Thiết kế máy sấy gạo bằng phương pháp sấy tháp

3.Nội dung thực hiện: 3.1 Thực hiện giải bài toán sấy - Tra cứu xác định tiêu chuẩn gạo xuất khẩu - Cơ sở lý luận cho việc phải thực hiện sấy gạo - Tổng quan về các loại máy sấy có khả

NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN

NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN CHẤM ĐỒ ÁN

LỜI MỞ ĐẦU

Sấy là một quá trình trao đổi nhiệt và ẩm dẫn đến việc loại bỏ một phần nước và

độ ẩm ra khỏi vật liệu sấy bằng phương pháp sấy nóng hoặc phương pháp sấy lạnh Vậtliệu sấy có thể là vật rắn, bán rắn hoặc chất lỏng và kết thúc quá trình sấy ở thể rắn, chấtđậm đặc hoặc tinh dầu trong hơi nước được tách ra

Kỹ thuật sấy được sử dụng rộng rãi để làm khô hầu hết các loại dược phẩm, ngũcốc, các loại hạt và nhiều thực phẩm khác, làm tăng hiệu quả kinh tế trong sản xuất Quátrình sấy không chỉ đơn thuần là quá trình tách nước và hơi nước ra khỏi vật liệu mà làmột quá trình công nghệ Nó đòi hỏi sau khi sấy vật liệu sấy phải đảm bảo chất lượngcao, tiêu tốn năng lượng ít và chi phí vận hành thấp Trong sấy lúa phải đảm bảo lúa saukhi sấy có tỉ lệ nứt gãy khi xay xát là thấp nhất

Hiện nay có rất nhiều phương pháp sấy khác nhau, đối với lúa người ta có thểdùng các phương pháp sấy như: phơi nắng tự nhiên, sấy thùng quay, sấy buồng, sấy tháp

Đồ án môn học này nhằm thiết kế hệ thống sấy lúa bằng phương pháp sấy tháp, năng suất

4 tấn/mẻ, địa điểm tại Cai Lậy Tiền Giang, , cung cấp nhiệt bằng phương pháp cấp nhiệtgián tiếp

Mặc dù đã có nhiều cố gắng nhưng đồ án chắc chắn không tránh khỏi các thiếusót Nhóm mong nhận được nhiều ý kiến đóng góp của Thầy Cô và các bạn

Lớp DHNL6ALT

NhómTrần Thế AnhTrần Hữu Dũng

TRƯỜNG ĐHCN TPHCM CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

2.Thông tin được biết trước :

- Độ ẩm gạo vào máy sấy M1 = 16,5 – 17%

- Thành phần gạo ra khỏi máy sấy có độ ẩm M2 = 13%

- Thành phần nhiên liệu khí hóa từ trấu có thành phần:

Phương pháp cấp nhiệt gián tiếp (thông qua bộ trao đổi nhiệt)

- Bố trí các tác nhân sấy vào buồng sấy gạo chỉ một loại nhiệt độ sấy duy nhất

- thời gian sấy vào tháng 8-9

- Địa điểm tại Cai Lậy Tiền Giang

3.Nội dung thực hiện:

3.1 Thực hiện giải bài toán sấy

- Tra cứu xác định tiêu chuẩn gạo xuất khẩu - Cơ sở lý luận cho việc phải thực hiện

sấy gạo

- Tổng quan về các loại máy sấy có khả năng sấy gạo ứng dụng trên thế giới và trong nước

- Tìm hiều đặc tính hạt gạo và kỹ thuật sấy gạo ( nhiệt độ sấy)

- Lựa chọn máy sấy gạo hợp lý

- trình bày nguyên lý kết cấu và quy trình làm việc về loại máy sấy

- Xây dựng sơ đồ khối và cấp nhiệt khi sấy theo phương án đốt sản phẩm khí nung nóng bộ trao đổi nhiệt để gia nhiệt khi trời thành tác nhân sấy

- Thực hiện giải bài toán sấy lý thuyết và xây dựng đồ thị sấy lý thuyết

- Tính toán thiết kế không gian sấy (buồng sấy gạo)

- Thực hiện tính toán sấy thực và xây dựng đồ thị sấy lý thuyết

3.2 Tính toán thiết kế các thiết bị phụ trong buồng sấy

- Tính toán toán thiết kế và bố trí các kênh cấp khí và thải nhiệt

- Tính toán thiết kế bố trí các thiết bị phụ cung cấp gạo vào buồng sấy và đảo trộn gạo trong khí sấy ( SV tự xây dựng mô hình sấy và thiết bị phụ)

- Tính toán thiết kế buồng đốt sản phẩm khí khí hoá từ trấu để cấp nhiệt cho máy sấy

- Tính toán thiết kế bộ trao đổi nhiệt cấp nhiệt cho máy sấy

- Tính toán thiết kế quạt cung cấp tác nhân sấy cho buồng sấy

- Tính toán thiết kế các siclone lọc bụi

3.3 Thiết lập quy trình thao tác vận hành sấy

3.4 Các bản vẽ

- 1 bản tổng thể hệ thống máy sấy (khổ giấy A3)

- 1 bản vẽ buồng sấy sản phẩm

- Bản vẽ buồng đốt sản phẩm khí cấp nhiệt

- Bản vẽ siclon thu bụi cho máy sấy

4.Ngày giao nhiệm vụ: 5/5/2012

5.Ngày hoàn thành nhiệm vụ: 3/8/2012

6.Giáo viên hướng dẫn: TS Bùi Trung Thành

Bùi Trung Thành

MỤC LỤC

Lời mở đầu 3

Mục lục 5

Thứ tự thiết kế một hệ thống sấy 7

Chương 1: Tổng quan về kỹ thuật sấy 1 Phương pháp sấy cổ truyền – phơi nắng 9

2 Sấy hạt ở Việt Nam và trên thế giới 10

3 Khái niệm về sấy 11

4 Bản chất đặc trưng của quá trình sấy 12

Chương 2: Các loại máy sấy 1 Các phương pháp sấy bằng nhiệt 14

Sấy bằng không khí tự nhiên – phơi nắng 14

Sấy nhân tạo 14

2 Các dạng máy sấy có thể sấy gạo 17

Máy sấy thùng quay 17

Máy sấy tháp 19

Chương 3: Vật liệu sấy và Tác nhân sấy 1 Vật liệu sấy – hạt gạo 24

1.1 Cây lúa 24

Cấu tạo hạt lúa 26

Các đặc tính chung của khối lúa 27

Các yêu cầu đặc trưng của hạt lúa sau sấy 29

Công nghệ sấy gạo 30

2 Tác nhân sấy 30

Chương 4: Tính toán thiết kế hệ thống sấy tháp 1 Tính toán tổng quát 35

Chọn chế độ sấy 35

Cân bằng ẩm cho từng vùng 35

Nhiệt độ sấy 36

2 Tính toán quá trình sấy lí thuyết 37

Xác định các thông số ngoài trời 38

Tính toán khói lò 38

Trạng thái không khí ra khỏi tháp sấy 38

Tính thời gian sấy 39

Lượng không khí cần thiết cho quá trình sấy lí thuyết 40

Tính kiểm tra lại nhiệt độ sấy 40

Cân bằng nhiệt của quá trình sấy lí thuyết 40

3 Xác định kích thước cơ bản của tháp sấy 41

Máng dẫn khí thải 41

Máng dẫn tác nhân sấy 42

4 Tính toán quá trình sấy thực tế 43

Tổn thất nhiệt ra môi trường xung quanh 43

Tổn thất nhiệt do vật liệu sấy mang đi 44

Các thông số sau quá trình sấy thực 45

Tính toán cân bằng nhiệt của quá trình sấy thực 46

5 Tính toán vùng làm mát 48

6 Bố trí kênh dẫn và kênh thải 49

Chương 5: Các thiết bị phụ của tháp sấy 1 Buồng đốt khí hóa trấu 50

2 Tính toán bộ trao đổi nhiệt khí khói 54

3 Thiết bị lọc và khử bụi từ tháp sấy 55

4 Tính chọn quạt 57

5 Máy vận chuyển kiểu gàu tải 62

6 Máy vận chuyển kiểu băng tải 63

Chương 7: Vận hành và bảo trì hệ thống sấy 66

Chương 8: Bản vẽ 68

Tổng kết 69

Phụ lục 70

Tài liệu tham khảo 72

Chương 1: TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI

1 Tiêu chuẩn gạo xuất khẩu:

Theo Viện trưởng Viện lúa ĐBSCL, tiêu chuẩn của gạo xuất khẩu sẽ tùy thuộc vào chất lượng của gạo Bao gồm các chỉ tiêu được đưa ra đánh giá như sau:

(1) Phẩm chất xay chà: trong đó đặc biệt quan tâm đến tỷ lệ gạo

(2) Phẩm chất cơm chú trọng quan trọng nhất là hàm lượng amiloze, như sau:

Amiloze 0-2%: nếp, loại này ít có trên thị trường

Amiloze 3-20% cơm dẻo, thị trường chiếm 30-40%

Amiloze 20-25%: gạo mềm cơm Loại này chiếm thị trường rất lớn: 60% Hiện gạo nước

ta đang tập trung vào nhóm này

Amiloze > 25%: cơm khô cứng, nhóm này thường được làm bánh tráng hoặc bún

(3) Độ trở hồ: ngoài phẩm chất cơm, gạo tốt còn phụ thuộc vào độ trở hồ, có các cấp độ

(4) Độ dài hạt gạo: trên 7 ly là tiêu chuẩn thị hiếu yêu cầu.

(5) Bạc bụng: Yêu cầu đặt ra là không bạc bụng Dù bạc bụng không ảnh hưởng đến chất

lượng nhưng đây là thị hiếu của thị trường Các giống lúa thơm thường bị khuyết điểmnày

(6) Mùi thơm: được chia làm cấp 1, 2, 3 Có thị trường hẹp và hiện nay ấn Độ và Thái

Lan là 2 nước độc quyền

Đây là những tiêu chuẩn thị trường đặt ra cho việc tiêu thụ và sản xuất gạo xuất khẩu Bàcon nông dân cần định hướng chọn cho mình loại giống và thị trường phù hợp để thựchiện thắng lợi mùa vụ thu hoạch gạo xuât khẩu được giá trên thị trường

1 Gạo trắng hạt dài Việt Nam 25%

tấm

+ Tấm:25.0% max+ Độ ẩm:14.5% max+ Hạt hư: 2.0% max+ Hạt vàng:1.5% max+ Tạp chất:0.5% max+ Thóc:30 hạt/kg max+ Hạt phấn:8.0% max+ Hạt non:1.5% max+ Xay xát: Kỹ

2 Gạo trắng hạt dài Việt Nam 15%

tấm + Tấm:15.0% max+ Độ ẩm:14% max

+ Hạt hư:1.5% max+ Hạt vàng:1.25% max+ Tạp chất:0.2% max+ Thóc :25 hạt/kg max+ Hạt bạc phấn:7.0% max+ Hạt non:0.3% max+ Xay xát: kỹ

3 Gạo trắng hạt dài Việt Nam 10%

tấm

+ Tấm:10.0% max+ Độ ẩm:14% max+ Hạt hư:1.25% max+ Hạt vàng:1.00% max+ Tạp chất:0.2% max+ Thóc:20 hạt/kg max+ Hạt bạc phấn:7.0% max+ Hạt non:0.2% max

+ Xay xát kỹ

4 Gạo trắng hạt dài Việt Nam 5%

tấm + Tấm:5.0% max+ Độ ẩm:14% max

+ Hạt hỏng:1.5% max+ Hạt vàng:0.5% max+ Tạp chất:0.1% max+ Thóc:15 hạt/kg max+ Hạt bạc phấn:6.0% max+ Hạt non:0.2% max+ Xay xát kỹ

2 Cơ sở lý luận cho việc phải thực hiện sấy gạo:

Cái khó khăn lớn nhất trong việc định vị thương hiệu gạo Việt Nam hiện nay nằm

ở chiến lược kinh doanh của phần lớn doanh nghiệp Không có nước nào xuất khẩu từ hạtgạo như Việt Nam mình cả mà họ xuất khẩu từ hạt lúa Nghĩa là doanh nghiệp phải sátcánh, hỗ trợ nông dân trong ngay từ công đoạn sản xuất chứ không chỉ phân phối Bởi lẽquá trình sản xuất từ lúa thành gạo chứa đựng bao nhiêu rủi ro như sâu bệnh, dịch hại,thiên tai mà hiện nay chỉ người nông dân lãnh đủ Còn khâu phân phối lưu thông thì vẫngiao cho thương lái rồi mới đến tay doanh nghiệp Chuỗi giá trị qua rất nhiều trung giannhư vậy sẽ rất khó kiểm soát Và chúng ta lại đang làm theo một quy trình ngược Thay

vì sấy lúa chờ giá cao rồi chà gạo bán thì các doanh nghiệp lại dùng lúa tươi chưa sấy chà

ra gạo trước rồi mới đi sấy gạo Điều này làm cho hạt gạo không bảo quản được lâu, dễ bị

ẩm mốc, đổi màu, tạp nhiễm trong suốt quá trình vận chuyển Như vậy muốn bảo quảnhạt gạo được lâu chúng ta phải thực hiện việc sấy gạo

3 Tổng quan về các loại máy sấy có thể sấy gạo:

Trên thế giới, hàng trăm triệu tấn lúa mì, bắp, đậu nành, gạo và các loại hạt khácnhư lúa miến, hạt hướng dương, hạt bo bo, đại mạch, yến mạch và một số loại khác đượcsấy khô bằng máy sấy hạt Trong nông nghiệp ở các các quốc gia, sấy là việc giảm ẩm từkhoảng 17-30% đến khoảng từ 8 đến 15%, tùy theo từng loại hạt Độ ẩm đầu ra của hạtcuối quá trình sấy phải đủ cho việc bảo quản Hạt càng có nhiều dầu thì độ ẩm lưu trữcàng phải thấp Ngũ cốc thường được sấy khô cho tới 14% , trong khi các loại hạt dầu,đến 12,5% (đậu nành), 8% (hướng dương) và 9% (đậu phộng) Sấy được sử dụng như làmột phương pháp để lưu trữ an toàn, để ngăn cản vi khuẩn phát triển Tuy nhiên, nhiệt độ

thấp trong lưu trữ cũng được khuyến khích để chống các phản ứng và các quá trình sinhhóa đặc biệt là sự phát triển của côn trùng và mọt Nhiệt độ bảo quản tối đa khoảng 18°C.

