NGHIÊN CỨU, THIẾT KẾ MÔ HÌNH MÁY SẤY THÁP SẤY LÚA NĂNG SUẤT 100 kgMẺ

Trong quá trình sấy, khối hạt cần có độ xốp lỗ hổng cần thiết cho quá trình truyền nhiệt và truyền ẩm với tác nhân sấy được dễ dàng.. Vì vậy, trong quá trình sấy luôn xảy ra nhiều giai đ

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP

NGHIÊN CỨU, THIẾT KẾ MÔ HÌNH MÁY SẤY THÁP

SẤY LÚA NĂNG SUẤT 100 kg/MẺ

Họ và tên sinh viên: ĐỖ THỊ NHÀN Ngành: CƠ KHÍ CB & BQ NSTP Niên khóa: 2009 - 2013

Tháng 6/2013

NGHIÊN CỨU, THIẾT KẾ MÔ HÌNH MÁY SẤY THÁP

SẤY LÚA NĂNG SUẤT 100 kg/MẺ

Tác giả

ĐỖ THỊ NHÀN

Khóa luận được đệ trình để đáp ứng yêu cầu

cấp bằng Kỹ sư ngành

Cơ khí chế biến và bảo quản nông sản thực phẩm

Giáo viên hướng dẫn:

Ks NGUYỄN HẢI ĐĂNG

LỜI CẢM TẠ

Trong quá trình làm đề tài, em đã học hỏi được nhiều kiến thức và kinh nghiệm để phục vụ cho công việc sau này

Em xin chân thành cảm ơn:

Ban giám hiệu Trường Đại Học Nông Lâm Thành Phố Hồ Chí Minh

Các thầy cô giáo trong khoa Cơ khí – Công nghệ đã giảng dạy và truyền đạt kiến thức cho em trong suốt 4 năm vừa qua

Tập thể lớp DH09CC đã giúp đỡ và chia sẻ cho mình về nhiều mặt

GVHD Thầy Nguyễn Hải Đăng đã giúp đỡ và chỉ bảo tận tình để em có thể hoàn thành được đề tài này

TÓM TẮT

Đề tài “Nghiên cứu, thiết kế mô hình máy sấy tháp ngang dòng năng suất 100 kg /mẻ” được tiến hành từ tháng 1 đến tháng 6 năm 2013

Kết quả đạt được:

 Máy sấy năng suất 100 kg/mẻ

 Kích thước máy sấy:

