Tính toán thiết kế hệ thống sấy tiêu thùng quay năng suất 120kg khô mẻ

Do đó, người ta thường chọn thiết bị sấy thùng quay trong việc sấy các sản phẩm lươngthực, hạt, quả,… Trong phạm vi đồ án môn học này, chúng em sẽ trình bày về quy trình công nghệ vàthiế

EBOOKBKMT.COM – HỖ TRỢ TÀI LIỆU HỌC TẬP

MỤC LỤC

DANH MỤC CÁC HÌNH 4

DANH MỤC CÁC BẢNG 5

LỜI MỞ ĐẦU 6

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 7

1.1 TỔNG QUAN VỀ NGUYÊN LIỆU HẠT TIÊU 7

1.1.1 Tên gọi và phân loại khoa học 7

1.1.2 Thành phần hóa học 9

1.1.3 Phân bố 9

1.2 TỔNG QUAN VỀ PHƯƠNG PHÁP SẤY 10

1.2.1 Bản chất của quá trình sấy 10

1.2.2 Phân loại quá trình sấy 10

1.2.3 Thiết bị sấy thùng quay 12

1.2.4 Nguyên lý hoạt động của máy sấy thùng quay 14

1.3 QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ SẤY TIÊU 16

1.3.1 Sơ đồ quy trình công nghệ 16

1.3.2 Giải thích quy trình 16

CHƯƠNG 2: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ THIẾT BỊ CHÍNH 21

2.1 CÁC THÔNG SỐ CỦA TÁC NHÂN SẤY 21

2.2 CÁC CÔNG THỨC SỬ DỤNG 21

2.3 TÍNH CÁC THÔNG SỐ CỦA TÁC NHÂN SẤY 22

2.4 TÍNH CÂN BẰNG VẬT CHẤT 27

2.5 TÍNH THỜI GIAN SẤY 28

2.5.1 Tính cường độ sấy 28

2.5.2 Tính thời gian sấy 30

2.6 TÍNH THIẾT BỊ CHÍNH 30

2.6.1 Tính kích thước thùng quay 30

2.6.2 Thời gian lưu 31

2.6.3 Kiểm tra vận tốc tác nhân sấy 31

2.7 TÍNH BỀ DÀY CÁCH NHIỆT CỦA THÙNG 32

2.7.1 Hệ số cấp nhiệt từ dòng tác nhân sấy đến thành trong của thùng α1 32

2.7.2 Hệ số cấp nhiệt từ thành ngoài của thùng sấy đến môi trường xung quanh α2 34

2.8 TÍNH TRỞ LỰC QUA THÙNG SẤY 38

2.9 CHỌN KÍCH THƯỚC CÁNH ĐẢO TRONG THÙNG SẤY 39

CHƯƠNG 3: TÍNH TOÁN THIẾT BỊ PHỤ 42

3.1 TÍNH CALORIFER CẤP NHIỆT 42

3.1.1 Tính hiệu số nhiệt độ trung bình 43

3.1.2 Tính hệ số cấp nhiệt phía không khí ngoài ống α2 44

3.1.2.1 Các thông số của không khí ngoài ống 44

3.1.2.2 Tính hệ số cấp nhiệt α2 45

3.1.2.3 Tính hệ số cấp nhiệt phía trong ống α1 47

3.1.2.4 Hệ số truyền nhiệt K 48

3.1.2.5 Tính diện tích bề mặt truyền nhiệt và kích thước calorifer 48

3.1.2.6 Trở lực qua calorifer 49

3.2 TÍNH VÀ CHỌN XYCLON 49

3.3 TÍNH TRỞ LỰC VÀ CHỌN QUẠT 52

CHƯƠNG 4: KẾT LUẬN 55

TÀI LIỆU THAM KHẢO 56

EBOOKBKMT.COM – HỖ TRỢ TÀI LIỆU HỌC TẬP

DANH MỤC CÁC HÌNH

Hình 1: Cây tiêu……… 7

Hình 2: Hạt tiêu………8

Hình 3: Biểu đồ dự báo sản lượng hạt tiêu thế giới năm 2011……… 10

Hình 4: Máy sấy thùng quay……… 12

Hình 5: Sơ đồ thiết bị sấy thùng quay………14

Hình 6: Sơ đồ sấy nguyên liệu……… 18

Hình 7: Hạt tiêu sấy thành phẩm………20

Hình 8: Đồ thị H- d của không khí ẩm……… 23

Hình 9: Đồ thị biểu diễn ba điểm A, B, C của quá trình sấy……… 27

Hình 10: Sơ đồ truyền nhiệt qua vách thùng……… 35

Hình 11: Hình dạng một số cánh đảo trong thùng……….39

Hình 12: Diện tích phần chứa vật liệu trong thùng………40

Hình 13: Các kích thước của cánh tròn……… 43

Hình 14: Sơ đồ truyền nhiệt……… 44

Hình 15: Các diện tích bề mặt của ống có cánh……….45

Hình 16: Xyclon đơn……… 51

DANH MỤC CÁC BẢNG

Bảng 1: Trạng thái tác nhân sấy trong quá trình sấy thực………26

Bảng 2: Các thông số chọn để tính cường độ sấy……… 29

Bảng 3: Bảng M theo d……… 30

Bảng 4: Lưu lượng và khối lượng riêng của không khí sấy trong quá trình sấy thực…31 Bảng 5: Các thông số của tác nhân sấy trong thùng sấy………32

Bảng 6: L/D theo chuẩn số Reynolds……….33

Bảng 7: Các thông số của không khí bên ngoài thùng sấy……….34

Bảng 8: Các bề dày thùng và vật liệu……….35

Bảng 9: Các thông số của các tác nhân qua calorifer……… 42

Bảng 10: Một số kích thước của calorifer……… 42

Bảng 11: Các thông số của không khí di chuyển ngoài ống……… 44

Bảng 12: Các thông số của hơi nước bão hòa ngưng tụ trong ống………47

Bảng 13: Kích thước cơ bản của xyclon đơn……….50

EBOOKBKMT.COM – HỖ TRỢ TÀI LIỆU HỌC TẬP

Để cải thiện vấn đề này có rất nhiều phương pháp được đưa ra, trong đó sấy là mộttrong những phương pháp thông dụng nhất hiện nay Sản phẩm sau quá trình sấy có độ

ẩm thích hợp, thuận tiện cho việc bảo quản, vận chuyển, chế biến, đồng thời nâng caochất lượng sản phẩm, tăng cảm quan cũng như giá trị kinh tế

Trong công nghiệp thực phẩm, sấy bằng thùng quay là một trong các phương pháp kháphổ biến do mang lại hiệu quả kinh tế cao, thuận tiện khi vận hành và tiết kiệm thời gian

Do đó, người ta thường chọn thiết bị sấy thùng quay trong việc sấy các sản phẩm lươngthực, hạt, quả,…

Trong phạm vi đồ án môn học này, chúng em sẽ trình bày về quy trình công nghệ vàthiết bị sấy thùng quay để sấy hạt tiêu, năng suất 120 kg hạt tiêu khô/mẻ

Mặc dù đã cố gắng rất nhiều song vẫn còn rất nhiều thiếu sót vì đây là lần đầu tiên làm

đồ án nên chưa có kinh nghiệm Bên cạnh đó trình độ tự nghiên cứu và khả năng tư duycòn giới hạn nên đồ án của nhóm không thể tránh nhiều thiếu sót Qua đồ án này, chúng

em kính mong quý thầy cô chỉ bảo để có thể hoàn thiện tốt hơn đồ án cũng như bài tập lớn

mà thầy cô giáo cho chúng em vào những lần sau

Chúng em xin chân thành cảm ơn sự giúp đỡ tận tình của thầy giáo hướng dẫn, cácthầy cô giáo và bạn bè đã giúp đỡ chúng em hoàn thiện đồ án đúng thời hạn

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN

1.1 TỔNG QUAN VỀ NGUYÊN LIỆU HẠT TIÊU

1.1.1 Tên gọi và phân loại khoa học

 Tên khoa học: Piper nigrum

EBOOKBKMT.COM – HỖ TRỢ TÀI LIỆU HỌC TẬP

loại nhánh đều xuất phát từ kẽ lá Đối chiếu với lá là một cụm hoa hình đuôi sóc Khichín, rụng cả chùm

Quả hình cầu nhỏ, chừng 20- 30 quả trên một chùm, lúc đầu màu xanh lục, sau có màuvàng, khi chín có màu đỏ Từ quả này có thể thu hoạch được hồ tiêu trắng, hồ tiêu đỏ, hồtiêu xanh và hồ tiêu đen

Đốt cây rất dòn, khi vận chuyển nếu không cận thận thì cây có thể chết Quả có một hạtduy nhất

Hồ tiêu được thu hoạch mỗi năm hai lần Muốn có hồ tiêu đen, người ta hái quả vào

lúc xuất hiện một số quả đỏ hay vàng trên chùm, nghĩa là lúc quả còn xanh; những quảcòn non quá chưa có sọ rất giòn, khi phơi dễ vỡ vụn, các quả khác khi phơi vỏ quả sẽ săn

lại, ngả màu đen Muốn có hồ tiêu trắng (hay hồ tiêu sọ), người ta hái quả lúc chúng đã

thật chín, sau đó bỏ vỏ Loại này có màu trắng ngà hay xám, ít nhăn nheo và ít thơm hơn(vì lớp vỏ chứa tinh dầu đã mất) nhưng cay hơn (vì quả đã chín)

Thường dùng hạt tiêu đã rang chín, thơm cay làm gia vị Tiêu thơm, cay nồng và kíchthích tiêu hoá, có tác dụng chữa một số bệnh.

Hạt tiêu cũng rất giàu chất chống oxy hóa, chẳng hạn như beta carotene, giúp tăngcường hệ miễn dịch và ngăn ngừa sự hủy hoại các tế bào, gây ra các căn bệnh ung thư vàtim mạch

1.1.3 Phân bố

Ở nước ta hồ tiêu được phân bố thành các vùng sản xuất chính ở Bắc Trung Bộ, Duyênhải Trung Bộ, Tây Nguyên, vùng Đông Nam Bộ và đồng bằng sông Cửu Long, trong đóTây Nguyên và Đông Nam Bộ là 2 vùng sản xuất chính Sản xuất hồ tiêu thường hìnhthành các vùng nổi tiếng như: Tân Lâm (Quảng Trị), Lộc Ninh (Bình Phước), Bà Rịa (BàRịa– Vũng Tàu), Phú Quốc (Kiên Giang), Dak R’Lắp (Đăk Nông), Chư Sê (Gia Lai), điềunày tạo điều kiện thuận lợi cho việc quy hoạch thành các vùng sản xuất hàng hóa tậptrung, đạt chất lượng xuất khẩu cao

Việt Nam hiện là một nước xuất khẩu tiêu đứng hàng đầu thế giới thế nhưng chủ yếuxuất khẩu ở dạng thô Vì thế vấn đề bảo quản tiêu hạt để xuất khẩu hết sức quan trọng vàcần thiết trong nền kinh tế quốc dân

Hình 3: Biểu đồ dự báo sản lượng hạt tiêu thế giới năm 2011

Vấn đề bảo quản tiêu nhìn chung là khó, vì tiêu là môi trường thuận lợi rất thích hợpcho sâu mọt phá hoại Muốn bảo quản lâu dài thì hạt phải có chất lượng ban đầu tốt, có độ

EBOOKBKMT.COM – HỖ TRỢ TÀI LIỆU HỌC TẬP

ẩm an toàn Vì vậy, quá trình sấy hạt sau thu hoạch có vai trò quan trọng trong bảo quản,chế biến cũng như nâng cao chất lượng hạt Với phương pháp này sẽ bảo quản hạt tiêuđược lâu hơn, dễ dàng trong quá trình vận chuyển, ứng dụng nhiều trong quá trình chếbiến các sản phẩm ăn liền

1.2 TỔNG QUAN VỀ PHƯƠNG PHÁP

1.2.1 Bản chất của quá trình sấy

Sấy là sự bốc hơi nước của sản phẩm bằng nhiệt ở nhiệt độ thích hợp, là quá trìnhkhuếch tán do chênh lệch ẩm ở bề mặt và bên trong vật liệu, hay nói cách khác do chênhlệch áp suất hơi riêng phần ở bề mặt vật liệu và môi trường xung quanh

1.2.2 Phân loại quá trình sấy

- Người ta phân biệt ra 2 loại:

+ Sấy tự nhiên: nhờ tác nhân chính là nắng, gió, Phương pháp này thời gian sấy dài,tốn diện tích sân phơi, khó điều chỉnh và độ ẩm cuối cùng của vật liệu còn khá lớn, phụthuộc vào điều kiện thời tiết khí hậu

+ Sấy nhân tạo: quá trình cần cung cấp nhiệt, nghĩa là phải dùng đến tác nhân sấy nhưkhói lò, không khí nóng, hơi quá nhiệt,… và nó được hút ra khỏi thiết bị khi sấy xong.Quá trình sấy nhanh, dễ điều khiển và triệt để hơn sấy tự nhiên

- Nếu phân loại phương pháp sấy nhân tạo, ta có:

* Phân loại theo phương thức truyền nhiệt:

+ Phương pháp sấy đối lưu: nguồn nhiệt cung cấp cho quá trình sấy là nhiệt truyền từmôi chất sấy đến vật liệu sấy bằng cách truyền nhiệt đối lưu Đây là phương pháp đượcdùng rộng rãi hơn cả cho sấy hoa quả và sấy hạt

+ Phương pháp sấy bức xạ: nguồn nhiệt cung cấp cho quá trình sấy là thực hiện bằngbức xạ từ một bề mặt nào đó đến vật sấy, có thể dùng bức xạ thường, bức xạ hồng ngoại.+ Phương pháp sấy tiếp xúc: nguồn cung cấp nhiệt cho vật sấy bằng cách cho tiếp xúctrực tiếp vật sấy với bề mặt nguồn nhiệt

+ Phương pháp sấy bằng điện trường dòng cao tầng: nguồn nhiệt cung cấp cho vật sấynhờ dòng điện cao tần tạo nên điện trường cao tần trong vật sấy làm vật nóng lên.

+ Phương pháp sấy thăng hoa: được thực hiện bằng làm lạnh vật sấy đồng thời hútchân không để cho vật sấy đạt đến trạng thái thăng hoa của nước, nước thoát ra khỏi vậtsấy nhờ quá trình thăng hoa

+ Phương pháp sấy tầng sôi: nguồn nhiệt từ không khí nóng nhờ quạt thổi vào buồngsấy đủ mạnh và làm sôi lớp hạt, sau một thời gian nhất định, hạt khô và được tháo rangoài

+ Phương pháp sấy phun: được dùng để sấy các sản phẩm dạng lỏng

+ Bức xạ: sự dẫn truyền nhiệt bức xạ từ vật liệu nóng đến vật liệu ẩm

* Phân loại theo tính chất xử lý vật liệu ẩm qua buồng sấy:

+ Sấy mẻ: vật liệu đứng yên hoặc chuyển động qua buồng sấy nhiều lần, đến khi hoàntất sẽ được tháo ra

+ Sấy liên tục: vật liệu được cung cấp liên tục và sự chuyển động của vật liệu ẩm quabuồng sấy cũng xảy ra liên tục

* Phân loại theo sự chuyển động tương đối giữa dòng khí và vật liệu ẩm:

+ Loại thổi qua bề mặt

+ Loại thổi xuyên vuông góc với vật liệu

1.2.3 Thiết bị sấy thùng quay

EBOOKBKMT.COM – HỖ TRỢ TÀI LIỆU HỌC TẬP

Hình 4: Máy sấy thùng quay

Hệ thống sấy thùng quay là một hệ thống sấy làm việc liên tục chuyên dùng để sấy vậtliệu hạt, cục nhỏ như lúa, ngô (bắp), hạt đậu xanh, hạt tiêu,

Máy sấy thùng quay là 1 thùng hình trụ đặt nghiêng 1– 6o, có 2 vành đai đỡ, vành đainày tỳ vào con lăn đỡ khi thùng quay Vật liệu vào sấy qua phễu nạp vật liệu Vật liệutrong thùng không quá 20- 25% thể tích thùng Sau khi sấy xong, thành phẩm qua bộphận tháo sản phẩm ra ngoài

Bên trong thùng có lắp các cánh đảo để xáo trộn vật liệu làm cho hiệu suất sấy đạtđược cao hơn, phía cuối thùng có hộp tháo sản phẩm còn đầu thùng cấm vào lò đốt hoặcnối với ống tạo tác nhân sấy Giữa thùng quay, hộp tháo và lò có cơ cấu bịt kín để khôngkhí và khói lò không thoát ra ngoài Ngoài ra còn có xyclone để thu hồi sản phẩm baytheo khí và thải khí sạch ra môi trường

Khí nóng và vật liệu có thể đi cùng chiều hay ngược chiều ở bên trong thùng Phía đầuchỗ nạp liệu bên trong thùng sấy có lắp cánh xoắn 1 đoạn khoảng 700- 1000mm, chiềudài của đoạn này phụ thuộc vào đường kính của thùng

Tốc độ khói lò hoặc không khí nóng đi trong thùng không quá 3 m/s để tránh vật liệu bịcuốn nhanh ra khỏi thiết thùng Vận tốc quay của thùng là 5– 8 vòng/phút

Các đệm ngăn trong thùng chứa có tác dụng phân phối vừa có tác dụng phân phối đềucho vật liệu theo tiết diện thùng, đảo trộn vật liệu vừa làm tăng bề mặt tiếp xúc giữa vật

liệu sấy và tác nhân sấy Cấu tạo của đệm ngăn (cánh trộn) phụ thuộc vào kích thước vậtliệu sấy và độ ẩm của nó.

Các loại đệm ngăn dùng phổ biến là:

- Đệm ngăn mái chèo nâng và loại phối hợp: dùng khi sấy những vật liệu cực to, ẩm, Loại này có hệ số chất đầy vật liệu không quá 0,1– 0,2

- Đệm ngăn hình quạt có những khoảng thông với nhau

- Đệm ngăn phân phối hình chữ nhật và kiểu vạt áo được xếp trên toàn bộ tiết diện củathùng được dùng để sấy các vật liệu dạng cục nhỏ, xốp, khi thùng quay vật liệu đảo trộnnhiều lần, bề mặt tiếp xúc giữa vật liệu sấy và tác nhân sấy lớn

- Đệm ngăn kiểu phân khu: để sấy các vật liệu đã được đạp nhỏ, bụi Loại này chỉ chophép hệ số điền đầy khoảng 0,15– 0,25

- Nếu nhiệt độ sấy cần lớn hơn 2000C thì dùng khói lò nhưng không dùng cho nhiệt độ

> 8000C

 Ưu điểm:

+ Quá trình sấy đều đặn và mãnh liệt nhờ sự tiếp xúc tốt giữa vật liệu sấy và tácnhân sấy Cường độ sấy lớn, có thể đạt 100 kg ẩm bay hơi/m3.h

+ Thiết bị gọn có thể cơ khí và tự động hóa hoàn toàn

 Nhược điểm: vật liệu bị đảo trộn nhiều nên dễ bị tạo bụi, vỡ vụn Do đó nhiềutrường hợp sẽ làm giảm chất lượng sản phẩm sấy

1.2.4 Nguyên lý hoạt động của máy sấy thùng quay

EBOOKBKMT.COM – HỖ TRỢ TÀI LIỆU HỌC TẬP

Hình 5: Sơ đồ thiết bị sấy thùng quay

Bánh đai được đặt trên bồn con lăn đỡ (3), khoảng cách giữa 2 con lăn cùng 1 bệ đỡ(11) có thể thay đổi để điều chỉnh các góc nghiêng của thùng, nghĩa là điều chỉnh thờigian lưu vật liệu trong thùng Thùng quay được là nhờ có bánh răng (4) Bánh răng (4) ănkhớp với bánh răng dẫn động (12) nhận truyền động của động cơ (10) qua bộ giảm tốc.Vật liệu ướt được nạp liên tục vào đầu cao của thùng phễu chứa (14) và được chuyểndọc theo thùng nhờ các đệm ngăn Các đệm ngăn vừa có tác dụng phân bố đều vật liệutheo tiết diện của thùng, đảo trộn vật liệu vừa làm tăng bề mặt tiếp xúc giữa vật liệu sấy

và tác nhân sấy Cấu tạo của đệm ngăn phụ thuộc vào kích thước của vật liệu sấy, tínhchất và độ ẩm của nó Vận tốc của không khí nóng đi trong máy sấy khoảng 2– 3 m/s,thùng quay 5– 8 vòng/phút Vật liệu khô ở cuối máy sấy được tháo qua cơ cấu tháo sảnphẩm (5) rồi nhờ băng tải xích (13) vận chuyển vào kho

Không khí thải được quạt (7) hút vào hệ thống tách bụi, để tách những hạt bụi cuốntheo khí thải Các hạt bụi nhỏ được tách ra, hồi lưu trở lại bằng tải xích (13) Khí sạch thải

ra ngoài

1.3 QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ SẤY TIÊU

1.3.1 Sơ đồ quy trình công nghệ

Làm nguội

Tiêu đen

EBOOKBKMT.COM – HỖ TRỢ TÀI LIỆU HỌC TẬP

1.3.2 Giải thích quy trình

Để chế biến tiêu đen, tiêu được hái cả chum quả khi thấy chùm có lác đác quả chínhoặc quả đã chuyển sang vàng Dùng máy tách hạt để tách hạt ra khỏi chum ngay hay cóthể để dồn 2– 3 ngày mới tách hạt tùy theo khối lượng tiêu thu hái được Để việc tách hạtđược dễ dàng người ta thường ủ quả trong bao hay dồn đống lại rồi lấy bạt phủ lên trongvòng 12– 24 giờ, sau đó mới đem tách hạt

Hạt tiêu nguyên liệu được đưa vào một hộp nạp liệu xây chìm dưới đất sau đó đượcchuyển vào sang tạp chất thông qua một gầu tải Sàng tạp chất hoạt động dựa trên nguyên

lý khí động học, nguyên lý phân cách về trọng lượng và nguyên lý phân cách về thể tích

Do vậy, sàng tạp chất có thể tách được khoảng 90% lượng tạp chất lẫn trong hạt tiêu gồm:tạp chất nhỏ hơn hạt tiêu, tạp chất lớn hơn hạt tiêu và tạp chất nhẹ hơn hạt tiêu (bao gồm

cả bụi)

Ngoài ra do có gắn một bộ phận từ tính nên sàng tạp chất còn có tác dụng tách sắt théplẫn trong nguyên liệu

Cân

Đóng bao

Bảo quảnTiêu đen

Hạt tiêu nguyên liệu sau khi rời khỏi sàng tạp chất có kích thước trong khoảng từ 2,5

 Công đoạn 3: Phân loại tỷ trọng xoắn ốc

Hạt tiêu sau quá trình làm sạch, phân loại kích cỡ, tách đá sạn và phân loại bằng khíđộng học vẫn còn khác nhau về hình dạng: móp méo hoặc tròn hay còn lẫn những cọngtiêu

Máy phân loại hình dạng kiểu oắn ốc được cấu tạo bởi những vách ngăn xoắn ốc quanhtrục thẳng đứng Hỗn hợp hạt tiêu gồm hạt tiêu biến dạng và hạt tròn được nạp vào miệngtrên của máy phân loại Bởi vì hạt tiêu chảy xuống theo chiều xoắn ốc dưới tác động củatrọng lực Các hạt tròn xoay tròn trên gia tốc tăng dần đến một điểm mà chúng xoay tròntheo độ nghiêng vách ngăn nằm rìa ngoài và được tách ra, còn những hạt biến dạng khirơi tự do trên máng xoắn ốc bị lực ma xát cao hơn tốc độ dòng chảy không bằng hạt tròn

Do đó các hạt biến dạng chảy gần hơn trục của máy xoắn ốc và được đưa ra ngoài

 Công đoạn 4: Rửa và xử lí vi sinh bằng hơi nước

Để khử các vi sinh vật có hại nhất là khuẩn Salmonella, người ta sử dụng hơi nước với

áp suất từ 2– 3 kg/cm2 có nhiệt độ từ 120– 1400C để phun vào hạt tiêu trong thời gianngắn nhất (khoảng 20– 40 giây) Trong quá trình hấp thụ hơi nước nóng hạt tiêu đượcchuyển qua trống trích ly nước trước khi qua hệ thống sấy

EBOOKBKMT.COM – HỖ TRỢ TÀI LIỆU HỌC TẬP

Đối với các nguyên liệu hạt, người ta thường áp dụng phương pháp sấy đối lưu Khôngkhí nóng được dùng làm tác nhân sấy có nhiệt độ, độ ẩm, tốc độ phù hợp, chuyển độngchảy trùm lên vật sấy làm cho ẩm trong vật sấy bay hơi rồi đi theo tác nhân sấy ra ngoài.Không khí có thể chuyển động cùng chiều, ngược chiều hoặc cắt ngang dòng chuyểnđộng của sản phẩm Sấy đối lưu có thể thực hiện theo mẻ (gián đoạn) hay liên tục

Hình 6: Sơ đồ sấy nguyên liệu

- Nhiệt độ sấy:

Rau quả, hạt là sản phẩm chịu nhiệt kém: trên 900C thì đường fructose bắt đầu bịcaramel hoá, các phản ứng tạo ra melanoidin, polime hoá các hợp chất cao phân tử xảy ramạnh Còn ở nhiệt độ cao hơn nữa, nó có thể bị cháy Do vậy, để sấy hạt nông sản thườngdùng chế độ sấy ôn hoà Tuỳ theo loại nguyên liệu, nhiệt độ sấy không quá 80- 900C Quá trình sấy còn phụ thuộc vào tốc độ tăng nhiệt của vật liệu sấy Nếu tốc độ tăngnhiệt quá nhanh thì bề mặt mặt quả bị rắn lại và ngăn quá trình thoát ẩm Ngược lại, nếutốc độ tăng chậm thì cường độ thoát ẩm yếu

Thông thường khi vào buồng sấy, không khí có độ ẩm 10- 13% Nếu độ ẩm của khôngkhí quá thấp sẽ làm hạt nông sản nứt hoặc tạo ra lớp vỏ khô trên bề mặt, làm ảnh hưởngxấu đến quá trình thoát hơi ẩm tiếp theo Nhưng nếu độ ẩm quá cao sẽ làm tốc độ sấygiảm.

Khi ra khỏi lò sấy, không khí mang theo hơi ẩm của rau quả tươi nên độ ẩm tăng lên(thông thường khoảng 40- 60%) Nếu không khí đi ra có độ ẩm quá thấp thì sẽ tốn nănglượng Ngược lại, nếu quá cao sẽ dễ bị đọng sương, làm hư hỏng sản phẩm sấy Người tađiều chỉnh độ ẩm của không khí ra bằng cách điều chỉnh tốc độ lưu thông của nó và lượngrau quả tươi chứa trong lò sấy

- Lưu thông của không khí:

Trong quá trình sấy, không khí có thể lưu thông tự nhiên hoặc cưỡng bức Trong các lòsấy, không khí lưu thông tự nhiên với tốc độ nhỏ (nhỏ hơn 0,4 m/s), do vậy thời gian sấythường kéo dài, làm chất lượng sản phẩm sấy không cao Để khắc phục nhược điểm này,người ta phải dùng quạt để thông gió cưỡng bức với tốc độ trong khoảng 0,4- 4,0 m/strong các thiết bị sấy Nếu tốc độ gió quá lớn (trên 4,0 m/s) sẽ gây tổn thất nhiệt lượng

- Độ dày của lớp sấy:

Độ dày của lớp hạt nông sản sấy cũng ảnh hưởng đến quá trình sấy.Lớp nguyên liệucàng mỏng thì quá trình sấy càng nhanh và đồng đều, nhưng nếu quá mỏng sẽ làm giảmnăng suất của lò sấy Ngược lại, nếu quá dày thì sẽ làm giảm sự lưu thông của không khí,dẩn đến sản phẩm bị "đổ mồ hôi" do hơi ẩm đọng lại

Thông thường nên xếp lớp rau quả trên các thiết bị sấy với khối lượng 5– 8 kg/m2 làphù hợp Đối với nguyên liệu hạt tiêu, ta chọn chế độ sấy ở 50– 600C trong thời gian 2 giờcho thiết bị sấy thùng quay

Sau khi sấy, hạt tiêu được đưa vào một thùng làm nguội và một lần nữa hạt tiêu đượctách tạp chất gồm bụi vỏ hạt tiêu phát sinh sau quá trình sấy Sau đó hạt tiêu được đưa vàomáy phân loại hình dạng kiểu xoắn ốc (lần 2)

EBOOKBKMT.COM – HỖ TRỢ TÀI LIỆU HỌC TẬP

Hạt tiêu thành phẩm được đưa vào thùng

chứa để trữ hoặc được đưa vào hệ thống cân

tự động định lượng theo yêu cầu Cân định

lượng được tự động hóa điều khiển bằng hệ

thống điện tử có hiển thị số với giai bậc từ

30– 60kg mà sai số cho phép là ± 45g/50kg

năng suất 200bao/giờ

- Sản phẩm thu được: tiêu đen sạch đạt

Hình 7: Hạt tiêu sấy thành phẩm

- Công suất: 4000 tấn/ năm

CHƯƠNG 2: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ THIẾT BỊ CHÍNH

2.1 CÁC THÔNG SỐ TÁC NHÂN SẤY

Các ký hiệu:

- G1, G2: lượng vật liệu trước và sau khi sấy (kg/h)

- Gk: lượng vật liệu khô tuyệt đối đi qua máy sấy (kg/h)

- W1, W2: độ ẩm của vật liệu trước và sau khi sấy, tính trên căn bản ướt (%)

- W: lượng ẩm được tách ra khỏi vật liệu (kg/h)

- L: lượng không khí khô (kkk) tuyệt đối qua máy sấy (kg/h)

- do: hàm ẩm của không khí ngoài trời (kg ẩm/kg kkk)

- d1: hàm ẩm của không khí trước khi vào buồng sấy (kg ẩm/kg kkk)

- d2: hàm ẩm của không khí sau khi sấy (kg ẩm/kg kkk)

2.2 CÁC CÔNG THỨC SỬ DỤNG

Dùng tác nhân sấy là không khí

- Phân áp suất bảo hòa của hơi nước trong không khí ẩm theo nhiệt độ:

- Enthapy của không khí ẩm:

H=Cpk.t+d.(r+Cpa.t )=1,004.t+d.(2500+1,842.t ) [kj/

kgkkk] (CT 2.17/15),[6]

Với: * Cpk: nhiệt dung riêng của không khí khô, Cpk= 1,004 kJ/kg0K

* Cpa: nhiệt dung riêng của hơi nước, Cpa= 1,842 kJ/kg0K

* r: ẩn nhiệt hóa hơi của nước, r = 2500 kJ/kg

- Thể tích riêng của không khí ẩm:

* M: khối lượng không khí, M = 29 kg/kmol

* B, pb: áp suất khí trời và phần áp suất bão hòa của hơi nước trong không khí, N/

m2

- Lưu lượng không khí ẩm:

Với: * L: lưu lượng không khí khô, kg/h

* v: thể tích riêng của không khí ẩm, m3/h

- Khối lượng riêng của không khí ẩm:

EBOOKBKMT.COM – HỖ TRỢ TÀI LIỆU HỌC TẬP

ρ k=ρ o T o

T (1−0 ,378 ϕ p b

Trong đó: * o = 1,293 kg/m3: khối lượng riêng của không khí khô ở điều kiện chuẩn

* T0 = 2730K: nhiệt độ không khí ở điều kiện chuẩn

2.3 TÍNH CÁC THÔNG SỐ CỦA TÁC NHÂN SẤY

- Trạng thái không khí ngoài trời: được biễu diễn bằng trạng thái A, xác định bằng cặpthông số (t0, φo)

Hình 8: Đồ thị H- d của không khí ẩm

EBOOKBKMT.COM – HỖ TRỢ TÀI LIỆU HỌC TẬP

- Do vật liệu sấy là tiêu hạt có thể được trồng và thu hoạch nhiều vụ trong một năm,tuy nhiên tính theo mùa mưa, ít nắng thì thiết bị sẽ làm việc tốt quanh năm Vì vậy, tachọn trạng thái A theo giá trị nhiệt độ và độ ẩm trung bình của Thành phố Hồ Chí Minh:A: to= 27oC

Theo kinh nghiệm sấy tiêu thủ công thì nhiệt độ không khí sấy từ 50- 60oC

 d1.B = 0,621 ϕ1 p b + d1 ϕ1 p b

H2=1,004 t2+d2(2500+1,842 t2)

d2= H2−1 , 004 t2

2500+1 ,842 t2=

105 , 839−1 , 004 35 2500+1 , 842 35 =0 , 027569

EBOOKBKMT.COM – HỖ TRỢ TÀI LIỆU HỌC TẬP

3/kgkk]

Bảng 1: Trạng thái tác nhân sấy trong quá trình sấy thực

Đại lượng

Trạng tháikhông khí ban đầu

(A)

Trạng tháikhông khí vào thiết

bị sấy (B)

Trạng tháikhông khí ra khỏithiết bị sấy (B)

- Lượng tác nhân khô cần thiết:

- Nhiệt lượng tiêu hao cho quá trình sấy lý thuyết:

- Tính hiệu suất sấy:

Gọi Qhi: nhiệt hữu ích, là nhiệt lượng cần thiết để làm bay hơi ẩm trong vật liệu

Qhi= W [rtv1+Ca (t2-tv1)]

Trong đó: rtv1: ẩn nhiệt hóa hơi của nước trong vật liệu sấy ở nhiệt độ vào; rtv1 = 2500

Ca: là nhiệt dung riêng của ẩm

Với ẩm là hơi nước thì Ca = Cpa = 1,842 (kJ/kg.K)

t2: nhiệt độ không khí ra khỏi thiết bị sấy

tv1: nhiệt độ ban đầu của vật liệu sấy, thường lấy bằng nhiệt độ môi trường:

2.5 TÍNH THỜI GIAN SẤY