Các máy sấy lớn nhất thường được áp dụng để cơ khí hóa nông nghiệp ở ngoàiđồng ruộng đang phát triển và đang được mở rộng các loại máy sấy hỗn lưu được ưa thích

ở Châu Âu, trong khi người Mỹ chỉ thích đưa lúa của họ một lần qua máy sấy ỞArgentina, cả hai loại này đều được tìm thấy Máy sấy dòng liên tục đạt được năng suất

100 tấn hạt khô/giờ Độ dày của lớp hạt để không khí đi qua máy sấy liên tục trongkhoảng từ 0,15 m trong một số dòng máy sấy hỗn hợp có thể 0,3 m trong một vòng lưu.Loại máy sấy được sử dụng chủ yếu là loại trong đồng ruộng, đặc biệt là ở Mỹ và ÂuChâu Nó thường bao gồm một thùng, với không khí ẩm nóng thổi theo chiều ngang theomột ống trụ ở bên trong thông qua một tấm kim loại, sau đó thông qua một thùng xoay,dày 0,50 m xuyên giữa lớp hạt và cuối cùng bên ngoài là tấm lưới kim loại, trước khiđược thải ra bên ngoài Thường thì làm khô hạt nhiều lần từ 1 giờ đến 4 giờ tùy thuộc vàobao nhiêu nước phải được tách ra, loại hạt gì, nhiệt độ không khí và bề dày lớp hạt TạiHoa Kỳ, máy sấy đối lưu ngược liên tục có thể được thấy trong trang trại, chỉ sử dụng mộtthùng để sấy, hạt được đưa vào ở đỉnh của thùng để hạt thích nghi dần dần và làm khô hạt

sơ bộ ở trên và lấy ra dần dần ở dưới cùng của thùng khi hạt đã khô hoàn toàn Sấy hạt làmột hoạt động mang tính sản xuất và nghiên cứu

Ngày nay, có thể để mô phỏng hiệu suất của máy sấy với một chương trình máytính dựa trên các công thức (các mô hình toán học) là đại diện cho các thông số tham giavào việc làm khô: tính chất vật lý, tính chất hóa học, nhiệt động lực học và nhiệt và khốilượng liên kết Gần đây, sự đòi hỏi của xã hội được dự đoán chắc chắn để điều chỉnh cáctham số để thiết lập một tỷ lệ sấy hợp lý để nhanh chóng làm khô hạt, hạn chế tiêu thụnăng lượng, và đạt được chất lượng hạt Một điển hình trong tham số chất lượng sấy lúa

mì là chất lượng tạo bột và tỷ lệ phần trăm nẩy mầm Còn đối với lúa nước là giảm tối đa

độ nứt gãy của hạt khi xay xát

Trong các thiết bị sấy đối lưu, năng lượng vật liệu sấy nhận được bằng phươngpháp truyền nhiệt đối lưu, do đó tác nhân sấy đồng thời là chất mang nhiệt để cung cấpnăng lượng cho vật liệu sấy và mang ẩm thoát ra từ vật liệu sấy thải vào môi trường Tácnhân sấy trong thiết bị sấy đối lưu thường là không khí nóng hoặc khói lò Thiết bị sấyđối lưu có thể sấy lúa có thể có các dạng sau:

3.1 Máy sấy thùng quay (Rotary dryer – Drum dryer)

Thiết bị sấy thùng quay cũng là một thiết bị sấy chuyên dùng để sấy các vậtliệu dạng hạt rời, các loại muối kim loại trong sản xuất hóa chất, các loại ngũ cốc: lúa,ngô, đậu … hoặc bột nhão, cục (bột nhẹ, CaCO3) có độ nhão ban đầu lớn khó tự dịchchuyển nếu dùng thiết bị sấy tháp Tác nhân sấy là khí nóng hoặc khói lò

Kết cấu máy sấy thùng quay:

Hệ thống sấy thùng quay gồm thùng sấy hình trụ tròn, calorifer và hạt hút ẩm.Trong thùng sấy đặt các cánh xáo trộn và đôi khi còn tạo thành các vùng riêng biệt Nhờcác cánh xáo trộn mà vật liệu sấy được đưa lên và rơi xuống để tăng cường quá trình traođổi nhiệt ẩm Phần chính của thiết bị sấy thùng quay là ống trụ tròn đặt nghiêng với mặtphẳng ngang một góc nghiêng độ dốc 1/15 ÷ 1/50 Tốc độ quay của thùng có thể điềuchỉnh từ 1 ÷ 8 vòng/phút Trong thùng quay tùy theo tính chất của vật liệu sấy, người ta

có thể đặt các cánh xáo trộn, vách ngăn để tăng cường quá trình sấy

Hình 2-4: Máy sấy thùng quay cấp nhiệt trực tiếp

Hình 2-5: Máy sấy thùng quay cấp nhiệt gián tiếp

Đặc điểm của hệ thống máy:

Vật liệu sấy từ phễu nạp liệu đi vào thùng sấy cùng chiều với tác nhân Sau khithực hiện quá trình sấy, tác nhân được đưa qua cyclone để thu hồi một phần sản phẩmbay theo và thải vào môi trường Tốc độ chuyển động của tác nhân trong thùng sấythường vào khoảng 1 ÷ 3 m/s

Khi sấy cơ chế trao đổi nhiệt giữa tác nhân với vật liệu gồm:

* Truyền nhiệt đối lưu giữa dòng tác nhân chuyển động vuông góc với dòng vậtliệu rơi từ trên xuống

* Truyền nhiệt đối lưu giữa dòng tác nhân và bề mặt lớp vật liệu nằm ở phía dướithùng sấy

* Dẫn nhiệt từ bề mặt thùng sấy và cánh xáo trộn đến lớp vật liệu

Tỉ số giữa chiều dài thùng quay L(m) và đường kính thùng sấy D(m) thường lấy trongkhoảng L/D = 3.5 ÷ 7

Nhận xét:

• Máy sấy thùng quay ít được sử dụng để sấy lúa

• Máy sấy thùng quay thường được dùng để sấy các sản phẩm đắt tiền

• Máy sấy thùng quay thường có năng suất thấp

• Máy sấy thùng quay dùng để sấy vật liệu có độ ẩm cao

3.2 Máy sấy tháp (Tower Dryer – Shaft Grain Dryer)

a Cấu tạo, nguyên lí hoạt động và đặc điểm:

Hệ thống máy sấy gồm calorifer hoặc cấp nhiệt trực tiếp từ buồng đốt hòa trộn vớikhông khí tươi, 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 chiềurộng và chiều dài Trong tháp sấy người ta bố trí hệ thống kênh dẫn và thải tác nhân xen

kẽ nhau ngay trong lớp vật liệu sấy (đặc điểm này khác với các thiết bị sấy buồng vàhầm) Tác nhân sấy từ kênh dẫn gió nóng luồng lách qua lớp vật liệu thực hiện quá trìnhtrao đổi nhiệt sấy và nhận thêm ẩm đi vào các kênh thải ra ngoài Vật liệu sấy chuyểnđộng từ trên xuống dưới từ tính tự chảy do trọng lượng bản thân của chúng Tháp sấynhận nhiệt do trao đổi nhiệt đối lưu giữa dòng tác nhân chuyển động vừa ngược chiềuvừa cắt ngang và do dẫn nhiệt từ bề mặt kênh dẫn và kênh thải qua lớp vật liệu nằm trêncác bề mặt đó Vì vậy trong thiết bị sấy tháp, nhiệt lượng vật liệu sấy nhận được gồm 2thành phần: thành phần đối lưu giữa tác nhân sấy với khối lượng hạt và thành phần dẫnnhiệt 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 gàu tải hoặc vít tải đưa lên) xuống mặt đấttheo chuyển động thẳng đứng hoặc dzích dzắc trong tháp sấy Để tăng năng suất thiết bịngoài phương pháp mở rộng dung lượng của tháp thì ở một mức độ đáng kể người ta còntìm cách tăng tốc độ tác nhân chuyển động qua lớp hạt Tốc độ này có thể từ 0.2 ÷0.3m/s đến 0.6 ÷ 0.7 m/s hoặc lớn hơn Tuy nhiên, tốc độ tác nhân khi ra khỏi ống gópkênh thải theo kinh nghiệm không nên vượt quá 6m/s để tránh hạt bị cuốn theo tác nhân

đi vào hệ thống thải ẩm (đọng lại trong các đoạn ống, dẫn đến quạt thải…)

Các loại máy sấy tháp phổ biến:

• Máy sấy tháp tam giác

• Máy sấy tháp tròn

• Máy sấy tháp hình thoi

Hình 2-6: Máy sấy tháp tam giác

Hình 2-7: Máy sấy tháp

Hình 2-8: Máy sấy tháp tròn

Hình 2-9: Máy sấy tháp

Hình 2-10 : Máy sấy tháp kiểu hình thoi

b Tháp sấy liên tục.

