Đồ án thiết kế hệ thống sấy lại lá thuốc lá

Bởi vậy , những thay đổi về ẩm của sản phẩm lơng thực , thực phẩm trongquá trình sấy là quá trình không thuận nghịch .Điển hình, trong quá trình sấy sảnphẩm dạng lá nh thuốc lá cần phải

Trong quá trình làm đồ án , với sự giúp đỡ của các thày, các cô và các bạnsinh viên trong ngành “ Công nghệ nhiệt – lạnh “ đồng thời với sự nỗi lực củabản thân ,em đã hoàn thành đợc bản đồ án

Tuy nhiên thời gian tơng đối ngắn , khối lợng công việc không phải nhỏ nênbản đồ án này không tránh khỏi thiếu sót trong quá trình tính toán cũng nh việcchọn các thông số Mặc dù đã rất cố gắng nhng vì khả năng có hạn cũng nh kinhnghiệm còn thiếu cho nên em rất mong đợc các thầy chỉ bảo thêm

Qua đây cho em đợc bày tỏ lòng biết ơn sự hớng dẫn tận tình của GS –TSKH “Trần Văn Phú" đã giúp em hoàn thành bản đồ án tốt nghiệp này

Cuối cùng em rất mong nhận đợc sự góp ý kiến của các thày , các cô trong

bộ môn cũng nh các bạn đồng nghiệp để cho bản đồ án đợc hoàn chỉnh hơn

lời cam đoan

Tôi xin cam đoan bản đồ án này do tôi tự tính toán , thiết kế và nghiên cứu dới sự hớng dẫn của GS – TSKH Trần Văn Phú

Để hoàn thành đồ án này , tôi chỉ sử dụng những tài liệu đã ghi trong mục tài liệu tham khảo , ngoài ra không sử dụng bất cứ tài liệu nào khác mà không đ-

ợc ghi

Nếu sai , tôi xin chịu mọi hình thức kỷ luật theo quy định

Sinh viên thực hiện ( Ký tên )

Đặng Xuân Vinh

lời nói đầu

Sấy là một quá trình công nghệ đợc sử dụng trong nhiều ngành công nôngnghiệp Trong nông nghiệp sấy là một trong những công đoạn quan trọng củacông nghiệp sau thu hoạch Trong công nghiệp chế biến nông - hải sản , côngnghiệp chế biến gỗ , công nghiệp sản xuất vật liệu xây dựng , công nghiệp chếbiến thuốc lá vàng v.v kỹ thuật sấy cũng đóng vai trò quan trọng trong dâychuyền sản xuất

Quá trình sấy không chỉ là quá trình tách nớc và hơi nớc ra khỏi vật liệumột cách đơn thuần mà là một quá trình công nghệ Nó đòi hỏi sau khi sấy vậtliệu phải đảm bảo chất lợng cao , tiêu tốn ít năng lợng và chi phí vận hành thấp

khi sấy đảm bảo nhiệt độ và độ ẩm một cách tối u nhất , giảm thiệt hại do quátrình hút ẩm , xuống màu , xuống cấp , mốc ,phát nhiệt của nguyên liệu gây ra.

Từ rất xa xa loài ngời đã biết lựa chọn và tích luỹ các sản phẩm sản xuất

đ-ợc để phục vụ cho đời sống Các loại thực phẩm đều rất rễ bị ôi thiu, h hỏng vìvậy muốn bảo quản đợc lâu dài và phân phối , không chỉ phân phối trong phạm

vi một vùng, một quốc gia mà trên toàn thế giới thì không có cách gì khác làchúng ta phải sấy khô hoặc ớp lạnh và sau đó bảo quản ở môi trơng thích hợp

ở trên thế giới nói chung và ở Việt Nam nói riêng , các sản phẩm nông sảnmuốn bảo quản đợc lâu dài hoặc xuất khẩu thì phải tiến hành làm giảm lợng hơi

ẩm của sản phẩm và bảo quản ở môi trờng thích hợp Vì vậy sấy thuốc lá vàng ,thóc , ngô , khoai ở Việt Nam ngày nay đang đợc dần dần ứng dụng vào thực tếsản xuất

Nhằm đáp ứng yêu cầu đó , tác giả trong phạm vi đồ án tốt nghiệp đẫ đợcgiao đề tài : “ Thiết kế hệ thống sấy lại lá thuốc lá “

Nội dung gồm các phần sau :

I - Tổng quan về vật liêu sấy

II - Tổng quan về thiết bị sấy

III - Tính toán nhiệt của nhiệt của hệ thống sấy

IV - Tính chọn các thiết bị phụ

V - Tính kinh tế của hệ thống sấy

chơng I tổng quan về vật liệu sấy

I ) Vật liệu ẩm :

Quá trình sấy là quá trình chất lỏng hoặc hơi của nó ,mà chủ yếu là nớc vàhơi nớc nhận đợc năng lợng để dịch chuyển từ lòng vật liệu ra bề mặt , nhờ tácnhân mang thải vào môi trờng Nh vậy, vật liệu ẩm phải là các vật có khả năngchứa nớc hoặc hơi nớc trong quá trình hình thành gia công bản thân các loại vậtliệu nh các loại nông sản (lúa , ngô , thuốc lá v.v )

ẩm có trong vật liệu điển hình là lá thuốc lá đợc đánh giá cả về hai mặt: “

số lợng” và “chất lợng “ Đánh giá về mặt “số lợng “ ngời ta dùng các khái niệm

về độ ẩm, nh thuốc bị mốc , xuống màu , xuống cấp Đánh giá về “chất lợng “thể hiện ở các dạng liên kết ẩm và năng lợng liên kết của chúng đó là khả năngliên kết hoá học Do sự có mặt của ẩm và các dạng liên kết của nó với cấu trúccủa vật liệu khô mà đặc trng cơ- lý – nhiệt của vật liệu ẩm không những phụthuộc vào bản chất vật lý của vật liệu khô mà còn phụ thuộc vào cả độ ẩm và cácdạng năng lợng liên kết Cũng chính vì năng luợng liên kết ẩm khác nhau màvật liệu có cùng độ ẩm nh nhau nhng thời gian sấy khác nhau

1 - Đặc tính hấp thụ và mao dẫn

Đặc trng vật lý cơ bản của nớc trong vật liệu ẩm tồn tại ở 3 thể : thể rắn ,lỏng , thể hơi Cho nên khi nghiên cứu của nớc liên kết với vật liệu sấy nóichung và trên một bề mặt vật rắn nói riêng ,có một ý nghĩa quan trọng trong kỹthuật sấy Chế độ sấy tối u là chế độ sấy cho phép cung cấp vừa đủ năng lợng( không thừa , không thiếu ) cho nớc thắng các lực liên kết này để dịch chuyển từtrong lòng vật liệu sấy ra bề mặt và đi vào tác nhân để thải vào môi trờng

và do đó trong quá trình sấy ( quá trình chỉ cung cấp nhiệt năng ) không thể táchnớc khỏi hấp phụ hoá học Khác với hấp phụ hoá học , hấp phụ vật lý là hiện t-ợng liên kết giữa các phân tử nớc với các phân tử của vật hấp phụ không có sựtrao đổi ion mà chỉ do sức căng mặt ngoài , mà hệ quả của sức căng mặt ngoài làlực mao dẫn gây ra Trong đó , nớc và vật rắn là các hệ độc lập với nhau về mặthoá học Nớc có mặt trong vật liệu sấy chủ yếu là nớc do hấp phụ vật lý và nớcnày có thể dễ dàng tách khỏi vật liệu ẩm trong quá trình sấy.

2- truyền nhiệt truyền chất trong quá trình sấy

a ) Quá trình tơng tác ẩm giữa vật liệu với tác nhân sấy :

Nh chúng ta đã biết , quá trình sấy là quá trình vật liệu nhận năng lợng màchủ yếu là nhiệt năng từ nguồn nhiệt nào đó để ẩm từ lòng vật dịch chuyển ra bềmặt và đi vào tác nhân sấy hay môi trờng Nh vậy , quá trình sấy là quá trìnhtruyền nhiệt và truyền chất xẩy ra đồng thời Trong lòng vật , quá trình đó là quátrình dẫn nhiệt và khuếch tán ẩm hỗn hợp Trao đổi nhiệt – ẩm giữa bề mặt vậtvới môi trờng hay tác nhân sấy là quá trình trao đổi nhiệt và trao đổi ẩm đối luliên hợp Thực nghiệm cũng nh lý thuyết chứng minh rằng các quá trình dẫnnhiệt và khuếch tán ẩm riêng lẻ nói riêng hay quá trình dẫn nhiệt và khuếch tán

ẩm liên hợp nói chung cũng nh quá trình tơng tác ẩm giữa vật liệu và không khí

là những quá trình không thuận nghịch / 1 / Cho nên , quá trình biến đổi ẩmtrong lòng vật liệu với tác nhân sấy đó là các sản phẩm dạng lá nói riêng và cácsản phẩm thực phẩm nói chung , vừa có tính keo vừa có tính mao dẫn Do đó ,trao đổi nhiệt ẩm trong các thiết bị sấy dạng lá có những đặc thù riêng và rấtphức tạp

Bởi vậy , những thay đổi về ẩm của sản phẩm lơng thực , thực phẩm trongquá trình sấy là quá trình không thuận nghịch Điển hình, trong quá trình sấy sảnphẩm dạng lá nh thuốc lá cần phải bảo vệ chất lợng của nó trớc những sự thay

đổi không mong muốn cũng nh những h hại của nó Điều đó có nghĩa là chất ợng của sản phẩm không bị thay đổi lớn hoặc chỉ thay đổi trong giới hạn chophép , Đối với sự thay đổi đó có những nguyên nhân sau đây :

l- Thay đổi do vi sinh vật :

Trong sản phẩm sấy tồn tại những vi sinh vật không chỉ về mặt số lợng đủgây nguy hiểm cho sản phẩm mà còn là quá trình trao đổi chất của bản thân visinh vật , có thể làm h hại sản phẩm Tất cả các vi sinh vật phát triển thuận lợi ởnhiệt độ phòng (>20C ) và độ ẩm của không khí > 95% , với những sản phẩm ởtrạng thái cân bằng hút ẩm

Phần lớn vi sinh vật ( tuỳ theo loại ) không có khả năng sống trong điềukiện có độ ẩm tơng đối thấp / 8/ :

Ví dụ : Các men ( enzim)  <88%

Nấm mốc với  <72%

Bởi vậy phạm vi thiệt hại do vi sinh vật gây ra phụ thuộc không nhữngthành phần hoá học , nhiệt độ và giá trị pH của sản phẩm mà còn áp suát riêngphần của không khí ứng với độ ẩm tơng đối khác nhau Cho nên sự h hại do visinh vật gây ra đối với tất cả các thực phẩm , nếu độ ẩm tơng đối của không khíbao quanh sản phẩm quá cao

 Sự thay đổi sinh hoá và hoá học :

Sự h hại do sinh vật với lá ,quả , sữa, trứng và những sản phẩm khác phầnlớn do các enzim Chỉ có một lợng rất nhỏ các hợp chất sinh hoá có thể phân giải, quá trình hoá học kìm hãm hoặc làm tăng tốc độ của quá trình trao đổi chất.Hậu quả của nó là giá trị dinh dỡng của sản phẩm bị giảm đi , màu sắc ,vị và độbền cũng thay đổi và gây mùi khó chịu Tất nhiên tất cả quá trình sinh hoá và đặng xuân vinh viên kh&cn nhiệt lạnh

3

hoá học thay đổi đều có hại , đối với quá trình sấy lại , thuốc lá , chè ,cà phêtrong quá trình sấy ngời ta tạo ra những thay đổi sinh hoá và hoá học tơng tự nhthế , nhng theo chiều hớng có lợi

Các phản ứng của men xảy ra nhanh nhất ở nhiệt độ khoảng từ 37- 53C với

sự có mặt của nớc Trong sản phẩm sấy khô nó xảy ra rất chậm Tuy vậy, sảnphẩm có thể bị h hỏng với những vận tốc phản ứng của men kéo dài hàng tháng

