sẵn sàng để đi qua dàn nóng, từ đó quay trở lại buồng sấy để tiếp tục quy trình.
Nhiệt độ t 0 = 25 0 C được chọn theo nhiệt độ trung bình của khu vực Thành phố Hà Nội.
Phân áp suất hơi bão hòa của nước: bar (3.1)
Dung ẩm của không khí: kg/kgkk (3.2)
(Lấy giá trị pa = 1 bar)
Enthalpy của không khí ẩm:
Hình 13: Đồ thị I-d chế độ sấy hồi lưu toàn phần kJ/kgkk
Dựa vào các thông số nhiệt độ và độ ẩm không khí ngoài trời, chúng ta có thể xác định nhiệt độ trạng thái không khí sau dàn lạnh là ts = 21,31 °C Điều này được thực hiện thông qua đồ thị I-d, nơi từ điểm O (25 °C, 80%) và đường d = const, chúng ta cắt đường để tìm ra giá trị ts.
Độ ẩm tương đối ảnh hưởng đến quá trình sấy, khi tác nhân sấy đến dàn lạnh, nó sẽ ngưng tụ ẩm Do đó, để đạt được hiệu quả sấy tối ưu, cần đảm bảo tác nhân sấy ở trạng thái bão hòa, với giá trị φ = 100%.
Phân áp suất bão hòa bar (3.4)
Dung ẩm của không khí: kg/kgkk (3.5)
(Lấy giá trị pa = 1 bar)
Enthalpy của không khí ẩm:
(3.6) kJ/kgkk c) Điểm 2: Tác nhân sấy được gia nhiệt (trạng thái không khí sau dàn nóng)
Nhiệt độ: t 2 = 40 o C (nhiệt độ cài đặt trong quá trình sấy)
Phân áp suất bão hòa: bar (3.7)
Do quá trình 1-2 là quá trình gia nhiệt tác nhân sấy thông qua dàn nóng của bơm nhiệt nên : d1 = d2 = 0,0067 kg/kgkk
Enthalpy của không khí ẩm:
Nhiệt độ không khí ra khỏi buồng sấy
Do 2 - 3 quá trình sấy lý thuyết đẳng enthalpy nên I2 = I3 = 57,404 kJ/kgkk
Phân áp suất hơi bão hòa bar (3.12)
Dung ẩm kg/kgkk (3.13) e) Điểm 4: Không khí sau khi sấy lý thuyết ngưng tụ
Phân áp suất bão hòa bar (3.14)
Tính toán nhiệt quá trình
a) Xác định lượng ẩm bốc hơi
Lớp vật liệu được sắp xếp trên các khay sấy bằng kim loại, giúp dòng tác nhân sấy lưu thông dễ dàng qua bề mặt Điều này đảm bảo quá trình truyền nhiệt và truyền ẩm của tác nhân sấy diễn ra hiệu quả nhất.
Năng suất sấy là sản lượng thành phẩm trong một đơn vị thời gian (đvtg) Năng suất có thể là khối lượng G (kg/đvtg) hoặc thể tích V (m 3 /đvtg).
Theo yêu cầu thiết kế, năng suất đầu ra của buồng sấy là G 2 = 1200 kgk/mẻ.
Lượng ẩm bốc hơi trong một mẻ sấy:
Khối lượng sản phẩm trước khi sấy:
Lượng ẩm bay hơi trong 1h:
(kg/h) (3.19) b) Lượng không khí khô cần thiết làm bay hơi 1 kg ẩm kgkk/kga (3.20)
Trong quá trình sấy, lượng không khí khô tuần hoàn trong 1 giờ đạt kgkk/mẻ (3.21) Nhiệt lượng từ dàn nóng cung cấp cho quá trình sấy để làm bay hơi 1 kg ẩm là kJ/kga (3.22).