Hạt qua tháp sấy một lượt rồi bin ủ và “nghỉ” ở đó một thời gian (từ 2 đến 24 giờtùy chế độ sấy và loại hạt), sau đó hạt lại qua tháp sấy lượt thứ hai và cứ tiếp tục như thếlượt thứ 3, 4 … Mục đích của bin ủ là cho ẩm độ ở trung tâm hạt có thời gian ra ngoài bềmặt để dễ bốc hơi Chênh lệch ẩm độ quá nhiều giữa bề mặt hạt và tâm hạt sẽ gây ứngsuất làm gãy, vỡ hạt Điều này là tối kị khi sấy lúa, khi xay ra gạo sẽ bị bể thành tấm.

Kết cấu và cách bố trí các kênh dẫn và kênh thải ẩm có một ý nghĩa đặc biệt đến

sự dịch chuyển của lớp hạt và độ sấy đồng đều của sản phẩm Nói cách khác nó góp phầntăng năng suất thiết bị và nâng cao chất lượng sản phẩm Khoảng cách tối thiểu giữa kênhdẫn và kênh thải phụ thuộc vào kích thước hạt cần sấy Khoảng cách này có thể lấy từ 70

÷ 100 mm Hạt có kích thước bé ta lấy giới hạn dưới và ngược lại Các kích thước kháckhông đóng vai trò quan trọng Theo kinh nghiệm, khoảng cách tối thiểu giữa hai kênhcho vật liệu sấy chuyển động phụ thuộc vào từng loại vật liệu và có thể từ 70 ÷ 100 mmhoặc lớn hơn

Do các hạt ngũ cốc chỉ chịu được một giới hạn nhất định về nhiệt độ và độ ẩm nên

hệ thống sấy tháp thường được tổ chức sấy phân vùng Sau vùng sấy cuối cùng vật liệusấy thường được làm mát đến gần nhiệt độ môi trường để đưa vào kho bảo quản

c Tháp sấy tuần hoàn – sấy theo mẻ

Hạt đi qua tháp sấy được gàu tải đưa trở lại tháp Thời gian ủ thực chất là thời gianhạt ở trong gàu tải và ở trong thùng chứa trên buồng sấy nên tương đối ngắn, khoảng 0.5giờ Vì thế cùng với một máy sấy tháp, nhiệt độ dùng trong chế độ sấy tuần hoàn phảithấp hơn so với sấy liên tục

Thực sự, chọn chế độ nhiệt cho máy sấy là một bài toán cân đối kinh tế Tăngnhiệt độ sấy thì giảm chi phí vì thời gian sấy nhanh hơn nhưng hao hụt giá trị hạt vì giảmchất lượng

Máy sấy tháp có các ưu điểm sau:

• Sản phẩm trong máy sấy tháp có thể lấy ra liên tục hoặc định kì

• Chi phí sấy thấp

• Năng suất lớn và rất lớn

• Chất lượng tốt và ổn định

• Tiêu thụ năng lượng thấp

• Máy sấy tháp cho độ đồng nhất ẩm độ rất tốt [14]

d Ứng dụng: Thiết bị sấy tháp là thiết bị sấy chuyên dụng để sấy các loại hạt

cứng như thóc, ngô, đậu… có độ ẩm ban đầu không lớn lắm (ω = 20 ÷ 30%) và có thểdịch chuyển dễ dàng từ trên đỉnh tháp xuống dưới nhờ chính trọng lượng của nó Đôi khitrong thiết bị sấy tháp người ta còn đặt các kết cấu cơ khí để làm chậm hoặc tăng cường

tốc độ dịch chuyển của khối hạt Sản phẩm trong máy sấy tháp có thể lấy ra liên tục hoặcđịnh kì.

Tóm lại: Trong các loại máy sấy có thể sấy được hạt gạo như trên, ta chọn

máy sấy tháp với các ưu điểm có thể áp dụng thực tế tại địa phương

Khi đã chọn được dạng hệ thống sấy và chế độ sấy, ta tiến hành tính toán cân bằngnhiệt ẩm của thiết bị sấy Đây là nội dung cơ bản của việc thiết kế một hệ thống sấy Mụcđích của việc tính toán cân bằng nhiệt ẩm là tìm được lượng tác nhân sấy và nhiệt lượngcần thiết trong một giờ Khối lượng tác nhân sấy trong một giờ là một trong hai cơ sở đểchọn quạt (cùng với cột áp) Tính toán các tổn thất nhiệt

6 Sơ đồ khối và cấp nhiệt khí sấy

ÐN

?t s?y?ng

?ng d?t

?u

CHƯƠNG 2 TỔNG QUAN VỀ KỸ THUẬT SẤY

1 Phương pháp sấy cổ truyền – phơi nắng

Từ xưa, con người biết đến kỹ thuật sấy như là cách chế biến và bảo quản thựcphẩm thông dụng và tạo mùi vị đặc trưng cho món ăn khi chế biến Phơi nắng là mộtphương pháp cổ điển và sử dụng rộng rãi nhất khi mà con người chưa biết đến kỹ thuậtsấy hiện đại

Ở Việt nam, những người ngư dân dùng ánh nắng mặt trời để làm khô cá, mực vàcác loại hải sản khác để bảo quản sử dụng lâu ngày, tạo nên nhưng món ăn đặc trưng vềhương vị Những người nông dân cũng vậy, họ dùng cách tương tự để làm khô các loại cá

ở sông, hồ, ruộng vào thời điểm dồi dào để sử dụng vào những thời điểm khan hiếm.Ngoài ra người ta còn dùng cách phơi nắng để chế biến nhiều loại bánh, hoa quả và đồdùng khác

Hình 1-1:Phơi cá dưới ánh nắng mặt trời

Ở châu Âu, người ta dùng khói nóng để sấy khô thịt, cá và thực phẩm khác, tạothành các loại thực phẩm hung khói để dự trữ trong mùa đông Ở nhiều dân tộc kháccũng vậy, người ta sử dụng khói hoặc hơi nóng để làm khô và bảo quản nhiều loại thựcphẩm và ngũ cốc

Ở Trung quốc, người ta dùng ánh sáng mặt trời và một số kỹ thuật chế biến khác

để sấy khô các loại cỏ, cây, hoa, quả và hạt dùng để làm thuốc Ở Việt Nam và một sốnước khác ở châu Á cũng vậy

Hình 1-2:Dùng ánh nắng mặt trời để làm khô sản phẩm

Ngày nay, kỹ thuật sấy hiện đại phát triển đã giúp con người cải thiện nhiều vềchất lượng, thời gian sấy, thời gian bảo quản, năng suất và hiệu quả kinh tế được nângcao Nhưng ở một phương diện nào đó, kỹ thuật sấy cổ truyền và phương pháp thủ côngcòn mang đậm tính nghệ thuật và bí truyền nên vẫn giữ được vị trí của nó mà kỹ thuậthiện đại vẫn không thể thay thế được

Nước ta là một nước nông nghiệp do đó các nông sản được sản xuất ra ngày mộtnhiều, nhất là các sản phẩm đặc sản của vùng nhiệt đới có giá trị xuất khẩu cao, ngàycàng chiếm tỉ trọng lớn trong toàn bộ thu nhập của ngành nông nghiệp Các sản phẩmnày muốn bảo quản được tốt thì phải có độ ẩm nhỏ nhưng độ ẩm này ít có được sau khithu hoạch Vì vậy hầu hết các sản phẩm nông nghiệp cần phải thông qua quá trình phơisấy để làm khô tới thủy phần yêu cầu của bảo quản Sấy là phương pháp tương đối hiệuquả, tạo nên tiền đề để bảo quản tốt sản phẩm Mặt khác có nhiều sản phẩm chỉ có thôngqua khâu phơi sấy mới đảm bảo phẩm chất tốt, nâng cao được giá trị thương phẩm nhưchè, cà phê, thuốc lá, lúa, gỗ, giấy, sữa bột …