Đối với các men ngời ta có thể kìm hãm một cách dễ dàng qua “ đun nóng “trong thời gian ngắn , đặc biệt khi sản phẩm còn ớt

Trong quá trình sấy còn xảy ra phản ứng nhng không phải do các men màngời ta gọi là phản ứng hoá học Các phản ứng này giảm đi một cách nhanhchóng với hàm lợng của sản phẩm từ 5  10 % và dới 3 % chúng ở trạng tháinằm yên

Tuy nhiên , trong một số sản phẩm chứa vitamin , có thể bị phân huỷ qua sựbiến đổi hoá học đặc biệt oxi hoá mà chất béo trong sản phẩm bị ôi , khét trong

điều kiện với hàm ẩm thấp của sản phẩm và tốc độ của phản ứng này tăng lên khinhiệt độ của sản phẩm tăng

 Những thay đổi hoá - lý học :

Nhiều sản phẩm đợc cấu tạo bởi hợp chất cao phân tử ( protít , polysacaritv.v ) , nó thay đổi trạng thái và tính chất , nếu ngời ta sấy chúng ở nhiệt độ cao

và tách ẩm của chúng quá nhiều Điều này có thể xảy ra ở những sản phẩm đặcbiệt ,nếu sấy đến nhiệt độ cuối quá thấp do đó khả năng phục hồi sản phẩm giảm

đi và ảnh hởng đến độ bền và các tính chất khác của sản phẩm

Thay đổi lý học trong quá trình sấy, sản phẩm sấy có thể bị sứt mẻ hoặc bịgãy vỡ chẳng hạn nh trong chè , cà phê , thuốc lá thì một số dầu thơm và cácchất hoà tan có thể chuyển từ bên trong bề mặt của phần sứt nẻ hoặc gãy vỡ Thông thờng sản phẩm sấy cần đợc sấy ở nhiệt độ không quá cao sau đó đ-

ợc làm nguội Nhng cần chú ý dùng nhiệt độ cao sẽ rút ngắn đợc thời gian sấynhng lại mâu thuẫn với chất lợng của sản phẩm sấy , vì ở nhiệt độ cao sẽ làm hhại đến chất lợng của sản phẩm sấy Sấy ở nhiệt độ thấp sẽ tránh làm giảm chấtlợng của sản phẩm sấy nhng thờng kéo dài thời gian sấy Để giải quyết mâuthuẫn trên , xu thế hiện nay ngời ta sử dụng nhiệt độ sấy cao nhng thời gian sấyngắn Muốn vậy phải có những thiết bị sấy cấu tạo thích hợp

Đối với những sản phẩm sấy đồng nhất có kích thớc nhỏ nh đờng tinh thể ,hạt tinh bột v.v dễ dàng khống chế các điều kiện kỹ thuật trong quá trình sấy ,

đặc biệt khi nó chỉ tách ẩm bề mặt Còn đối với sản phẩm ít đồng nhất và cókích thớc lớn hơn nh các sản phẩm lá , củ v.v khống chế các điều kiện kỹ thuậtkhó khăn hơn vì trong những phần riêng lẻ , sự khác nhau lớn về độ ẩm và sứccăng cơ học có thể xảy ra

Quá trình hoá - lý học xảy ra phức tạp trong những sản phẩm có nguồn gốc

động vật nh thịt , cá vì nó có cấu trúc và có độ lớn phức tạp , đặc biệt sự trao đổichất xảy ra trong những sản phẩm thực vật nh hoa quả , ngũ cốc , lá thuốcv.v Cho nên những sản phẩm sấy rất chậm , và các tế bào còn hoạt động nóngăn cản nhiều sự vận chuyển ẩm trong quá trình sấy Đièu đó dẫn đến quátrình sấy càng phức tạp và kéo theo việc chọn điều kiện sấy càng phải chặt chẽ

và thận trọng hơn

b ) Đặc tính liên kết ẩm của vật liệu

Quá trình sấy nông sản và thực phẩm có một loạt những biến đổi hoá sinh ,hoá lí , cấu trúc cơ học và các biến đổi không thuận nghịch khác làm ảnh hởng

đến chất lợng của sản phẩm

Sự biến dạng ,nứt ,cong queo , sự thay đổi độ xốp phụ thuộc vào các biến

đổi cấu trúc cơ học sự thay đổi hệ keo do pha rắn ( protit , tinh bột , đờng ) bịbiến đổi thuộc về quá trình hoá lý Về mặt sinh hoá sản phẩm sấy thờng xảy racác phản ứng oxi hoá và polime hoá hợp ,phân huỷ vitamin và biến đổi chất màu

đồ án tốt nghiệp

Đối với màu sắc của sản phẩm tuỳ thuộc vào điều kiện phá huỷ Trong đóngời ta nhìn sản phẩm vào khả năng phản chiếu , hấp thụ hoặc truyền ánh sángcủa nó Về bản chất thực phẩm thờng có màu sáng

Do đó để duy trì màu xanh tự nhiên của clorofin tiếp đến là sự bảo tồn Mgtrong phân tử chất màu ,trong điều kiện nóng ẩm Sự tham gia của môi trờngaxit , clorofin biến thành phoophitin do mất Mg nếu môi trờng hơi kiềm thìkhống chế tốt quá trình chuyển hoá Mg

Tuy nhiên đối với sản phẩm dạng lá , quả sấy thờng bị nâu , đen là do phảnứng giữa đờng và axit amin , do sự khử của đờng dới tác dụng của nhiệt độ Do

đó để tránh hoặc làm chậm quá trình biến đổi không thuận nghịch ấy cũng tạo

điều kiện cho ẩm thoát ra khỏi lá , quả dễ dàng cần có chế độ sấy thích hợpnghĩa là cần lựa chọn các thông số sấy ( nhiệt độ , độ ẩm và tốc độ của khôngkhí ) tối u cho từng loại sản phẩm

3 - phẩm chất của lá thuốc lá

Theo lý thuyết nhiệt động học /1/ , không khí bao quanh vật liệu sấy thựcchất là không khí ẩm Tuỳ theo nhiệt độ của nó mà không khí có thể nhận thêmhoặc nhả bớt một lợng hơi nớc nhất định Vì vậy một vật liệu xốp đặt trongkhông khí luôn luôn xảy ra quá trình tơng tác ẩm trong điều kiện nhiệt độ củavật và không khí không đổi Quá trình vật liệu nhận thêm nớc là quá trình hấpphụ Ngợc lại , quá trình vật liệu mất bớt hơi nớc chúng ta gọi là quá trình khửhấp phụ Động lực của quá trình tơng tác này là độ chênh phân áp suất hơi nớcgiữa vật liệu với không khí Ngời ta chứng minh rằng quá trình dịch chuyển ẩmnói chung và quá trình hấp phụ , quá trình khử hấp phụ nói riêng cũng nh quátrình dẫn nhiệt là các quá trình không thuận nghịch Bởi vậy quá trình biến đổi

ẩm trong lòng vật liệu lá thuốc đối với tác nhân sấy là quá trình không thuậnnghịch Mặt khác do ảnh hởng của nhiệt độ cao sự biến đổi đó cũng sẽ làm giảmhàm lợng gluxit và protêin và hoạt tính của men trong sản phẩm bị ngừng trệ

Đây là sự biến đổi cơ bản nhất trong quá trình sấy thuốc lá.Ngoài ra , cùng với ợng ẩm thoát ra , lợng dầu thơm trong lá thuốc cũng bị tổn thất , chủ yếu là cáchợp chất thơm dễ bay hơi và các este của dầu thơm

l-Do đó hàng năm , lợng nguyên liệu thuốc lá bị mốc rất lớn , chiếm 15 20% /8/ dẫn tới thiệt hại kinh tế mỗi năm ớc tính hàng tỷ đồng Việc sử lý mốcchủ yếu bằng các biện pháp thủ công nh đánh mốc , rửa mốc ,chặt bỏ các phầnthuốc bị mốc và tiếp tục đống kiện , bảo quản trong điều kiện bình thờng Nêntrong thời gian ngắn do quá trình xử lý mốc cha triệt để những bào tử nấm cótrong thuốc lá ,đồng thời quá trình chặt mốc , đánh mốc đã làm bao tử nấm pháttán sang những khu vực thuốc cha bị mốc Do đó , khi đóng kiện đa vào bảoquản , gặp điều kiện thuận lợi, nấm tiếp tục phát triển gây hại Hiện nay một số

đơn vị xử lý thuốc ẩm mốc bằng cách đánh mốc ,rửa mốc , đem vào sấy bằng lòsấy gia đình nên tốn rất nhiều chi phí

Do đặc điểm thời tiết ở nớc ta khí hậu nhiệt đới , nóng ẩm độ ẩm không khícao thờng không thuận lợi cho việc bảo quản thuốc lá nguyên liệu Thuốc lá bịquá ẩm ( =15  20% ) /4/ thờng thuốc lá sẽ bị xuống cấp , xuống màu và có thể

bị h hỏng trong quá trình bảo quản ( mốc màng , bị phát nhiệt )

Khi thu hoạch trong lá thuốc còn chứa nhiều protit, pectin ,tinh bột , diệplục tố và các hợp chất hữu cơ khác Bởi vậy nhằm nâng cao và ổn định chất l ợngthuốc lá nguyên liệu, quá trình sấy lại lá thuốc ở nhiệt độ cao sẽ làm một số menoxi hoá khử bị ức chế hoạt động , đồng thời cùng với một số phản ứng sinh hoátrong lá thuốc đợc tiến hành chiếm một phần các chất trên bị phân huỷ làm chophẩm chất thuốc tốt hơn ,tạo điều kiện cho quá trình lên men sau này Cho nênkhi sấy mùi ngái của lá thuốc bị mất màu một phần cùng với hơi nớc tạo chothuốc lá có mùi thơm và vị thích hợp

Nh vậy sấy lại thuốc lá là giảm thuỷ phần trong lá thuốc để đạt tới thuỷphần tiêu chuẩn Mặt khác nhằm ổn định tính chất lý hoá học của thuốc trongquá trình bảo quản

đặng xuân vinh viên kh&cn nhiệt lạnh

5

II ) công nghệ sấy sơ chế lại thuốc lá

Trong quá trình chế biến thuốc lá , ngời ta phân biệt hai giai đoạn sấy : sấynguyên liệu thuốc lá tơi và sấy lại nguyên liệu thuốc lá

Yêu cầu và mục đích sấy của hai giai đoạn này khác nhau , do đó về thiết

bị , chế độ và các điều kiện kỹ thuật sấy cũng phải thay đổi để phù hợp với từnggiai đoạn

1 - Sấy thuốc lá t ơi

Sấy thuốc lá tơi là giai đoạn quan trọng nhất trong quá trình chế biến thuốclá Nó ảnh hởng rất nhiều đến chất lợng của thuốc lá

Trong quá trình sấy thuốc lá tơi ngời ta thờng kết hợp với giai đoạn ủ menthuốc lá Giai đoạn này quyết định chất lợng của thuốc lá , đặc biệt là hơng vịthuốc lá tăng cao Vì vậy yêu cầu kỹ thuật của giai đoạn này cần đợc chú ý

Do đó , thu hoạch thuốc lá đa vào ủ , sấy chúng ta cần chú ý : Mức độ chíncủa thuốc lá có ảnh hởng đến quá trình ủ và sấy Đối với lá có màu xanh là khó

ủ hoặc không ủ đợc , khi ủ màu xanh sẽ thành màu xám mà không qua màu vàng,trung gian Lá xanh chứa nhiều protít ít gluxit so với lá chín Trong quá trìnhtrao đổi chất protit trong lá xanh bị phân huỷ nhiều hơn và tích luỹ nhiềuamoniac nên các mô lá bị chết sớm Tiếp theo trong các mô các phản ứng ôxihoá khử phát triển mạnh tạo ra các sản phẩm màu xẫm tối Vì vậy trong cùngmột mẻ thuốc sấy thì phải đảm bảo có cùng độ chín giống nhau