Chiều cao: 2,4 m

Chiều dài: 0,4 m

Bề dày lớp hạt: 0,25 m

 Máy sấy tháp ngang dòng sử dụng

 Quạt ly tâm Fantech, Model 12ALSW

 Lò đốt trấu ghi nghiêng

 Thời gian sấy lí thuyết: 5,74 giờ

MỤC LỤC

Trang LỜI CẢM TẠ ii TÓM TẮT iii MỤC LỤC iv

2.2.1.1 Cơ sở để tính toán không khí ẩm 7

2.2.1.2 Các thông số không khí ẩm 8

2.2.2 Tốc độ sấy 9 2.2.3 Phương pháp sấy tĩnh và sấy động 9

2.3 Các phương pháp phơi sấy hạt thường dùng 9

2.3.3.2 Ưu, nhược điểm 18

2.4 Các kết quả nghiên cứu về sấy hạt ở trong và ngoài nước 19

2.4.2 Máy sấy tháp trên thế giới 19

2.5 Các thiết bị phụ trợ cho sấy tháp – gàu tải 21

2.6 Ý kiến và thảo luận 22

CHƯƠNG 3: NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 23

3.1 Nội dung nghiên cứu 23

3.2 Phương pháp nghiên cứu 23

3.2.1 Phương pháp nghiên cứu lí thuyết 23

3.2.2 Phương pháp thiết kế, chế tạo 23

3.3 Các phương pháp thực hiện 23

Chương 4: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 25

4.1 Khảo sát máy sấy hạt tại ĐBSCL 25

4.2 Dữ liệu thiết kế 27

4.3 Sơ đồ cấu tạo máy sấy 27

4.4 Tính toán quá trình sấy 28

4.4.1 Xác định lượng nước cần bốc hơi 28

4.4.2 Xác định thể tích tháp sấy 28

4.4.3 Xác định các kích thước của tháp sấy 28

4.4.4 Xác định các thông số của tác nhân sấy 28

4.4.5 Lưu lượng không khí sấy đi qua lớp hạt 29

4.4.7 Tổn thất nhiệt trong quá trình sấy 31

4.4.8 Chi phí không khí sấy và khả năng mang ẩm của quạt 32

4.4.9 Chọn sơ bộ quạt và động cơ 32

4.4.10 Tính toán lò đốt 34

4.4.11 Thời gian sấy 35

4.4.12 Tính toán thiết bị nhập xuất - gầu tải 35

4.5 Bảng tóm tắt các kết quả nghiên cứu 36

Chương 5: KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ 37

5.1 Kết luận 37 5.2 Đề nghị 37

DANH SÁCH CÁC HÌNH Hình 2.1: Các thành phần chính của hạt lúa 3

Hình 2.2: Góc nghỉ của hạt 4 Hình 2.3: Góc ma sát của hạt 5 Hình 2.4: Máy sấy tĩnh vỉ ngang (loại không đảo gió) 11

Hình 2.5: Nguyên lí máy sấy tĩnh vỉ ngang có đảo gió 12

Hình 2.6: Sơ đồ máy sấy tầng sôi 12

Hình 2.7: Sơ đồ nguyên lí máy sấy tháp liên tục 13

Hình 2.9: Phân loại máy sấy tháp 14

Hình 2.10: Máy sấy tháp ngang dòng thông thường 14

Hình 2.11: Sự thay đổi nhiệt độ và độ ẩm trong từng máy sấy 15

Hình 2.12: Máy sấy ngang dòng tái sử dụng dòng không khí làm mát 16

Hình 2.13: Máy sấy cải tiến có đảo hạt 17

Hình 2.14: Giản đồ nguyên lí máy sấy hỗn hợp 18

Hình 2.15: Máy sấy tháp cùng chiều hai giai đoạn 18

Hình 2.16: Máy sấy tháp hỗn hợp 20

Hình 2.17: Cấu tạo chung của gầu tải 21

Hình 2.18: Puli dạng cánh giảm tổn thương vật liệu 21`

Hình 2.19: Các sơ đồ chất tải của gàu tải 21

Hình 2.20: Các sơ đồ dỡ tải của gàu tải 22

Hình 3.1: Các dụng cụ đo 24 Hình 4.1: Máy sấy tháp ngang dòng tại nhà máy Công Thành 25

Hình 4.2: Máy sấy tháp tại công ty Bùi Văn Ngọ 26

Hình 4.3: Hệ thống sấy kết hợp tầng sôi và sấy tháp 26

Hình 4.4: Máy sấy tháp trụ ở Củ Chi 27

Hình 4.6: Quá trình sấy trên đồ thị không khí ẩm 29

Hình 4.7: Truyền nhiệt qua vách phẳng một lớp 31

Hình 4.8: Các thông số kĩ thuật của quạt 12ALSW 33

DANH SÁCH CÁC BẢNG

Bảng 2.1: Các thành phần hóa học của hạt lúa 4

Bảng 2.2: Các yêu cầu độ ẩm của hạt theo mục đích và thời gian bảo quản 7

Bảng 4.1: Các thông số thông số trạng thái trên đồ thị không khí ẩm 29

Bảng 4.2: Thành phần làm việc của trấu 34 Bảng 4.3: Tóm tắt các kết quả nghiện cứu 36

Hè - Thu đã gây khó khăn cho việc chế biến và bảo quản lúa Từ đó, ta thấy được tầm quan trọng của công nghệ thu hoạch và sau thu hoạch, đặc biệt là công đoạn phơi sấy lúa Công đoạn phơi sấy quyết định đến chất lượng hạt và làm thay đổi một số tính chất vật lí của hạt Trong đó, ẩm độ hạt là yếu tố quan trọng nhất quyết định thời gian bảo quản của hạt Trong khoảng ẩm độ 14 – 18%, mỗi 1% sai biệt ảnh hưởng lớn đến phát triển của nấm mốc làm hư hỏng hạt Với điều kiện thông thoáng tốt, hạt lúa 14%

có thể bảo quản được 1 năm còn lúa 18% chỉ bảo quản được 2 tuần Ẩm độ hạt còn là chỉ tiêu quan trọng trong việc mua bán nông phẩm, quyết định giá cả, uy tín của hạt gạo Việt Nam trên thị trường quốc tế Việc đưa công nghệ sấy vào hoạt động sản xuất nông nghiệp sẽ làm tăng chất lượng hạt một cách rõ rệt Từ đó giá trị sản phẩm tăng lên, góp phần cải thiện đời sống của người nông dân

Hiện nay, ở đồng bằng Sông Cửu Long, người nông dân sử dụng hai phương pháp phơi sấy phổ biến là: phơi nắng và sấy tĩnh Theo Trung tâm Khuyến Nông quốc gia, đến năm 2011, ĐBSCL gần 10000 máy sấy, sấy được 2,4 triệu tấn trong tổng sản lượng lúa Hè Thu (7 – 8 triệu tấn) Trong đó máy sấy tĩnh vỉ ngang là loại máy sấy được sử dụng nhiều nhất do cấu tạo đơn giản và chi phí đầu tư thấp Tuy nhiên, nhược

điểm của loại máy sấy này là chiếm diện tích mặt bằng lớn, không cơ giới được khâu nhập và xuất liệu Trong khi đó, lao động thủ công đang ngày càng giảm dần

Vì vậy, giải pháp hiệu quả nhất để giải quyết bài toán nhân công đó là sử dụng máy sấy tháp Sấy tháp khắc phục được tất cả các nhược điểm của máy sấy tĩnh vỉ ngang Được sự chấp thuận của BGH trường Đại học Nông Lâm TP HCM, khoa Cơ khí – Công nghệ và sự hướng dẫn của thầy Nguyễn Hải Đăng để em thực hiện đề tài:

Nghiên cứu, thiết kế mô hình máy sấy tháp ngang dòng năng suất 100 kg/ mẻ

 Tính mới: Sử dụng phương pháp sấy động thay cho sấy tĩnh

 Giải quyết các vấn đề mà máy sấy tĩnh chưa giải quyết được: công lao động, sự đồng đều của ẩm độ hạt sau sấy, công đoạn xuất - nhập liệu

 Ý nghĩa thực tiễn:

 Kết quả của đề tài sẽ được xem xét để triển khai chế tạo và khảo nghiệm Từ các kết quả khảo nghiệm để làm cơ sở thiết kế máy sấy tháp ngang dòng – tuần hoàn có năng suất lớn để phục vụ việc sấy hạt

 Ứng dụng mô hình máy sấy tháp để thiết kế, chế tạo các máy sấy tháp sử dụng trong hộ gia đình và sản xuất quy mô lớn hơn

Chương 2 TỔNG QUAN

2.1 Vật liệu sấy - Hạt lúa /TL3/

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

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

Bảng 2.1: Các thành phần hóa học của hạt lúa (Nguồn: Trần Văn Khanh, Công nghệ

sau thu hoạch lúa gạo ở Việt Nam, trang 97)

Nước (%) Gluxit Protit Lipit Chất xơ Tro thô

13 - 14% 68 - 70% 6 - 8% 3 % 2 - 3 % 1 - 1,5%

2.1.2 Tính chất:

Góc nghỉ của hạt:

Là đặc tính khi đổ lúa từ độ cao h xuống mặt phẳng nằm ngang, lúa tự dịch chuyển

để tạo thành khối có dạng chóp nón Góc tạo thành bởi đường sinh với mặt phẳng đáy nằm ngang của hình chóp gọi là góc nghỉ hay góc nghiêng tự nhiên của khối hạt Về trị số thì góc nghỉ tự nhiên bằng góc ma sát giữa hạt với hạt nên còn gọi là góc ma sát trong, kí hiệu φ1 Dựa vào độ lớn của góc nghỉ này này để xác định để xác định

sơ bộ chất lượng và sự thay đổi chất lượng của lúa trong quá trình sấy và bảo quản Đồng thời, góc nghỉ quan trọng cho việc xây dựng các phương tiện tồn trữ hạt rời và việc tính toán các thùng chứa trung gian có dung tích cho trước Đối với lúa, góc nghỉ khoảng từ 32 - 40o

Hình 2.2: Góc nghỉ của hạt Góc ma sát của hạt:

Nếu ta để hạt trên một mặt phẳng nhẵn bằng gỗ và bắt đầu nghiêng mặt phẳng này cho tới khi hạt bắt đầu trượt thì góc giới hạn giữa mặt phẳng ngang và mặt phẳng trượt gọi là góc ma sát (góc trượt), kí hiệu φ2 Góc ma sát quan trọng trong việc xây dựng các thùng chứa tự đổ, các phương tiện tồn trữ hạt rời, ống xả hạt Góc ma sát với mỗi loại hạt khác nhau vì nó phụ thuộc vào độ nhẵn bề mặt và hàm lượng ẩm của hạt

Hình 2.3: Góc ma sát của hạt

Độ rời của khối hạt:

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

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

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

Tính tự phân loại:

Khối hạt có cấu tạo từ nhiều thành phần khác nhau (lúa chắc, lúa lép, tạp chất…), không đồng chất (khác nhau về hình dạng, kích thước, tỉ trọng…), do đó trong quá trình di chuyển chúng tự tạo nên những vùng khác nhau về chất lượng gọi là tính tự phân loại của khối hạt Hiện tượng tự phân loại ảnh hưởng xấu đến việc làm khô và bảo quản hạt Những vùng nhiều hạt lép và tạp chất sẽ dễ bị hút ẩm, dễ bị cuốn theo tác nhân sấy trong quá trình sấy

Độ xốp của khối hạt:

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

Tính dẫn nhiệt và tính truyền nhiệt:

Quá trình dẫn nhiệt và truyền nhiệt trong khối hạt luôn tiến hành theo hai phương pháp song song đó là dẫn nhiệt và đối lưu Đại lượng đặc trưng cho khả năng dẫn

nhiệt của lúa là hệ số dẫn nhiệt λ = 0 , 1 2 - 0 , 2 kcal/m.h.độ và sự trao đổi nhiệt đối lưu giữa lớp hạt nóng và lớp hạt nguội mới vào Cả hai đặc tính này của lúa đều rất nhỏ nhưng chúng cũng có ảnh hưởng đến quá trình sấy

Tính hấp thụ và nhả các chất khí, hơi ẩm trong quá trình sấy:

Là hiện tượng xảy ra ở bề mặt Vì vậy, trong quá trình sấy luôn xảy ra nhiều giai đoạn sấy và ủ lặp đi lặp lại để giúp độ ẩm trong nhân hạt có thời gian di chuyển ra

bề mặt hạt, làm cho lúa được khô đều và ít bị nứt gãy khi xay xát

2.1.3 Các yêu cầu của hạt lúa khi phơi sấy:

Lúa sau khi sấy có thể được dùng làm lương thực, xuất khẩu hoặc để làm giống, dự trữ Vì vậy, lúa sau khi sấy cần đảm bảo được các yêu cầu sau:

 Hạt lúa còn nguyên vẹn vỏ trấu bao bọc hạt gạo

 Hạt lúa còn giữ nguyên hình dạng, kích thước và màu sắc

 Có mùi vị đặc trưng của lúa và không có mùi khác (mùi tác nhân sấy… )

 Hạt lúa không bị rạn nứt, gãy vụn và đặc biệt là lúa giống phải đảm bảo khả năng nảy mầm của hạt sau khi sấy

 Sau khi sấy, lúa phải đạt độ ẩm bảo quản, nếu không sẽ là môi trường tốt cho chuột, bọ, mối, mọt phá hoại

Yêu cầu về độ ẩm:

Độ ẩm của hạt trước khi bảo quản ảnh hưởng lớn nhất đến chất lượng của hạt trong quá trình bảo quản Tùy theo mục đích và nhu cầu về thời hạn bảo quản khác nhau mà

độ ẩm của lúa ở các mức độ khác nhau Độ ẩm của hạt sau thu hoạch là từ 20 - 27 %

Độ ẩm thích hợp nhất với lúa thương phẩm là 13,5 - 14 % Ở độ ẩm này, mức độ thu hồi gạo nguyên và gạo trắng sau quá trình chế biến là cao nhất Vì vậy, để giữ chất lượng của lúa tốt nhất thì lúa phải được sấy đến độ ẩm 14 %

Bảng 2.2: Các yêu cầu độ ẩm của hạt theo mục đích và thời gian bảo quản (Nguồn:

Nguyễn Văn Xuân, Phan Hiếu Hiền, Công nghệ sau thu hoạch lúa gạo ở Việt Nam, trang 32)

< 9 Bảo quản hơn 1 năm

9 - 13 Bảo quản 8 - 12 tháng 13,5 - 14 Độ thu hồi gạo trong xay xát cao nhất

14 - 18 Bảo quản 2 - 3 tuần

> 18 Hư hỏng hạt rất nhanh

Yêu cầu về nhiệt độ:

Nhiệt độ sấy ảnh hưởng trực tiếp đến chất lượng hạt sau sấy Tăng nhiệt độ sấy, tốc độ giảm ẩm hay tốc độ sấy sẽ tăng Đối với lúa, nước ở bề mặt ngoài luôn bốc hơi nhanh hơn so với nước ở trung tâm hạt Hiện tượng này làm hạt dễ vỡ khi chế biến Tốc độ giảm ẩm càng nhanh thì gãy vỡ càng nhiều Vì thế, ở máy sấy liên tục, tốc độ giảm ẩm được khuyến cáo nên giảm 2 - 3 % ẩm độ trong 15 - 20 phút, và sau đó phải ủ khoảng

4 giờ để ẩm độ hạt đồng đều trở lại Đối với máy sấy tĩnh, vì không có thời gian ủ nên phải giới hạn tốc độ giảm ẩm, thường hạ không quá 1,5 %/ giờ nếu độ ẩm đầu khá cao (hơn 23 %) và không quá 1 %/h nếu độ ẩm thấp dưới 18%

Nhiệt độ sau sấy đối với lúa thương phẩm từ < 45 oC và đối với lúa giống là < 43 oC

2.2 Sơ lược về lý thuyết sấy hạt /TL9/

2.2.1 Không khí ẩm

2.2.1.1 Cơ sở để tính toán không khí ẩm

Trong kĩ thuật sấy, không khí ẩm được xem là hỗn hợp khí lí tưởng giữa không khí khô và hơi nước Do đó nếu gọi p, pk, ph tương ứng là áp suất không khí ẩm hay áp suất khí trời, phân áp suất không khí khô và phân áp suất hơi nước thì theo định luật Dalton ta có:

p = ph + pkHơn nữa, nếu xem không khí khô và hơi nước là khí lí tưởng thì chúng tuân theo các phương trình trạng thái sau:

pk * V = Gk * Rk * T

ph * V = Gh * Rh * T

Trong đó: V (m3) và T(K) tương ứng là thể tích và nhiệt độ của không khí ẩm, cũng là thể tích và nhiệt độ của không khí khô và hơi nước Rk, Rh là hằng số khí của không khí khô và hơi nước:

Do thể tích không khí ẩm cũng là thể tích mà hơi nước trong đó chiếm chỗ nên

độ ẩm tuyệt đối của không khí ẩm cũng chính là khối lượng riêng của hơi nước trong không khí ẩm Nếu không khí ẩm chưa bão hòa, nhận thêm hơi để đạt đến trạng thái bão hòa thì độ ẩm tuyệt đối sẽ đạt cực đại và bằng:

Độ ẩm tương đối đặc trưng cho khả năng nhận thêm hơi nước của không khí ẩm

và giá trị của nó biến đổi trong khoảng 0  φ  100%, 0% ứng với không khí khô tuyệt đối và 100% ứng với không khí ẩm bão hòa

Độ chứa hơi d (kg hơi / kg không khí khô)

Độ chứa hơi của không khí ẩm là tỷ số giữa số kg hơi nước Gh và số kg không khí khô Gk:

d = G / G

Như vậy độ chứa hơi của không khí ẩm là số kg hơi nước chứa trong 1 kg không khí khô Do đó nếu không khí ẩm có độ chứa hơi d thì khối lượng của không khí ẩm G tương ứng với 1 kg không khí khô bằng:

G = 1 + d Entanpy của không khí ẩm

Entanpy của không khí ẩm là entanpy ứng với 1 kg không khí khô Do đó nếu gọi ik

và ih là entanpy của 1 kg không khí khô và 1 kg hơi nước quá nhiệt chứa trong đó:

I = ik + d * ih = Cρk * t + d * (r + Cph * t) Trong đó, Cρk và Cρh tương ứng là nhiệt dung riêng của không khí khô và nhiệt dung riêng của hơi nước quá nhiệt, r là độ chứa hơi Nếu nhiệt lượng tính bằng

kJ thì I được viết dưới dạng:

W: là lượng ẩm bay hơi trong thời gian sấy, kg

F: bề mặt chúng của vật liệu sấy, m2, F = f * G

f: bề mặt riêng của vật liệu sấy, f = 1,31 m2/kg đối với lúa

G: khối lượng vật liệu sấy

τ: Thời gian sấy tính bằng giờ

2.2.3 Phương pháp sấy tĩnh và sấy động

Sấy tĩnh:

 Năng suất thấp, cồng kềnh, khó tiến hành tự động hóa

 Lao động chân tay, nặng nhọc và tốn công lao động

 Sử dụng ở quy mô hộ gia đình

Sấy động:

 Máy làm việc năng suất cao hơn, dễ làm việc và tiến hành tự động hóa

 Chất lượng sản phẩm đồng đều

2.3 Các phương pháp sấy hạt thường dùng

Hạt lúa là một vật sống, biết hô hấp, hấp thụ và cho hơi nước thoát ra, tùy theo ẩm độ lúa, ẩm độ tương đối không khí và nhiệt độ môi trường xung quanh Hạt lúa hô hấp có thể nhận ra bằng nhiều cách: giảm trọng lượng chất khô, phóng thích CO2 và sinh ra nhiệt lượng dưới dạng sức nóng Tuy nhiên, quá trình hô hấp của hạt không đáng kể khi ẩm độ hạt khoảng 12 - 14%

Sau khi thu hoạch, hạt lúa chứa ẩm độ cao từ 24 đến 26% hoặc cao hơn, tùy theo khí hậu, giống lúa và thời gian gặt Trong điều kiện này, hạt lúa hô hấp rất mạnh và dễ bị các vi sinh vật và côn trùng tấn công Nhiệt độ phóng thích do hạt hô hấp tạo ra bị giữ lại bên trong hạt do hai vỏ trấu khép kín; nên gây ảnh hưởng tiêu cực đến chất lượng

và trọng lượng hạt lúa sau này Vì vậy, phơi sấy cần phải thực hiện nhanh để làm giảm

ẩm độ hạt xuống 14%, hoặc còn 18% để có thể giữ trong 2 tuần lễ khi không thể phơi sấy nhanh hơn (sấy lúa 2 lần) Công tác phơi sấy lúa rất cần thiết để tồn trữ lúa gạo lâu dài, làm dễ dàng biến chế và đảm bảo chất lượng hạt gạo trên thị trường

Tình trạng hạt lúa chín ngoài đồng và phương pháp phơi sấy sẽ ảnh hưởng đến cách biến chế và chất lượng gạo sau này, đặc biệt vào mùa mưa ở các vùng nhiệt đới Thật vậy, lúa thu hoạch vào mùa mưa không phơi sấy kịp thời, nhất là khi lúa chưa đập còn chất thành đống ngoài đồng, có thể bị ẩm vàng do sinh hoạt của các vi khuẩn làm nhiệt

độ lúa có thể lên đến 60 oC Điều đó làm hạt gạo xay trở nên cứng, màu vàng và trong đục, làm giảm bớt hàm lượng lysine 10%, nghĩa là giảm bớt chất protein của hạt gạo

2.3.1 Máy sấy tĩnh vỉ ngang:

 Máy sấy tĩnh vỉ ngang (loại không đảo gió):

Lúa được đổ lên trên mặt sàn lưới lỗ với lớp dày khoảng 25 - 40 cm Không khí nóng được tạo lên bởi lò đốt, được quạt sấy và thổi vào buồng hòa khí Sau khi đã hòa trộn với không khí môi trường đến nhiệt độ sấy cần thiết Sau đó, không khí sấy được thổi vào buồng gió chính nằm phía dưới sàn lỗ và đi hướng lên trên xuyên qua lớp hạt mang ẩm thoát ra ngoài

1 Buồng sấy 2 Vỉ sấy 3 Quạt sấy 4 Buồng hòa khí

5 Lò đốt 6 Quạt 7 Ghi lò 8 Nhiệt kế

Hình 2.4: Máy sấy tĩnh vỉ ngang (loại không đảo gió)

(Nguồn: Viện Khoa Học Nông Nghiệp Việt Nam, VAAS)

 Không cơ giới hóa được khâu xuất và nhập liệu

 Không cơ giới hóa được công đoạn sấy do phải đảo trộn thủ công

 Máy sấy tĩnh vỉ ngang (loại có đảo gió):

 Ưu điểm: Ngoài những ưu điểm của máy sấy tĩnh vỉ ngang, máy sấy SRA còn

có các ưu điểm sau:

 Giảm diện tích mặt bằng, chỉ chiếm 1/2 kích thước lắp đặt do lớp hạt dày hơn (50 - 60 cm)

 Có thể sấy nhiều lọai sản phẩm khác nhau kể cả loại thực phẩm dính bết

 Không tốn công lao động cào đảo

 Giải quyết được bài toán đồng đều ẩm độ hạt sau sấy

 Nhược điểm:

 Vấn đề cơ giới hóa khâu xuất và nhập liệu Trong điều kiện lao động thủ công ngày càng hiếm như hiện nay thì điều đó là rất cần thiết

Hình 2.5: Nguyên lí máy sấy tĩnh vỉ ngang có đảo gió

(Nguồn: Trung tâm năng lượng và máy nông nghiệp, ĐH Nông Lâm TP HCM)

2.3.3 Máy sấy tầng sôi:

Máy sấy tầng sôi có thể hoạt động ở dạng mẻ hay liên tục.Ở máy sấy tầng sôi dạng mẻ, quạt thổi khí nóng vào buồng sấy đủ mạnh và làm sôi lớp hạt Sau một thời gian nhất định, hạt khô và được tháo ra ngoài Ở máy sấy tầng sôi dạng liên tục, hạt ẩm được cung cấp liên tục vào buồng sấy,đi dọc sàn sấy và thoát ra ở cuối sàn

Máy sấy tầng sôi được áp dụng thành công cho các loại hạt như lúa mì, lúa nước, bắp… Máy có tỷ lệ chiều dài sàn trên chiều rộng sàn lớn hơn 4:1 Tỷ lệ càng lớn, độ

ẩm hạt ra càng đồng đều Để hạt ẩm dễ sôi, buồng sấy có thể được gắn thêm bộ phận rung cơ học Máy sấy tầng sôi có thể giảm ẩm độ hạt từ 31% xuống 21% trong vòng

2 - 3 phút với nhiệt độ sấy là 115 oC Sau khi sấy, hạt thường được đem ủ để độ ẩm nhân hạt đồng đều với lớp ngoài của hạt Máy sấy tầng sôi có thể sấy được hạt có độ

ẩm cao và nhiều tạp chất Với máy sấy tháp, hạt ẩm và bẩn thường không chảy được qua máy sấy tháp

Hình 2.6: Sơ đồ máy sấy tầng sôi

(Nguồn: Máy sấy hạt ở Việt Nam, Phan Hiếu Hiền và các tác giả)

2.3.4 Sấy tháp

2.3.4.1 Phân loại máy sấy tháp

Đối với máy sấy tháp, hạt có cơ hội tiếp xúc đều với không khí sấy nên sự giảm ẩm sẽ

Máy có thể thêm phần làm mát ở phía dưới phần sấy Phân loại theo cách bố trí của dòng hạt di chuyển qua tháp sấy, ta chia máy sấy tháp làm 2 loại:

Sấy tháp liên tục: /TL2/

Hạt qua tháp sấy một lượt (sấy, có thể kết hợp làm nguội) rồi vào thùng ủ với thời gian

từ 2 - 24 giờ tùy vào chế độ sấy Sau đó, hạt được tiếp tục đưa trở lại tháp sấy lượt thứ

2, thứ 3… Mục đích của ủ là cho độ ẩm ở nhân hạt có thời gian ra ngoài mặt để dễ bốc hơi Chênh lệch ẩm độ giữa nhân hạt và lớp gần bề mặt hạt làm giảm tỉ lệ gạo nguyên trong quá trình xay xát

Thời gian lưu trú mỗi lượt trong tháp sấy khá ngắn, khoảng 15 - 30 phút nên cho phép dùng nhiệt độ khá cao, từ 60 – 66 oC

Hình 2.7: Sơ đồ nguyên lí máy sấy tháp liên tục

(Nguồn: Paddy Drying, IRRI)

Sấy tháp tuần hoàn: /TL2/

Máy sấy tuần hoàn được sử dụng một thời gian dài ở các nước phát triển Ở nhiều nước châu Á, máy sấy tuần hoàn được sử dụng ngày càng nhiều vì chất lượng hạt tốt hơn và xử lí được số lượng hạt lớn vào mùa cao điểm Thời gian ủ thực chất là thời gian hạt ở trong gàu tải và ở thùng chứa phía trên buồng sấy Khoảng thời gian này tương đối ngắn, khoảng 30 phút

Hạt chảy xuống hai vách lưới song song cách nhau 15 - 23 cm Không khí từ buồng giữa thổi xuyên qua lớp hạt ra ngoài Lớp hạt trong và lớp hạt ngoài cứ đi xuống song song, không trộn lẫn nhau nên có sự chênh lệch độ ẩm cuối.Vì thế, nhiệt độ sấy tuần hoàn phải thấp hơn so với sấy liên tục, đối với lúa thường không quá 55 oC để giữ độ gạo nguyên khi xay xát

Hình 2.8: Máy sấy tuần hoàn

Hình 2.9: Phân loại máy sấy tháp

 Máy sấy tháp ngang dòng thông dụng /TL11/

Hình 2.10: Máy sấy tháp ngang dòng thông thường

Hình 2.11 là một sơ đồ của mô hình máy sấy tháp thông dụng, có dạng thiết kế đứng hoặc ngang với biên dạng thấp Dòng chảy hạt ẩm từ bộ phận cấp liệu tác động bởi lực hấp dẫn rơi xuống vùng sấy Các quạt và lò đốt thổi dòng không khí nóng thẳng góc ra

Dòng chảy

ngang

Dòng thuận chiều

Dòng nghịch chiều

Dòng hỗn hợp

 

 

Khoang ủKhoang sấy

Chiều rộng của tháp hạt có giá trị thay đổi từ 20 - 46 cm Một máy sấy ngang dòng thông thường sử dụng hai quạt: một quạt cấp nhiệt và một quạt làm mát Không khí từ quạt được thải trực tiếp vào bầu khí quyển sau khi nó đi qua cột hạt Mặt khác, một số máy sấy tháp được thiết kế với nhiều đơn vị quạt – lò đốt Ở gần đỉnh của máy sấy, nhiệt độ không khí cao hơn vì hạt ẩm Càng xuống phía dưới tháp, nhiệt độ không khí sấy thấp hơn được tạo ra để tránh tình trạng vượt quá nhiệt độ tối đa cho phép Sự chênh lệch của nhiệt độ không khí từ 8-17 ºC dọc theo chiều dài của cột sấy thường thấy trong những loại máy sấy này

Khi hạt ra khỏi máy sấy sau khi được làm mát, các lớp hạt trộn lại thành một độ ẩm trung bình Việc giảm trong chất lượng hạt có thể được giảm thiểu trong máy sấy ngang dòng bằng cách sử dụng máy sấy cải tiến

Hình 2.11: Sự thay đổi nhiệt độ và độ ẩm trong từng máy sấy: (a) máy sấy ngang

dòng; (b) máy sấy cùng chiều; (c) máy sấy ngược chiều; (d) máy sấy hỗn hợp

 Máy sấy ngang dòng cải tiến

Các đặc tính của máy sấy ngang dòng thông thường có thể được cải tiến đáng kể với những thay đổi độ ẩm, nhiệt độ và chất lượng, cũng như tổng hiệu suất nhiệt Hai nhược điểm chính của máy sấy ngang dòng thông thường là: chênh lệch độ ẩm và chất lượng hạt theo chiều rộng của tháp sấy, và hiệu suất nhiệt thấp Tuy nhiên, sự không đồng nhất của độ ẩm, nhiệt độ và chất lượng không bao giờ có thể hoàn toàn loại bỏ bằng cách sử dụng các thiết kế máy sấy ngang dòng để sấy hạt Các cải tiến máy sấy ngang dòng đã thực hiện:

Hình 2.12: Máy sấy ngang dòng tái sử dụng dòng không khí làm mát

 Tái sử dụng dòng không khí làm mát

Một trong những sửa đổi chính trong thiết kế máy sấy ngang dòng sử dụng luồng không khí thứ cấp sau làm mát Trong thiết kế này, quạt và lò đốt thường được gắn bên trong máy sấy và hút không khí làm mát qua lớp hạt và thổi vào buồng phân phối không khí nóng

Thiết kế có hai lợi thế chính:

 Trong thời gian làm mát hạt, nhiệt được thu hồi để gia nhiệt sơ bộ cho không khí trước khi vào lò đốt Điều này làm giảm tiêu thụ năng lượng trong quá trình sấy hơn 30%

 Cải thiện sự chênh lệch độ ẩm và tính nứt gãy của hạt

Tuy nhiên, một trong những nhược điểm của việc tái sử dụng dòng không khí làm mát

là các tạp chất, rơm bị hút vào vào buồng phân phối không khí nhiều hơn Điều này đòi hỏi phải bảo trì và làm sạch máy sấy thường xuyên

- Đảo hạt trong tháp sấy

Để giảm chênh lệch độ ẩm đáng kể trong phần sấy, bộ phận đảo hạt nên được lắp đặt ở khoảng giữa của một máy sấy tháp thẳng đứng Điều này sẽ làm hạt sấy quá nóng từ phía cửa hút gió di chuyển ra phía cửa thoát gió của tháp, trong khi lớp hạt có nhiệt độ thấp hơn được đảo từ phía cửa không khí thải sang cửa hút Để đạt chất lượng cao thì