Nhiệt lượng dàn nóng cung cấp để sấy 1h: kJ (3.23)
Lượng ẩm ngưng tụ: kga (3.24) d) Lượng nhiệt thu được từ ngưng tụ 1kg ẩm kJ/kga (3.25)
Lượng nhiệt dàn lạnh thu được: kJ (3.26)
Công suất dàn lạnh của quá trình sấy trong 1h: kW (3.27)
TÍNH CÂN BẰNG NHIỆT VÀ QUÁ TRÌNH SẤY THỰC
Xác định kích thước buồng sấy
Chọn chiều dài khay sấy L k = 2 m
Chọn chiều rộng khay sấy B k = 1,5 m
Chọn mật độ khối lượng trên 1 m2 là: m 1 = 7 kg/m 2
Khối lượng VLS trên một khay là: mk= m1.Fk= 7.3 = 21 kg/khay (4.1)
Số khay trong buồng sấy: khay (4.2)
Chọn số khay trên một xe là n = 22 khay
Số khay thực tế: n ktt B.22 = 924 khay
Chiều cao của vật liệu:
Trong đó: h k : khoảng cách không khí trong 1 khay , h k = 0,06 m h m : chiều dày khay, h m = 0,02 m
Trong đó: là chiều cao của bánh xe.
Chiều rộng của xe gòng:
Trong đó: th : là chiều rộng của thành xe, m
ho : là khoảng hở giữa khay và thành, m
Chiều dài của xe gòng: L xe = 2 m.
Ta bố trí chiều rộng 6 xe, chiều dài 7 xe:
Chiều rộng của buồng sấy:
Trong đó: 0,15m là khoảng cách giữa các xe gòng; 0,1m là khoảng cách giữa xe gòng và buồng.
Chiều dài của buồng sấy:
Chiều rộng của lớp phủ bì của buồng là:
Chiều dài của lớp phủ bì của buồng:
Trong đó: : là chiều dày lớp inox tường và khung buồng.
p : là chiều dày lớp bông thủy tinh cách nhiệt.
Chiều cao của lớp phủ bì của buồng:
Khối lượng của xe không: m xe ` kg
Khối lượng của 22 khay trên một xe là: m k ".1,65,2 kg
Tổng khối lượng của xe gòng và khay trong buồng:
Diện tích xung quanh của buồng sấy:
Diện tích trần và nền:
Tính toán quá trình sấy thực chế độ hồi lưu hoàn toàn
Sản phẩm nộp: 01 bản in bìa mềm, khổ giấy A4
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ SẤY VÀ NGUYÊN LIỆU SẤY 8
1.2 Động lực quá trình sấy 9
2 PHÂN LOẠI CÁC HỆ THỐNG SẤY 9
2.1 Các hệ thống sấy lạnh 10
2.1.1 HTS lạnh ở nhiệt độ t > 0 10 a) Phương pháp sử dụng máy hút ẩm chuyên dụng kết hợp với máy lạnh10 b) Phương pháp dùng bơm nhiệt nhiệt độ thấp 11
2.1.2 Hệ thống sấy thăng hoa 12
2.1.3 Hệ thống sấy chân không 12
2.2 Các hệ thống sấy nóng 13
2.2.1 Hệ thống sấy tiếp xúc 13
2.2.2 Hệ thống sấy đối lưu 14
2.2.3 Hệ thống sấy bức xạ 14
3 GIỚI THIỆU HỆ THỐNG SẤY LẠNH SỬ DỤNG BƠM NHIỆT 14
3.1 Công nghệ sấy bơm nhiệt 14
3.2 Cấu tạo và nguyên lí hoạt động 15
3.3 So sánh chất lượng sản phẩm sấy bằng bơm nhiệt sấy lạnh với phương sấy nóng và các phương pháp sấy lạnh khác 16
CHƯƠNG 2: TÌM HIỂU VỀ VẬT LIỆU SẤY (CÀ RỐT) VÀ SẢN PHẨM CÀ RỐT SẤY 17
4.1 Giới thiệu chung về nguyên liệu cà rốt 17