Vị bộ : Những lá thuốc ở những vị bộ khác nhau có thành phần không giốngnhau Lá ở vị bộ gốc ít dinh dõng hơn lá ở vị bộ trên Do đó trong quá trình ủchuyển thành màu vàng nhanh chóng hơn ,sấy rễ khô hơn Vì vậy trong cùng

mẻ sấy không nên sấy các lá thuốc ở những vị bộ khác nhau

Thời gian hái : Lá thuốc hái ở những giai đoạn khác nhau cũng không thể

có điều kiện ủ giống nhau đợc Nếu sấy chung trong cùng một mẻ sấy thì nhữnglá hái trớc cần phải sấy khô cố định còn những lá hái sau phải tiếp tục ủ thêm

Sự khác nhau này không thể xử lý đợc mà phải mất đi một trong hai ngày Vìvây trong cùng thời gian sấy cùng một mẻ sấy phải cùng thời gian hái trong mộtngày

Mức độ lành lặn của lá : Lá thuốc đa vào lò sấy thờng đợc giữ gìn cẩn thậntránh làm dập nát ở những chỗ dập nát ,nớc thoát nhanh , mô lá thiếu nớc sẽchết nhanh thì quá trình ủ sẽ bị ngừng sớm , clorofin không kịp phân huỷ nênmàu xanh của lá vẫn giữ nguyên

Chuẩn bị thuốc lá để sấy : lá thuốc đã chín hái về cần để riêng theo từng vị

bộ , tránh nắng gió làm héo Khi xếp nên xếp thành lớp đứng hơi nghiêng ,cuống lá xuống dới ngọn lá nên trên Sau đó chuẩn bị thuốc để sấy , có ba cáchtreo thuốc vào hầm sấy :

- Xâu giây : Dùng dây gai xa dài khoảng 2,5 m , dùng kim dài chừng 50 –

70 mm luồn qua cuống lá thuốc Khi xâu lá thuốc vào dây cần để lá nọ cách lákia khoảng 0,5  1 cm với nguyên tắc lng đấu lng , mặt đối mặt để thoát ẩm củavật liệu , sau đó buộc ép vào sào bằng tre hoặc bằng gỗ hai đầu sào có khoảngcách từ 1015 cm

- Buộc dây : Dùng dây gai buộc trực tiếp lá thuốc vào sào mà không xâuqua cuống lá nh trờng hợp trên Mỗi nút buộc 2 lá to, lá vừa 3 lá , lá nhỏ 45lá Nguyên tắc buộc cũng giống nh xâu ( nghĩa là lng giáp lng , mặt giáp mặt) vàmỗi sào buộc không quá 5 kg thuốc tơi

- Ghim : Dùng ghim tre dài 40 50 cm sống ghim vót dày 2 3 mm , bụngghim vót mỏng hơn , đầu ghim vót nhọn Dùng ghim có u điểm thuận lợi dùng

đợc lâu , sấy chóng khô và phân loại cũng nhanh , cách ghim nh sau: dùng ghimghim qua cuống lá , lá nọ cách lá kia là 0,51 cm cũng với nguyên tắc lng giáp l-

ng , mặt giáp mặt Sau đó cứ 4 5 ghim buộc vào 1 sào và cũng buộc cách hai

đầu sào từ 1015 cm để gác lên băng tải xích

- Trong khi xâu giây , buộc hoặc ghim cần có sự chọn lựa đảm bảo các láthuốc trên cùng một sào phải đồng nhất với nhau về kích thớc lá , mức độ chín

và vị bộ

đồ án tốt nghiệp

-Từ những khâu chuẩn bị trên khi gác thuốc vào phải gác theo nguyên tắcsau đây : Trên gác đầy , dới gác tha /8/ , trên xanh dới vàng Các sào ở tầng trêngác cách nhau 1215 cm , các sào ở tầng giữa cách nhau 1518 cm, các sào ởtầng dới 2025 cm Theo / 8 / để cho sự chuyển động của không khí nóng đợc dễdàng ,lá nhỏ đợc xếp ở giữa , lá to xếp ở xung quanh tờng từ 2030 cm Xếp nhvậy chóng khô và dễ kiểm tra hơn

- Nếu sấy thuốc lá rời thì phải rải đều trên mặt lới chiều dày của lớp lá từ1520 cm không nên rải dầy quá hoặc mỏng quá Nếu rải dầy quá thì thuốc lá sẽkhông khô đều , nếu mỏng quá sẽ ảnh hởng tới năng suất máy Cho nên trongcùng một hầm sấy cần chọn một chủng loại , cùng vị bộ ,cùng độ chín và cùngmột thời gian hái ( trong cùng một ngày đêm)

ủ thuốc : Quá trình ủ thuốc nhằm biến đổi thành phần hoá học cũng nh màusắc của lá thuốc trong lúc lá thuốc còn sự sống ( hô hấp ) ,vì thế ở giai đoạn nàyphải giữ cho lá thuốc đủ tơi Nếu thấy lá thuốc bị héo , ngọn lá thuốc hơi quănlại thì phải tới nớc đều trên mặt lá để cho nớc bốc hơi làm cho thuốc tơi trở lại Cũng chính vì lý do này nên nhiệt độ của không khí trong hầm sấy ở giai đoạnnày phải nâng lên dần dần và không vợt quá 35C

Tuy vậy , trong giai đoạn ủ , lá thuốc phải mất đi một lợng nớc để tạo điềukiện thuận lợi cho cho sự phân ly các hợp chất hữu cơ phức tạp nh tinh bột vàprotít , clorofin v.v Sự mất nớc trong quá trình ủ là cần thiết song không đợc vợtquá giới hạn cho phép khoảng 3035 % trọng lợng lúc đầu Để phù hợp với điềukiện này , độ ẩm tơng đối của không khí trong hầm sấy nằm trong khoảng  =7580 % và nhiệt độ từ 3235C Cần giữ các điều kiện này (  , t0 ) cho tới khimàu vàng xuất hiện ở phần ngọn lá Nếu lá thuốc không giữ ở nhiệt độ và độ ẩmthích hợp thì nó dẫn tới trạng thái chết tự nhiên

2 - giai đoạn sấy khô

Sấy khô là giai đoạn quan trọng nhất trong cả quá trình sấy, chế biến láthuốc bán thành phẩm Vì quá trình sấy có ảnh hởng tới chất lợng ,màu sắc vàmùi vị của thuốc lá Đồng thời nó có một vai trò làm giảm độ ẩm của lá thuốc

đến dộ ẩm thích hợp để bảo quản và đóng gói thuận lợi

Trong giai đoạn này , dới tác dụng của nhiệt độ cao và oxi hoá màu xanhcủa lá thuốc hoàn toàn biến mất và lá thuốc hơi khô , sau đó chuyển thành màuvàng Một số hợp chất hữu cơ phức tạp nh tinh bột , protít , clorôfin v.v ở giai

đoạn lên men bị phân huỷ , thay vào đó là hơng vị của thuốc lá

Dùng nhiệt độ để khống chế quá trình lên men , đồng thời cố định nhữngchất có giá trị dinh dỡng đã đợc tạo ra trong quá trình lên men Trong quá trìnhsấy còn có tác dụng phát huy hơng thơm của lá thuốc lá và tạo một số chất cómùi thơm mới làm tăng chất lợng của lá thuốc lá

đặng xuân vinh viên kh&cn nhiệt lạnh

7

chơng II tổng quan về hệ thống sấy

I ) Chọn ph ơng pháp sấy :

Kỹ thuật sấy là kỹ thuật làm giảm độ ẩm của vật liệu sấy đến độ ẩm theoyêu cầu mà thờng là độ ẩm cân bằng Động lực gây ra dịch chuyển ẩm / 7 ,8 / là

độ chênh phân áp suất hơi nớc trong lòng vật liệu sấy với bề mặt của nó và giữa

bề mặt của nó với môi trờng Để tạo ra độ chênh phân áp suất thì ngời ta chialàm 2 phơng pháp sấy : phơng pháp sấy lạnh và phơng pháp sấy nóng

1 - ph ong pháp sấy lạnh :

Trong phơng pháp sấy lạnh ngời ta tạo ra độ chênh phân áp suất hơi nớcgiữa VLS và TNS chỉ bằng cách giảm phân áp suất hơi nớc trong TNS pam nhờgiảm lợng chứa ẩm d theo công thức ( 2.17) /1/ Khi đó,ẩm trong vật liệu dịchchuyển ra bề mặt và từ bề mặt ra ngoài môi trờng có thể trên dới nhiệt độ củamôi trờng ( t > 0 ) và cũng có thể nhỏ hơn 0C Phơng pháp sấy lạnh có thể phân

ra làm hai loại HTS : HTS lạnh ở nhiệt độ t > 0C và HTS lạnh ở nhiệt độ t < 0C Trong đó có hai hệ thống sấy điển hình ở phơng pháp sấy lạnh là HTS thănghoa , HTS chân không

Do tính phức tạp và không kinh tế nên các HTS chân không và HTS thănghoa cũng nh hệ thống sấy lạnh nói chung chỉ đợc dùng để sấy những vật liệu quýhiếm không chịu đợc nhiệt độ cao Vì vậy , các HTS này là những HTS chuyêndùng , không phổ biến

2 - ph ơng pháp sấy nóng :

Trong phơng pháp sấy nóng TNS và VLS đợc đốt nóng Do TNS đợc đốtnóng nên độ ẩm tơng đối  giảm dần đến phân áp suất hơi nớc pam trong TNSgiảm Mặt khác ,do nhiệt độ của VLS tăng lên nên mật độ hơi trong trong cácmao quản tăng /1/ và phân áp suất hơi nớc pabtrên bề mặt vật liệu tăng Nh vậy ,nhờ đốt nóng hoặc cả TNS lẫn VLS hoặc chỉ đốt nóng VLS mà hiệu số giữa phân

áp suất hơi nớc trên bề mặt vật pab và phân áp suất hơi nớc trong TNS pam tăngdần đến quá trình dịch chuyển ẩm từ trong lòng VLS ra bề mặt và đi vào môi tr -ờng

Căn cứ vào 2 phơng pháp sấy đợc đề cập ở trên để sấy lại thuốc lá ta chọn

hệ thống sấy nóng là hợp lý nhất Đây là loại HTS phổ biến hơn cả Trong HTSnày , VLS nhận nhiệt bằng đối lu từ một dịch thể nóng mà thông thờng là khôngkhí nóng

II ) các yếu tố ảnh h ởng đến quá trình sấy :

1 ) Nhiệt dộ sấy :

Về mặt lý thuyết cũng nh thực nghiệm / 8 / ngời ta đã chứng minh đợc rằngnếu tăng nhiệt độ sấy của lá thuốc 120C chỉ có thể làm tăng vận tốc sấy đồngthời có thể làm giảm thời gian sấy Ngoài ra với chế độ sấy nh vậy , sẽ giảm đợckích thớc của thiết bị , giảm đợc giá thành sản xuất thiết bị , mang lại hiệu quảkinh tế về sử dụng nhiên liệu, năng lợng v.v do đó giảm đợc giá thành sản xuất Nhng đứng về quan điểm chất lợng sản phẩm thì không cho phép chúng taquan niêm đơn thuần nh vậy Mà ta phải kể đến tính chất và chất lợng của láthuốc , nghĩa là phải chọn nhiệt độ sấy thích hợp cho từng giai đoạn sấy và chotừng loại sản phẩm với mỗi loại lá thuốc nhất định và mật độ của lá thuốc trênbăng truyền không đổi Bằng con đờng thực nghiệm viện kỹ thuật thuốc lá liênbang nga đã xác định đợc nhiệt độ thích hợp của lá thuốc năm trong khoảng 35 -85C ở nhiệt độ sấy nhỏ hơn 35C có thể do quá trình sinh hoá có lợi cho chấtlợng của lá thuốc xảy ra cha hoàn toàn Còn sấy ở nhiệt độ lớn hơn 85C thì chế

