Trong đó nhịêt chủ yếu được truyền đến vật liệu sấy qua bức xạ của nguồn nhiệt, ví dụ : bóng đèn với công suất lớn, điện trở…Ẩm bay hơi vào dòng tác nhân sấy rồi ra ngoài. Thông thường các vật bức xạ được lắp cố định ngay trên bề mặt của lớp vật sấy. Vật sấy chuyển động liên tục nhờ băng tải, tự chảy, dòng lưu động khí hạt, tầng sôi. Để quá trình bay hơi ẩm tốt và tránh cho vật bị nóng quá mức, người ta dùng quạt đối lưu cưỡng bức tác nhân sấy. Chính vì vậy nên còn gọi là hệ thống sấy bức xạ đối lưu. Tốc độ truyền nhiệt phụ thuộc vào : – Nhiệt độ bề mặt của nguồn nhiệt và vật sấy – Tính chất bề mặt của nguồn nhiệt và vật sấy – Hình dáng của vật phát và nhận bức xạ hồng ngoại
Sấy nông sản_Bài 4: Phương pháp sấy Máy sấy xạ Máy sấy xạ Trong nhịêt chủ yếu truyền đến vật liệu sấy qua xạ nguồn nhiệt, ví dụ : bóng đèn với cơng suất lớn, điện trở…Ẩm bay vào dòng tác nhân sấy ngồi Thơng thường vật xạ lắp cố định bề mặt lớp vật sấy Vật sấy chuyển động liên tục nhờ băng tải, tự chảy, dòng lưu động khí hạt, tầng sơi Để trình bay ẩm tốt tránh cho vật bị nóng mức, người ta dùng quạt đối lưu cưỡng tác nhân sấy Chính nên gọi hệ thống sấy xạ- đối lưu Tốc độ truyền nhiệt phụ thuộc vào : – Nhiệt độ bề mặt nguồn nhiệt vật sấy – Tính chất bề mặt nguồn nhiệt vật sấy – Hình dáng vật phát nhận xạ hồng ngoại Ưu điểm : – trình trao đổi nhiệt sấy xạ có cường độ cao nhiều sấy đối lưu sấy bề mặt nóng; có khả tăng cường độ sấy giai đoạn thứ nhất, hiệu với lớp vật sấy mỏng Tuỳ trường hợp mà thời gian sấy giảm hàng chục chí trăm lần so với sấy đối lưu – làm nóng vật liệu sấy, khơng ảnh hưởng đến mơi trường khơng khí xung quanh – phương pháp sấy – máy sấy xạ có cấu tạo đơn giản, dễ sử dụng Nhược điểm : – bề mặt vật sấy nóng bị đốt nóng nhanh, tạo chênh lệch nhiệt độ lớn bề mặt lớp sâu bên Điều dễ dẫn tới chất lượng sản phẩm không ý muốn (cong vênh, nứt vỡ, biến màu…) Muốn tránh điều ta vào tính chất vật sấy, yêu cầu sản phẩm sấy mà sử dụng nguồn tia xạ, điều chỉnh cường độ xạ thời gian xạ cho phù hợp Máy sấy xạ cần trang bị thiết bị bảo vệ, điều chỉnh chế độ sấy, quan tâm thường xuyên để có sản phẩm tốt không bị hoả hoạn – không kinh tế máy sấy đối lưu nên sử dụng Thiết bị : Thông thường người ta dùng vật phát lượng xạ liên tục cường độ cao thuộc vùng quang phổ hồng ngoại với bước sóng λ = 0,77-300 µm Để có tia xạ, ta dùng nhiều loại thiết bị xạ khác : – Đèn gương : dây tóc đèn vonfram, công suất từ (150-500 W) Nhiệt độ đèn (2300 ± 100) oK Hệ số hiệu dụng lượng 70 % Đèn có nhược điểm dễ vỡ, quán tính nhiệt kém, tổn thất nhiệt lớn, chiếu khơng Tuy có cấu tạo đơn giản, dễ sử dụng đèn dùng để sấy sản phẩm thực phẩm – Đèn ống thạch anh : cấu tạo loại dây vonfram xoắn đặt tâm ống thạch anh hình trụ, cơng suất từ (0,1-20) kW Nhiệt độ đèn loại 2800 oK – Que đốt điện : cấu tạo que