4.2 Đặc điểm của cà rốt 18
4.3 Giới thiệu về sản phẩm cà rốt sấy 19
4.4 Lợi ích của Cà rốt sấy khô 20
CHƯƠNG 3: LỰA CHỌN CÔNG NGHỆ SẤY VẬT LIỆU (CÀ RỐT) 22
1 Xây dựng quy trình công nghệ sấy Cà rốt 22
2 Xác định các thông số đầu vào của vật liệu 23
CHƯƠNG 4: TÍNH TOÁN QUÁ TRÌNH SẤY LÝ THUYẾT 24
1 Xác định thông số các điểm nút trên đồ thị quá trình sấy 24
2 Tính toán nhiệt quá trình 28
CHƯƠNG 5: TÍNH CÂN BẰNG NHIỆT VÀ QUÁ TRÌNH SẤY THỰC 29
1 Xác định kích thước buồng sấy 29
2 Tính cân bằng nhiệt cho quá trình sấy 31
3 Tính toán quá trình sấy thực chế độ hồi lưu hoàn toàn 35
4 Tính toán nhiệt quá trình sấy thực: 37
5 Thiết lập bảng cân bằng nhiệt 38
Hình 1: Nguyên lí vận hành hệ thống sấy 10
Hình 2: Nguyên lý vận hành máy sấy bơm nhiệt công nghiệp SUNSAY 11
Hình 3: Máy sấy thăng hoa MYS-FD100 - hãng MYS-FD 12
Hình 4: Hệ thống sấy chân không của hãng 13
Hình 5: Máy sấy cửa đôi loại lô DH607-D của hãng DING-HAN 13
Hình 6: Hệ thống sấy bức xạ RF dành cho sợi của hãng Stalam SpA 14
Hình 7: Lò Hầm DH608B Tunnel Oven của hãng DING-HAN 14
Hình 8: Sơ đồ cấu tạo hệ thống bơm nhiệt 15
Hình 10: Cà rốt sấy khô 20
Hình 11: Một số sản phẩm cà rốt sấy khô đang có mặt trên thị trường 22
Hình 12: Sơ đồ công nghệ sấy Cà rốt 23
Hình 13: Đồ thị I-d chế độ sấy hồi lưu toàn phần 25
Hình 14: Đồ thị I-d cho quá trình thực 36
Bảng 1 trình bày sự so sánh chất lượng sản phẩm sấy bằng bơm nhiệt sấy lạnh với phương pháp sấy nóng và các kỹ thuật sấy lạnh khác, theo nghiên cứu của Viện Công Nghệ thực phẩm thuộc Sở Công Nghiệp Hà Nội.
Bảng 2: Thành phần hóa học có trong cà rốt 18
Kỹ thuật sấy giữ vai trò quan trọng trong công nghiệp và đời sống, đặc biệt trong quy trình sản xuất của nhiều sản phẩm cần bảo quản lâu dài Công nghệ sấy ngày càng phát triển trong ngành hải sản, rau quả và thực phẩm khác Đối với các sản phẩm nông nghiệp dạng hạt như lúa, ngô, đậu, việc sấy khô kịp thời sau thu hoạch là cần thiết để duy trì chất lượng và tránh tình trạng hỏng hóc, dẫn đến mất mùa Nhu cầu sấy ngày càng đa dạng, với nhiều phương pháp và thiết bị sấy khác nhau.
Việt Nam, với điều kiện khí hậu nhiệt đới thuận lợi, có tiềm năng lớn trong ngành trồng trọt và chế biến rau quả Tuy nhiên, tỷ lệ tổn thất sau thu hoạch lên tới 25-30% gây ra nhiều khó khăn Nguyên nhân chủ yếu là do công nghệ chế biến và bảo quản còn lạc hậu, dẫn đến giá trị rau quả Việt Nam thấp cả trên thị trường nội địa và xuất khẩu, ảnh hưởng trực tiếp đến đời sống của người nông dân.