độ sấy càng chặt chẽ thì tốc độ sấy càng nhanh , quá trình sấy càng kinh tế , nh

-ng khô-ng thể áp dụ-ng máy móc cho quá trình sấy thuốc lá Vì thuốc lá là sảnphẩm kém bền về nhiệt và protêin sẽ bị biến tính đờng (fructosa) bắt đầu bịcaramen hoá , polime hoá các hợp chất cao phân tử xảy ra mạnh ở nhiệt độ caohơn nữa thì thuốc lá có thể bị cháy, chất lợng lá thuốc giảm do sự tổn thất

ời ta dùng phơng pháp sấy 2 lần

Chất lợng của sản phẩm còn phụ thuộc vào tốc độ tăng nhiệt độ của tácnhân sấy và vật liệu sấy ,sự phân bố nhiệt độ của các khu vực trong thiết bị sấy Nếu tốc độ tăng nhiệt độ quá nhanh làm cho tốc độ bay hơi ở bề mặt vật liệu lớnhơn tốc độ chuyển dịch ẩm từ các lớp bên trong ra thì bề mặt của lá thuốc bịcứng lại và ngăn cản sự thoát ẩm của nó Ngợc lại tốc độ tăng nhiệt độ chậm thìcờng độ bốc ẩm trên bề mặt vật liệu giảm , thời gian sấy kéo dài

Cấu tạo thiết bị và sự sắp xếp nguyên liệu sấy không thích hợp thì sức cảncủa không khí sẽ lớn , làm cho nhiệt độ ở các khu vực sấy không đều , có khuvực quá nóng , sản phẩm ở đó không đợc bốc hơi ,lại có khu vực bị ngng tụ hơinớc làm cho sản phẩm bị ớt thêm Trong quá trình lu thông , do truyền nhiệt chovật liệu sấy nên nhiệt độ của tác nhân sấy giảm đi , độ ẩm tơng đối tăng lên , khảnăng sấy giảm đi

2 ) Độ ẩm của không khí :

Khả năng sấy của không khí tuỳ thuộc vào độ ẩm tơng đối của nó , độ ẩm

t-ơng đối của không khí càng bé thì khả năng hút ẩm càng cao Đây chính là biệnpháp nâng cao độ hút ẩm của không khí bằng cách giảm độ ẩm tơng đối khi giatăng nhiệt độ cho không khí Do tiếp xúc với sản phẩm ẩm mà độ ẩm của khôngkhí tăng lên trong quá trình sấy Đối với sản phẩm lá thuốc lá sấy trong thiết bịhầm sấy , độ ẩm của không khí khi vào là 10 20% và khi ra là 40 60 % /8/ Nếu độ ẩm của không khí vào thiết bị quá thấp thì sẽ làm cho lá thuốc lá bịnứt hoặc tạo ra lớp vỏ cứng trên bề mặt Nhng cao quá thì sẽ làm cho tốc độ sấychậm Ngợc lại không khí ra khỏi thiết bị có độ ẩm nhỏ thì sẽ tốn năng lợng ,nếu độ ẩm của không khí quá cao thì thời gian sấy kéo dài dẫn đến thuốc lá bịthâm đen

Ngời ta có thể điều chỉnh độ ẩm của không khí bằng điều chỉnh nhiệt độcủa không khí vào ,tốc độ lu thông của nó và lợng nguyên liệu ẩm chứa trongthiết bị sấy

Ngoài ba thông số t,  ,v kể trên thì độ dày của lớp sản phẩm cũng ảnh hởngtới quá trình sấy Lớp sản phẩm càng mỏng thì quá trình sấy càng nhanh và

đồng đều Nhng nếu mỏng quá lại ảnh hởng đáng kể đến năng suất của thiết bị Trong thiết bị sấy dòng không khí nóng có thể lu thông song song , cùngchiều hay ngợc chiều với hớng chuyển động của nguyên liệu ẩm hoặc theo chiềuthẳng góc , hay lớt trên sản phẩm sấy đứng yên ,hoặc bao quanh hay xuyên qualớp sản phẩm Việc thực hiện chiều sấy có ý nghĩa đặc biệt tới kỹ thuật của quátrình sấy

Sấy cùng chiều cho tốc độ sấy cao lại không có sự h hại đối với một số sảnphẩm sấy /8/ Khi thời gian sấy tăng lên thì nhiệt độ của không khí giảm xuống

đặng xuân vinh viên kh&cn nhiệt lạnh

9

và vận tốc sấy giảm đến một gía trị bé nhất ở cuối thiết bị Sấy cùng chiều thíchhợp đối với những sản phẩm không chịu đợc nhiệt độ cao

Với thiết bị sấy cùng chiều lúc đầu TNS là không khí nống và sản phẩm ẩmgặp nhau cho tốc độ sấy cao và không có sự h hại đối với sản phẩm Thiết bị sấyngợc chiều trạng thái của không khí và sản phẩm sấy cũng ảnh hởng nhiều bởi

độ chênh lệch nhiệt độ giữa không khí và sản phẩm sấy

Đứng về quan điểm kinh tế mà xét thì không chỉ riêng yêu cầu nhiệt độkhông khí sấy đi ra thấp mà còn yêu cầu bố trí hợp lý để thiết bị sấy đạt đợc mộtnăng suất thích hợp trong quá trình sấy

Nếu không khí sấy cung cấp mà quá ít dẫn đến một sự trao đổi ẩm từkhông khí đến sản phẩm ớt /8/ Ngợc lại lợng không khí quá nhiều đa đến sấyquá khô sản phẩm sấy và nhiệt độ không khí sấy đi ra sẽ không kinh tế

Việc chọn thiết bị sấy cùng chiều hoặc ngợc chiều cần chú ý đến yêu cầu

và tính chất của sản phẩm Vì sản phẩm sấy thuốc lá là sấy lại , chế độ sấy yêucầu sấy chậm lúc đầu và nhanh lúc cuối , sấy đến một độ ẩm còn lại rất nhỏ Cho nên phơng pháp sấy ngợc chiều là phơng pháp có hiệu quả và tối u nhất

III ) chọn dạng hệ thống sấy và chế độ sấy

Khi chọn HTS cần phải căn cứ vào hình dáng VLS và năng suất sấy kinh phí

đầu t cho phép và trình độ tổ chức của xí nghiệp để chọn dạng hệ thống sấy thíchhợp Cho nên, phơng án lựa chọn một HTS đạt hiệu quả cao , phải xây dựng trêncơ sở phân tích các điều kiện về trang bị kỹ thuật và vốn đầu t cho phép

Do nhu cầu sử dụng năng lợng cao nên việc lựa chọn một hệ thống sấy thíchhợp có một ý nghĩa về mặt kinh tế vô cùng quan trọng

Vì sự tách ẩm bằng phơng pháp cơ học là rẻ tiền cho nên chúng ta thờng kếthợp việc tách ẩm bằng nhiệt ( sấy ) và cơ học Qua đó , việc sử dụng nhiệt mộtcách kinh tế trong quá trình sấy cần đợc chú ý và ngời ta thờng sử dụng nhiệt l-ợng còn lại của không khí thải để đun nóng không khí mới hoặc đun nóng sảnphẩm ban đầu

Chọn những thiết bị cho một hệ thống sấy thờng thông qua các bớc sau :+ Loại bỏ những chi tiết và thiết bị không thích hợp với nhau

+ So sánh những thiết bị với nhau

+ Sấy thí nghiệm với loại đã chọn , quan sát và theo dõi kỹ lỡng

+ Xác định u điểm cuối cùng của thiết bị để chọn cho phù hợp với HTS Trong quá trình so sánh giữa các thiết bị với nhau những đặc điểm sau đâyquyết định đến độ bền của hệ thống sấy :

- Tính chất và yêu cầu của sản phẩm ( hạt giống , thực phẩm )

- Thành phần hoá học của sản phẩm ( thành phần nào của sản phẩm nhậycảm với nhiệt độ )

- Loại thiết bị đa sản phẩm vào - ra ( thiết bị làm việc giãn đoạn hoặc liêntục )

- Những vấn đề quan trọng về địa điểm ( sản lợng , phơng tiện vận chuyển ,thời gian vận chuyển v.v )

1 - Chọn hệ thống sấy lại lá thuốc lá :

Một vấn đề đặt ra ,làm thế nào để ổn định chất lợng nguyên liệu thu mua vànguyên liệu tồn kho , cùng với một số nguyên liệu ngoại nhập trong thời gian dài

mà vẫn đảm bảo đợc chất lợng nguyên liệu , có hai phơng án để giải quyết là :

Phơng án 1 : Tiến hành xây dựng kho lạnh để bảo quản lợng nguyên liệu

thuốc lá sau thu mua : Nguyên liệu sau thu mua đợc vận chuyển về các kho lạnh

để bảo quản trong điều kiện nhiệt độ thấp , ổn định sẽ ức chế hoạt động một sốmen oxi hoá khử có thành phần của lá thuốc , làm cho chất lợng lá thuốc ổn định, khó xuống màu , xuống cáp Tuy nhiên , do kinh phí xây dựng và vận hành kholạnh tốn kém và do đặc điểm quản lý vùng nguyên liệu rông cùng với lợngnguyên liệu thu mua hàng năm lớn nên việc đầu t kho lạnh để bảo quản thuốc lácha hợp lý trong điều kiện hiện nay

đồ án tốt nghiệp

Phơng án 2 : Tiến hành đầu t dây chuyền sấy lại để ổn định chất lợng thuốc

lá nguyên liệu nhất là thuốc lá đang trong thời gian bảo quản dài cha đợc giaonhận cho các nhà máy tránh thiệt hại do thuốc bị ẩm , mốc , xuống màu , xuốngcấp

Qua thực tế cũng nh lý thuyết ngời ta thấy rằng thực hiện phơng án 2 làthích hợp với sấy lại thuốc lá hơn cả

Do vậy , đầu t dây chuyền sấy lại có tác dụng khi đa lá thuốc sấy lại thì tạpchất , tạp khí đợc khử và các men oxi hoá khử bị ức chế , thuỷ phần đạt đến thuỷphần tiêu chuẩn , dẫn đến chất lợng thuốc lá nguyên liệu đợc ổn định trong thờigian bảo quản Bên cạnh đó việc đầu t dây truyền sấy lại cần đẩm bảo nhữngyêu cầu sau :

- Làm việc liên tục phù hợp với sản xuất hiện đại

- Dễ dàng khống chế các thông số sấy

- Có thể khống chế chiều dày của lớp lá thuốc lá rễ ràng

- Độ ẩm phân bố trong lớp lá thuốc tơng đối đồng đều

2 - Mục tiêu đầu t hệ thống sấy lại thuốc lá

Vấn đề đặt ra hiện nay, lợng nguyên liệu thuốc lá phụ thuộc vào nhu cầucủa các nhà máy thuốc lá điếu Nên nguyên liệu thờng để trong kho cha đạt tiêuchuẩn bảo quản với thời gian dài Vì vậy thuốc lá nguyên liệu dễ bị xuống màu ,

dễ bị xuống cấp

Khi hậu việt nam nóng , ẩm , sau khi thu mua lá thuốc dễ bị hút ẩm , độ ẩmtrong lá thuốc cao Hiện nay, đến vụ sản xuất thuốc lá , thuốc lá vàng sấy ở một

số địa phơng chủ yếu sấy bằng bằng lò sấy thủ công theo quy mô gia đình Khisấy, nhiệt độ cao nhất để sấy khô thuốc thờng khoảng 65 - 70C , thời gian sấychỉ 100 – 120 giờ Tại các lò sấy thủ công tính chất hoá lý của thuốc lá ch a ổn

