Đồ án quá trình thiết bị sấy

a Quy luật cơ bản của quá trình sấy Trong kỹ thuật sấy, nếu chế độ sấy tương đối dịu, tức là nhiệt độ và tốc độ củatác nhân sấy không lớn, đồng thời vật có độ ẩm tương đối cao thì quá tr

MỤC LỤC

Chương I: Tổng quan về công nghệ sấy và thiết bị sấy

I. Tổng quan về công nghệ sấy

1. Khái niệm sấy

2. Mục đích của quá trình sấy

3. Động học quá trình sấy

4. Các phương pháp tách ẩm

5. Phân loại các phương pháp sấy

6. Nguyên tắc sấy

7. Ưu điểm và nhược điểm của quá trình sấy

II. Tổng quan về thiết bị sấy và lựa chọn phương án sấy

1. Thiết bị sấy đối lưu

2. Thiết bị sấy bức xạ

3. Thiết bị sấy tiếp xúc

4. Thiết bị sấy dùng điện trường cao tần

5. Thiết bị sấy thăng hoa

6. Thiết bị sấy chân không thông thường

III. Lựa chọn thiết bị sấy dứa

2. Đặc điểm của dứa

3. Thành phần dinh dưỡng trong dứa quả

4. Giới thiệu chung về một số giống dứa

II. Công nghệ sấy dứa

1. Công nghệ sấy rau quả nói chung

2. Công nghệ sấy dứa

Chương III Tính toán thiết kế hệ thống sấy

2. Tính toán quá trình sấy lí thuyết

3. Xác định các kích thước cơ bản của thiết bị

4. Tính toán quá trình sấy thực tế

Từ xưa đến nay, sức khỏe luôn được xem là thứ quý giá nhất đối với mỗi conngười Trong các yếu tố ảnh hưởng đến sức khỏe thì chế độ dinh dưỡng đóng mộtvai trò quan trọng và không thể thay thế Để có chế độ dinh dưỡng phù hợp vớiriêng từng đối tượng thì chúng ta phải biết kết hợp các loại thực phẩm một cáchkhoa học nhất Theo tháp dinh dưỡng của Viện dinh dưỡng thì rau quả đươc xếpvào nhóm thực phẩm ăn theo nhu cầu Qua đó, có thể thấy rằng rau quả là nhómthực phẩm hết sức cần thiết với mọi loại đối tượng khác nhau.

Việt Nam là một nước có nền nông nghiệp phát triển Các sản phẩm từ rau quảcủa Việt Nam hiện đã có mặt tại nhiều nơi trên thế giới Trong đó, dứa và các sảnphẩm từ dứa khá được ưa chuộng vì giá trị dinh dưỡng và tác dụng chữa bệnh củachúng Theo nghiên cứu, trong dứa có chứa enzym Bromelin chống ung thư và đạiphẫu Hơn nữa dứa có giá trị nổi bật về cảm quan: màu đẹp, có vị chua thanh, ngọtdịu, hương thơm, có khả năng kích thích ăn ngon miệng, đặc biệt là có thể ăn tươihay làm nguyên liệu cho các sản phẩm chế biến như dứa nước đường, mứt dứa,dứa sấy…đều rất tốt Mặt khác, dứa chỉ phù hợp với khí hậu nhiệt đới nên đã trởthành đặc sản của những nước nhiệt đới, trong đó có Việt Nam

Với sự phát triển của xã hội ngày nay, người tiêu dùng không những chỉ cần ăn

no, đủ chất mà còn có nhu cầu ăn ngon Vì thế, việc sản xuất các loại sản phẩm cókhả năng kích thích ăn ngon miệng đang mở ra cơ hội rất lớn cho những doanhnghiệp thực phẩm Điều này đặt ra một yêu cầu cấp thiết đối với những người làmthực phẩm là nghiên cứu, chế biến những gia vị mới Từ dứa sấy, ta có thể tạo ranhiều gia vị ngon miệng và bổ dưỡng, có tính kinh tế cao như làm dứa lát tháimỏng trong canh chua ăn liền, bột dứa, dứa trong sản phẩm canh cua… Mặt khác,dứa sấy sẽ bảo quản được lâu hơn Trong môn học “Đồ án quá trình và thiết bị”,

em được giao đề tài: “Tính toán và thiết kế hệ thống buồng sấy để sấy dứa tháikhoanh năng suất 30 kg/mẻ” Đây là lần đầu tiên em thực hiện đồ án thiết kế nênkiến thức cũng như kĩ năng còn nhiều hạn chế, kính mong thầy cô trong bộ mônthông cảm và chỉ dẫn thêm để em hoàn thành đồ án

B Nội dung

CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ SẤY VÀ THIẾT BỊ SẤY

I Tổng quan về công nghệ sấy

1 Khái niệm về sấy

Tách nước ra khỏi vật liệu rắn hay dung dịch là một quá trình kĩ thuật phổ biến vàquan trọng đối với nhiều ngành công nghiệp, đặc biệt là trong công nghiệp hóachất và thực phẩm Như vậy, sấy là quá trình tách ẩm ra khỏi vật liệu nhằm tránh

hư hỏng và tăng độ bền cho sản phẩm trong quá trình bảo quản

2 Mục đích của quá trình sấy

Quá trình sấy có mục đích chính là:

• Giảm trọng lượng vật liệu sấy

• Giảm chi phí chuyên chở vật liệu sấy

• Làm tăng giá trị cảm quan cho thực phẩm, giữ được hương vị, màu sắc…

• Ngăn cản vi sinh vật như nấm mốc, nấm men, vi khuẩn phát triển

• Loại bỏ phần nước tự do trong sản phẩm, giảm hoạt độ của nước, làm chậmcác quá trình sinh học giúp bảo quản thực phẩm được lâu hơn

a) Quy luật cơ bản của quá trình sấy

Trong kỹ thuật sấy, nếu chế độ sấy tương đối dịu, tức là nhiệt độ và tốc độ củatác nhân sấy không lớn, đồng thời vật có độ ẩm tương đối cao thì quá trình sẽxảy ra 3 giai đoạn: giai đoạn làm nóng vật liệu, giai đoạn tốc độ sấy không đổi,

và giai đoạn tốc độ sấy giảm dần

Như đã biết, khi sấy lượng ẩm bốc hơi giảm dần theo thời gian và do đó tốc độsấy cũng biến đổi theo thời gian, tức là cũng biến đổi theo độ ẩm của vật liệu

w wA

wc

A B

Hình 1: Đường cong sấy Hình 2: Đường cong tốc độ sấy

b) Các nhân tố ảnh hưởng đến tốc độ sấy

Tốc độ sấy phụ thuộc vào nhiều nhân tố như: vật liệu sấy, tác nhân sấy, chế

độ sấy và thiết bị sấy Các nhân tố chủ yếu là:

- Loại vật liệu sấy: từng vật liệu có cấu trúc, thành phần hóa học, đặc tínhliên kết ẩm khác nhau nên có tốc độ sấy khác nhau

- Hình dạng vật liệu sấy: kích thước, chiều dày lớp vật liệu (chủ yếu về bềmặt F thoát ẩm tự do của vật liệu) F tỷ lệ thuận với tốc độ ẩm thoát khỏivật liệu, bề mặt F càng lớn, sấy càng nhanh

- Độ ẩm đầu và cuối của vật liệu sấy

- Ảnh hưởng của nhiệt độ, độ ẩm và vận tốc tác nhân sấy

+ ảnh hưởng của nhiệt độ tác nhân

Nhiệt độ cao thì thời gian sấy càng giảm và tốc độ sấy tang, hàm ẩm lúc kếtthúc giai đoạn thứ nhất càng cao Đó là lý do chênh lệch nhiệt độ giữa tácnhân sấy và vật liệu sấy tăng thúc đẩy quá trình bốc hơi

+ Ảnh hưởng của tốc độ tác nhâ sấy:

Tốc độ tác nhân sấy càng lớn thì thời gian sấy càng giảm, cường độ sấy ở giaiđoạn thứ nhất tăng Hàm ẩm của vật sấy lúc kết thúc giai đoạn thứ nhất lớnhơn

Trong giai đoạn này quá trình sấy phụ thuộc vào cấu trúc của vật sấy, sự liênkết của ẩm với vật liệu sấy

+ Ảnh hưởng của loại tác nhân sấy như gió nóng, khói lò…

- Chênh lệch nhiệt đầu và cuối của tác nhân sấy

- Loại máy sấy và phương pháp sấy

c) Thời gian sấy

Quá trình sấy tối ưu là quá trình đảm bảo những yêu cầu về chất lượng sảnphẩm như không bị nứt nẻ, không cong vênh, giữ được cả vi lượng, giữnguyên màu sắc mùi vị, chi phí năng lượng ít nhất và thời gian sấy ngắn nhất.Như vậy thời gian sấy là một trong những thông số công nghệ quan trọng.Thông thường thời gian sấy được xác định theo ba phương pháp: giải tích,thực nghiệm, và giải tích-thực nghiệm

Do vật liệu sấy có nhiều loại khác nhau Liên kết ẩm với vật liệu khác nhau,chế độ sấy khác nhau nên việc tính thời gian sấy dù bằng phương pháp nàocũng rất khó khan để đảm bảo tính chính xác

Hiện nay người ta sử dụng một số phương pháp sau đây để tính thời gian sấy:phương pháp Luikov, phương pháp G.K.Phylonhenko và một số công thứckhác

• Phương pháp hóa lý: Dùng một hóa chất có tính hút nước cao để tách ẩm rakhỏi vật liệu như CaCl2 khan, H2SO4 đậm đặc… Phương pháp này đắt và phứctạp nên dùng chủ yếu để hút ẩm trong hỗn hợp khí nhằm bảo quản máy và thiếtbị.