3 Khái niệm về sấy

Hạt và các sản phẩm nông nghiệp trước khi nhập kho bảo quản đều phải có độ ẩm

ở mức độ an toàn Điều kiện thích hợp của độ ẩm để bảo quản hạt là ở giới hạn từ 12 đến14% Phần lớn hạt thu hoạch về có độ ẩm cao hơn, trong điều kiện những mùa mưa độ

ẩm của khí quyển cao nên sự thoát hơi nước tự nhiên của hạt chậm lại cho nên có nhiềutrường hợp hạt ngô, lúa nhập kho có độ ẩm lên đến 20 ÷ 30% Với độ ẩm của hạt lớn hơn14% thì hoạt động sống tăng, hô hấp mạnh, lô hạt bị ẩm và nóng thêm Đó là những điềukiện thuận lợi cho sự phát triển của vi sinh vật và côn trùng, lô hạt tự bốc nóng và làmcho hạt bị hỏng Để tránh hiện tượng trên ta phải đảm bảo độ ẩm của hạt xuống khoảng14% Do đó, đối với một nước nông nghiệp nhiệt đới khí hậu nóng ẩm mưa nhiều nhưnước ta thì sấy là một phương pháp rất quan trọng

Những hạt và những sản phẩm chưa được sấy, bao giờ cũng chứa một lượng nướcthừa trong bản thân chúng Ví dụ hạt thu hoạch có độ ẩm 37% thì có tới 23% trọng lượng

là nước thừa Hạt ẩm ảnh hưởng không tốt đến kỹ thuật xay xát Sản lượng bột giảm, chiphí năng lượng tăng lên, bột dính vào máy chế biến và làm máy nhanh bị hư hỏng; hạtthu được và sản phẩm chế biến từ hạt sẽ bảo quản khó và chỉ tiêu phẩm chất sẽ thấp Ởnhững hạt đã sấy hay phơi khô thì quá trình thủy phân chất béo thực hiện chậm, hiệntượng đắng của hạt và sản phẩm chế biến giảm, côn trùng sâu mọt sẽ bị tiêu diệt

Những hạt bị bốc nóng ở thời kì đầu, nhờ quá trình phơi sấy, hạt trở lại bìnhthường, quá trình tự bốc nóng dừng lại và những tính chất kỹ thuật của hạt được phụchồi Hạt còn tươi chưa hoàn thành quá trình chín sinh lí thì nhờ quá trình sấy quá trìnhchín sinh lí được rút ngắn, hạt có được đặc tính kỹ thuật thích hợp của nó Sấy khô sảnphẩm là một quá trình rất phức tạp: khi sấy cần đảm bảo giữ được tính chất của sảnphẩm, đảm bảo chất lượng và giữ nó ở trạng thái tốt

Quá trình sấy thực chất là quá trình dùng nhiệt năng để làm bốc hơi một phần lượng nước có trong sản phẩm Quá trình này phụ thuộc vào cấu tạo, kích thước, dạng liên kết của vật liệu sấy và tính chất hóa học của sản phẩm và trạng thái bề mặt của sản phẩm hút ẩm.

4 Bản chất đặc trưng của quá trình sấy

Sấy là một quá trình tách ẩm ra khỏi sản phẩm (hoặc chuyển nước trong sản phẩmsang thể hơi) Quá trình này được thực hiện do sự chênh lệch áp suất của hơi nước ở môitrường xung quanh (Pxq) và trên bề mặt của sản phẩm (Psp) Để làm cho lượng ẩm trên bềmặt sản phẩm bay hơi cần có điều kiện Psp > Pxq hay Psp - Pxq = ∆P Trị số ∆P càng lớn thì

độ ẩm chuyển ra môi trường xung quanh càng mạnh Psp phụ thuộc vào nhiệt độ sấy, độ

ẩm ban đầu của vật liệu sấy và phụ thuộc vào tính chất liên kết của nước với sản phẩm

Sự thoát ẩm trên bề mặt tăng lên khi nhiệt độ và tốc độ của luồng không khí tăng,khi độ ẩm tương đối giảm và áp suất không khí giảm Do vậy sự thoát ẩm trên bề mặt dẫnđến sự khuếch tán bên trong Đó là kết quả của sự phá vỡ mối cân bằng tương đối trongsản phẩm cũng là do sự thay đổi nhiệt độ và sự phân chia nước không đồng đều trong sảnphẩm Trong sản phẩm (và nhất là hạt) sự vận chuyển nước bắt đầu từ nơi có độ ẩm caođến nơi có độ ẩm thấp Sự chênh lệch độ ẩm ở những phần khác nhau của hạt là nguyênnhân của sự khuếch tán bên trong khi sấy Sự thay đổi về mặt phân bố nhiệt độ ở nhữngđiểm khác nhau của hạt làm cho sự vận chuyển độ ẩm tăng từ chỗ có nhiệt độ cao đếnchỗ có nhiệt độ thấp

Quá trình sấy có thể được xúc tiến nhanh hơn nhờ sự tăng nhiệt độ không khí hoặcnhiệt độ của hỗn hợp không khí và khói lò (t), giảm độ ẩm tương đối của không khí (ϕ),

tăng vận tốc không khí (v) và nhờ sự giảm áp suất không khí trong môi trường (B) Trongquá trình sấy, càng về sau hơi nước của môi trường xung quanh càng nhiều, tức là áp suất

Pxq càng tăng và độ ẩm của sản phẩm ngày càng giảm đến một lúc nào đó sẽ đạt được trị

số cân bằng Khi đó Pxq = Psp và độ ẩm đó được gọi là độ ẩm cân bằng Tại độ ẩm cânbằng thì ∆P = 0, quá trình sấy ngừng lại

Đối với hạt lúa, ẩm hiện diện ở hai nơi: ở bề mặt của hạt (ẩm bề mặt) và ở nhânhạt (ẩm bên trong) Ẩm bề mặt sẽ nhanh chóng bay hơi khi hạt được tiếp xúc với khôngkhí nóng thổi qua nó, còn ẩm bên trong nhân hạt sẽ bay hơi chậm hơn bởi vì đầu tiên nóphải di chuyển từ nhân hạt ra bề mặt hạt và kết quả là ẩm bề mặt và ẩm bên trong sẽ bayhơi với tốc độ khác nhau Kết quả của sự chênh lệch này là tốc độ sấy và hàm lượng ẩmđược lấy đi sẽ giảm trong quá trình sấy Đối với hầu hết các loại máy sấy hạt, tốc độ sấythường nằm trong khoảng 0.5 %/h ÷ 1 %/h Hàm lượng ẩm của hạt sau mỗi lần qua máysấy có thể giảm từ 2 ÷ 4% phụ thuộc vào độ ẩm ban đầu của hạt, nhiệt độ sấy và tốc độtác nhân sấy

CHƯƠNG 3 CÁC PHƯƠNG PHÁP SẤY

1 Các phương pháp sấy bằng nhiệt (sấy nóng)

Quá trình dùng nhiệt để tách lượng nước trong sản phẩm chuyển thành hơi thoát ramôi trường gọi là phương pháp sấy bằng nhiệt