định( trong lá thuốc độ ẩm cao là điều kiện thuận lợi cho một số men oxi hoákhử hoạt động ,chuyển hoá vật chất có lợi cho phẩm chất thuốc lá thành vật chấtkhông có lợi ) dẫn đến sau khi bảo quản thuốc thờng bị xuống màu , xuống cấp Tuy nhiên , do điều kiện kho tàng bảo quản còn cha bảo đảm , kho chứathuốc lá đơn giản ( chỉ có tác dụng bảo quản tạm thời ) , không đúng theo yêucầu đòi hỏi đã làm chất lợng thuốc lá nguyên liệu giảm nhanh chóng Thời kỳbảo quản thuốc lá nguyên liệu thờng diễn ra trong điều kiện khí hậu nóng , ẩmtại miền bắc nên chỉ một thời gian ngăn thuốc lá sẽ bị hút ẩm , tạo điều kiệnthuận lợi cho thuốc dễ bị mốc , xuống màu ,xuống cấp dẫn đến hạ phẩm cấp ,chất lợng nguyên liệu Mặt khác , trong thuốc lá vàng hàm lợng gluxit tổng sốprôtêin cao nên gặp điều kiện khí hậu có độ ẩm không khí cao ở hầu hết các năm( trừ mùa khô ) càng dễ bị ,xuống màu, xuống cấp , mốc

Mục tiêu đầu t dây chuyền sấy lại thuốc lá để :

ổn định chất lợng thuốc lá nguyên liệu nhất là thuốc lá tồn kho cùng vớinguyên liệu ngoại nhập , trong thời gian bảo quản dài cha đợc giao nhận cho cácnhà máy , tránh thiệt hại do thuốc bị ẩm mốc Đồng thời , nhằm nâng cao chất l-ợng thuốc lá nguyên liệu sau khi nhập khẩu từ một số nớc nh Trung Quốc , ấn

Độ v.v

Nhằm đáp ứng nhu cầu nguyên liệu thuốc lá có chất lợng ổn định cho cácnhà máy thuốc lá điếu Nâng cao giá trị xuất nhập khẩu nguyên liệu thuốc lá ởcác tỉnh phía bắc , góp phần vào việc cạnh tranh với các loại thuốc lá nhập lậu Nâng cao đời sống của nhân dân, phát triển cơ sở hạ tầng của các địa phơng

có trồng thuốc lá Cùng với quá trình chuẩn bị hội nhập AFTA từ nay đến 2010thì buộc chúng ta phải đa chất lợng lên hàng đầu Vì vậy vấn đề ổn định chất l-ợng nguyên liệu sau thu hoạch hết sức quan trọng và cần thiết

3 - Chọn chế độ sấy :

Lựa chọn chế độ sấy thích hợp là một phần quan trọng trong thiết kế hệthống sấy Để có đợc phơng pháp sấy hợp lý và hiệu quả chúng ta phân tích cácphơng pháp sấy đang đợc phổ biến trong sản xuất công nghiệp

Phong pháp sấy đối lu : Dùng cho tác nhân sấy là chất lỏng đó là chất có hệ

số trao đổi nhiệt rất lớn ,ẩm từ vật liệu sấy thoát ngay ra ngoài không hoà tan đặng xuân vinh viên kh&cn nhiệt lạnh

11

trong tác nhân sấy Vì vậy khả năng tách ẩm của tác nhân sấy rất lớn Phơngpháp này cho năng suất cao , thiết bị gọn gàng , chi phí năng lợng ít nhng giáthành tác nhân sấy cao ,thành phẩm mang hơng vị tác nhân sấy Hơn nữa tácnhân sấy không đợc sản xuất trong nớc

Phơng pháp sấy đối lu không khí không sử dụng tái tuần hoàn gió thải :Nguyên tắc của phơng pháp này là gió sấy qua vật liệu sấy đi thẳng ra môitrờng u điểm của phơng pháp này là thiết bị gọn , đơn giản , tiết kiệm đợc nănglọng quạt gió , độ ẩm tơng đối của gió sấy nhỏ Nhợc điểm của phơng pháp này

là tổn thất nhiệt theo gió thải lớn tạo ra chế độ sấy gắt

Qua phân tích ở trên ta chọn phơng pháp sấy phù hợp với hệ thống sấy lạithuốc lá lá , đó là phơng pháp đối lu không khí không tái tuần hoàn Quá trình

sấy theo sơ đồ ngợc chiều Dựa vào đồ thị đờng cong tốc độ sấy (Hình 2.1) ta

có nhân xét nh sau :

- Đoạn AB : Đây là giai đoạn đốt nóng vật , trong gia đoạn này nhiệt độ sảnphẩm tăng lên đến nhiệt độ nhiệt kế ớt tơng ứng với trạng thái không khí lúcsấy , độ ẩm của sản phẩm thay đổi không đáng kể , vận tốc tăng nhanh đến giátrị cực đại

- Đoạn BK1: Đây là giai đoạn vận tốc sấy không đổi ( đẳng tốc ) độ ẩm củasản phẩm sấy giảm nhanh và đều theo một đờng thẳng , nhiệt độ của sản phẩmsấy không đổi và bằng nhiệt độ của nhiệt kế ớt Giai đoạn này chỉ xảy ra bốc hơi

ở bề mặt sản phẩm sấy

- Đoạn K10 : Đây là giai đoạn vận tốc sấy giảm dần , mức độ giảm nhanhhay chậm phụ thuộc vào tính chất và thành phần hoá học của sản phẩm sấy.Nhiệt độ của sản phẩm sấy tăng lên dần , độ ẩm của vật liệu giảm dần dến độ ẩmcân bằng và khi nó bằng giá trị độ ẩm cân bằng thì nhiệt độ của sản phẩm sấybằng nhiệt độ của tác nhân sấy

d / F.d

Trong thiết bị sấy lại thuốc lá chọn TNS và vật liệu sấy đi ngợc chiều nhau

là hợp lý Khi đó ở cuối hệ thống sấy vật liệu có độ ẩm thấp , lại là ẩm khó bayhơi , đợc tiếp xúc với tác nhân sấy có nhiệt độ cao khi đó vật liệu sấy nóng dầnlên , tốc độ sấy đạt tới giá trị không đổi ,vật liệu sấy chuyển sang vàng, độ ẩm 

bé nên thuận lợi cho quá trình trao đổi nhiệt ẩm Ngợc lại ở đầu HTS vật liệusấy có nhiệt độ thấp , độ ẩm cao dẫn dến ẩm khó bay hơi , không thuận lợi choquá trình trao đổi nhiệt ẩm Phơng pháp này đã phân phối năng lợng phù hợp vớiyêu cầu sấy Quy trình này u điểm hơn so với quy trình sấy thuận chiều Quy

trình sấy ngợc chiều dợc mô tả bằng sơ đồ khối ( Hình 2.2 )

2

34

Hinh 2 2 Sơ đồ quy trình sấy ngợc chiều

1

Hình 2.1 : Đ ờng cong tốc độ sấy

đồ án tốt nghiệp

1.Thiết bị sấy 3 Chiều chuyển động gió nóng

2 Quạt gió sấy 4 Chiều chuyển động của vật sấy

IV ) Nhiệm vụ của hệ thống sấy thuốc lá kiểu băng tải

Nguyên liệu sau khi qua các công đoạn trớc khi đa vào máy sấy , các thông

số về nhiệt độ , và độ ẩm không đồng nhất Vì vậy máy sấy phải có nhiệm vụlàm ổn định các thông số trên sao cho thích hợp với quá trình sinh hoá xảy rabên trong nguyên liệu

Cuối cùng khi ra khỏi máy sấy , nguyên liệu phải có nhiệt độ càng gần vớinhiệt độ môi trờng xung quanh càng tốt , tránh gây tổn thất nhiệt khi bảo quảnsản phẩm ở kho làm mát ( điều hoà không khí ) Nh vậy không tạo thành các

“túi nớc” do hơi ẩm ngng tụ lại trong quá trình giải nhiệt Gói sản phẩm lúc chalàm nguội sẽ dẫn đến ẩm gây ra mốc , rồi lan toả toàn bộ các thùng sản phẩmkhác trong kho Hạn chế điều đó , độ ẩm của sản phẩm cũng phải thích hợpnhau

Có lợi cho quá trình lên men tiếp tục xảy ra bên trong sản phẩm Tạo điềukiện cho việc đóng gói bao bì không làm nát sản phẩm do khô quá Đồng thờikhống chế sản phẩm không để trạng thái sôi tự nhiên ( ở áp suất khí quyển là100C ) làm biến chất và giảm chất lợng sản phẩm nghiêm trọng Độ ẩm tối ucủa thành phầm đợc đảm bảo là 12  0,5%

Để thực hiện tất cả những vấn đề trên , hệ thống sấy đợc chia ra làm 3 giai

đoạn làm việc

Giai đoạn sấy : Giai đoạn này nhiệt độ đợc nâng lên từ từ để không làm thay

đổi đột ngột dẫn đến vỡ vụn lá nguyên liệu , sao cho dộ ẩm của nguyên liệu là 

V ) Ph ơng án thiết kế hệ thống sấy hầm kiểu băng tải

Hệ thống sấy hầm kiểu băng tải để sấy lai thuốc lá gồm các bộ phận sau

đây

1- Bộ phận truyền tải : băng tải lới ,băng tải xích với kích thớc của băng tải

là 4500( Rộng ) x 3080( Cao ) x 57100( Dài) , động cơ truyền tải , và các thiết

bị phụ trợ nh giá treo xe đẩy v.v

2- Bộ phận sấy : Quá trình sấy là quá trình quan trọng nhất trong quá trìnhtái chế thuốc lá Quá trình này ảnh hởng tới chất lợng màu sắc mùi vị của láthuốc lá sau chế biến bán thành phẩm Cho nên nhiệt độ nâng lên từ từ để khônglàm thay đổi đột ngột dẫn đến vỡ vụn lá nguyên liệu ,sao cho giai đoạn này độ

ẩm của nguyên liệu là  =8 10%

Theo /4/ thời gian sấy,làm mát và hồi ẩm là  = 0,5 giờ ,từ đó ta chọn thờigian cho giai đoạn sấy là  = 0,23 giờ

- Năng suất là : G2 = 2500 kg / h

- Vận tốc của băng tải đợc xác định theo công thức sau v = L /

Trong đó : L- chiều dài của băng tải L =57100 mm

 - thời gian sấy  = 0,5 giờ

v = 57,1/ 0,5.3600 =0,03712 m/s

Nên chiều dài của băng tải của giai đoạn sấy là :

Lbt = v. = 0,23 3600 0,03712 = 30,7 m

Chia đều chiều dài mỗi phòng 5 m khi đó ta chọn 10 buồng làm việc

Trên cơ sở tính toán sơ bộ , hệ thống sấy hầm kiểu băng tải đợc bố trí : gồmmột dãy 14 buồng nối tiếp nhau Hai buồng đầu và hai buồng cuối đặt các bộtruyền cho băng tải ,còn 10 buồng làm việc với nhiệm vụ của hệ thống sấy đợc

đánh số : đầu vào của sản phẩm là 1 , đầu ra là 14 Hai bên hông mỗi bên đều cócửa để có thể theo dõi quá trình làm việc ,hoặc khi sửa chữa ,chỉnh sửa.Vật liệulàm vách ngoài của buồng sấy làm bằng vật liệu chịu nhiệt gạch đỏ và vật liệu đặng xuân vinh viên kh&cn nhiệt lạnh

13

cách nhiệt bông thuỷ tinh Do điều kiện mặt bằng phải tận dụng các thiết bị phụnên kết cấu của trần , nền và tờng hầm sấy phải vừa làm nhiệm vụ cách nhiệt vừalàm nhiệm vụ chịu lực Tờng hầm sấy bằng gạch đỏ hai lớp ,lớp giữa là lớp đệmkhông khí ,tại phần tờng có đặt thiết bị thì xây trụ để tăng khả năng chịu lực Trần hầm gồm hai lớp , lớp trên là bê tông cốt thép làm nhiệm vụ chịu lựclớp dới là bông thuỷ tinh làm nhiệm vụ cách nhiệt

