TÍNH TOÁN THIẾT KẾ MÁY SẤY HẠT BÍ GIỐNG BẰNG PHƯƠNG PHÁP SẤY BƠM NHIỆT

Để tạo ra nhiều sản phẩm nông nghiệp có chất lượng cao phục vụ nhu cầu trong nước và xuất khẩu, nước ta cần áp dụng các công nghệ tiên tiến thay cho các phương pháp truyền thống vào khâu

Giáo viên hướng dẫn:

Thạc sỹ: LÊ QUANG GIẢNG

Kỹ sư: ĐINH CÔNG BÌNH

Thành phố Hồ Chí Minh Tháng 06/2011

LỜI CẢM ƠN

Trong thời gian học tập ở trường Đại Học Nông Lâm TP Hồ Chí Minh và cho

đến ngày hoàn thành luận văn tốt nghiệp, tôi đã nhận được sự quan tâm chỉ dạy và giúp đỡ tận tình của quý thầy, cô giáo Qua luận văn này tôi xin chân thành bày tỏ lòng biết ơn đến:

Ban giám hiệu trường Đại Học Nông Lâm TP HCM

Ban chủ nhiệm khoa Cơ Khí – Công Nghệ

Quý thầy cô đã tận tình chỉ dạy, hướng dẫn và giúp đỡ tôi trong suốt thời gian học tập tại trường

Tôi xin chân thành cảm ơn thầy Th.S Lê Quang Giảng và KS Đinh Công Bình

đã trực tiếp hướng dẫn, theo dõi và giúp đỡ tôi thực hiện đề tài này

Cuối cùng tôi xin tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến cha mẹ, người thân và bạn bè đã động viên giúp đỡ tôi trong thời gian học tập cũng như trong thời gian thực hiện đề tài Xin chân thành gửi đến quý thầy cô, gia đình và bạn bè lời chúc sức khỏe và lời cảm ơn chân thành nhất

TÓM TẮT

Đề tài: “TÍNH TOÁN THIẾT KẾ MÁY SẤY HẠT BÍ GIỐNG BẰNG PHƯƠNG PHÁP SẤY BƠM NHIỆT” Với đề tài này tôi đã thí nghiệm, đánh giá và lựa chọn phương án thiết kế sao cho đạt được các mục tiêu: kết cấu máy đơn giản, dễ

sử dụng, chi phí năng lượng thấp, đạt được năng suất và chất lượng sản phẩm cao Nội dung chính như sau:

Chương 1: MỞ ĐẦU

Chương 2: TỔNG QUAN

Giới thiệu sơ lược về cây bí, nguồn gốc xuất xứ cũng như tác dụng của quả bí và hạt bí Tình hình sản xuất và hiện trạng về hạt rau giống nói chung và hạt bí giống nói riêng Đồng thời cũng đưa ra các phương pháp sấy khác nhau để lựa chọn phương án thiết kế tốt nhất

Chương 3: PHƯƠNG PHÁP VÀ PHƯƠNG TIỆN

Chương 4: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN

Chương này sẽ trình bày cụ thể phần tính toán và thiết kế một máy sấy hạt bí giống theo những yêu cầu được đặt ra từ ban đầu

Chương 5: KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ

MỤC LỤC

Trang

Trang tựa i

Lời cảm ơn ii

Tóm tắt iii

Mục lục iv

Danh sách các hình vii

Danh sách các bảng viii

Chương 1: MỞ ĐẦU 1

1.1.Đặt vấn đề 1

1.2.Mục đích của đề tài 1

Chương 2 :TỔNG QUAN 2

2.1 Tổng quan về hạt rau giống 2

2.1.1 Nguồn gốc xuất xứ, đặc điểm và phân loại hạt bí 2

2.1.2 Quả và hạt bí đỏ 2

2.1.3 Tính chất vật lý và thành phần hóa học của hạt bí 3

2.1.4 Tình hình sản xuất và bảo quản hạt giống 4

2.1.5 Tình hình sấy hạt rau giống hiện nay 7

2.1.6 Hiện trạng sau thu hoạch của ngành sản xuất hạt giống Việt Nam 7

2.2 Giới thiệu một số phương pháp sấy 9

2.2.1 Phương pháp nhiệt độ cao- sấy nóng 9

2.2.2 Phương pháp sấy nhiệt độ thấp 10

2.2.2.1 Phương pháp sấy lạnh 10

2.2.2.2 Phương pháp sấy thăng hoa 14

2.2.2.3 Phương pháp sấy chân không 15

2.2.2.4 Sấy bơm nhiệt 16

2.3 Những vấn đề về hệ thống lạnh 17

2.3.1 Chu trình lạnh 17

2.3.2 Các vấn đề liên quan đến dàn lạnh 18

2.3.3 Các vấn đề liên quan đến dàn nóng 19

v

2.3.4 Một số điều cơ bản của máy nén 20

Chương 3 : PHƯƠNG PHÁP VÀ PHƯƠNG TIỆN 21

3.1 Phương pháp 21

3.1.1 Phương pháp sấy thí nghiệm 21

3.1.2 Phương pháp tính toán 21

3.2 Phương tiện 21

Chương 4 : KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 22

4.1 Các kết quả thí nghiệm 22

4.1.1 Xác định ẩm độ đầu của hạt bí 22

4.1.2 Xác định khối lượng thể tích của hạt bí 22

4.1.3 Kết quả sấy thí nghiệm 23

4.2 Tính toán sơ bộ 25

4.3 Lựa chọn nguyên lý cấu tạo và nguyên lý hoạt động của máy 26

4.3.1 Nguyên lý cấu tạo 26

4.3.2 Nguyên lý hoạt động 27

4.4 Tính toán thiết kế buồng sấy 27

4.5 Xây dựng quá trình sấy lý thuyết trên đồ thị I-d 28

4.5.1 Đồ thị I – d 28

4.5.2 Tính toán quá trình sấy 34

4.6 Tính toán dàn bay hơi 31

4.7 Các thông số của chu trình lạnh 33

4.8 Tính toán máy nén 34

4.9 Tính toán chọn dàn ngưng tụ 35

4.10 Tính toán trở lực và chọn quạt 36

Chương 5 : KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ 40

5.1 Kết luận 40

5.2 Đề nghị 40

TÀI LIỆU THAM KHẢO

PHỤ LỤC

DANH SÁCH CÁC HÌNH

Hình 2.1: Quả bí đỏ 3

Hình 2.2: Hạt bí đỏ 3

Hình 2.3: Cây bí đỏ 3

Hình 2.4: Máy sấy lạnh gia nhiệt TNS bằng điện trở 12

Hình 2.5: Máy sấy lạnh CRD2 13

Hình 2.6: Máy sấy lạnh CCRD 14

Hình 2.7: Máy sấy thăng hoa 15

Hình 2.8: Máy sấy chân không kiểu tủ 15

Hình 2.9: Máy sấy chân không trụ tròn 16

Hình 2.10: Sơ đồ nguyên lý máy sấy bơm nhiệt 16

Hình 4.1: Sơ đồ nguyên lý hoạt động 26

Hình 4.2: Giản đồ trắc ẩm I-d 28

Hình 4.3: Sơ đồ chu trình 33

DANH SÁCH CÁC BẢNG

Bảng 1: Diện tích và sản lượng rau của Việt Nam qua các năm 4

Bảng 2: Bảng tiêu chuẩn hạt giống 6

Bảng 3: Danh sách các đơn vị được vay vốn hỗ trợ để đầu tư thiết bị chế biến.7 Bảng 4: Xác định ẩm độ đầu của hạt bí 22

Bảng 5: Xác định khối lượng hạt bí 22

Bảng 6: Kết quả sấy thí nghiệm 23

Bảng 7: Kết quả thí nghiệm nảy mầm 24

Bảng8: Các số liệu của chu trình 34

Chương 1

MỞ ĐẦU 1.1 Đặt vấn đề

Nước ta nằm trong khu vực khí hậu nhiệt đới nóng ẩm, có điều kiện khí hậu và thổ nhưỡng hết sức thuận lợi cho nông nghiệp Đặc biệt là các loại cây lương thực, nông sản và các loại rau củ quả Tuy sản lượng các sản phảm nông nghiệp của chúng ta tương đối lớn nhưng chất lượng sản phẩm chưa cao, đặc biệt là khâu chế biến bảo quản sau thu hoạch để chống thất thoát và nâng cao chất lượng sản phẩm còn nhiều hạn chế

Để tạo ra nhiều sản phẩm nông nghiệp có chất lượng cao phục vụ nhu cầu trong nước và xuất khẩu, nước ta cần áp dụng các công nghệ tiên tiến thay cho các phương pháp truyền thống vào khâu chế biến và bảo quản sản phẩm sau thu hoạch, trong đó có công nghệ sấy Với sản phẩm là các hạt rau, quả khi sấy

ở nhiệt độ cao có thể phá huỷ các hoạt tính sinh học như hoocmôn, màu sắc, mùi vị, giảm chất lượng sản phẩm và khả năng nảy mầm của hạt

Phương pháp làm khô đơn giản và truyền thống là phơi nắng, có ưu điểm

là tận dụng được năng lượng mặt trời tuy nhiên thời gian làm khô kéo dài, thất thoát trong quá trình phơi, không đảm bảo chất lượng và giảm khả năng nảy mầm của hạt, đặc biệt là phụ thuộc vào thời tiết

Khả năng nảy mầm và chất lượng của hạt giống là yếu tố quan trọng đầu tiên đảm bảo cho một vụ mùa bội thu Chính vì yếu tố quan trọng đó nên cần thiết phải áp dụng công nghệ tiên tiến thay cho phương pháp truyền thống vào khâu xử lý và bảo quản hạt giống Phương pháp sấy lạnh với nhiệt độ thấp, tác nhân sấy tuần hoàn khép kín đảm bảo được màu sắc, mùi vị và đặc biệt là khả năng nảy mầm của hạt là một phương pháp cần thiết cần được áp dụng thay thế cho các phương pháp truyền thống

1.2 Mục đích của đề tài

Tính toán thiết kế máy sấy hạt bí giống năng suất 100 kg/mẻ bằng phương pháp sấy bơm nhiệt

2

Chương 2

TỔNG QUAN 2.1 Tổng quan về hạt rau giống

2.1.1 Nguồn gốc xuất xứ, đặc điểm và phân loại hạt bí

Cây bí đỏ có tên khoa học: Cucurbita pepo Cucurbita moschata, thuộc họ bầu bí:Cucurbitaceae Bí đỏ có nguồn gốc từ Trung Mỹ,gồm 25 loài nhưng phổ biến nhất

ở vùng nhiệt đới là C pepo và C moschata, còn C maxima thì thích hợp ở vùng khí hậu mát

Hạt bí được lấy từ quả bí đỏ, bí ngô hoặc bí rợ Các loại cây bí này có nguồn gốc từ Châu Mỹ, du nhập vào nước ta và được dùng làm thực phẩm hoặc làm thuốc chữa bệnh Để làm thực phẩm có thể thu hái quả non hoặc quả già, cũng có thể dùng ngọn cây bí làm rau Nếu muốn sử dụng hạt thì phải thu hái quả già, sau đó bổ lấy hạt rửa sạch đem phơi khô để dùng dần hoặc để làm giống cho vụ sau

2.1.2 Quả và hạt bí đỏ

Bí đỏ là một loại cây phổ biến, rất dễ trồng và có năng suất cao Quả bí đỏ là một loại thực phẩm ngon và rất bổ dưỡng Các nhà khoa học đã chứng minh được rằng

bí đỏ có lợi trong việc đề phòng hằng trăm bệnh

Các loại bí đỏ màu vàng - da cam có hàm lượng beta-carotin cao hơn gan đến

ba lần, hơn cà rốt năm lần Trong cơ thể, beta-carotin chuyển thành vitamin A và không chỉ kiểm soát quá trình lớn lên và phát triển của cơ thể, duy trì thị giác và phản ứng kháng thể ở mức độ cần thiết, mà còn là chất chống oxy hóa tự nhiên tốt nhất, giúp bảo vệ cơ thể trước sự tấn công của môi trường xung quanh Điều chủ yếu nhất -

bí đỏ ngăn chặn quá trình biến các tế bào thành dạng ác tính

Ruột bí đỏ có nhiều chất pectin, có tác dụng cải thiện chức năng của ruột khi bị táo bón Do đó để không gặp các vấn đề tiêu hóa thì nên ăn bí đỏ nhiều Bí đỏ đứng đầu trong các loại rau quả về lượng sắt Ngoài ra trong bí đỏ có không ít muối đồng và phoostpho, cũng có tác dụng tốt tới việc tạo máu Do đó, các món ăn từ bí đỏ là chất rất tốt để phòng thiếu máu do thiếu sắt

Trên toàn thế giới, việc trị liệu bằng bí đỏ ngày càng được áp dụng nhiều Sử dụng thường xuyên bí đỏ trong thức ăn có khả năng ngăn chặn nhiều bệnh nghiêm trọng như nhồi máu cơ tim, thiểu năng tim và ung thư

Bên cạnh đó, bí đỏ còn được người Nhật Bản ví như một trong những món không thể thiếu giúp kéo dài tuổi thọ Ngoài ra từ lâu người ta đã biết dùng hạt bí đỏ rang như một món ăn chơi bên cạnh hạt dưa, hạt hướng dương nhưng không hẳn ai cũng biết đấy còn là một chất tẩy giun sán Người ta đã lấy hạt bí đỏ để chế tạo một loại dầu chưa nhiều carotenoid (beta-caroten,alpha-caroten,zeaxanthine,lutein) là những chất chống oxy hóa mạnh giúp phòng ngừa các bệnh như đục thủy tinh thể, các bệnh tim mạch và một số loại ung thư

Hình 2.1: Quả bí đỏ Hình 2.2: Hạt bí đỏ

(Nguồn:http://bacsytructuyen.com/upload_images/image/Hong/11_29/14_bi%20do.jpg)

Hình 2.3: Cây bí đỏ (Nguồn: http://www.chseeds.vn/images/stories/sanpham/bi_do_2.jpg)

2.1.3.Tính chất vật lý và thành phần hóa học của hạt bí

a Tính chất vật lý

Ẩm độ:

- Ẩm độ đầu của hạt bí mới thu hoạch W1 = 40%

- Ẩm độ cuối của hạt bí sau sấy W2 = 12%

Khối lượng riêng của hạt bí là 570 kg/m3

4

b Thành phần hóa học của hạt bí

Hạt bí có các khoáng chất như Mg, Zn, Selen, Mn, Cu , chất xơ, các axit béo không no như omega-3 và omega-6, vitamin E, tiền chất prostaglandin, và một số axit amin khác như axit glutamic, arginine

Trong 100g hạt bí rang có chứa các chất sau: Protid 35,1g, lipid 31,8g, glucid 23,3g, các chất khoáng: Ca 235mg, P 670mg, Fe 6,7mg, caroten 0,47mg, vitamin B1 0,15mg, vitamin B2 0,15mg, vitamin PP 3mg, cung cấp 520 Kcal

100g hạt bí (phần ăn được) sinh 541 calori, có 25g protein, 46g chất béo, gamma tocophenrol, delta-phytosterol và một aminoacid riêng biệt là cucurbitin Các delta 5-, delta 7-, delta 8-phytosterol (24-alkylsterols) bao gồm clerosterol, isofucosterol, sitosterol, sitgmasterol, isoavenasterol, spinaterol (theo Harbal medicines 1999)

Hạt bí chứa 30% dầu không bão hòa cố định (bao gồm các axit béo linoleic và oleic) Các hạt giống cũng chứa cucurbitacins, vitamin, và khoáng sản, đặc biệt là kẽm Hạt bí ngô có chứa sắt, vitamin B, và khoáng chất

2.1.4.Tình hình sản xuất và bảo quản hạt giống

a Tình hình sản xuất hạt giống

Khối lượng hạt giống sản xuất trong năm 2006 ước lượng khoảng 167000 tấn (hơn 80% là hạt giống lúa), chỉ mới đáp ứng được 56% yêu cầu của thị trường Tuy nhiên, chỉ khoảng 60% khối lượng hạt giống nói trên được sấy, chế biến bằng các phương tiện cơ giới Do đó lượng hạt giống được sản xuất theo phương pháp công nghiệp đến nay chỉ mới đáp ứng được 1/3 nhu cầu của thị trường

(Số liệu năm 2007 của Cục trồng trọt Bộ Nông nghiệp và Phát triển nông thôn)

b.Bảo quản hạt giống

Phải giữ cho hạt giống không bị hư hại, có đủ sức sống và tỉ lệ nảy mầm theo quy định tiêu chuẩn chất lượng giống quốc gia Bất lợi nhất trong bảo quản hạt giống cây trồng là nhiệt độ và độ ẩm không khí cao, vì đó là điều kiện thuận lợi cho nấm mốc và sâu mọt hoạt động, làm tăng hô hấp, hạt mất sức nảy mầm nhanh, sức sống của mầm kém Vì vậy, hạt giống sau khi thu hoạch phải phơi khô hoặc sấy và tuỳ vào thời tiết, tuỳ từng loại hạt mà bảo quản theo nhiều cách khác nhau:

 Kiểu thông thoáng, thường áp dụng cho hạt (lúa, ngô, cao lương, ….)

 Kiểu nửa kín, thường áp dụng cho loại hạt khó bảo quản như lạc, đậu

tương, đậu xanh, ngô , hạt rau cải, dưa, bí Hạt phải phơi khô hơn, cho vào thùng nhựa, chum, vại, thùng phuy , bên dưới lót tro bếp, trên cùng phủ tro hoặc trộn tro với hạt để hút ẩm, đậy nắp thật kín, dán giấy bên ngoài để ngăn sự trao đổi không khí Sau 2 - 3 tháng, nếu chưa cần gieo hoặc dùng thì lấy ra phơi nắng lại, thay tro mới Với số lượng lớn, muốn giữ được lâu dài và an toàn hơn, có thể áp dụng một số kĩ thuật đơn giản:

6

+ Mở rộng kiểu bảo quản thông thoáng: ngô (lột vỏ bì, để nguyên cả bắp) cho lên

kệ nhiều tầng, mỗi tầng cao không quá 40 cm, có lưới bao, để trong kho trống, thoáng gió, kho có mái và vách che mưa Ngày nắng ráo, đưa cả kệ ra phơi

+ Bảo quản kín: ở quy mô nhỏ, dùng túi chứa 5 - 10 kg hạt hoặc thùng thiếc hàn kín, có lưới kẽm để ngăn chuột

+ Bảo quản lạnh: xây dựng kho lạnh đúng quy cách, trang bị máy làm lạnh và máy hút ẩm Kết hợp bảo quản lạnh và bảo quản kín đối với hạt giống để không làm giảm sức nảy mầm

Bảo quản hạt giống có thể ngắn hạn (đoản kì), trung hạn (trung kì), lâu dài (trường kì) Hiện nay, cần chú ý bảo quản quỹ gen cây trồng

Bảng 2: Bảng tiêu chuẩn hạt giống

11,0 10,0

11,0 10,0

2.1.5.Tình hình sấy hạt rau giống hiện nay

Phương pháp làm khô truyền thống và đơn giản nhất là phơi nắng, có ưu điểm là tận dụng được năng lượng mặt trời, tiết kiệm chất đốt, nhưng thời gian làm khô kéo dài, tốn nhân công, làm giảm nhiều vitamin C (đến 80%) và caroten (tiền sinh tố A), khả năng nảy mầm của hạt thấp, thất thoát trong quá trình phơi do chim ăn hạt, phải có mái che trong quá trình phơi, đòi hỏi nhiều diện tích sân phơi, khó giải quyết được khối lượng lớn và đặc biệt là phụ thuộc vào thời tiết

Ở một số địa phương chủ yếu vẫn sấy nông sản bằng lò sấy thủ công trực tiếp Nhược điểm của lò sấy trực tiếp là sản phẩm thường bị khói, bụi, chất lượng không đồng đều, vệ sinh thực phẩm và vệ sinh môi trường lao động không đảm bảo, chi phí công lao động cao

2.1.6.Hiện trạng sau thu hoạch của ngành sản xuất hạt giống Việt Nam

Nhìn chung, tình hình trang bị các thiết bị chế biến hạt giống của các công ty/trung tâm sản xuất giống của nước ta ở còn thấp, chưa đáp ứng với yêu cầu chất lượng Nhiều doanh nghiệp đã có sự đầu tư máy móc để công nghiệp hoá chế biến hạt giống nhưng nhìn chung còn thiếu đồng bộ do đầu tư dàn trải, thiếu nguồn vốn Khi đầu tư thiết bị đầu cuối của dây chuyền chế biến giống thì thiết bị đầu đã lạc hậu hoặc hỏng hóc

Ngoài 2 Công ty được đầu tư đồng bộ 2 nhà máy chế biến với thiết bị chế biến hiện đại của Đan Mạch là Công ty CP giống cây trồng Thái Bình và Công ty CP giống cây trồng Quảng Bình, và một vài công ty nước ngoài hoặc liên doanh với nước ngoài, thiết bị chế biến của các đơn vị giống khác đều có nguồn gốc Việt Nam hoặc nhập khẩu một phần từ các nước Hàn Quốc, Đài Loan

Từ 2005 - 2007, Quỹ đầu tư ngành giống của Hợp phần giống cây trồng đã làm thủ tục cho 5 doanh nghiệp vay vốn đầu tư hoặc nâng cấp các dây chuyền thiết bị, cụ thể như sau:

Bảng 3: Danh sách các đơn vị được vay vốn hỗ trợ để đầu tư thiết bị chế biến (Nguồn: Báo cáo của Quỹ Hỗ trợ đầu tư ngành giống Tiểu hợp phần 7+9, 2007)

Hà Nam

10,8

4 Cty CP GCT Đại Thịnh Nhà máy chế biến giống

5 Cty CP GCT Thanh Hoá

Dây chuyền chế biến giống nông nghiệp chất lượng cao

11,1

Phần lớn các thiết bị được lựa chọn để đầu tư là do Viện Cơ Điện và Công nghệ sau thu hoạch và Công ty CP Giống cây trồng miền Nam sản xuất

Trong 14 năm qua (1995 - 2009), Công ty cổ phần Giống cây trồng miền Nam đã chế tạo và lắp đặt 7 hệ thống thiết bị chế biến hạt giống tại các đơn vị trực thuộc Công

Cũng trong thời gian đó, SSC đã cung ứng cho 94/tổng số 259 (36%) đơn vị SXKD hạt giống của các địa phương trong cả nước, gồm :

- 118 máy sấy (với tổng công suất sấy là 521 tấn ngô bắp/mẻ, 684 tấn hạt giống/mẻ)

- 140 máy sàng (với tổng công suất sàng là 139,3 tấn hạt giống/giờ)

So với nhu cầu của thị trường thiết bị chế biến hạt giống của các doanh nghiệp giống trong cả nước thì số lượng thiết bị đã được cung ứng nói trên chỉ mới đáp ứng được khoảng 35% tổng nhu cầu

2.2 Giới thiệu một số phương pháp sấy

Dựa vào trạng thái tác nhân sấy hay cách tạo ra động lực quá trình dịch chuyển

ẩm ra khỏi vật liệu ẩm mà chúng ta chia ra làm hai phương pháp sấy: Phương pháp sấy nhiệt độ cao ( hay phương pháp sấy nóng) và phương pháp sấy nhiệt độ thấp

2.2.1 Phương pháp sấy nhiệt độ cao - sấy nóng

Trong phương pháp sấy nóng tác nhân sấy( TNS )và vật liệu sấy (VLS)được đốt nóng Do TNS được đốt nóng nên độ ẩm tương đối  giảm dần đến phân áp suất hơi nước Pam trong TNS giảm Mặt khác do nhiệt độ của VLS tăng lên nên mật độ hơi trong các mao quản tăng nên phân áp suất hơi nước trên bề mặt vật liệu cũng tăng theo

Như vậy trong hệ thống sấy nóng có hai cách để tạo ra độ chênh phân áp suất hơi nước giữa vật liệu sấy và môi trường

- Cách thứ nhất là giảm phân áp suất của hơi nước trong tác nhân sấy bằng cách đốt nóng

- Cách thứ hai là tăng phân áp suất hơi nước trong vật liệu sấy

Do đó, HTS nóng thường được phân loại theo phương pháp cung cấp nhiệt:

a) Hệ thống sấy đối lưu: trong phương pháp này việc cấp nhiệt cho vật ẩm thực

hiện bằng cách trao đổi nhiệt đối lưu (tự nhiên haycưỡng bức ) Trường hợp này môi chất sấy làm nhiệm vụ cấp nhiệt Hệ thống sấy đối lưu gồm: hệ thống sấy buồng, hệ thống sấy hầm, hệ thống sấy khí động…

b) Hệ thống sấy tiếp xúc: trong phương pháp này việc cấp nhiệt cho vật liệu sấy

thực hiện bằng dẫn nhiệt do vật sấy tiếp xúc với bề mặt có nhiệt độ cao hơn Hệ thống sấy tiếp xúc gồm: hệ thống sấy lô, hệ thống sấy tang…

c) Hệ thống sấy bức xạ: trong phương pháp này việc gia nhiệt cho vật ẩm thực hiện

bằng trao đổi nhiệt bức xạ Người ta dùng đèn hồng ngoại hay các bề mặt rắn có nhiệt

độ cao hơn để bức xạ nhiệt tới vật ẩm Trường hợp này môi chất sấy không làm nhiệm

vụ gia nhiệt cho vật liệu ẩm

d) Hệ thống sấy khác: hệ thống sấy dùng dòng điện cao tầng hoặc dùng năng lượng

điện từ trường Trong phương pháp này người ta để vật ẩm trong điện trường tần số cao, vật ẩm sẽ được nóng lên Trường hợp này môi chất sấy không làm nhiệm vụ gia nhiệt cho vật

 Ưu nhược điểm của phương pháp sấy nóng

 Ưu điểm :

+ Thời gian sấy bằng các phương pháp sấy nóng ngắn hơn so với phương pháp sấy lạnh

+ Năng suất cao và chi phí ban đầu thấp

+ Nguồn năng lượng sử dụng cho phương pháp sấy nóng có thể là khói thải, hơi nước nóng, hay các nguồn nhiệt từ dầu mỏ, than đá, rác thải, cho đến điện năng + Thời gian làm việc của hệ thống cũng rất cao

 Nhược điểm :

+ Chỉ sấy được các vật sấy không cần có các yêu cầu đặc biệt về nhiệt độ

+ Sản phẩm sấy thường hay bị biến màu và chất lượng không cao

2.2.2 Phương pháp sấy nhiệt độ thấp

Ngày nay đã xuất hiện nhiều phương pháp sấy nhiệt độ thấp khác nhau ,trong

đó có các phương pháp chính sau đây:

2.2.2.1 Phương pháp sấy lạnh

Trong phương pháp sấy lạnh, tác nhân sấy là không khí được khử ẩm bằng phương pháp làm lạnh hoặc bằng các máy khử ẩm hấp thụ và sau đó được đốt nóng hoặc làm lạnh đến nhiệt độ mà công nghệ yêu cầu rồi cho đi qua vật liệu sấy Khi đó, do phần áp suất hơi nước trong tác nhân sấy bé hơn phần áp suất hơi nước trên bề mặt vật liệu sấy

mà ẩm từ dạng lỏng bay hơi đi vào tác nhân sấy Sau đó hơi nước trong không khí ẩm được ngưng tụ

Ứng dụng :

- Trong lĩnh vực nông nghiệp: Dùng để sấy một số sản phẩm cao cấp như:

+ Các loại rau quả, trái cây: Xoài, chuối, cà rốt, hành lá…

+ Các loại nấm quí như linh chi, nấm sò

+ Các cây dược liệu

- Sản phẩm bảo quản lâu và ít bị tác động bởi điều kiện bên ngoài

- Quá trình sấy kín nên không phụ thuộc nhiều vào điều kiện môi trường

 Nhược điểm :

- Giá thành thiết bị cao, tiêu hao điện năng lớn

- Vận hành phức tạp, người vận hành cần có trình độ kỹ thuật cao

- Cấu tạo thiết bị phức tạp, thời gian sấy lâu

- Nhiệt độ môi chất sấy thường gần nhiệt độ môi trường nên chỉ thích hợp với một số loại vật liệu, không sấy được các vật liệu dể bị vi khuẩn làm hư hỏng ở nhiệt độ môi trường như bị ôi, thiu, mốc…

- Do cuốn bụi nên có thể gây tắc tại thiết bị làm lạnh

 Máy sấy lạnh dùng điện trở gia nhiệt cho tác nhân sấy:

Mô hình máy sấy:

Hình 2.4 : Máy sấy lạnh gia nhiệt TNS bằng điện trở

1- Máy nén 2- Dàn nóng 3- Quạt dàn nóng 4- Ống mao dẫn 5- Dàn lạnh 6- Quạt buồng sấy 7- Điện trở

8- Lưới tản gió 9- khay sấy 10- buồng sấy

 Mô tả hoạt động của máy:

TNS sau khi qua dàn lạnh có nhiệt độ t thấp và ẩm độ φ cao được quạt thổi qua dàn điện trở, nhiệt độ TNS tăng lên làm ẩm độ φ giảm xuống đến mức yêu cầu TNS có t cao và φ thấp sẽ được thổi vào buồng sấy thực hiện quá trình sấy Sau khi qua buồng sấy, TNS có nhiệt độ giảm xuống thấp và

ẩm độ rất cao do mang ẩm thoát ra từ VLS sẽ được cho qua dàn lạnh tách ẩm

để hồi lưu hoàn toàn cho chu trình sấy mới

 Giới thiệu một số máy sấy lạnh được bán trên thị trường

 

(Nguồn: http://kimkimthanh.com/index.php/product/detail/33)

Mô tả:

- Lưu lượng từ 4m³/min đến 180m³/min

- Nhiệt độ môi trường cho phép từ 5ºC (41ºF) đến 50ºC (122ºF)

- Nhiệt độ khí nén vào cho phép từ 5ºC (41ºF) đến 60ºC (140ºF)

- Nhiệt độ điểm sương là: 3ºC (180m³/phút) -7 ºC (217.7m³/phút)

- Gas lạnh R407C

- Áp suất lớn nhất 14bar (174psi)

- Xả nước tự động không mất áp

- Nhiệt độ môi trường cho phép từ 5ºC (41ºF) đến 50ºC (122ºF)

- Nhiệt độ khí nén vào cho phép từ 5ºC (41ºF) đến 65ºC (140ºF)

- Nhiệt độ điểm sương là: 3ºC

- Môi chất lạnh R407C

- Áp suất lớn nhất 12bar - 16bar

- Xả nước tự động không mất áp

2.2.2.2 Phương pháp sấy thăng hoa

Hệ thống sấy lạnh mà trong đó ẩm trong VLS ở dạng rắn trực tiếp biến thành hơi đi vào tác nhân sấy Trong sấy thăng hoa người ta duy trì nhiệt độ vật liệu T<273K, áp suất TNS p<610 Pa Do đó khi VLS nhận được nhiệt lượng thì nước trong VLS ở dạng rắn sẽ chuyển trực tiếp thành hơi nước đi vào tác nhân sấy

Hình 2.7 : Máy sấy thăng hoa (Nguồn:http://khoahoc.baodatviet.vn/Home/KHCN/May-say-giup-bao-quan-thuc-pham-12-thang/201011/119414.datviet)

2.2.2.3.Phương pháp sấy chân không

Là phương pháp sấy có nhiệt độ VLS T<273K, áp suất TNS bao quanh VLS p>610Pa Khi VLS nhận được nhiệt lượng các phân tử nước ở thể rắn không chuyển trực tiếp thành hơi để đi vào tác nhân sấy mà trước khi chuyển thành hơi đi vào môi trường nước ở thể rắn phải chuyển sang thể lỏng

Hình 2.8 : Máy sấy chân không kiểu tủ

Hình 2.9 : Máy sấy chân khơng trụ trịn

2.2.2.4 Sấy bơm nhiệt

Xét về nguyên lý hoạt động của chu trình thì giữa bơm nhiệt và máy lạnh khơng cĩ gì khác nhau, điều khác nhau chỉ là mục đích sử dụng

- Trong máy lạnh mục đích sử dụng là nguồn lạnh q2

- Trong bơm nhiệt mục đích sử dụng là nguồn nĩng q1

Dàn Dàn

BuồnTái tuần hoàn toàn bộ tác

Ưu nhược điểm của máy sấy bơm nhiệt:

Ưu điểm:

- Hiệu suất năng lượng cao do quá trình có thể tái tuần hoàn toàn bộ TNS

- Giữ được mùi vị và màu sắc của VLS tương đối như lúc ban đầu

- Ứng dụng để sấy các loại VLS không chịu được nhiệt độ cao như rau quả, mật ong, sản phẩm chứa nhiều vitamin…

- Sản phẩm thu được có chất lượng cao

- Rò rỉ môi chất lạnh ra môi trường nếu ống bị nứt, bể

- Đầu tư ban đầu lớn (do có hệ thống máy lạnh)

2.3 Những vấn đề về hệ thống lạnh

2.3.1 Chu trình lạnh

Hệ thống lạnh trong máy sấy chỉ yêu cầu đưa nhiệt độ xuống tới điểm đọng sương cho nên trong phần này ta chỉ nêu chu trình khô

Chu trình khô là loại chu trình có hơi hút về máy nén là hơi bão hoà khô

Các quá trình của chu trình khô:

1-2: quá trình nén hơi đoạn nhiệt (s1 = s2 hoặc Δs = 0 ) từ áp suất bay hơi và nhiệt

độ vùng bay hơi lên áp suất ngưng tụ và nhiệt độ T2 > Tk Quá trình này tiến hành trong vùng hơi quá nhiệt

2-3: Quá trình làm mát và ngưng tụ hơi môi chất đẳng áp, thải nhiệt cho nứơc hoặc không khí làm mát

3-4: Quá trình tiết lưu đẳng enthalpy từ áp suất ngưng tụ, nhiệt độ ngưng tụ xuống áp suất bay hơi, nhiệt độ bay hơi

4-1: Quá trình bay hơi đẳng áp, đẳng nhiệt để thu nhiệt của môi trường lạnh Tính toán chu trình khô

 Phân loại thiết bị bay hơi

Thiết bị bay hơi rất đa dạng, người ta có thể phân loại chúng theo các cơ sở sau a) Phân loại dựa trên trạng thái môi trường làm lạnh người ta chia ra :

- Thiết bị bay hơi làm lạnh chất tải lạnh lỏng (nước , nước muối …)

- Thiết bị bay hơi làm lạnh không khí Riêng loại bốc hơi làm lạnh không khí còn chia ra giàn lạnh tĩnh và giàn lạnh quạt

b) Phân loại dựa vào mức độ choán chỗ của môi chất lỏng trong thiết bị Trên cơ

sở này người ta chia ra loại ngập và loại không ngập

- Loại thiết bị bay hơi ngập, môi chất lỏng (NH3 , Freon ) bao phủ toàn bộ bề mặt trao đổi nhiệt (thường là loại cấp lỏng từ dưới lên )

- Loại thiết bị bay hơi không ngập thì dùng môi chất lỏng không bao phủ toàn

bộ bề mặt trao đổi nhiệt, một phần bề mặt trao đổi nhiệt dùng để quá nhiệt hơi hút về máy nén (thường là loại cấp lỏng từ trên xuống )