1.1 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

Phơi nắng là phương pháp không tốn kém về nhiên liệu Nó thúc đẩy quá trìnhchín sinh lí của hạt, có khả năng diệt trừ nấm Aspergillus, Penicilium, côn trùng, sâu,mọt… bởi tác dụng của ánh nắng mặt trời Nhưng phơi nắng có nhược điểm là không chủđộng và phụ thuộc vào điều kiện thời tiết rất lớn, nhất là các vùng canh tác 2 vụ: mùa khôrất ngắn ngũi không cho phép phơi nắng tự nhiên một cách nhanh chóng Phơi nắng còntốn nhiều công lao động và không cơ giới hóa được Thời gian để đạt được độ ẩm an toànthường dài, nhất là đối với các hạt giống có yêu cầu ẩm độ gần bằng 12% Tuy vậy, trongthực tế sản xuất hiện nay, người ta vẫn áp dụng phương pháp phơi nắng đối với các loạingũ cốc và một số nông sản khác Những sản phẩm cần phơi trải thành những lớp mỏngnên mặt đất hay chiếu, phên…nên gặp rất nhiều bất tiện: dễ bị lẫn đất cát, dễ bị ẩm khigặp mưa Hiện nay có rất nhiều phương pháp để cải tiến kỹ thuật này Sấy nhân tạo làmột trong những phương pháp đó

Hình 2-1: Phơi lúa tự nhiên

1.2 Sấy nhân tạo

Khi cần làm khô một khối lượng lớn sản phẩm trong thời gian ngắn bất kể điềukiện thời tiết thế nào thì phải sử dụng phương pháp sấy nhân tạo Phương pháp này đắttiền hơn và phức tạp hơn phương pháp sấy tự nhiên nhưng nó là điều cần thiết để có đượcsản phẩm đồng nhất đem ra thị trường Sấy khô nhân tạo là phương pháp sấy nhờ có tác

nhân sấy đốt nóng (khói lò hoặc không khí nóng) tiếp xúc trực tiếp với vật liệu sấy, làmnóng vật liệu sấy và lấy nước của nó đi Quá trình này tốn nhiều nhiệt năng.

1.2.1 Các phương pháp sấy nóng nhân tạo:

Người ta phân biệt nhiều phương pháp sấy nhân tạo khác nhau, tuy nhiên khi phânloại phương pháp sấy khi xét riêng về vật liệu sấy trong buồng sấy thì người ta chia: sấyvật liệu ẩm tĩnh tại và sấy vật liệu ẩm có chuyển động như sau:

a Sấy tĩnh học (Stationary drying): áp dụng để sấy hạt là chủ yếu.

Hạt được giữ yên cố định trong một quá trình sấy, hạt được trải thành lớp nằmngang và được không khí lưu thông từ dưới lên trên Độ dày lớp này rất quan trọng (tới

60 cm hạt) Phương pháp này muốn tốt phải tạo điều kiện lưu lượng không khí nóng phùhợp cho sấy hạt đồng đều

Người ta đã làm thí nghiệm và thấy rằng: sấy khô bằng không khí ở 600C phải cólưu lượng riêng 300m3/h cho 1m3 hạt Số này thực tế thể hiện ở độ dày của lớp hạt là 5

cm Nếu lớp này quá dày hạt sẽ bị ẩm ở phía trên, còn phía dưới lại quá khô Để đồng đềukhi sấy người ta làm động tác xáo trộn hạt khi tháo hạt ra khỏi máy sấy hoặc quạt đồngđều hạt khi đã qua khỏi máy sấy

Hình 2-2: Máy sấy tĩnh

b Vật liệu sấy được đảo trộn (motive grain drying):

Lớp hạt được chuyển động trong lò sấy, bề dày nhỏ hơn trong trường hợp sấy tĩnhvào khoảng 20 ÷ 30 cm và có những bộ phận răng trộn hạt trong quá trình hạt đi quabuồng sấy, do đó khắc phục được hiện tượng lớp hạt khô không đồng đều

Lượng không khí có thể tùy theo loại máy sấy Có loại dùng lượng không khí lớn

6000 ÷ 8000 m3/h/1m3 sản phẩm, có loại thấp hơn khoảng 2000 ÷ 4000 m3/h/1m3 sản

phẩm Lượng không khí nóng lớn làm tăng công suất lò sấy nhưng có thể làm cho sảnphẩm sấy bị dòn, gãy khi chế biến Ví dụ: đối với ngô hay xảy ra hiện tượng nung hạt.Nhiều công trình nghiên cứu của Mĩ đã chứng minh ảnh hưởng xấu của việc sấy khônhanh đối với ngô làm cho nhiều hạt bị rạn nứt, nếu sau khi sấy mà hạt bị làm lạnh nhanhthì hạt sẽ dễ vỡ (do sức căng bề mặt).

1.2.2 Sấy vật liệu ẩm bằng phương pháp trao đổi nhiệt đối lưu không khí

Phương pháp này dùng khí nóng hoặc hỗn hợp không khí nóng với khói lò để làmkhô sản phẩm Không khí sau khi được đốt nóng được đưa vào buồng sấy đốt nóng sảnphẩm và đến lúc nào đó nước trong sản phẩm sẽ bốc hơi Khi vào buồng sấy, không khínóng có độ ẩm thấp, nhiệt độ cao, khi đó hơi nước trong sản phẩm bốc ra có độ ẩm ϕ lớn,nhiệt độ thấp nên không khí nóng hút độ ẩm của sản phẩm bốc ra để đưa ra ngoài làmcho độ ẩm của không khí nóng tăng lên, nhiệt độ giảm xuống, do đó khả năng hút ẩmgiảm dần Muốn quá trình sấy tiếp tục mạnh ta phải cho luồng không khí nóng chứa ẩmcao thoát ra ngoài và cho luồng không khí nóng khác có độ ẩm thấp và nhiệt độ cao tiếptục đi vào buồng sấy

Hình 2-3: Sấy vật liệu ẩm bằng phương pháp trao đổi nhiệt đối lưu không khí

1.2.3 Sấy vật liệu ẩm bằng phương pháp sấy tiếp xúc (Contacted drying)

Vật liệu sấy được đốt nóng thông qua chất tải nhiệt hoặc qua thành dẫn nhiệt bằngcách cho khói lò hoặc hơi nước đi qua phần dưới của buồng sấy, ngăn cách phần trênchứa vật liệu ẩm nhờ tiếp xúc với thành thiết bị đã đốt nóng mà làm cho sản phẩm nónglên và được sấy khô Hơi nước từ vật liệu được thoát ra ngoài thông qua một quạt hút ẩm

1.2.4 Sấy vật liệu ẩm bằng phương pháp sấy bức xạ (Radiation drying)

Sấy bức xạ là quá trình sử dụng năng lượng của các tia bức xạ phát ra từ vật bức

xạ để làm nóng vật sấy đến nhiệt độ bay hơi ẩm trong vật sấy, làm giảm độ ẩm của nóđến mức yêu cầu

1.2.5 Sấy vật liệu ẩm bằng phương pháp sấy thăng hoa (Sublimation drying)

Sấy thăng hoa là quá trình làm giảm độ ẩm của vật sấy bằng thăng hoa (từ thể rắnthành thể hơi)

Sấy thăng hoa có ưu điểm rất lớn mà các phương pháp sấy khác không có:

1 Buồng đốt

2 Buồng hòa trộn

3 Quạt

4 Buồng sấy

• Sản phẩm sấy có chất lượng cao (giữ nguyên màu sắc, cấu trúc, hương vị, tínhthủy hóa…)

• Giữ được hoạt tính sinh học

Trong công nghiệp chế biến và bảo quản thực phẩm, sấy thăng hoa được ápdụng để sấy thịt, cá, rau quả đóng hộp…và trong cả ngành sản suất dược phẩm Muốnbảo quản lâu dài thì sản phẩm sấy thăng hoa phải được đóng hộp có độ kín cao

CHƯƠNG 4 VẬT LIỆU SẤY VÀ TÁC NHÂN SẤY

1 Vật liệu sấy – hạt lúa(gạo)

1.1 Cây lúa

Lúa là một trong năm loại cây lương thực chính của thế giới, cùng với ngô (Zea

Mays L.), lúa mì (Triticum sp tên khác: tiểu mạch), sắn (Manihot esculenta Crantz, tên khác khoai mì) và khoai tây (Solanum tuberosum L.).