Nền hầm xây bằng gạch đỏ , bê tông gạch vỡ

Cửa hầm đợc làm bằng thép CT3

a ) Bố trí thiết bị băng tải : Băng tải chạy suất chiều dài hệ thống sấy gồm

2 băng tải là băng tải lới và băng tải xích

Băng tải lới : Là loại băng tải gồm các tấm lới đan bằng Inox có sơi = 0,8 lỗlới = 6 mmlới bấm river trên các thanh thép mỏng , các thanh thép này gắn vàohai xích tải chạy hai bên hông buồng sấy Đồng thời băng tải lới có nhiệm vụhứng các loại sản phẩm nông sản ở dạng lá

Băng tải xích : Là loại băng tải sử dụng mắt xích đã đợc chế tạo để gác cácsào song song với băng tải lới Những bó lá nguyên liệu đợc treo trên sào vớitrọng lợng 5 kg trên một sào

b ) Buồng sấy gồm 6 buồng đợc đánh số từ 1 đến 6 , mỗi buồng sấy đợc cấutạo thành 3 ngăn bao gồm hai ngăn công tác và một ngăn làm việc :

Ngăn công tác : Đợc bố trí các thiết bị tuỳ theo nhiệm vụ bao gồm

- calorifer ,quạt ,hệ thống van điều tiết lu lợng , hệ thống điều khiển nhiệt

độ , đồng hồ chỉ áp suất , nhiệt độ , độ ẩm : đối với các buồng sấy số 1 đến 6

- Quạt làm mát : Đối với buồng làm mát 6 , đồng hồ chỉ thị nhiệt độ , độ ẩm

- Bộ phun sơng và hơi : Với các buồng làm ẩm từ 8 đến 10

Ngăn làm việc cho băng tải (xích tải xào , xích tải lới ) chuyển liệu chạyqua

Trong các ngăn công tác của buồng sấy từ 1 đến 6 có đặt các bộ caloriferlấy hơi từ lò hơi cung cấp và dùng quạt để cấp nhiệt gián tiếp cho gió trongbuồng sấy , ra khỏi calorifer có các cánh hớng dòng để tập trung gió đến quạthút Sau khi qua các calorifer , nớc ngng đợc dẫn về đờng ống chung của xởng.Trong buồng làm mát 7 : Trên nóc buồng làm việc là ống hút gió từ ngoàitrời ( hoặc từ trong xởng ) nhờ các cánh cửa sổ và của điều chỉnh lu lợng , phíatrong có quạt hút khí ẩm , khi nóng thải ra ngoài

Ngăn công tác có ống hút để đẩy không khí ẩm và nóng ra bên ngoài xởngqua một ống xuyên qua mái nhà của xởng

Bộ phun hơi ẩm cho các buồng hồi ẩm từ 8 đến 10 bao gồm mỗi buồng 2

đầu phun hoạt động theo nguyên tắc injector dùng hơi nớc có áp suất cao để kéonớc qua 2 đầu phun

Hơi nớc cung cấp cho bộ phun sơng lấy từ ống hơi gộp đặt cạnh máy sấyqua 1 van tiết lu , 1 van điện từ , 1 van giảm áp và áp kế chỉ chế độ làm việc , hơinớc sau đó đợc tách ra tới từng bộ phun ẩm ( trớc khi vào các bộ phun ẩm có cácvan tiết lu đặt trớc để thuận tiện cho việc sửa chữa và bảo dỡng

Đờng ống hơi riêng tới các buồng 8 , 9 và 10 cũng qua các van tiết lu vangiảm áp điều chỉnh bằng tay và đến từng buồng trên Các đờng ống này vào cácngăn công tác trên rồi xuyên qua các ngăn làm việc , để phun hơi trực tiếp từphía dới băng tải lới vào sản phẩm qua các lỗ khoan trên ống này.Tại ống góphơi từ lò hơi có áp kế chỉ hơi cung cấp

Tuy nhiên luôn phải lu ý đến nhiệt độ trong buồng sấy , không đợc để đến100C qua các nhiệt kế đợc gắn ở bên ngoài buồng sấy

Quá trình sấy có nhiều ống hút hơi ẩm ra ngoài trời qua các lỗ thông trênnóc các buồng số 1 đến buồng số 6 có 1 quạt ly tâm để hút và đẩy không khí ẩm

ra ngoài trời qua một ống xuyên qua mái xởng , trên các ống này đều có cánhchặn có thể điều chỉnh đợc

ở cuối hệ thống sấy trên buồng số 11 đặt một ống hút trên nóc bằng quạt lytâm nhằm đa hơi ẩm tồn đọng cuối quá trình sấy ra ngoài trời

đồ án tốt nghiệp

Các quạt đặt trong ngăn công tác đợc kéo bởi các motor đặt bên ngoài Cácquạt này là kiểu lồng ly tâm , gió hút vào bên trong của lồng quạt rồi đẩy rangoài nhờ các cánh bố trí theo chu vi lồng có hớng song song với trục quạt.Ngăn công tác thông với ngăn làm việc bởi một cửa phía dới , ở đầu ra củangăn làm việc bố trí lới chặn tránh để nguyên liệu theo đờng hút bay ra ngoài Nớc cung cấp cho máy đợc lấy từ nguồn nớc chung của công ty đã qua xử

lý ở trạm bơm Nớc ngng sau các bộ phận làm việc bằng hơi đợc gộp chung đểdẫn trở lại phòng lò hơi vào bể cấp nớc

Từ buồng 1 có đặt một đờng ống hơi đi vào giữa buồng làm việc phía giữacủa băng tải lới chạy sát tới buồng 6, có các chùm lỗ khoan mặt trên củaống Đây là gia đoạn sấy của máy sấy lại , độ ẩm của giai đoạn này khoảng 8 9

% nên rất dễ phát cháy và lan đến các buồng sấy Do đó ống hơi này cũng từ hơibão hoà của lò hơi có tác dụng để chữa cháy khi có sự cố cháy

VI ) nguyên tắc hoạt động của hệ thống sấy thuốc lá kiểu băng tải

Hệ thống sấy lại thuốc lá gồm 3 giai đoạn : giai đoạn sấy , giai đoạn làmmát và giai đoạn hồi ẩm

+) Giai đoạn sấy khô : giai đoạn này đợc chia làm hai công đoạn với nhiệt

độ của tác nhân sấy khác nhau

Trong đó các buồng số 1 đến buồng số 6 , gió sấy đợc các ngăn công táccung cấp từ dới băng tải lới lên cho sản phẩm Đây là giai đoạn nâng nhiệt độsản phẩm lên từ từ nhiệt độ sản phẩm vào lúc tới buồng số 1 có nhiệt độ80C( nhiệt kế báo )

Các buồng số từ 2 đến số 4 : là giai đoạn sấy có bốc hơi ẩm cao nhất củasản phẩm Sau giai đoạn đầu ( sấy chậm ) trong sản phẩm đã hình thành đợc lớpbốc hơi ,dẫn hơi ẩm từ trong lên bề mặt để bốc hơi ,sự hình thành này chỉ có đ ợc

đối với các sản phẩm có thớ , hoặc với chế độ sấy chậm , nâng nhiệt độ lên từ từ ,sau đó thì ta có thể nâng nhiệt dộ sấy lên tới mức tối đa cho phép Để kết thúcnhanh chóng giai đoạn sấy khô nhiệt kế buồng số 1 báo nhiệt độ 98C Lúc nàycác quạt gió sấy từ trong buồng công tác thổi trực tiếp lên bề mặt của sản phẩmtạo thành sự gia nhiệt bằng gió của sản phẩm đều cả hai mặt trên dới của lớp sảnphẩm

+ Giai đoạn làm mát : đây là giai đoạn quan trọng trong quy trình sấy Khisản phẩm qua giai đoạn sấy , nhiệt độ cao và độ ẩm thấp Cho nên phải làm mát

để khi sang giai đoạn hồi ẩm , làm cho nhiệt độ của sản phẩm không bị thay đổi

đột ngột dẫn đến làm giảm chất lợng của sản phẩm Nếu sản phẩm không đợclàm mát thì khi phun ẩm vào , hơi ẩm tiếp tục bốc hơi , rất khó khống chế độ ẩmtheo ý muốn và không thuận tiện cho việc đóng gói , bảo quản sản phẩm saunày

Không khí đợc lấy từ bên ngoài vào buồng làm việc qua quạt hớng trụcbằng một ống có hai miệng hút , một đầu lấy không khí ở ngoài trời ,một đầu lấykhông khí ở bên trong xởng Nh vậy ,tuỳ theo điều kiện khí hậu mà công nhânvận hành thao tác nên lấy không khí ở đâu ,đó là nơi có nhiệt độ thấp lợi choviệc làm mát

Không khí sau khi vào tháp làm mát đi xuyên qua băng tải để vào buồngcông tác số 7 nhờ hai quạt hút đặt trên nóc để lấy không khí nóng ra ngoài bằngmột ống thoát đặt trên nóc các buồng số 7 thẳng ra ngoài trời ,ống này cũng cócánh để có thể điều chỉnh đợc lu lợng gió thoát Nhờ các nhiệt kế gắn ngoàibuồng số 7 ,ta có thể quan sát đợc nhiệt độ trong phòng , nếu t = 35 40 C )thì đẩm bảo , cao hơn thì cần phải tăng cờng lợng gió làm mát hơn nữa

+ Giai đoạn hồi ẩm : sau khi làm mát vật liệu tiếp tục chuyển sang giai đoạnhồi ẩm Giai đoạn này đợc thực hiện trong các buồng từ 8 đến 10 , nhờ hơi và n-

ớc trộn lẫn phun ra theo dạng sơng đợc thổi vào buồng làm việc từ trên xuống và

từ dới lên lên sản phẩm Nh vậy lớp sản phẩm trên băng tải lới đợc làm ẩm đềucả hai mặt Dới các ngăn công tác là phễu hứng nớc đọng thành giọt các giọt n-

ớc đọng này đợc dẫn ra ngoài bằng máng , hứng ở hông bên kia của buồng sấy

đặng xuân vinh viên kh&cn nhiệt lạnh

15

Độ ẩm của sản phẩm ra khỏi máy sấy cha đạt đến độ ẩm  =12 0,5% thì cóthể bổ xung thêm độ ẩm bằng cách mở van hơi cho hơi đi vào trực tiếp cácbuồng số 9 đến số 10 Hơi sẽ đợc phun trực tiếp vào sản phẩm từ bên dới băngtải lới qua các ống hơi , lấy từ lò hơi ( hơi bão hoà  = 100% ) xuyên ngang quacác buồng sấy này

Khi các sản phẩm sấy ra khỏi băng tải lới , ở buồng số 12 có một nắp chặnkhông cho sản phẩm bị văng ra ngoài Đồng thời chặn hơi trong buồng sấy rangoài mà chúng đợc hút ra nhờ một quạt hút có ống dẫn ra ngoài trời trên nócbuồng số

VII ) Sơ đồ mặt bằng hệ thống sấy lại thuốc lá kiểu băng tải

sơ đồ mặt bằng hệ thống sấy lại thuốc lá kiểu băng tải

Bộ truyền động Giai đoạn sấy khô Làm mát Giai đoạn hồi ẩm Bộ truyền động

chơng III tính toán cân bằng nhiệt của hệ thống sấy

I ) nội dung tính toán :

Quá trình sấy tối u là quá trình đảm bảo những yêu cầu về chất lợng sảnphẩm , nh không nứt nẻ ( chẳng hạn nh lá thuốc ) , không cong vênh ( ví dụtrong sấy gỗ ) ,giữ đợc các vị lợng( có thể có trong các sản phẩm thực phẩm ) v.v với chi phí năng lợng , chi phí vận hành thấp nhất và thời gian sấy ngắn nhất Cho nên , yêu cầu cơ bản của sản phẩm trong một hệ thống sấy chất lợng của sảnphẩm trong quá trình sấy phải khô đều Hệ thống sấy phải có đủ những điềukiện để điều chỉnh các thông số của quá trình sấy một cách dễ dàng , đồng thờiHTS phải có khả năng thích ứng với các dạng sản phẩm sấy khác nhau và phảikinh tế nhất Bởi vậy , những yêu cầu này phần lớn phụ thuộc vào chế độ sấy,cấu tạo của thiết bị và một số thông số lựa chọn trong khi tính toán Vì vậy khitính toán hệ thống sấy phải chú ý đến việc lựa chọn thiết bị , chế độ và phơngpháp sấy thích hợp nhất

Với thông số đã cho chúng ta có thể chọn các đặc tính của thiết bị và sảnphẩm sấy nh sau:

+ Về thiết bị sấy : Phải đảm bảo năng suất sấy trong một giờ 2500 Kg / h ,loại tác nhân sấy là không khí, phong thức cung cấp nhiệt là đối lu , tác nhân sấy

là không khí nóng đi ngợc chiều với vật liệu sấy cách đun nóng tác nhân sấy đó

là calorifer, phơng thức tuần hoàn của tác nhân sấy không hồi lu

+ Về sản phẩm sấy : Phải đảm bảo độ ẩm ban đầu và cuối của quá trìnhsấy lần lợt là 1 = 20 % ,  =10%

Căn cứ vào yêu cầu công nghệ , chúng ta phải quyết định chế độ sấy Chế

độ sấy đợc hiểu chủ yếu là nhiệt độ vào và ra của TNS và thời gian sấy

+ Về chế độ sấy : Tác nhân sấy là không khí lấy từ môi trờng xung quanh

Hệ thống sấy trong quá trình làm việc chịu tác động của môi trờng nên việc xác

định các thông số kỹ thuật của không khí là cần thiết Do sự biến đổi nhiệt độ và

độ ẩm trong một năm phức tạp , độ chênh lệch nhiệt độ , độ ẩm tơng đối lớn giữacác mùa , trong quá trình tính toán ta lấy trị số trung bình trong một năm để hệthống làm việc ổn định không cần công suất dự phòng lớn

Thông thờng theo thống kê ở miền bắc việt nam /7/ , nhiệt độ trung bình củakhông khí t0 = 25C Độ ẩm tơng đối trung bình trong năm  = 85%

+ Nhiệt độ vào và ra của tác nhân sấy đợc chọn nh sau : vật liệu sấy là láthuốc lá có thể chịu đợc nhiệt độ trên duới 90C Chúng ta chọn nhiệt độ của tácnhân sấy vào hầm sấy là t1 = 90C nhiệt độ này thích hợp cho quá trình sấy Tốc độ sấy nhanh mà thành phẩm không bị vàng và mất phẩm chất

Nhiệt độ tác nhân sấy ra khỏi hầm sấy t2 đợc chọn sao cho tổn thất do tácnhân sấy mang đi là bé nhất , phải bảo đảm về yêu cầu kỹ thuật là không xảy rahiện tợng đọng sơng sau hầm sấy , có thể chọn sơ bộ nhiệt độ t2 = 35C thoảmãn độ ẩm tơng đối  =( 90 5 ) % /7/

Do đó , khi tính toán cân bằng nhiệt cho hệ thống sấy hầm kiểu băng tảichúng ta có thể tiến hành theo các bớc sau đây :

- Tính khối lợng VLS vào hầm sấy

- Tính lợng ẩm cần bốc hơi trong một giờ W ( kg ẩm / h )

- Xác định thông số TNS trớc và sau calorifer

- Xây dựng quá trình sấy lý thuyết mà nội dung cơ bản của nó là tính lợngkhông khí khô cần thiết L0 ( kg kk / h)

- Xác định các kích thớc cơ bản của hầm sấy , TBCT v.v

- Tính toán các tổn thất nhiệt của hầm sấy

- Xây dựng quá trình sấy thực , nhiệm vụ chủ yếu của phần này là tính lợngTNS cần thiết L ( kg kk / h ) và nhiệt lợng Q ( kJ / h ) mà calorifer cần cung cấp Tính toán nhiệt hệ thống sấy có thể theo trình tự sau đây :

1 ) Tính năng suất sấy trong một giờ :

20 100

10 100 2500 100

100

1

2 2

2 ) Tính l ợng ẩm cần bốc hơi trong một giờ :

Lợng ẩm cần bốc hơi trong một giờ đợc xác định là :

W = G1 - G 2 ( 3.2 )

W = 2812,5 - 2500 =312,5 kg / h

3 ) Tính toán quá trình sấy lý thuyết :

Quá trình sấy lý thuyết xây dựng trên đồ thị I – d là quá trình ABC0

trong đó

- Trạng thái A là trạng thái của không khí ngoài trời

- Trạng thái B là trạng thái của không khí đầu quá trình sấy ( hay entanpycủa tác nhân sấy ( TNS ) sau calorifer )

- Trạng thái C 0 là trạng thái TNS sau quá trình sấy lý thuyết

Đồ thị I - d của quá trình sấy lý thuyết : I

Hình 3.1 Đồ thị I – d của quá trình sấy lý thuyết

 Trạng thái A xác định đợc nhờ các thông số không khí ngoài trời ( t0

,0 ) áp suất khí trời B = 745 mm Hg từ đồ thị I –d hoặc nếu tính bằng cáccông thức giải tích ta xác định đợc các thông số ( do , 0 ) nh sau :

Lợng chứa ẩm d0 của không khí ở trạng thái A là :

0 0

0 0 0

.

621 , 0

B

B

p B

p d







 ( 3.3 )Trong đó : 0 - độ ẩm của không khí

42 , 4026 00

, 12

42 , 4026 00

0315 , 0 85 , 0 621

, 0

đặng xuân vinh viên kh&cn nhiệt lạnh

19

Entanpy của TNS calorifer ( điểm B )

 Trạng thái không khí sau carifer (điểm B )

Trạng thái không khí sau calorifer B đợc xác định trên đồ thị I - d bởi cặpthông số ( t1 , d0 ) Từ điểm B trên đồ thị I – d chúng ta xác định đợc entanpy I1

độ ẩm tơng đối 1 Ngoài ra cũng có thể tính toán theo công thức giải tích

- Entanpy I1 của TNS vào hầm sấy đợc xác định theo công thức ( 3.5) bằng

42 , 4026 12

exp 5

, 235

42 , 4026 12

0 1

0 1

d p

d B



 ( 3.6 )

% 83 , 3

% 83 , 3 ) 017 , 0 621 , 0 ( 691 , 0

017 , 0 ).

750 / 745 (

 Thông só TNS sau quá trình sấy lý thuyết ( điểm C0 ) :

Trạng thái TNS sau quá trình sấy lý thuyết đợc xác định bởi cặp thông sốtrạng thái ( I20 = I 1 , t =t2) Từ điểm C0 trên đồ thị ta xác định đợc lợng chứa

ẩm d20 và độ ẩm tơng đối 20 .Tất nhiên ta có thể xác định bằng giải tích

- Theo /7/ Lợng chứa ẩm d20 đợc xác định bằng công thức sau :

2

2 1 0 0

20

.t

C r

t t d C d d

pa dx

35 90 0353

, 1 017 , 0

42 , 4026 12

exp 5

, 235

42 , 4026 12

% 6 , 94 ) 0392 , 0 621 , 0 ( 0558 , 0

0342 , 0 ).

750 / 745 (

Căn cứ vào độ ẩm  = ( 905 ) và nhiệt độ TNS ra khỏi hầm sấy t2 = 35C

đã đợc chọn Quá trình tính toán độ ẩm tơng đối 20 nằm trong giới hạn đợc chọn, dẫn đến vừa đảm bảo không xảy ra hiện tợng đong sơng vừa tiết kiệm nhiệt l-ợng do tác nhân sấy mang đi

Nh vậy lợng chứa ẩm d20 , độ ẩm tơng đối 20 trong quá trình sấy lý thuyết

1 1

0 20

L0 = W l0 = 312,5 46,729 = 14602,812 kg kk/ h

Tác nhân sấy vào hầm sấy điểm ( B ) có t1 =90C và có 1 =3,83 % theo(phụ lục 5 ) , /1/ với thông số này thể tích thể tích của một kg không khí ẩm chứamột kg không khí khô là vB = 1,027 m3 / kg kk Tơng tự , TNS sau quá trình sấy

và chất giữa vật liệu sấy và tác nhân sấy

Để tính xác định kích thớc của hầm ,ta phải biết đợc thời gian sấy Trong

điều kiện hiện nay cha thể tính đợc thời gian bằng phơng pháp giải tích Thờigian sấy phụ thuộc vào kinh nghiệm thực tế sản xuất Qua tham khảo số liệu sảnxuất và thí nghiệm của công ty xây dựng và lắp đặt điện nớc và viện thiết kế máynông nghiệp bộ cơ khí – luyện kim cho các số liệu sau

 Hệ thống sấy băng tải băng tải xích và băng tải lới có kích thớc :

- Chiều rộng băng tải Bt = 4500 mm

- Chiều dài băng tải Lt = 114200 mm

- Đờng kính tang quay Dt = 3080 mm

- Khối lợng băng tải m =1803,8 kg

- Vật liệu băng tải là thép

- Bộ phận cung cấp nguyên liệu cho HTS bao gồm các giá treo và xe đẩy

- Thời gian sấy  = 0,5 giờ

đặng xuân vinh viên kh&cn nhiệt lạnh

21

 Kích thớc phủ bì của hầm sấy :

Hầm sấy đợc xây dựng bằng gạch đỏ có chiều dày 3 = 1 = 110 m ( hai lớp)

ở giữa là lớp không khí có chiều dày 2 =50 m , hầm sấy đợc đổ bê tông có chiềudày 4 = 50 mvà lớp cách nhiệt bằng bông thuỷ tinh 5 =100 m

- Chiều rộng phủ bì :

B = Bh + 2(21 + 2 ) = 4600 + 2( 2.110 + 50) =5140 mm

- Chiều cao phủ bì :

H = Hh + 4 + 5 = 3180 + 50 + 150 = 3380 mm

5 ) Tính toán các tổn thất nhiệt của hầm sấy :

 Tổn thất do vật liệu sấy mang đi qv :

Để tính tổn thất do vật liệu sấy mang đi trớc hết ta phải biết nhiệt độ vật liệusấy ( VLS) ra khỏi hầm tv2 và nhiệt dung riêng C v2trong sấy nông sản nhiệt độVLS ra khỏi thiết bị sấy ( TBS) lấy thấp hơn nhiệt độ TNS tơng ứng 5->10 CTrong hệ thống sấy này thì VLS và TNS chuyển động ngợc chiều nên

t v2 =t1- ( 5->10 )C vì vậy ta lấy tv2 =90 – 10 =80C nhiệt dung riêng củalá thuốc là Cvk =1,32 kJ / kg k và nhiệt dung riêng của ẩm Ca = 4,18 kJ / kg k.Do

đó nhiệt dung riêng của lá thuốc lá ra khỏi hầm sấy Cv2 bằng :

 Tổn thất nhiệt do thiết bị truyền tải :

- Tổn thất nhiệt do băng tải mang đi

Băng tải làm bằng thép CT3 có khối lợng là m =1803,8 kg theo (mục lục 4) /1/ nhiệt dung riêng của thép là Cx =0,5 kJ / kg k Vì là thép nên nhiệt độ băng tảibằng nhiệt dộ tác nhân sấy Nh vậy tx1 = t1 =90C Do đó ta có :

5 , 0

25 90 5 0 8 , 1803 )

 Tổn thất ra môi trờng :

- Giả thiết tốc độ của tác nhân sấy :