Rau quả hiện nay chủ yếu được tiêu thụ ở dạng tươi, nhưng do tính thời vụ và thời gian thu hoạch ngắn, việc vận chuyển và bảo quản gặp nhiều khó khăn Kỹ thuật bảo quản hiện tại vẫn chủ yếu dựa vào các phương pháp truyền thống, dẫn đến hạn chế trong chất lượng sản phẩm Mặc dù công nghệ sấy đã được áp dụng trong chế biến rau quả khô từ lâu, nhưng vẫn còn nhiều vấn đề chưa được khắc phục, như chất lượng đầu ra, đặc tính hóa lý, mùi vị, màu sắc và thành phần dinh dưỡng Điều này khiến cho sản phẩm khó đáp ứng nhu cầu tiêu thụ và xuất khẩu trong và ngoài nước.
Công nghệ sấy lạnh là một giải pháp tiên tiến, đáp ứng nhu cầu bảo quản thực phẩm hiệu quả Ưu điểm nổi bật của công nghệ này là khả năng thiết lập quy trình sấy tối ưu cho từng loại rau, củ, quả, giúp sản phẩm giữ nguyên màu sắc và hương vị Đồng thời, công nghệ sấy lạnh cũng hạn chế tối đa sự mất mát dinh dưỡng, chỉ khoảng 5% Sản phẩm đạt tiêu chuẩn vệ sinh an toàn thực phẩm của Việt Nam và các tiêu chí chất lượng tương đương với nhiều quốc gia trên thế giới.
Công nghệ sấy lạnh, với nhiều ưu điểm nổi bật, hứa hẹn sẽ trở thành một giải pháp tiên tiến trong ngành sấy thực phẩm giàu vitamin Công nghệ này không chỉ có khả năng áp dụng rộng rãi với quy mô lớn mà còn đáp ứng hiệu quả các yêu cầu về lợi ích kinh tế và bảo vệ môi trường.
Nội dung bài tập lớn kỹ thuật sấy gồm 5 chương chính:
Chương 1: Tổng quan về sấy và nguyên liệu sấy;
Chương 2: Tìm hiểu về vật liệu sấy (cà rốt) và sản phẩm cà rốt sấy;
Chương 3: Lựa chọn công nghệ sấy vật liệu (cà rốt);
Chương 4: Tính toán quá trình sấy lý thuyết;
Chương 5: Tính cân bằng nhiệt và quá trình sấy thực là một nhiệm vụ thiết kế hệ thống sấy chuyên ngành lần đầu tiên tôi tiếp nhận Do hạn chế về kiến thức và tài liệu tham khảo, tôi không thể tránh khỏi sai sót trong quá trình thiết kế Tôi xin chân thành cảm ơn Th.s Nguyễn Đức Nam đã giúp đỡ và chỉ bảo tận tình để tôi có thể hoàn thành tốt bài tập lớn này.
NHÓM SINH VIÊN THỰC HIỆN
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ SẤY VÀ NGUYÊN LIỆU SẤY
Sấy là một quy trình công nghệ thiết yếu trong nhiều lĩnh vực nông nghiệp và công nghiệp Trong nông nghiệp, sấy đóng vai trò quan trọng trong công nghệ sau thu hoạch, giúp bảo quản và gia tăng giá trị sản phẩm Ngoài ra, trong các ngành công nghiệp như chế biến nông – hải sản, chế biến gỗ và sản xuất vật liệu xây dựng, kỹ thuật sấy cũng là một yếu tố quan trọng trong quy trình sản xuất.
Quá trình sấy không chỉ đơn thuần là tách nước và hơi nước ra khỏi vật liệu mà còn là một công nghệ đòi hỏi chất lượng cao, tiêu tốn ít năng lượng và chi phí vận hành thấp Trong chế biến gỗ và sản xuất vật liệu xây dựng, sản phẩm sau khi sấy cần phải không bị nứt nẻ hay cong vênh Đối với chế biến nông sản và hải sản, sản phẩm sấy phải giữ được màu sắc, hương vị và các vi lượng dinh dưỡng Đặc biệt, trong sấy thóc, cần đảm bảo tỷ lệ nứt gãy khi xay xát là thấp nhất.