Hình 3-1: Cây lúa

Lúa có nguồn gốc ở vùng nhiệt đới và cận nhiệt đới khu vực đông nam châu Á và

châu Phi Nó cung cấp hơn 1/5 toàn bộ lượng calo tiêu thụ bởi con người Lúa là các loàithực vật sống một năm, có thể cao tới 1-1,8 m, đôi khi cao hơn, với các lá mỏng, hẹp bản(2-2,5 cm) và dài 50-100 cm Các hoa nhỏ thụ phấn nhờ gió mọc thành các cụm hoa phânnhánh cong hay rủ xuống, dài 30-50 cm Hạt là loại quả thóc (hạt nhỏ, cứng của các loạicây ngũ cốc) dài 5-12 mm và dày 2-3 mm Cây lúa non được gọi là mạ Sau khi ngâm ủ,người ta có thể gieo thẳng các hạt thóc đã nảy mầm vào ruộng lúa đã được cày, bừa kỹ

hoặc qua giai đoạn gieo mạ trên ruộng riêng để cây lúa non có sức phát triển tốt, sau mộtkhoảng thời gian thì nhổ mạ để cấy trong ruộng lúa chính Sản phẩm thu được từ cây lúa

là thóc khoảng 85 ngày sau khi gieo xuống ruộng Sau khi xát bỏ lớp vỏ ngoài thu đượcsản phẩm chính là gạo và các phụ phẩm là cám và trấu Gạo là nguồn lương thực chủ yếucủa hơn một nửa dân số thế giới (chủ yếu ở châu Á và châu Mỹ La tinh), điều này làmcho nó trở thành loại lương thực được con người tiêu thụ nhiều nhất

c lúa trổ “đòng” đều d hạt lúa đã chín sinh lí

g đưa lúa vào kho h hạt gạo

Hình 3-2: các giai đoạn phát triển của cây lúa – hạt gạo

1.2 Cấu tạo hạt lúa

Hạt lúa nhìn bên ngoài có các thành phần chính là: mày lúa, vỏ trấu, vỏ hạt, nộinhũ và phôi

Hình 3-3: Cấu tạo hạt lúa

Awn: râu lúa Lemma: vỏ Starchy endosperm: nội nhũ tinh bột Aleurone: hạt alơron

Tegmen: vỏ Palea: mày Pericap: vỏ hạt Sterile: vỏ bao nhỏ Embryo: mầm, phôi Scutellum: vảy nhỏ Epiblast: lá mặt Coleoptile: lá bao mầm Plumule: chồi mầm Radicle: rễ mầm Coleorhize: thân mầm Rachilla: cuống hạt

• Mày lúa: trong quá trình sấy và bảo quản, mày lúa rụng ra làm tăng lượng tạp chất vàbụi trong khối hạt.

• Vỏ trấu: bảo vệ hạt gạo, chống các ảnh hưởng của môi trường và sự phá hoại của sinhvật, nấm mốc

• Vỏ hạt: bao bọc nội nhũ, thành phần cấu tạo chủ yếu là lipit và protit

• Nội nhũ: là thành phần chính của hạt lúa, chứa 90% là gluxit

• Phôi: nằm ở góc dưới nội nhũ, có nhiệm vụ biến các chất dinh dưỡng trong nội nhũ đểnuôi mầm khi hạt hạt lúa nảy mầm

Các thành phần hóa học của hạt lúa:

Nước Gluxit Protit Lipit Xenlulo Tro VitaminB113% 64.03% 6.69% 2.1% 8.78% 5.36% 5.36%

1.3 Các đặc tính chung của khối lúa

a Tính tan rời: là đặc tính khi đổ lúa từ độ cao h xuống mặt phẳng nằm ngang,

lúa tự dịch chuyển để tạo thành khối có dạng chóp nón Góc tạo thành bởi đường sinh vớimặt phẳng đáy nằm ngang của hình chóp gọi là góc nghỉ hay góc nghiêng tự nhiên củakhối hạt Về trị số thì góc nghỉ tự nhiên bằng góc ma sát giữa hạt với hạt nên còn gọi làgóc ma sát trong, kí hiệu ϕ1 Dựa vào độ tan rời này để xác định để xác định sơ bộ chấtlượng và sự thay đổi chất lượng của lúa trong quá trình sấy và bảo quản Đối với lúa, gócnghỉ khoảng từ 32 ÷ 400

Nếu ta để hạt trên một mặt phẳng và bắt đầu nghiêng mặt phẳng này cho tới khihạt bắt đầu trượt thì góc giới hạn giữa mặt phẳng ngang và mặt phẳng trượt gọi là góctrượt (góc ma sát ngoài), kí hiệu ϕ2 Trường hợp không phải là một hạt mà là một khốihạt thì góc trượt có liên quan và phụ thuộc vào góc nghiêng tự nhiên

Hình 3-4 : các góc trong khối hạt

Góc nghỉ và góc trượt càng lớn thì độ rời càng nhỏ, ngược lại góc nhỏ thì khảnăng dịch chuyển lớn, nghĩa là độ rời lớn

Độ rời của khối hạt dao động trong khoảng khá rộng tùy thuộc vào các yếu tố nhưkích thước, hình dạng hạt và trạng thái bề mặt hạt, độ ẩm của hạt, số lượng và loại tạpchất trong khối hạt Đối với góc trượt còn thêm một yếu tố quan trọng nữa là loại vật liệu

và trạng thái bề mặt vật liệu trượt

Loại hạt có dạng hình cầu, bề mặt hạt nhẵn như đậu, loại hạt không có hình cầu và

bề mặt hạt xù xì như lúa thì góc nghỉ và góc trượt lớn

Độ tạp chất của khối hạt càng cao đặc biệt là nhiều tạp chất rác thì độ rời càngnhỏ Độ ẩm của khối hạt càng cao thì độ rời càng giảm

Trong bảo quản, độ rời của khối hạt có thể thay đổi tùy thuộc vào điều kiện bảoquản Nếu bảo quản quá lâu hay đã xảy ra quá trình tự bốc nóng làm cho khối hạt bị nénchặt, độ rời giảm hay thậm chí có khi mất hẳn độ rời

b Tính tự phân loại: khối hạt có cấu tạo từ nhiều thành phần khác nhau (lúa

chắc, lúa lép, tạp chất…), không đồng chất (khác nhau về hình dạng, kích thước, tỉtrọng…), do đó trong quá trình di chuyển chúng tự tạo nên những vùng khác nhau vềchất lượng gọi là tính tự phân loại của khối hạt Hiện tượng tự phân loại ảnh hưởng xấuđến 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

c Độ xốp của khối hạt: Độ xốp của vật liệu ε là phần thể tích bị chiếm chỗ dokhoảng không gian giữa các hạt Giá trị của độ xốp phụ thuộc vào hình dạng hạt, cách màchúng sắp xếp trong khối hạt (những hạt nhỏ có thể lấp đầy các khoảng trống giữa cáchạt lớn) Trong quá trình sấy, khối hạt cần có độ xốp (lỗ hổng) cần thiết cho quá trìnhtruyền nhiệt và truyền ẩm với tác nhân sấy được dễ dàng

ρv: mật độ khối hạt chứa trong đơn vị thể tích đó (khối lượng thể tích)