Để tính đợc tổn thất ra ngoài môi trờng Trớc hết ta giả thiết trớc tốc độ củaTNS trong hầm ta biết khi kết cấu của hầm đợc xác định ,thì tiết diện tự do củahầm cũng dợc xác định

td

/ 2 , 5 768 , 0

993 , 3 0

Vì lu lợng của tác nhấn sấy trong quá trình sấy thực phải lớn hơn lu lợng tácnhân sấy trong quá trình sấy lý thuyết.Nên tốc độ tác nhân sấy giả thiết để tínhtoán các tổn thất cũng phải lớn hơn w0.Giả sử ta lấy w = 6 m / s Chúng ta sẽkiểm tra lại giả thiết này sau khi đã tính đợc lu lợng thể tích thực tế

Các dữ liệu tính mật độ dòng nhiệt truyền qua hai tờng bên hầm sấy : Nhiệt độ dịch thể nóng tf1 trong trờng hợp này là nhiệt độ trung bình của tácnhân sấy

Để đảm bảo cách nhiệt đợc tốt và chịu lực bền ta xây dựng tờng hầm theokết cấu nh hình vẽ gồm 2 lớp gạch đổ chiều dày mỗi lớp là 0,11m , ở giữa là lớp

đệm không khí Lớp đệm không khí làm tăng khả năng cách nhiệt của tờng hầmsấy Gạch đỏ có hệ số dẫn nhiệt không lớn ,sức bền cơ học của gạch khá tốtthích hợp với việc xây tờng hầm

Khi dó dòng nhiệt đi qua không khí trong khe hẹp sẽ đối lu tuần hoàn làmgiảm khả năng cách nhiệt Để làm giảm hiện tợng này ,ngời ta xây nối giữa hailớp gạch

Mật độ dòng nhiệt qua hai bên tờng q :

Bằng phơng pháp lặp ta giả thiết trớc nhiệt độ tờng phía trong hình vẽ (2

2 ) Khi đó ta tính tính đợc mật độ dòng nhiệt q truyền qua tờng , từ dòng nhiệtnày ta tìm đợc nhiệt độ mặt ngoài tW4 và tìm đợc 2

Nếu dòng nhiệt truyền bằng đối lu giữa tác nhân sấy với tờng trong dòngnhiệt truyền bằng đối lu giữa mặt ngoài tờng với môi trờng , có sự sai khác dới10% thì tW4 chấp nhận đợc

Hình 3.3.Mật độ dòng nhiệt truyền qua tờng

Căn cứ vào bảng 3-1 ta có số liệu thiết kế tờng hầm nh sau :

Tờng cách nhiệt gồm có 3 lớp trong đó 2 lớp trong và ngoài xây bằng gạch

đỏ và lớp giữa là đệm không khí Các lớp có kích thớc : 1 = 0,11 m , 2 = 0,05 m, 3 = 0,11 m Hệ số dẫn nhiệt của của gạch và không của không khí theo /7/ tơngứng bằng gạch = 0,77 W / m K , kk = 0,26 W / m K Khi đó mật độ dòng nhiệt qtruyền qua hai bên tờng đợc xác định :

đặng xuân vinh viên kh&cn nhiệt lạnh

Bằng phơng pháp lặp ta giả thiết trớc nhiệt độ tờng phía trong hình vẽ (3 3) Tính đợc dòng nhiệt q truyền qua tờng, từ dòng nhiệt này ta tính đợc nhiệt độmặt ngoài tW4 và tìm đợc 2.

Nếu mật độ dòng nhiệt tryền bằng đối lu giữa tác nhân sấy với mặt trongcủa tờng và mật độ dòng nhiệt truyền bằng đối lu giữa mặt ngoài của tờng vớimôi trờng sai khác dới 10 % Khi xem không khí phía ngoài phía trong đều chảyrối Thì tW1 giả thiết chấp nhân đợc

Ta giả thiết nhiệt độ mặt trong của tờng là tW1 = 61,92C Theo công thứcmật độ dòng nhiệt ta có :

11 , 0 251 , 52 92 , 61

1

1 1

2





tW2 =54,46C Tơng tự ta có nhiệt độ vách trong của không khí với lớp gạch là :

t W t W  q    44 , 41 C

26 , 0

05 , 0 251 , 52 46 , 54

2

2 2

3





tW3 = 44,41C Tơng tự ta có nhiệt độ vách ngoài của tờng là :

k W

77 , 0

11 , 0 251 , 52 41 , 44

. 33

q = 2 ( tW4 – tf1 ) = 3,92 (38,7 – 25 ) = 46,844 W / m2

So sánh mật độ dòng nhiệt q và q’ ta có

844 , 46

844 , 46 251 , 52 '

khi đó mật độ dòng nhiệt truyền qua vách là : q = 50,912 W / m2

Nhiệt độ mặt trong của tờng hầm sấy lần lợt là :

341 , 50 912 , 50



% = 1,1 %

Sai số này chấp nhận đợc

Hệ số truyền nhiệt k đợc xác định theo công thức :

2 3

3 2

2 1

1 1

1 1

1- hệ số trao đổi nhiệt đối lu cỡng bức giữa TNS với mặt trongcủa tờng hầm sấy

2- hệ số trao đổi nhiệt đối lu tự nhiên giữa TNS với mặt trong củatờng hầm sấy

2

/ 318 , 1 989 , 3

1 77 , 0

11 , 0 26 , 0

05 , 0 77 , 0

11 , 0 07 , 33 1

374 , 70633

- Tổn thất nhiệt qua trần , nền hầm sấy :

Kết cấu trần hầm sấy gồm hai lớp: một lớp chịu lực và một lớp cách nhiệt ,lớp chịu lực làm bằng bê tông cốt thép , bên trên lớp chịu lực là lớp bông thuỷtinh ,làm nhiệm vụ cách nhiệt

Bảng 3 2 Số liệu thiết kế trần hầm sấy

1 1

tr

k

Trong đó : bt , tt tơng ứng là hệ số dẫn nhiệt của bê tông và bông thuỷ tinhcách nhiệt

Theo phụ lục 2 , /1/ ta lấy : bt = 1,55 W / m K , tt = 0,058 W / m K

đặng xuân vinh viên kh&cn nhiệt lạnh

25

K m W k

tt bt

2

5 4

1

/ 352 , 0 186 , 5

1 058 , 0

15 , 0 55 , 1

05 , 0 07 , 33 1

1 1

83 , 14343

Nên hầm sấy xây bằng gạch đỏ bên dới lót xỉ than

Bảng 3 3 Số liệu thiết kế nền hầm sấy

Qn =3,6 Fn.q =3,6.57,2.5,14.41,65 = 44083,56 kJ / h

5 , 312

56 , 44083

- Tổn thất qua cửa hầm sấy :

Bảng 3 4 Số liệu thiết kế cửa hầm sấy

Hai đầu hầm sấy có cửa làm bằng thép dày c = 5 mm

Hệ số dẫn nhiệt c = 0,5 W / m K

Do đó hệ số truyền nhiệt qua cửa kc bằng :

c c c

2

2 1

/ 44 , 3 989 , 3

1 5

, 0

005 , 0 07 , 33 1

1 1

Qc =3,6 kc .Fc {( t1 - t0) + ( t2 - t0 ) }

Qc =3,6 3,44.14,628{ ( 90 - 25 ) + ( 37 - 25 ) } = 13948,79 kJ / h

5 , 312

79 , 13948

554 , 143009

đồ án tốt nghiệp

 Tổng tổn thất nhiệt  :

 = Ca tv1 - qv - qct - qmt = 4,18.25 - 706,64 - 375,19 - 457,63  = - 1434,96 kJ /kg ẩm

Trong đó : Ca - là nhiệt dung riêng của nớc ; Ca =4,18 kJ / kg K

6 ) Tính toán quá trình sấy thực

- Xây dựng quá trình sấy thực trên đồ thị I - d

IB

Hình 3.4 Xây dựng quá trình sấy thực trên đồ thị I - d

Trong quá trình sấy lý thuyết , trạng thái C0 của TNS sau TBS đợc xác địnhnhờ cặp thông số ( t2 ,I2 ), trong dó I1 = I2 Các quá trình sấy thực , nh trên đãphân tích , tồn tại một giá trị nhất định Nh vây, nếu biết nhiệt độ t2 và  thìtrạng thái C sau quá trình sấy thực hoàn toàn đợc xác định Từ điểm C trên đồthị I – d chúng ta tìm đợc entanpy I2 , lợng chứa ẩm d2 và độ ẩm tơng đối 2 củatác nhân sấy sau quá trình sáy thực Các thông số này cũng có thể xác định theophơng pháp giải tích nh sau

- Lợng chứa ẩm d2 trong quá trình sấy thực đợc xác địnhtheo /7/ bằng :

2

) (

i

t t d C d

Trong đó :  - là tổng tổn thất nhiệt

t1 , t2 - nhiệt độ vào và ra của tác nhân sấy

i2 - entanpy của tác nhân sấy ra khỏi hầm sấy

Cdx(d0) - nhiệt dung riêng dẫn xuất

Khi đó ta có lợng chứa ẩm d2 đợc xác định :

96 , 1434 )

37 842 , 1 2500 (

) 37 90 ( 0353 , 1 017

, 0

03071 , 0 750 745 )

621 , 0 (

.

2 2

d B

b

 2 = 75 %

Nh vây , không khí với độ ẩm tơng đôi 2 = 75 % vẫn còn rát xa trạng tháibão hoà Để tiết kiệm nhiệt lợng ta có thể chọn lại nhiệt độ t2

Có thể thấy ,tổn thất nhiệt qua kết cấu bao che ,không thay đổi nhiều trongphạm vi biến thiên hẹp của nhiệt độ t2 Do đó để đơn giản khi ta chọn lại t2 xem

nh giá trị  không thay đổi

Chọn nhiệt độ tối u là t2 = 34C Khi đó tính tơng tự bằng phơng pháp giảitích ta có thể xác định đợc :

7 ) Tính l ợng tác nhân sấy trong quá trình sấy thực:

đặng xuân vinh viên kh&cn nhiệt lạnh

27

Khối luợng tác nhân sấy theo ( 7.35 ) ,/1/ chúng ta xác định đợc lợng khôngkhí khô cần thiết bốc hơi một kg ẩm trong quá trình sấy thực l bằng :

017 , 0 0315 , 0

1 1

0 2

- Tổn thất nhiệt do tác nhân sấy mang đi q2 :

Theo công thức ( 7.17 ) ,/7/ nhiệt lợng này bằng :

q2 = l Cdx( d0)( t2 - t0 ) = 68,966.1,0353 ( 34 - 25 ) = 642,604 kJ / kg ẩm

- Tổng nhiệt có ích và các tổn thất q :

q = q1 + q2 + qv + qct + qmt =2458,128 + 642,604 + 706,64 + 457,63 +375,19 = 4640,192 kJ / kg ẩm

Có thể thấy rằng nhiệt lợng tiêu hao q và tổng nhiệt lợng có ích và các tổnthất q’ bằng nhau Tuy nhiên , do trong quá trình tính toán các tổn thất phạmphải sai số nào đó Chúng ta kiểm tra sai số này ở đây :

Sai số tuyệt đối q = q - q’ = 4641,067 - 4640,192 = 0,875

 Hiệu suất nhiệt của thiết bi sấy  = q1 / q = 53 %

 Trong tất cả các tổn thất trên thì tổn thất do vật liệu sấy mang đi là lớnnhất , tiếp theo là tổn thất do vật liệu sấy Tổn thất do TBCT và tổn thất ramôi trờng là bé nhất

 Bây giời chúng ta kiểm tra giả thiết về tốc độ TNS trong hầm sấy Muốnvậy , chúng ta tính :

- Xác định lại tốc độ của tác nhân sấy trong hầm sấy Với thông số t2 =34C và  = 90 % tra phụ lục 5 , /7/ ta có thể tích vC = 0,901 m3 /kg kk

Do đó : lu lợng thể tích tác nhân sấy sau hầm sấy VC bằng :

- Kiểm tra tốc độ TNS đã giả thiết

Tốc độ trung bình của tác nhân sấy trong quá trình sấy thực w bằng :