Quá trình sấy là phương pháp tách ẩm, chủ yếu là nước và hơi nước, khỏi vật liệu sấy (VLS) để thải ra môi trường Ẩm trong VLS nhận năng lượng để tách ra và di chuyển từ bên trong vật liệu ra bề mặt, từ đó vào không khí xung quanh, tạo nên quá trình làm khô VLS hiệu quả.
Vật liệu sấy chủ yếu bao gồm nông – lâm – thủy sản với nhiều dạng khác nhau như củ khoai, sắn, quả vải, nhãn, và các loại hải sản như tôm, cá Ngoài ra, còn có các dạng huyền phù như sữa bò và sữa đậu nành Mỗi loại nguyên liệu có quy trình chế biến đặc thù riêng, trong đó kỹ thuật sấy đóng vai trò quan trọng trong quy trình công nghệ chế biến các nông – lâm – thủy sản hàng hóa.
Phương pháp sấy, thiết bị và chế độ sấy cho từng loại VLS rất đa dạng, phụ thuộc vào vốn đầu tư và năng suất sấy Các thiết bị sấy khác nhau cùng với các phương pháp sấy khác nhau yêu cầu trình độ vận hành của người sử dụng Ví dụ, hành và tỏi có thể được sấy bằng thiết bị buồng sấy hoặc thiết bị sấy hầm, sử dụng không khí nóng, hoặc sấy ở nhiệt độ gần với nhiệt độ môi trường bằng các thiết bị sấy bơm nhiệt.
1.2 Động lực quá trình sấy
Quá trình tách ẩm (nước, hơi nước) ra khỏi vật liệu (VLS) nhằm thải vào môi trường diễn ra khi ẩm trong VLS di chuyển từ bên trong ra bề mặt và sau đó từ bề mặt ra môi trường xung quanh Động lực của quá trình sấy là yếu tố quan trọng quyết định hiệu quả tách ẩm.
L ~ (Pv-Ph) Trong đó: L – động lực quá trình sấy;
Pv – phân áp suất của hơi nước trong lòng vật;
Ph – phân áp suất hơi nước trong không gian xung quanh.
Phương pháp sấy là kỹ thuật quan trọng giúp chuyển ẩm từ bên trong vật liệu ra môi trường Có hai loại phương pháp sấy chính: sấy nóng và sấy lạnh, mỗi loại có những ưu điểm và ứng dụng riêng trong quá trình xử lý vật liệu.
Quy trình tổ chức truyền nhiệt và truyền chất giữa tác nhân sấy và vật liệu sấy là rất quan trọng để đảm bảo hệ thống sấy hoạt động hiệu quả Các thông số của quá trình cần được kiểm soát để đạt năng suất cao, chất lượng sản phẩm tốt và chi phí hợp lý.
Tính toán nhiệt quá trình sấy thực
Lượng không khí khô cần thiết để làm bay hơi 1 kg ẩm: kg kk/kg ẩm (4.43)
Lượng không khí khô tuần hoàn trong quá trình sấy : kgkk/mẻ (4.44)
Lưu lượng không khí tuần hoàn trong 1 giây
Nhiệt lượng dàn nóng cung cấp cho quá trình sấy để làm bay hơi 1 kg ẩm
Nhiệt lượng dàn nóng cung cấp để sấy 1 mẻ
Năng suất nhiệt dàn nóng cung cấp để sấy
Lượng ẩm ngưng tụ kga (4.49)
Lượng nhiệt thu được từ ngưng tụ 1kg ẩm
Lượng nhiệt dàn lạnh thu được:
Năng suất lạnh dàn lạnh cung cấp để làm lạnh
Thiết lập bảng cân bằng nhiệt
- Tổn thất nhiệt do TNS mang đi q 2 :
- Tổng nhiệt lượng theo tính toán: kJ/kgh