đốt gồm dây hợp kim nicrơm xoắn hình lò xo đặt ống kim loại, cách điện ôxit manhê, oxit nhôm cát thạch anh Công suất que đốt đạt đến 25 kW, nhiệt độ 800 oC Đây loại que đốt thông dụng – Vật xạ gốm : loại tiện lợi công nghiệp chế biến thực phẩm Cấu tạo gồm dây điện trở hợp kim nicrơm ép vào lòng khối gốm Cơng suất kW với nhiệt độ làm việc từ 450-700 oC Để đảm bảo xạ đồng thiết bị xạ phải có cấu phản xạ pha đèn Ứng dụng : – để sấy sản phẩm có độ ẩm thấp (ví dụ : ca cao, bột mì, lúa, malt, sản phẩm bột nhào, trà…) Sản phẩm di chuyển băng chuyền qua hầm phía dãy nguồn xạ Tuy nhiên, xạ hồng ngoại không sử dụng rộng rãi nguồn nhiệt để sấy sản phẩm dạng viên cục lớn khơng xâm nhập sâu vào bên sản phẩm – Năng lượng xạ thường dùng máy sấy băng chuyền chân không buồng sấy chân không, sấy thăng hoa, lò vi sóng sử dụng nội trợ để làm sẩm màu thực phẩm 2.6.6 Sấy điện trường dòng cao tần (dielectric) Vị trí sóng điện trường dòng cao tần, vi sóng (microwave) hình 2.23.Chúng có tần số từ 1- 100 MHz từ 300 MHz đến 300 GHz vi sóng.Theo thoả thuận quốc tế, tần số dùng đun nóng sử dụng 915 Mhz (hoặc 896 MHz châu Âu) 2450 MHz Quá trình làm nóng điện trường dòng cao tần Phần lớn thực phẩm có chứa lượng nước đáng kể Cấu trúc phân tử nước gồm có oxy mang điện tích âm ngun tử hydro mang điện tích dương, hình thành nên lưỡng cực Khi thực phẩm đặt vào điện trường dòng cao tần, lưỡng cực phân tử nước vài thành phần ion muối ăn cố định hướng chúng trường (tương tự nam châm từ trường) Do trường điện tích dao động nhanh thay đổi từ dương sang âm ngược lại hàng triệu lần giây, lưỡng cực cố thay đổi theo trình tạo nhiệt ma sát Sự tăng nhiệt độ phân tử nước làm nóng cấu tử xung quanh nhờ q trình dẫn nhiệt đối lưu Nhiệt lượng sinh phụ thuộc chủ yếu vào hàm lượng nước muối nguyên liệu LF phụ thuộc vào độ ẩm, nhiệt độ, trạng thái đóng băng hay không phụ thuộc vào tần số xạ Tần số LF thấp, chiều sâu xâm nhập lớn Nước có LF cao, nên hấp thụ xạ tốt Nước đóng băng có LF thấp, thuỷ tinh, giấy loại bao polyme có LF thấp, khơng bị đun nóng vi sóng Kim loại phản xạ sóng điện trường dòng cao tần, làm tăng hiệu lượng thiết bị Ưu điểm : khắc phục nhược điểm sấy đối lưu : – tốc độ truyền nhiệt chậm, độ dẫn nhiệt nguyên liệu khô – hư hại giá trị cảm quan dinh dưỡng thời gian sấy lâu nhiệt bề mặt – oxy hoá sắc tố vitamin – gây tượng cứng vỏ Sấy điện trường dòng cao tần ngăn ngừa hư hại bề mặt, cải tiến truyền ẩm giai đoạn sau trình sấy loại bỏ tượng cứng vỏ Bức xạ làm nóng vùng ẩm, khơng ảnh hưởng đến vùng khác Khơng cần phải đun nóng lượng lớn khơng khí oxy hố hạn chế tối thiểu Nhược điểm : chi phí đầu tư lớn, quy mơ nhỏ nên giới hạn ứng dụng để sấy kết thúc sản phẩm.Ví dụ : sấy bột nhào : sấy sơ đến 18 % đối lưu, sau kết hợp sấy đối lưu với sấy vi sóng để giảm ẩm đến 13 %, nhờ thời gian sấy rút ngắn từ 8h xuống 90 phút Trong sấy thăng hoa, tốc độ truyền nhiệt đến bề mặt thăng hoa khắc phục việc sử dụng vi sóng Tuy nhiên cần kiểm sốt điều kiện sấy để tránh tan băng cục gây việc tan chảy dây chuyền làm kết thúc trình thăng hoa 2.7 CHỌN LỰA MÁY SẤY 2.7.1 Cơ sở cho việc chọn lựa máy sấy Muốn chọn máy sấy thích hợp cho nguyên liệu định từ nhiều loại máy sấy, cần phải xem xét tất thơng số quan trọng q trình làm việc máy sấy – Tính chất vật liệu sấy : Rất máy sấy thích hợp cho nhiều loại sản phẩm sấy có hình dạng khác Việc chọn lựa máy sấy phụ thuộc vào : hình dáng, kích thước thành phần hố học vật liệu sấy, dạng vật liệu (dạng lát, dạng cục, dạng bột, dạng đặc, dạng lỏng…) Ngoài cần biết thay đổi hình dạng trạng thái vật liệu trình sấy co dúm, rạn nứt, phân lớp…tính chất bị thay đổi mạnh Hình dạng, kích thước + Đối với ngun liệu giàu tinh bột, lớp sấy dày (thường sấy chậm) : sử dụng phòng sấy, hầm sấy, tháp sấy… + Đối với vật liệu rời, nhỏ lớp sấy mỏng : sử dụng máy sấy nhanh, máy sấy phun, máy sấy khí động, máy sấy trục lăn Để sấy nhanh người ta làm nhỏ, làm mỏng vật liệu trước sấy Đối với lớp sấy mỏng : sử dụng máy sấy xạ Có thể sử dụng máy sấy có kết cấu học đặc biệt để phân bố vật liệu sấy, ví dụ : máy sấy cánh đảo, máy sấy thùng quay, máy sấy đĩa quay…Có thể kết hợp máy sấy với máy nghiền trục vít Tính chất ẩm : + Để bốc ẩm tự : dùng máy sấy tuần hoàn để tiết kiệm lượng (có thể tách ẩm tự ẩm dính ướt nhanh ly tâm ép) Đối với vật liệu keo : sử dụng máy sấy nhanh, sau nguyên liệu xử lý thành dạng bột lớp sấy mỏng + Để tách nước liên kết người ta thường sử dụng máy sấy, mà sản phẩm sấy chịu nhiệt độ cao + Người ta cần ý đến độ ẩm ban đầu ban cuối sản phẩm Nếu độ ẩm cuối sản phẩm sấy phép lại tương đối cao : sử dụng máy sấy nhanh Nếu độ ẩm cuối sản phẩm bé : thời gian sấy lâu nên máy sấy cần cho phép kéo dài thời gian sấy Có thể phối hợp máy sấy, ví dụ : sản phẩm dạng rời kết hợp máy sấy khí động tác dụng nhanh với máy sấy thùng quay tác dụng chậm Đối với sản phẩm dạng pasta kết hợp máy sấy trục lăn với máy sấy băng tải Sự nhạy cảm với nhiệt độ sản phẩm sấy Những vật liệu cho phép sử dụng nhiệt độ cao : dùng loại máy sấy có tác nhân sấy khói lò Tiết gia súc, chất chiết từ động thực vật cần phải sấy trạng thái ơn hồ, để giữ lại tính chất có giá trị Trong máy sấy phun sấy khí động, sản phẩm lưu lại thời gian ngắn nên phép sử dụng nhiệt độ cao so với sấy hầm Trong tất máy sấy phổ biến máy sấy đối lưu kiểm soát nhiệt độ sản phẩm sấy tốt nhất, dễ dàng điều chỉnh trạng thái khơng khí thích hợp Trong máy sấy tiếp xúc, sản phẩm sấy nhận nhiệt độ bề mặt bị đun nóng chỗ tiếp xúc, sử dụng sản phẩm nhạy cảm với nhiệt độ, trình sấy xảy nhanh Không sử dụng máy sấy xạ sản phẩm nhạy cảm với nhiệt độ, sản phẩm dễ bị đun nóng cục gây nguy hiểm cho sản phẩm Đối với số sản phẩm cần ý đến nhạy cảm sức căng, dễ bị co ngót, nứt nẻ q trình sấy tác dụng sức căng học mạnh : sử dụng máy sấy đối lưu cho phép điều chỉnh thơng số sấy thích hợp với loại sản phẩm sấy Trong số trường hợp sử dụng phương pháp sấy đặc biệt : sấy dòng điện cao tần, sấy chân không sấy thăng hoa Đối với số sản phẩm không phép sử dụng tác nhân sấy khói lò, sản phẩm dễ bị oxy hoá, bị cháy : sử dụng máy sấy chân khơng máy sấy dùng khí trơ tuần hồn Đối với sản phẩm có tác dụng ăn mòn máy sấy : cần sấy máy sấy có cấu tạo chống ăn mòn – Năng suất sản phẩm : Đối với suất nhỏ loại sản phẩm thay đổi hình dạng : thường sử dụng loại máy sấy làm việc gián đoạn Đối với suất lớn, nguyên vật liệu đồng thường dùng máy sấy làm việc liên tục – Tính chất sản phẩm sau sấy : Thường giá trị thương mại sản phẩm phụ thuộc vào cảm quan độ đồng Sản phẩm không khác biệt nhiều chất lượng độ ẩm, độ ẩm chưa đạt yêu cầu cần phải sấy lại Sản phẩm cần đóng gói trang trí bao bì theo khối lượng định để tiện lợi cho người sử dụng Cấu tạo máy sấy ảnh hưởng đến tính chất nói – Khắc phục bụi ngưng tụ nước : Đối với máy sấy, đặc biệt máy sấy đối lưu thường dùng khơng khí làm tác nhân sấy, dòng khơng khí mang theo phần tử nhỏ tạp chất sản phẩm sấy bụi thải môi trường xung quanh Với sản phẩm sấy sử dụng khối lượng khơng khí vận tốc khơng khí nhỏ sinh bụi, ví dụ : loại máy sấy tiếp xúc, khơng xử dụng phận tách bụi Ngược lại, người ta cần phải làm bụi không khí khỏi máy sấy máy sấy gây bụi nhiều Đối với vật liệu sấy chứa hàm ẩm cao, nước sinh q trình sấy ngưng tụ, làm ướt cục sản phẩm sấy, gây hư hại giảm chất lượng sản phẩm trình bảo quản Để khắc phục tượng người ta dùng quạt hút cuối máy sấy bảo ôn xung quanh máy sấy, đặc biệt máy sấy làm việc lúc trời mưa thời tiết mùa đông – Làm vệ sinh máy sấy : Trong trình làm việc máy sấy, phần tử nhỏ tạp chất sản phẩm sấy, phần sản phẩm sấy bám chặt số vị trí bên máy sấy, ngăn cản trình sấy để lâu sinh khối vi sinh vật cục Vì cấu tạo máy sấy phải đảm bảo việc vệ sinh máy sấy dễ dàng nhanh chóng – Diện tích hoạt động máy sấy Diện tích hoạt động phụ thuộc vào loại máy sấy : máy sấy dùng calorife điện cần diện tích hoạt động nhỏ máy sấy dùng calorife nước lò đốt Ngày người ta thường sử dụng máy sấy hoạt động theo chiều cao, ưu điểm loại chiếm diện tích hoạt động nhỏ, khắc phục bụi dễ dàng – Nhu cầu lượng : Bao gồm nhu cầu nhiệt để bốc ẩm vật liệu sấy nhu cầu điện dùng cho động lực (quạt, vận chuyển…) Nói chung máy sấy tiếp xúc có nhu cầu lượng thấp máy sấy đối lưu máy sấy đun nóng sản phẩm nhiều đường (hỗn hợp) có nhu cầu lượng cao, nên sử dụng chế độ nhiệt độ khơng khí sấy thấp máy sấy – Giá thành sấy : Gía thành sấy định cuối để chọn máy sấy Đối với sản phẩm có giá trị cao người ta sử dụng máy sấy đại dùng lượng điện, nước, khí đốt nhiên liệu lỏng Đối với sản phẩm rẻ tiền, giá trị thấp sử dụng máy sấy đơn giản với nguồn nhiên liệu rẻ tiền Những máy sấy làm việc gián đoạn yêu cầu vốn cố định tương đối thấp, đòi hỏi nhiều người phục vụ, tiêu tốn lượng lớn Những máy sấy làm việc liên tục ngược lại Máy sấy chân khơng đòi hỏi vốn cố định vốn lưu động cao máy sấy làm việc áp suất thường, tạo sản phẩm có chất lượng tốt Phương pháp sấy đắt sấy thăng hoa sấy điện trường cao tần Các phương pháp thường sử dụng sản phẩm cao cấp, yêu cầu chất lượng đặcbiệt 2.7.2 Phương pháp chọn Bước tiến hành thử nghiệm thông số cần biết Những hãng chế tạo lớn có uy tín, thường có phòng thử nghiệm để thực thử nghiệm cho khách hàng Trong q trình thử nghiệm có đại diện khách hàng tham gia Khách hàng phải biết yêu cầu chất lượng sản phẩm, chi tiết kế hoạch sản xuất đánh giá chất lượng sản phẩm sấy sau kết thử nghiệm hay không Sau đánh giá kết thử nghiệm, thơng số kỹ thuật, kích thước cấu tạo đặc biệt máy sấy xác định, người chế tạo dẫn giá cả, nhu cầu nhiệt suất máy sấy Để lựa chọn cách dễ dàng : so sánh với chi phí loại máy sấy sử dụng tốt Ở người ta cần phải tính thêm vào chi phí đóng kiện, vận chuyển, thuế, lắp đặt nhà bao che.Từ tính chi phí sản xuất : khấu hao, điều khiển, an tồn, chi phí lượng, động lực, nước làm nguội động lực, vận hành, bảo quản, quản lý cuối giá thành sấy lãi Một số máy sấy có giá thành sấy thấp trang bị đặc biệt : tiết kiệm lượng, tận dụng phế liệu, máy phân loại đóng gói với chi phí thấp Để so sánh cách trọn vẹn người ta phải đánh giá : chất lượng sản phẩm sau sấy, tổn thất chất khơ, tổn thất chất hồ tan tổn thất khác; chi phí trang bị phụ : hệ thống cấp liệu hút bụi v.v… Sự khác lớn vấn đề nói làm tăng giá thành sấy 2.8 TÍNH TỐN THIẾT BỊ SẤY 2.8.1 U CẦU TÍNH TỐN Các yêu cầu thiết bị sấy có khả bốc ẩm cao nhất, sản phẩm sấy khơ đều, đảm bảo chất lượng sản phẩm, có đủ điều kiện để theo dõi điều chỉnh thơng số q trình sấy dễ dàng, có khả thích ứng với dạng sản phẩm khác nhau…nhưng đồng thời phải kinh tế Các yêu cầu phụ thuộc vào mục đích sản phẩm sấy, chế độ sấy, cấu tạo thiết bị sấy số thông số lựa chọn tính tốn Vì tính tốn thiết bị sấy phải ý đến loại thiết bị sấy, chọn chế độ sấy phương thức sấy thích hợp Khi tính tốn thiết bị sấy ta cần biết chọn số liệu sau : – Về thiết bị : Năng suất loại tác nhân sấy (khơng khí nóng, nước nóng, khói lò…) phương thức cung cấp nhiệt (đối lưu, tiếp xúc…) cách đun nóng tác nhân sấy (loại calorife) phương thức tuần hoàn tác nhân sấy (cưỡng bức, tự nhiên…) – Về sản phẩm sấy : Độ ẩm ban đầu ban cuối, nhiệt độ cho phép cực đại, thành phần nhạy cảm nhiệt, khối lượng riêng, nhiệt dung riêng, kích thước lớn nhất, bé sản phẩm sấy – Về chế độ sấy : thơng số khơng khí bên ngồi tác nhân sấy, nhiệt độ đun nóng cho phép cực đại độ ẩm, vận tốc tác nhân, thời gian sấy, nhiệt độ vào tác nhân sấy… Ngoài số liệu cho trước theo yêu cầu thiết kế, có số liệu người thiết kế phải tự chọn phù hợp với điều kiện cụ thể Nội dung tính tốn gồm cácphần sau : – Phần chung : lựa chọn máy sấy phương thức sấy 2.8.2 PHẦN TÍNH TỐN : NỘI DUNG TÍNH TỐN 1) Tính kích thước máy sấy 2) Tính hàm lượng ẩm bay từ sản phẩm sấy 3) Tính lượng khơng khí tiêu tốn cho q trình sấy 4) Tính lượng nhiệt cho q trình sấy : – Nhiệt tiêu tốn cho trình bốc ẩm – Nhiệt tiêu tốn để đun nóng sản phẩm từ nhiệt độ to đến t1 – Nhiệt tổn thất mơi trường xung quanh 5) Tính tốn hệ thống đun nóng tác nhân sấy : – Tác nhân sấy khơng khí nóng, dùng calorife nước : + Tính bề mặt truyền nhiệt + Chọn lọai calorife số lượng + Tính lượng nước tiêu tốn cho q trình sấy – Tác nhân sấy khơng khí nóng, dùng calorife lò đốt : + Tính bề mặt truyền nhiệt + Tính kích thước calorife lò đốt + Tính kích thước lò đốt + Tính lượng nhiên liệu tiêu tốn – Tác nhân sấy khơng khí nóng, dùng calorife điện trở : + Chọn tính kích thước dây điện trở + Tính kích thước calorife điện trở + Tính cơng suất điện tiêu thụ – Tác nhân sấy khói lò : + Tính kích thước lò đốt + Tính kích thước phòng lắng bụi trộn khí + Tính nhiên liệu tiêu tốn – Tác nhân sấy nước nóng : + Tính bề mặt truyền nhiệt + Tính chọn vận tốc nước nóng phận truyền nhiệt + Tính khối lượng nước nóng hệ thống đối lưu + Tính lượng nhiên liệu tiêu tốn để đun nước nóng 6) Tính hệ thống thơng thống cho q trình sấy – Thơng thống cưỡng (dùng quạt) + Vẽ sơ đồ hệ thống quạt + Tính chọn suất quạt (bằng lượng khơng khí dùng cho q trình sấy) + Tính áp suất quạt : áp suất động học tĩnh học + Chọn lọai quạt (dựa suất áp suất) + Tính cơng suất quạt – Cưỡng hệ chân không : + Tính trở lực chọn bơm chân khơng, độ chân khơng – Thơng thống tự nhiên : + Tính chiều cao ống ẩm (vận tốc thơng thống tự nhiên 0,4-0,6 m/s) 7) Tính tốn thiết bị phụ : – Tính dụng cụ chứa nguyên vật liệu sấy – Các cấu đưa nguyên liệu vào – Phương tiện vận chuyển trình sấy – Điều khiển tự động hoá… Trên nội dung cụ thể cần tính tốn, trình tự để tính tốn tuỳ trường hợp cụ thể ta bố trí thích hợp cho loại thiết bị phương thức sấy 2.8.3 MỘT SỐ CÔNG THỨC CƠ BẢN TRONG TÍNH TỐN THIẾT BỊ SẤY ... lớp sấy dày (thường sấy chậm) : sử dụng phòng sấy, hầm sấy, tháp sấy + Đối với vật liệu rời, nhỏ lớp sấy mỏng : sử dụng máy sấy nhanh, máy sấy phun, máy sấy khí động, máy sấy trục lăn Để sấy. .. liệu trước sấy Đối với lớp sấy mỏng : sử dụng máy sấy xạ Có thể sử dụng máy sấy có kết cấu học đặc biệt để phân bố vật liệu sấy, ví dụ : máy sấy cánh đảo, máy sấy thùng quay, máy sấy đĩa quay…Có... : sử dụng máy sấy nhanh Nếu độ ẩm cuối sản phẩm bé : thời gian sấy lâu nên máy sấy cần cho phép kéo dài thời gian sấy Có thể phối hợp máy sấy, ví dụ : sản phẩm dạng rời kết hợp máy sấy khí động