• Phương pháp nhiệt: Dùng nhiệt năng làm bốc hơi nước ra khỏi vật liệu, được

sử dụng rộng rãi trong công nghiệp và đời sống

5 Phân loại các phương pháp sấy

Quá trình sấy có thể tiến hành bay hơi tự nhiên bằng năng lượng mặt trời, nănglượng gió… gọi là quá trình phơi hay sấy tự nhiên Phương pháp này có ưu điểmtiết kiệm được nhiệt năng nhưng lại không chủ động điều chỉnh được vận tốc củaquá trình theo yêu cầu kĩ thuật và năng suất thấp Bởi vậy, trong các ngành côngnghiệp, người ta thường tiến hành sấy nhân tạo Tùy theo từng kiểu vật liệu mà ta

có những cách sấy khác nhau Trong kĩ thuật sấy chia ra làm 2 phương pháp sấy,

đó là sấy nóng và sấy lạnh

5.1 Phương pháp sấy nóng

Ưu điểm: thiết bị sấy đa dạng, áp dụng cho nhiều loại vật liệu sấy, dải nhiệt độ nóng

rộng dễ điều chỉnh cho mỗi loại vật liệu Nguồn nhiệt phong phú và chi phí cho thiết

bị không cao

Nhược điểm: chất lượng sản phẩm không cao, màu sắc sản phẩm dễ biến đổi và chi

phí năng lượng cao

Sấy nóng được chia thành:

• Sấy đối lưu: là phương pháp sấy cho tiếp xúc trực tiếp vật liệu sấy với tácnhân sấy (không khí nóng, khói lò…)

• Sấy tiếp xúc: là phương pháp sấy không cho tác nhân sấy tiếp xúc trực tiếpvới vật liệu sấy, tác nhân sấy truyền nhiệt cho vật liệu sấy gián tiếp qua mộtvách ngăn.

• Sấy bằng tia hồng ngoại: là phương pháp sấy dùng năng lượng của tia hồngngoại do nguồn nhiệt phát ra truyền cho vật liệu sấy

• Sấy bằng dòng điện cao tần: là phương pháp sấy dùng năng lượng điệntrường có tần số cao để đốt nóng trên toàn bộ chiều dày của lớp vật liệu

►Quá trình sấy rất phức tạp và không ổn định, trong đó đồng thời xảy ra nhiềuquá trình như quá trình truyền nhiệt từ tác nhân sấy cho vật sấy, dẫn nhiệt trong vậtsấy, bay hơi của ẩm, dẫn ẩm từ trong ra bề mặt của vật liệu sấy, truyền ẩm từ bềmặt vật sấy vào môi trường sấy

5.2 Phương pháp sấy lạnh:

Nguyên tắc của phương pháp này là tạo sự chênh áp giữa vật liệu sấy và tác nhânsấy Thực hiện bằng cách làm giảm độ chứa ẩm của không khí nhờ tách ẩm ở giànlạnh Khi đó, ẩm dịch chuyển từ bề mặt vào môi trường xung quanh, có thể thựchiện ở nhiệt độ lớn hơn hoặc nhỏ hơn 0oC Phương pháp sấy lạnh bao gồm các hệthống: hệ thống sấy lạnh ở nhiệt độ lớn hơn 0oC, hệ thống sấy chân không thăng hoa,

hệ thống sấy chân không

Sấy thăng hoa: là phương pháp sấy trong môi trường có độ chân không rất cao,nhiệt độ rất thấp nên ẩm tự do trong vật liệu đóng băng và bay hơi từ trạng thái rắnthành hơi mà không qua trạng thái lỏng

• Không làm thay đổi các tính chất tự nhiên của sản phẩm.

• Thời gian bảo quản thực phẩm lâu

• Yêu cầu kĩ thuật chế tạo máy, công nghệ sấy khắt khe

• Kĩ thuật đóng gói phải đảm bảo môi trường đóng gói có độ ẩm thấp (<30%)

và nhiệt độ thấp (<200C)

• Bao bì phải dùng là polyetylen, bao lớp nhôm và có chứa nitơ

• Chất lượng sản phẩm không cao, màu sắc sản phẩm dễ biến đổi

• Chi phí năng lượng cao

II Tổng quan về thiết bị sấy

1 Thiết bị sấy đối lưu

Thiết bị này sử dụng phương pháp sấy đối lưu Đây là phương pháp thông dụngnhất Thiết bị sấy đối lưu bao gồm: thiết bị sấy buồng, thiết bị sấy hầm, thiết bị sấykhí động, thiết bị sấy tầng sôi…

1.1 Buồng sấy

Buồng sấy có hình dạng khối lập phương, khối hộp chữ nhật đứng hay nằm, hìnhtrụ đứng hoặc nằm Thành buồng sấy được bọc cách nhiệt và cách ẩm, có cửa đểnạp và lấy sản phẩm Vật sấy được rải đều thành lớp trên các tầng khay đặt gác lênkhung giá trong buồng sấy Bộ phận gia nhiệt cho tác nhân sấy có thể đặt tronghoặc ngoài buồng sấy Tác nhân sấy được đối lưu tự nhiên hay cưỡng bức nhờ hệthống quạt Quá tình sấy là gián đoạn hoặc theo chu kì Nạp và tháo sản phẩm bằngthủ công hoặc cơ giới

• Hệ thống sấy này chỉ phù hợp với các vật liệu sấy mà ta khó làm cho nó bịxáo trộn trong quá trình sấy

phương tiện vận chuyển từng xe một Hệ thống quạt vận chuyển tác nhân và bộphận gia nhiệt được lắp bên đi vào đầu hầm và đi ra ở cuối hầm Để kéo các xegòong, xe treo ta dùng xích tải Tác nhân sấy chuyển động ngược chiều hoặc cùngchiều với vật sấy Để tác nhân sấy không tràn ra ngoài, hay không khí ở ngoàikhông bị hút vào hầm thì ở đầu và cuối hầm sấy có khoang xếp để nạp và lấy từng

xe một.vHệ thống quạt vận chuyển tác nhân và bộ phận gia nhiệt đươc lắp bênngoài hoặc ngay trên nóc hầm, calorife cũng có thể lắp trong hầm

• Ưu điểm: Cấu tạo đơn giản, dễ sử dụng các phương thức khác nhau như sấy có

tuần hoàn một phần khí thải, sấy có bổ sung nhiệt trong phòng sấy

• Nhược điểm: Hầm sấy có nhược điểm của loại máy sấy tĩnh và sấy không đồng

đều giữa các lớp do hiện tượng phân tầng không khí (không khí nóng có khốilượng riêng bé nổi lên, không khí lạnh có khối lượng riêng lớn chìm xuống)

Căn cứ vào phương tiện vận chuyển, hầm sấy gồm 3 loại:

Cấu tạo của hệ thống sấy tủ bao gồm ba phần chính: tủ sấy, calorife và quạt Tùythuộc vào mục đích thiết kế mà tủ sấy có thể hồi lưu hoặc không hồi lưu

Sơ đồ nguyên lý hệ thống sấy tủ:

Tủ sấy

(1) (2) (3)

(1) quạt ( 2) calorife (3) buồng sấy

Nguyên tắc hoạt động tủ sấy:

Khi hoạt động, lúc tác nhân được quạt đưa vào calorife, tác nhân sẽ được làmnóng dần (nhờ những dây may xo có trong calorife) Nhiệt độ tăng, tốc độ truyềnnhiệt cũng tăng theo Dòng tác nhân đi theo cút cong rồi cút thẳng sau đó đưaxuống tủ để sấy, lúc này dòng tác nhân có tốc độ khá lớn Do đó, khi được đưa vào

tủ, dòng tác nhân sẽ đi thẳng xuống và phân bố đều trên các khay sấy Bên trong tủthực hiện quá trình trao đổi nhiệt, vật liệu ướt sẽ mất nước dần do tác nhân sấymang đi Khí thải sẽ được thải đi, quá trình lặp lại như thế cho đến khi hết mẻ sấy

IV.4. Máy sấy thùng quay

Quá trình sấy trong máy sấy thùng quay cũng là sấy đối lưu Sấy thùng quay được

áp dụng rộng rãi để sấy các vật ẩm dạng hạt, mảnh vụn có kích thước nhỏ như đậu

đỗ, cà phê, ngô hạt, muối ăn, đường kính…

Cấu tạo của máy sấy thùng quay gồm có:

- Thùng hình trụ làm buồng sấy đặt nằm nghiêng, liên tục quay trong quá trìnhsấy Bên trong thùng sấy có các cánh đảo trộn Vật ẩm được nạp vào đầucao, sản phẩm lấy ra ở đầu thấp của thùng Tác nhân sấy có thể là không khíđược đốt nóng nhờ calorife, khói lò Chiều chuyển động của tác nhân sấy cóthể cùng chiều, ngược chiều hoặc cắt ngang dòng vật sấy

- Các cánh đảo: hình dạng và cách lắp chúng trong thùng phụ thuộc vào vậtsấy Đối với vật sấy có kích thước lớn, dễ bám dính vào thùng thì dùng cánhnâng vật sấy lên cao rồi đổ xuống tạo mưa hạt Đối với vật sấy có kích thướcnhỏ hơn, dễ chảy thì dùng dạng cánh phân phối

- Bộ phận bịt kín ở đầu và cuối thùng quay có nhiệm vụ bịt kín khe hở giữathùng quay và bộ phận đứng yên ở 2 đầu thùng nhằm chống lai sự xâm nhậpcủa không khí khi áp suất trong thùng nhỏ hơn áp suất khí quyển và khôngcho tác nhân sấy xì ra ngoài khi áp suất trong thùng lớn hơn áp suất khíquyển.

- Hệ thống quạt vận chuyển có nhiệm vụ tạo ra dòng chảy của tác nhân sấy cólưu lượng đúng như yêu cầu

- Hệ thống dẫn động quay cho thùng sấy

• Cường độ làm việc tính theo lượng ẩm khá cao

• Thiết bị cấu tạo gọn, chiếm mặt bằng nhỏ

• Có thể cơ khí hóa và tự động hóa toàn bộ khâu sấy

Nhược điểm : Vật liệu bị đảo trộn nhiều nên dễ tạo bụi do vỡ vụn, trong nhiều

trường hợp sẽ làm giảm chất lượng sản phẩm

IV.5. Hệ thống sấy phun

Hệ thống sấy phun dùng để sấy các dung dịch, huyền phù, kem phân tán Trongcông nghiệp thực phẩm, hệ thống sấy phun dùng để sấy dung dịch sữa đã tách bơthành sữa bột, lòng đỏ trứng gà, cà phê hòa tan, nước quả ép, nấm men, vitamin…

Hệ thống sấy phun gồm có buồng sấy phun, bộ phận nạp liệu là những vòi hoặc cơcấu phun, hệ thống quạt, calorife để cấp nhiệt cho tác nhân sấy, bộ phận thu hồi sảnphẩm Nhờ các bộ phận phun mà nguyên liệu sấy được phun thành những hạt rất nhỏvào dòng tác nhân sấy đi trong buồng sấy làm tăng sự tiếp xúc giữa hai pha Do vậycường độ sấy rất cao, thời gian sấy ngắn, sử dụng tác nhân sấy có nhiệt độ cao, sảnphẩm có chất lượng tốt

Hệ thống sấy phun có nhược điểm là lưu lượng tác nhân lớn, tốn kém trong khâuchuẩn bị dung dịch, giá thành cao, kích thước lớn

IV.6. Thiết bị sấy tầng sôi

Bộ phận quan trọng của máy sấy tầng sôi là lưới (ghi) phân phối gió Để có quátrình sôi đồng đều trên toàn diện tích ghi thì áp suất tác nhân sấy phía dưới ghi phảiđều Ghi có thể là ghi cố định hoặc quay được để đổ vật liệu xuống ghi phía dưới

Nếu trong buồng sấy có nhiều tầng sôi gọi là buồng sấy nhiều tầng sôi Quá trìnhsôi ở các tầng có bản chất là như nhau nhưng nhiệt độ và độ ẩm của tác nhân sấycho mỗi tầng thường khác nhau Buồng sấy nhiều tầng sôi cho phép điều chỉnh chế

độ sấy phù hợp với độ ẩm của vật sấy nên thường dùng để sấy các vật sấy có lượng

ẩm liên kết cao, sản phẩm khô đồng đều Cường độ sấy trong buồng sấy nhiều tầngsôi cao hơn buồng có một tầng sôi

Trong hệ thống sấy tầng sôi, vật liệu sấy luôn được xáo trộn Quá trình sấy liên tục

do vật liệu khô nhẹ sẽ ở phần trên của lớp sôi và được lấy ra khỏi thiết bị sấy

Ưu điểm:

• Áp dụng rất rộng rãi để sấy các vật sấy dạng hạt, bột nhão, dung dịch…

• Cấu tạo đơn giản, làm việc liên tục hoặc gián đoạn

• Cường độ sấy cao hơn hẳn so với sấy tháp và thùng quay, thời gian sấyngắn

• Sản phẩm khô đều và chất lượng tốt

được quạt thổi vào tháp từ dưới theo kênh dẫn đi lên Tác nhân sấy tiếp xúc với cácvạt sấy và làm bay hơi ẩm từ vật sấy.

Quá trình sấy trong tháp có thể là sấy không hồi lưu khí thải, sấy có hồi lưu mộtphần hay toàn bộ khí thải, sấy có đốt nóng bổ sung cho tác nhân sấy Hệ thống sấytháp bao gồm các bộ phận: tháp sấy, hệ thống vận chuyển hạt (gàu tải, băng tải, víttải), hệ thống đốt nóng (calorife) và hệ thống vận chuyển tác nhân sấy (hệ thốngquạt) Vật sấy chuyển động từ đỉnh xuống đáy tháp có thể đi qua các vùng sấy khácnhau, mỗi vùng có hệ thống quạt và đốt nóng tác nhân sấy riêng phù hợp với chế

độ sấy của mỗi vùng Vùng đáy tháp là vùng làm nguội

Hệ thống sấy tháp có thể sấy liên tục với năng suất cao Vật liệu chảy liên tục từtrên xuống dưới tác dụng của trọng lực Vì vậy, trong quá trình sấy, vật liệu sấyđược xáo trộn đều cùng với tác nhân sấy nên sản phẩm được sấy đồng đều Tuynhiên, thiết bị này chỉ phù hợp sấy các loại vật liệu dạng hạt

2 Thiết bị sấy bức xạ

Thiết bị sấy bức xạ dùng điện năng, thường được dùng để sấy các vật liệu dạngtấm như giấy, vải…

Ưu điểm: cường độ sấy khá lớn so với sấy tiếp xúc và sấy đối lưu Do tia bức xạ

có thể đi sâu vào trong lòng vật liệu sấy làm cho quá trình truyền nhiệt trong lòngvật liệu được tăng cường, vật liệu sấy được khô đồng đều hơn

Nhược điểm: tiêu tốn nhiều điện năng.

3 Thiết bị sấy tiếp xúc

3.1 Thiết bị sấy tiếp xúc bề mặt

Thiết bị sấy tiếp xúc bề mặt được sử dụng nhiều trong công nghiệp dệt, côngnghiệp giấy hoặc trong công nghiệp thực phẩm để sấy vải, giấy và vật liệu dạngkeo dính… Bộ phận chủ yếu của thiết bị sấy tiếp xúc bề mặt là một hình trụ tròn,vật liệu sấy được tiếp xúc trực tiếp trên một phần của bề mặt đốt nóng

3.2 Thiết bị sấy tiếp xúc trong môi trường chất lỏng

Trong công nghiệp thực phẩm, người ta sử dụng thiết bị sấy tiếp xúc trong chấtlỏng nóng để gia công một số sản phẩm thực phẩm như mì ăn liền…

Ưu điểm: cường độ sấy cao, thời gian sấy ngắn

Nhược điểm: khó đảm bảo vệ sinh công ngiệp và tổn thất tác nhân (chất lỏng nóng)khá lớn

4 Thiết bị sấy dùng điện trường cao tần

Thiết bị sấy này dùng phương pháp sấy bằng điện trường cao tần Để tạo nên dòngđiện cao tần, người ta dùng máy phát cao tần Máy phát cao tần biến dòng điện mộtchiều hay xoay chiều tần số công nghiệp thành dòng điện xoay chiều tần số cao

Có hai loại máy phát cao tần là: máy phát kiểu điện tử và máy phát kiểu cơ khí.Dòng điện cao tần được đưa từ máy phát đến hai bản cực của tụ điện Dòng điệncao tần sẽ tạo ra điện trường bên trong vật liệu đặt giữa hai bản cực tụ điện, từ đólàm nóng vật liệu và sấy khô vật liệu sấy

5 Thiết bị sấy thăng hoa

Thiết bị này sử dụng phương pháp hóa hơi ẩm là thăng hoa Việc thải ẩm dùngmáy hút chân không kết hợp bình ngưng kết ẩm

Trong hệ thống thiết bị sấy thăng hoa có các thiết bị sau:

• Bình thăng hoa (buồng sấy thăng hoa) thường có cấu tạo hình trụ có đáy vànắp là các chỏm cầu

• Bình ngưng tụ có nhiệm vụ ngưng tụ hơi ẩm thoát ra và làm đóng băng ẩmnày trong quá trình sấy Dùng bình ngưng sẽ giảm nhẹ sự làm việc của bơmchân không

• Bơm chân không có nhiệm vụ hút khí tạo chân không ban đầu cho bìnhthăng hoa và trong thời gian sấy có nhiệm vụ hút hết khí không ngưng, đảmbảo sự làm việc của thiết bị

• Hệ thống làm lạnh có nhiệm vụ làm lạnh sản phẩm đến nhiệt độ yêu cầu vàlàm lạnh bình ngưng để ngưng tụ và đóng băng ẩm thoát ra, tạo điều kiệnduy trì chân không và chế độ làm việc trong hệ thống

6 Thiết bị sấy chân không thông thường

Thiết bị này sử dụng cách thải ẩm bằng máy hút chân không Do buồng sấy cóchân không nên không thể dùng cấp nhiệt bằng đối lưu, việc cấp nhiệt cho vật ẩmbằng bức xạ hay dẫn nhiệt

III, Lựa chọn thiết bị sấy dứa

Để sấy dứa người ta có thể dung thiết bị sấy chân không, hầ sấy, buồng sấy,…Ở đây em dùng thiết bị sấy buồng, là thiết bị chuyên dụng để sấy các vật liệu co dạngcục, hạt hoặc lát với năng suất không lớn lắm và thích hợp cho các cơ sở sản xuất nhỏ lẻ, phân tán Thiết bị sấy buồng là thiết bị làm việc theo chu kì, buồng sấy làm bằng thép tấm 2 lớp ở giữa có lớp cách nhiệt

Tác nhân sấy trong thiết bị buồng sấy ta dùng không khí nóng, không khí được đốt nóng nhờ calorife khí-hơi Trong thiết bị sấy buồng ta tổ chức cho tác nhân sấy lưuđộng cưỡng bức nhờ hệ thống quạt gió

CHƯƠNG II: TỔNG QUAN VỀ VẬT LIỆU DỨA VÀ CÔNG NGHỆ SẤY DỨA

I. Tổng quan về dứa

1. Lịch sử phát triển

Dứa là trái cây nhiệt đới, có nguồn gốc từ các quốc gia thuộc vùng Trung và Nam

Mỹ Khi Christopher Columbus (1451-1506) thám hiểm châu Mỹ, thấy dứa trồng ởquần đảo Guadeloup rất ngon, bèn mang về triều cống nữ hoàng Tây Ban NhaIsabella Đệ Nhất Từ đó, dứa được đem trồng ở các nước thuộc địa của Tây BanNha, nhất là các quốc gia thuộc khu vực Thái Bình Dương

Tiếng Anh của dứa là pinapple Tây Ban Nha thấy trái dưa như chóp của thông nênđặt tên là “Pina” Người Anh thêm chữ “Apple” để nói rõ hơn về tính dịu ngọt củaloại quả này.

Tiếng Việt còn gọi dứa là trái thơm hay khóm, có lẽ là do hương thơm toả ra từ tráidứa vừa chín tới

2. Đặc điểm của cây dứa

Dứa là trái cây nhiệt đới, thích hợp với môi trường ẩm thấp, nhưng có thể chịuđược nhiệt độ 28oF Tuy nhiên, ở nhiệt độ lạnh cây chậm lớn và trái chua Nôngtrại trồng dứa quy mô lớn đầu tiên trên thế giới được thiết lập ở Hawai vào năm

1885 Sau đó, nó được trồng tại nhiều quốc gia thuộc khu vực Châu Á Thái BìnhDương Dứa có quanh năm nhưng nhiều nhất là vào tháng 3 và tháng 7 Trung bìnhthời gian từ lúc trồng tới lúc thu hoạch là 18 tháng Dứa thường được hái khi đãchín, sẵn sàng để ăn Dứa hái khi còn xanh sẽ không chín tiếp vì không đủ tinh bộtchuyển thành đường

Tại Việt Nam, dứa được trồng ở rất nhiều nơi như Phú Thọ, Ninh Bình, LâmĐồng, Long An, Kiên Giang, Cần Thơ Dứa bến Lức là một đặc sản nổi tiếng khắpmiền Nam Mỗi trái dứa có thể nặng từ 0.5 đến 3 kg tùy thuộc vào chủng loạigiống và các chế độ chăm sóc

3. Thành phần dinh dưỡng trong dứa.

Dứa có nhiều vitamin C và chất xơ pectin Thành phần dinh dưỡng trong 100g dứađược trình bày trong bảng sau:

Tinh chất Ether 0,03 – 0,29g

b) Các giống chính:

- Giống Cayen Chân Mộng còn gọi là Cayen Phú Hộ (Phù Ninh-Phú Thọ)

- Giống Cayen Trung Quốc

- Giống Cayen Thái Lan

- Giống Cayen Đức Trọng – Lâm Đồng

4.2 Nhóm dứa Queen (còn gọi là dứa Hoàng hậu)

a) Đặc điểm: Lá hẹp, cứng, có nhiều gai ở mép, mặt trong của lá thường có vântrắng chạy song song theo chiều dài Dứa Queen đẻ nhiều chồi, trung bình 6-7chồi/gốc Hoa có màu xanh hồng Quả có nhiều mắt, nhỏ và lồi, thịt quả màu vàng,

ít nước, vỏ cứng dễ vận chuyển hơn so với dứa cayen, có mùi thơm hấp dẫn

Ưu điểm của dứa Queen là không kén đất, có hệ số nhân giống cao, có thể chịuđược bóng râm, thịt quả giòn, có màu sắc đẹp, vị thơm, thích hợp cho ăn tươi.b) Các giống chủ yếu

Tính toán và thiết kế hệ thống buồng sấy dứa năng suất 30kg/mẻ

- Dứa Phú Thọ còn gọi là Queen Natal

- Dứa Hoa Na Hoa còn gọi là Queen Classic

- Dứa Kiên Giang và dứa bến Lức

4.3 Nhóm dứa Spanish (còn gọi là dứa Tây Ban Nha)

Đặc điểm: Lá mềm, mép lá cong, hơi ngả về phía lưng, hoa màu đỏ nhạt Quảngắn, kích thước to hơn dứa Queen nhưng vẫn bé hơn so với dứa Cayen Mắt quảsâu, thịt quả vàng hơi pha trắng, lốm đốm, vị hơi chua Các giống dứa Spanish cónhiều chồi, ngọn Nhóm dứa Spanish tuy dễ trồng, chịu được bóng râm nhưng vìphẩm chất kém nên chỉ sử dụng trong hộ gia đình, không tập trung thành từngvùng lớn

1 Công nghệ sấy rau quả nói chung

Rau quả là loại thực phẩm có chứa hàm lượng nước cao nên vi sinh vật rất dễ xâmnhập gây hư hỏng Chính vì thế, trong ngành sản xuất thực phẩm đã phát triển côngnghệ sấy rau quả để giảm hàm lượng nước, giúp bảo quản rau quả lâu dài, thuậntiện cho việc chế biến

Rau quả được sấy theo quy trình chung sau:

Rau quả (phải thích hợp cho quá trình sấy)

Làm sạch (khô, ướt)

Lựa chọn, phân loại (theo kích thước)

Gọt, rửa

Cắt, thái (tùy theo yêu cầu)

Chần, hấp (tùy theo yêu cầu)

Phân loại

Đóng gói Sản phẩm bản mỏng

Cô đặc

Sấy Phân loại Nghiền nhỏ Đóng gói Sản phẩm dạng bột

2 Công nghệ sấy dứa

2.1 Công nghệ cắt lát, thái khoanh dứa

Trong công nghệ sấy rau quả, quá trình tạo hình là một quá trình khá quan trọng

Để sản phẩm rau quả sấy đồng đều về hình dáng, chất lượng tốt, đáp ứng được thịhiếu người tiêu dùng, tăng giá trị sản phẩm thì quá trình cắt lát được áp dụng kháphổ biến

a) Cơ sở lý thuyết của quá trình cắt lát

Cắt lát là một giai đoạn tạo hình cho nguyên liệu Đây là quá trình cơ học khônggây ra biến đổi hóa học cho sản phẩm

Quá trình cắt lát được thực hiện dưới tác dụng của lực cắt cơ học Nguyên liệuđược tạo thành những lát mỏng có độ dày giống nhau, tạo điều kiện thuận lợi choquá trình chế biến tiếp theo.

b) Các phương pháp cắt lát

Đế cắt lát rau quả thì có nhiều cách như sử dụng các sợi dây mảnh nhỏ, dùng tialaser cực mạnh nhưng phương pháp phổ biến nhất là dùng dao cắt bản mỏng

Các phương pháp cắt lát rau quả dùng dao cắt bản mỏng

• Phương pháp củ, quả đứng yên, dao chuyển động

• Phương pháp củ, quả chuyển động, dao đứng yên

Từ phương pháp cắt lát trên, các loại máy cắt đã ra đời

2.2 Quy trình sấy dứa thái khoanh

Quy trình chế biến dứa sấy thái khoanh

Nguyên liệu Phân loại Rửa Gọt vỏ Tạo hình

Đóng gói Kiểm tra Sản phẩm Sấy Ngâm hóa chất

CHƯƠNG III: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG SẤY

Hệ thống sấy được sử dụng rất rộng rãi trong hầu hết các ngành ngư nghiệp Hệ thống này có thể nằm trong khâu đầu của quá trình công nghệ như

công-nông-lâm-sơ chế nguyên vật liệu (ví dụ như quá trình sấy khô để bảo quản các sản phẩmtrong nông nghiệp, thủy sản); có thể là khâu cuối cùng của quá trình công nghệ(sấy khô các sản phẩm công nghiệp trước khi đóng gói) Vì nó gắn liền với nhiềuquy trình công nghệ sản xuất sản phẩm nên công việc thiết kế hệ thống sấy là rất

đa dạng và phức tạp Để thiết kế một hệ thống sấy hoàn chỉnh, chúng ta cần phảithực hiện theo một quy trình nhất định

I Nhiệm vụ thiết kế

Tính toán và thiết kế hệ thống buồng sấy để sấy dứa thái khoanh, năng suất 40kg/mẻ

Dứa sấy ở nhiệt độ 60oC, có thể thấp hơn hoặc cao hơn tùy độ ẩm không khí Thờigian sấy khoảng 8h, ta chia làm hai giai đoạn, với hai nhiệt độ và thời gian sấy khácnhau, do:

- Dứa là loại quả nhiều nước, hàm lượng đường cao nên ta phải sấy trong thờigian khá lâu, ở nhiệt độ khoảng 50-70oC để tránh phản ứng caramel hóa, tránhtạo lớp màu nâu ngoài bề mặt, không làm giảm chất lượng cảm quan của sảnphẩm (sấy dẻo)

- Sau khi sấy một thời gian sẽ tạo một lớp màng bao bọc bên ngoài sản phẩm.Khi đó, ẩm bên trong (đặc biệt là trong tâm sản phẩm) sẽ không thoát ra được,gây ảnh hưởng đến chất lượng sản phẩm và năng suất sấy Do đó, ta phải tăngnhiệt độ lên để thắng lại trở lực của lớp màng này

Các thông số của hai giai đoạn sấy:

Giai đoạn 1:

• Nhiệt độ tác nhân sấy: t1 = 60

• Độ ẩm dứa ban đầu: w11 = 80%

• Thời gian sấy: τ = 3h

Trạng thái không khí bên ngoài:

- Nhiệt độ: to = 25oC

- Độ ẩm tương đối: = 80%

- Áp suất khí trời: B=745 mm Hg

Trong đó: W là lượng ẩm cần bốc hơi

G 2 là khối lượng vật liệu ra

ω 1 là độ ẩm của vật liệu đầu

ω 2 là độ ẩm của vật liệu cuối

- Khối lượng vật liệu cần đưa vào là:

Khối lượng vật liệu ra khỏi giai đoạn 1 là: G12 = G11-W1= 160 – 90 = 70 kg

- Năng suất sấy trong giai đoạn 1 (5h) là:

(kg/h)

2. Tính toán quá trình sấy lí thuyết

3.1 Trạng thái không khí ngoài trời

Trạng thái không khí bên ngoài: Nhiệt độ và độ ẩm tương đối của không khí ngoàitrời phụ thuộc vào thời tiết

Theo thống kê về khí hậu Việt Nam ta lấy thông số không khí ngoài trời biểu diễnđiểm A (,) = (25, 80%)

- Áp suất khí trời: B = 745mm Hg

+) Áp suất hơi nước bão hòa:

- Phân áp suất bão hòa hơi nước Pbo bằng:

Io=Cpk.to+do(r+Cph.to) ( kJ/kg không khí khô)

Trong đó: Cpk = 1,004 (kJ/kg kkk): Nhiệt dung riêng của không khí khô

Cph = 1,842 (kJ/kh kkk): Nhiệt dung riêng của hơi nước

r = 2500 (kJ/kg): Nhiệt ẩm hóa hơi của hơi nước

II.1. Tính toán giai đoạn sấy 1

Ở giai đoạn này, năng suất bốc hơi ẩm rất lớn, ẩm bốc hơi nhiều nên nhiệt độkhông khí ra khỏi buồng sấy thấp, do đó, không cần phải hồi lưu Không khí ngoàitrời được xác định bởi cặp thông số (25, 80%) được quạt đẩy vào calorlfe, ở đâykhông khí được đốt nóng không tăng ẩm đến nhiệt độ t11 = 60

a) Thông số không khí trước khi đi vào buồng sấy: t11= 60

+) Áp suất hơi bão hòa:

Pb11 = exp (12-) = exp (12-) = 0,1968 bar