ρh: khối lượng riêng của hạt chứa trong đơn vị thể tích đó

d 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 Đạilượng đặc trưng cho khả năng dẫn nhiệt của lúa là hệ số dẫn nhiệt λ = 0.12 ÷ 0.2kCal/m.h.độ và sự trao đổi nhiệt đối lưu giữa lớp hạt nóng và lớp hạt nguội mới vào Cảhai đặc tính này của lúa đều rất nhỏ nhưng chúng cũng có ảnh hưởng đến quá trình sấy

e Tính hấp thụ và nhả các chất khí, hơi ẩm trong quá trình sấy thường là hiện

tượng ở bề mặt Vì vậy, trong quá trình sấy luôn xảy ra nhiều giai đoạn: sấy ⇒ ủ ⇒ sấy

⇒ ủ….để giúp độ ẩm trong nhân hạt có thời gian di chuyển ra bề mặt hạt, làm cho lúađược khô đều và ít bị nứt gãy khi xay xát

Tóm tắt qui trình công nghệ

Hình 3-5: Tóm tắt qui trình công nghệ

1.5 Công nghệ sấy gạo:

Gạo là vật liệu dạng hạt, có thể được sấy với nhiều loại máy sấy khác nhau Ở đây,

ta dùng thiết bị sấy tháp để sấy gạo Tác nhân sấy là không khí nóng được gia nhiệt bởi

bộ trao đổi nhiệt khí hơi rồi được dẫn qua các kênh dẫn để trao đổi nhiệt, gạo được chảy

tự nhiên từ trên xuống nhờ chính trọng lượng của chúng rồi sau đó khí thải vào các kênhthải để thải ra môi trường Đây là thiết bị chuyên dùng để sấy hạt, với tác nhân sấy làkhông khí nóng sẽ đảm bảo yêu cầu vệ sinh cho hạt gạo, chế độ sấy không quá cao do đóđáp ứng được yêu cầu sử dụng gạo làm thực phẩm hay bảo quản chúng

Bảng3-1: Các thông số của gạo

Độ ẩm sau ban đầu ≈ 16,5÷ 17% [6]

Độ ẩm cần đạt được để bảo quản ≈ 13%

Độ ẩm cân bằng trong quá trình

Diện tích bề mặt f ≈ 1.31 m2/kgKhối lượng của 1000 hạt/g ≈ 24 ÷ 34 gKhối lượng riêng của hạt gạo ρ ≈ 470 ÷ 530 kg/m3

Đường kính tương đương ≈ 2.76 mmNhiệt độ sấy thích hợp 50 ÷ 900C

2 Tác nhân sấy

Trong kĩ thuật sấy các loại vật liệu ẩm bằng phương pháp đối lưu, người ta thườngdùng các môi chất như không khí, khói lò hoặc các loại khí trơ và hơi nước quá nhiệt đểlàm tác nhân sấy.

Không khí là loại tác nhân sấy rẻ tiền thường có sẵn trong tự nhiên, không độc hại,không làm bẩn sản phẩm Thành phần không khí gồm hỗn hợp nhiều chất khí khác nhaunhư: N2, O2, CO2 và một số khí khác Khi nghiên cứu về không khí ẩm, ta xem nó là mộtthành phần đồng nhất và khi sấy không khí thường ở áp suất khí quyển, nhiệt độ trongphạm vi từ vài chục độ đến vài trăm độ C Khi tính toán, ta xem không khí là khí lítưởng

Khả năng sấy của không khí thể hiện bởi sự chênh lệch giữa nhiệt độ bầu khô vànhiệt độ bầu ướt (∆t = tk – tư) hoặc sự chênh lệch giữa áp suất bão hòa và áp suất hơiriêng phần (∆P = Pb – Ph) cũng như chênh lệch hàm ẩm (∆d = db – dh) Bằng sự thay đổitrạng thái của không khí, người ta có thể tạo ra các chế độ sấy khác nhau phù hợp vớitừng loại vật liệu sấy khác nhau

Hình 3-7: Trấu nhiều đến mức người ta phải đổ bỏ

CHƯƠNG 4 TÍNH TOÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG MÁY SẤY THÁP

bị biến dạng và gạo không bị nứt

Độ chênh lệch nhiệt độ của tác nhân sấy và nhiệt độ bề mặt vật liệu tm – tb = 50 ÷ 100C(232/[5])

Vận tốc tác nhân sấy đi qua hạt v = 0.2 ÷ 0.5m/s chọn v = 0.5 m/s (232/[5])

Vận tốc tác nhân sấy trong các kênh dẫn và kênh thải v < 6m/s (232/[5])

1

100

100ln.435,0

100ln

.5,43519

=

cb

ω

1.1 Chọn chế độ sấy

Trong máy sấy tháp, người ta thường phân thành hai vùng chính: vùng sấy vàvùng làm mát Ở đây, ta chọn 1 vùng sấy và 1 vùng làm mát Vùng sấy để gia nhiệt vàtách ẩm trong hạt gạo; Vùng làm mát để làm mát hạt gạo sau khi sấy có nhiệt độ cao,nhằm nâng cao chất lượng hạt gạo

Gạo có độ ẩm đầu vào là 17%, độ ẩm đầu ra là 13% nên độ ẩm cần tách ra khỏigạo là 4% Đối với các loại hạt, để cho chất lượng hạt ổn định sau mỗi lần sấy thì độgiảm ẩm mỗi lần đảo trộn khoảng 2 ÷ 4% Ta chọn phân bố giảm ẩm trong vùng sấy vàvùng làm mát như sau:

• Vùng sấy: ω11 = 17%, ω12 = 14%, ωtb1 = 15.5%

• Vùng làm mát: ω21 = ω12 = 14%, ω22 = 13%, ωtb2 = 13.5%

1.2 Tính lượng ẩm bốc hơi trong 1 giờ

• Lượng ẩm cần bốc hơi trong một giờ trong vùng sấy 1

kg G

14100

1417.4000

100 12

12 11 11

Do đó, khối lượng gạo còn lại: G12 = G11 – W1 = 4000 – 139 = 3861 kg

• Lượng ẩm cần bốc hơi trong một giờ trong vùng làm mát

kg G

13100

13143861

100 22

22 21 12

Do đó, khối lượng gạo còn lại: G22 = G12 – W2= 3861 – 44.3 = 3816.7 kg

Tổng lượng ẩm đã lấy ra trong quá trình sấy và quá trình làm mát:

WI = G11 – G22 = 4000 – 3816.7 = 183.3 kg

1.3 Nhiệt độ sấy

♦ Nhiệt độ tác nhân sấy là khói lò trao đổi nhiệt với không khí tươi để sấy gạo thường

từ 500÷ 900C nên ta chọn nhiệt độ tác nhân vào và ra ở các vùng sấy và vùng làm mát như sau: Nếu lấy nhiệt độ đầu ra của tác nhân sấy ở từng vùng bé hơn nhiệt độ tới hạn của hạt

từ 50÷ 100C thì nhiệt độ ra của tác nhân sấy được chọn theo điều kiện ti2≤ (5 ÷ 10) + thi (với thi là nhiệt độ tới hạn của hạt ở từng vùng sấy)

• Vùng sấy: t11 = 750C, t12 = 26,60C

• Vùng làm mát: t21 = 450C, t22 = 300C

♦ Nhiệt độ vật liệu sấy vào và ra khỏi các vùng, ta chọn nhiệt độ vật liệu sấy vào và ra

khỏi các vùng theo nguyên tắc: nhiệt độ vào vùng sau bằng nhiệt độ ra của vùng trước:

• Vùng sấy: tv 1 = t0 = 26,60C, tr1= (45-5) = 400C

• Vùng làm mát: tv2 = tr1 = 400C, tr2 = (25+5) = 300C

2 Tính toán quá trình sấy lí thuyết

Hình 4-1: Sơ đồ nguyên lí hệ thống máy sấy tháp

Hình 4-2: Đồ thị I – d: Quá trình sấy lý thuyết bằng không khí nóng

Nhiệt trị của nhiên liệu khí hóa trấu

Trấu có thành phần nhiên liệu khí hóa như sau: