Tính toán thiết kế hệ thống điện điều khiển cho hệ thống sấy lạnh nông sản tại hưng yên

LỜI NHẬN XÉT CỦA THẦY CÔI MỤC LỤCII DANH MỤC BẢNG BIỂUIV DANH MỤC HÌNH ẢNHV LỜI NÓI ĐẦU1 LỜI CÁM ƠN3 CHƯƠNG 1:TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG SẤY4 1.1 Tổng quan về điều hòa không khí4 1.1.1 Lịch sử phát triển của điều hòa không khí4 1.1.2 Vai trò của ĐHKK đối với đời sống5 1.1.3 Vai trò của ĐHKK trong sản xuất6 1.2. Tổng quan về công nghệ sấy7 1.2.1 Khái niệm quá trình sấy7 1.2.2 Sự biến đổi của nguyên liệu trong quá trình sấy8 1.2.3 Vấn đề năng lượng trong quá trình sấy11 1.3 Nhu cầu sấy nông sản Hưng Yên11 1.3.1 Giới thiệu chung về Nhãn lồng Hưng Yên11 1.3.2 Nhu cầu sản xuất Nhãn lồng Hưng Yên13 1.3.3 Nhu cầu sấy Nhãn14 CHƯƠNG 2:CƠ SỞ LÝ THUYẾT VỀ HỆ THỐNG SẤY LẠNH18 2.1 Khái niệm chung18 2.1.1 Khái niệm18 2.1.2 Phân loại phương pháp sấy18 2.1.3 Mục đích của quá trình sấy19 2.1.4 Những biến đổi cơ bản của quá trình sấy19 2.2 Cơ chế thoát ẩm trong vật liệu sấy19 2.2.1 Quá trình khuếch tán ngoại20 2.2.2 Quá trình khuếch tán nội21 2.2.3 Mối quan hệ giữa quá trình khuếch tán nội và ngoại21 2.3 Các giai đoạn trong quá trình sấy22 2.3.1 Giai đoạn nung nóng vật liệu22 2.3.2 Giai đoạn sấy đẳng tốc22 2.3.3 Giai đoạn sấy giảm tốc23 2.4 Các phương pháp sấy và thiết bị sấy23 2.4.1 Các phương pháp sấy23 2.4.2 Các thiết bị sấy25 2.5 Tổng quan về sấy ở nhiệt độ thấp33 2.5.1 Giới thiệu các phương pháp sấy lạnh33 2.5.2 Nguyên lý làm việc của hệ thống sấy lạnh36 2.5.3 Đặc điểm quá trình truyền nhiệt và truyền chất37 2.6 Phân loại hệ thống sấy lạnh37 2.6.1 Hệ thống sấy lạnh ở nhiệt độ 00C37 2.6.2 Hệ thống sấy lạnh lơn hơn 00C38 2.7 Các thiết bị trong hệ thống sấy lạnh40 2.8 So sánh phương pháp sấy lạnh và sấy nóng42 2.9 Khảo sát thực tế xưởng sấy long nhãn tại Hưng Yên45 2.9.1 Tổng quan về nghề sấy long nhãn tại Hưng Yên45 2.9.2 Khảo sát cơ sở sấy nhãn tại Đông Kết- Khoái Châu- Hưng Yên46 CHƯƠNG 3:HỆ THỐNG ĐIỆN ĐIỀU KHIỂN MÁY SẤY51 3.1 Hệ thống điện của máy sấy51 3.2 Sơ đồ đi dây trong xưởng53 3.3 Tính toán, lựa chọn thiết bị điện54 3.3.1 Tính chọn Áp tô mát54 3.3.2 Tính chọn Contactor58 3.3 Thiết kế tủ điện60 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ63 TÀI LIỆU THAM KHẢO65   DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 1.1:Các đặc trưng liên quan đến chất lượng nông sản9 Bảng 2.1: Đánh giá so sánh chất lượng sản phẩm sấy bằng bơm nhiệt sấy lạnh với phương pháp sấy nóng truyền thống và sấy hồng ngoại [Viện Công Nghệ Thực Phẩm, sở công nghiệp Hà Nội]44 Bảng 3.1: Đặc tính các loại áp tô mát57   DANH MỤC HÌNH ẢNH Hình 2.1: Sơ đồ hệ thống sấy đối lưu24 Hình 2.2: Máy sấy thùng quay26 Hình 2.3: Thiết bị sấy phun kiểu tháp27 Hình 2.4: Thiết bị sấy phun kiểu thùng27 Hình 2.5: Thiết bị sấy tầng sôi29 Hình 2.6: Thiết bị sấy băng tải30 Hình 2.7: Thiết bị sấy bằng khí thổi30 Hình 2.8: Sấy bằng tia bức xạ31 Hình 2.9: Thiết bị sấy kiểu thùng đứng32 Hình 2.10: Sơ đồ nguyên lý hệ thống bơm nhiệt34 Hình 2.11: Hai phương thức trao đổi nhiệt thông qua buồng sấy35 Hình 2.12: Sơ đồ quá trình sấy theo 2 phương thức trao đổi nhiệt35 Hình 2.13: Sơ đồ hệ thống sấy lạnh36 Hình 2.14: Hình ảnh tại xưởng sấy47 Hình 2.15: Nguyên liệu sấy47 Hình 2.16: Sơ đồ mặt bằng xưởng48 Hình 2.17: Bảng thông số kỹ thuật49 Hình 2.18: Mô hình thu nhỏ của máy sấy50 Hình 3.1: Máy sấy lạnh J2E-75GP51 Hình 3.2: Sơ đồ cấu tạo và hệ thống điện của máy sấy52 Hình 3.3: Sơ đồ đi dây nguồn vào53 Hình 3.4: Vị trí đặt tủ điện54 Hình 3.5: Áp tô mát55 Hình 3.6: Đặc tính của áp tô mát56 Hình 3.7: Contactor58 Hình 3.8: Sơ đồ nguyên lý cấu tạo của contactor59 Hình 3.9: Mạch động lực trong tủ60 Hình 3.10: Cánh tủ điện61 Hình 3.11: Hình chiếu cạnh tủ điện61 Hình 3.12: Vị trí các thiết bị trong tủ62   LỜI NÓI ĐẦU Việt Nam là một nước nhiệt đới có nhiều điều kiện để phát triển ngành trồng trọt và chế biến rau quả. Tuy nhiên, tỷ lệ tổn thất sau thu hoạch là rất lớn 25-30%. Nguyên nhân chính là do công nghệ chế biến và bảo quản của chúng ta còn lạc hậu nên đã làm cho rau quả của Việt Nam có giá trị thấp trong thị trường trong nước cũng như xuất khẩu, điều này ảnh hưởng trực tiếp đến đời sống của người nông dân, vì vậy việc nghiên cứu đưa ra các quy trình công nghệ cũng như ứng dụng triển khai chuyển giao các kết quả nghiên cứu, các quy trình công nghệ bảo quản, chế biến rau quả, đóng vai trò hết sức quan trọng trong chiến lức phát triển ngành rau quả. Rau quả hiện nay chủ yếu được sử dụng ở dạng tươi, như đã biết rau quả là loại sản phẩm có tính thời vụ, thời gian thu hoạch ngắn, khả năng vận chuyển và bảo quản hạn chế, trong khi kỹ thuật bảo quản rau quả tươi vẫn chỉ dựa vào các kinh nghiện cổ truyền, mang tính thủ công chấp vá. Công nghệ sấy ứng dụng trong chế biến rau quả khô được tiến hành từ khá lâu nhưng cho đến nay vẫn bộc lộ nhiều hạn chế về công nghệ chưa khắc phục được chất lượng đầu ra của sản phẩm, chưa đáp ứng được các yêu cầu về đặc tính hóa lý, mùi, màu, thành phần dinh dưỡng nên khó đáp ứng cho nhu cầu tiêu thụ và xuất khẩu trong và ngoài nước. Việc đầu tư nghiên cứu một quy trình công nghệ mới giải quyết những vấn đề này là thực sự cần thiết. Công nghệ sấy lạnh được xem là một công nghệ mới, ra đời từ yêu cầu cấp thiết đó. Ưu điểm của công nghệ sấy lạnh là có thể xây dựng được từng quy trình công nghệ sấy hợp lý đối với từng loại rau, củ, quả. Sản phẩm sấy giữ được nguyên màu sắc, mùi vị, hạn chế tối đa thất thoát dinh dưỡng (khoảng 5%), đạt tiêu chuẩn vệ sinh an toàn thực phẩm của Việt Nam và các chỉ tiêu kỹ thuật, chất lượng sản phẩm tương đương một số nước khác trên thế giới. Việc phát triển công nghệ sấy lạnh đã có nhiều thành tựu. Tuy nhiên, để có một quy trình công nghệ hoàn chỉnh, tối ưu với các thông số phù hợp nhất đòi hỏi chúng ta phải tiến hành nghiên cứu sâu rộng hơn. Được sự phân công của cô Đặng Thị Bình và thầy Lê Ngọc Trúc với đề tài “Tính toán thiết kế hệ thống điện điều khiển cho hệ thống sấy lạnh nông sản tại Hưng Yên” em sẽ thực hiện dựa trên cơ sở tìm hiểu những nguyên lý chung nhất của công nghệ sấy lạnh từ đó có thể xây dựng quy trình sấy nông sản. Đề tài gồm những nội dung chính sau: -Mở đầu -Chương 1: Tổng quan về đề tài -Chương 2: Cơ sở lí thuyết về hệ thống sấy lạnh nông sản -Chương 3: Tính toán thiết kế hệ thống điện điều khiển cho hệ thống sấy lạnh nông sản tại Hưng yên -Kiến nghị và kết luận   LỜI CÁM ƠN Bản đồ án này được thực hiện và thiện trong thời gian 3 tháng, từ ngày 01 tháng 03 năm 2019 đến ngày 20 tháng 05 năm 2019. Từ trước đến nay sinh viên khoa Cơ Khí Động Lực dù đã từng đựơc làm đồ án Cơ điện, Kĩ thuật lạnh & ĐHKK, nhưng do kho tài liệu tương đối eo hẹp nên đối với em cũng gặp khá nhiều khó khăn trong việc tìm kiếm và nghiên cứu tài liệu. Bên cạnh đó vì kiến thức còn khá hạn chế nên mặc dù đã cố gắng song với một khối lượng lớn kiến thức cần tổng hợp và có nhiều phần em chưa nắm vững, dù đã tham khảo các tài liệu song song khi thực hiện đồ án nhưng không thể tránh khỏi những thiếu sót. Em mong được sự góp ý và giúp đỡ của các thầy, cô giáo. Mặc dù đã có nhiều cố gắng trong quá trình thực hiện đề tài, song không thẻ tránh khỏi những thiếu sót, em rất mong được sự góp ý của thầy cô cùng bạn đọc. Em xin chân thành cảm ơn cô Đặng Thị Bình và thầy Lê Ngọc Trúc đã hướng dẫn tận tình, giúp đỡ em hoàn thành bản đồ án tốt nghiệp này. Hưng Yên, ngày 20/05/2019 Sinh viên   CHƯƠNG 1:TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG SẤY 1.1 Tổng quan về điều hòa không khí 1.1.1 Lịch sử phát triển của điều hòa không khí Ngay từ thời cổ đại con người đã biết dùng lửa sưởi ấm vào mùa đông và dùng quạt hay tìm vào các hang đá mát mẻ vào mùa hè. Năm 1845 bác sĩ người Mỹ là John Gorrie đã chế tạo máy lạnh nén khí đầu tiên để điều hòa không khí (ĐHKK) cho bệnh viện tư của ông. Năm 1850 nhà thiên văn học Piuzzi Smith người Scotland lần đầu tiên đưa ra dự án ĐHKK bằng máy lạnh nén khí. Năm 1894, Cty Linde đã xây dựng một hệ thống ĐHKK bằng máy lạnh ammoniac dùng làm lạnh và khử ẩm không khí mùa hè. Đầu những năm của thế kỷ 18 thì con người đã có những tiến bộ lớn trong lĩnh vực này.đúng vào thời điểm này thì xuất hiện một nhân vật quan trọng đã đưa nghành ĐHKK của Mỹ cũng như của thế giới đến một bước phát triển vượt bậc, đó chính là Willis H. Carrier. Chính ông là người đưa ra định nghĩa ĐHKK là kết hợp sưởi ấm, làm lạnh, gia ẩm, hút ẩm, lọc và rửa không khí, tự động duy trì khống chế trạng thái không khí không đổi phục vụ mọi yêu cầu tiện nghi hoặc công nghệ. Năm 1911, Carrier lần đầu tiên xây dựng ẩm đồ của không khí ẩm và cắt nghĩa tính chất nhiệt của không khí ẩm và các phương pháp xử lý để đạt được các trạng thái không khí yêu cầu. ông là người đi đầu trong việc xây dựng cơ sở lý thuyết cũng như phát minh, thiết kế, chế tạo ra các thiết bị và hệ thống ĐHKK. Môi chất lạnh được sử dụng trong hệ thống rất quan trọng và được lựa chon cẩn thận: ammoniac, dioxit sunfua độc, CO¬2 có áp suất ngưng quá cao…Đến năm 1930 hãng Du Pont de Nemours và Co(Mỹ) đã sản xuất ra môi chất lạnh Freon. Từ đó thì ĐHKK đã thực sự trở thành không thể thiếu trong cuộc sống của con người cũng như các nghành nghề kinh tế khác của xã hội Đối với Việt Nam là nước có khí hậu nhiệt đới nóng ẩm. Bởi vậy điều hoà không khí có ý nghĩa quan trọng đối với đời sống con người và sản xuất. Cùng với sự phát triển của kinh tế cả nước trong những năm gần đây thì nhu cầu về kỹ thuật lạnh nói chung và điều hoà không khí nói riêng đang gia tăng mạnh mẽ. Có thể thấy rằng hầu như trong tất cả các nhà cao ốc, văn phòng, bệnh viện, khách sạn, nhiều phân xưởng sản xuất đã được trang bị hệ thống điều hoà không khí nhằm tạo môi trường dễ chịu và tiện nghi cho con người. Đối với nước ta nhu cầu về điều hoà không khí là rất lớn, các thiết bị được nhập từ nhiều nước khác nhau ngày một nhiều và hiện đại. 1.1.2 Vai trò của ĐHKK đối với đời sống Sức khoẻ con người là một trong những yếu tố quan trọng quyết định đến năng suất lao động. Một trong những nội dung nâng cao sức khoẻ con người là tạo ra cho con người điều kiện vi khí hậu thích hợp. Bởi vì nhiệt độ bên trong cơ thể con người luôn giữ ở khoảng 370C (đối với người bình thường). Do đó để duy trì ổn định nhiệt độ của phần bên trong cơ thể, con người luôn thải ra một lượng nhiệt ra môi trường xung quanh. Quá trình thải nhiệt này thông qua 3 hình thức cơ bản: đối lưu, bức xạ và bay hơi. Để quá trình thải nhiệt đó diễn ra thì phải tạo ra một không gian có nhiệt độ và độ ẩm phù hợp với cơ thể con người. Hệ thống điều hoà không khí để tạo ra môi trường tiện nghi, đảm bảo chất lượng cuộc sống cao hơn. Nước ta thuộc vùng khí hậu nhiệt đới nóng ẩm gió mùa, nhiệt độ trung bình năm và độ ẩm tương đối cao. Với nhiệt độ và độ ẩm cao cộng vào đó là bức xạ mặt trời qua cửa kính, nhất là những toà nhà có kiến trúc hiện đại có diện tích kính lớn, thiết bị chiếu sáng, thiết bị điện - điện tử.... làm cho nhiệt độ không khí trong phòng tăng cao, vượt xa giới hạn tiện nghi nhiệt đối với on người. Để đảm bảo cho con người có một môi trường sống thoả mái thì chỉ có điều hoà không khí mới giải quyết được vấn đề nêu trên. Kinh tế nước ta hiện nay đã có bước phát triển đáng kể, đời sống của nhân dân ngày càng được cải thiện, cho nên điều hoà không khí dân dụng đang phát triển mạnh mẽ. Do đó mà điều hoà không khí không còn xa lạ với người dân thành thị.

LỜI NHẬN XÉT CỦA THẦY CÔ

MỤC LỤC LỜI NHẬN XÉT CỦA THẦY CÔ I MỤC LỤC II DANH MỤC BẢNG BIỂU IV DANH MỤC HÌNH ẢNH V

LỜI NÓI ĐẦU 1

LỜI CÁM ƠN 3

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG SẤY 4

1.1 Tổng quan về điều hòa không khí 4

1.1.1 Lịch sử phát triển của điều hòa không khí 4

1.1.2 Vai trò của ĐHKK đối với đời sống 5

1.1.3 Vai trò của ĐHKK trong sản xuất 6

1.2 Tổng quan về công nghệ sấy 7

1.2.1 Khái niệm quá trình sấy 7

1.2.2 Sự biến đổi của nguyên liệu trong quá trình sấy 8

1.2.3 Vấn đề năng lượng trong quá trình sấy 11

1.3 Nhu cầu sấy nông sản Hưng Yên 11

1.3.1 Giới thiệu chung về Nhãn lồng Hưng Yên 11

1.3.2 Nhu cầu sản xuất Nhãn lồng Hưng Yên 13

1.3.3 Nhu cầu sấy Nhãn 14

CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT VỀ HỆ THỐNG SẤY LẠNH 18

2.1 Khái niệm chung 18

2.1.1 Khái niệm 18

2.1.2 Phân loại phương pháp sấy 18

2.1.3 Mục đích của quá trình sấy 19

2.1.4 Những biến đổi cơ bản của quá trình sấy 19

2.2 Cơ chế thoát ẩm trong vật liệu sấy 19

2.2.1 Quá trình khuếch tán ngoại 20

2.2.2 Quá trình khuếch tán nội 21

2.2.3 Mối quan hệ giữa quá trình khuếch tán nội và ngoại 21

2.3 Các giai đoạn trong quá trình sấy 22

2.3.1 Giai đoạn nung nóng vật liệu 22

2.3.2 Giai đoạn sấy đẳng tốc 22

2.3.3 Giai đoạn sấy giảm tốc 23

2.4 Các phương pháp sấy và thiết bị sấy 23

2.4.1 Các phương pháp sấy 23

2.4.2 Các thiết bị sấy 25

2.5 Tổng quan về sấy ở nhiệt độ thấp 33

2.5.1 Giới thiệu các phương pháp sấy lạnh 33

2.5.2 Nguyên lý làm việc của hệ thống sấy lạnh 36

2.5.3 Đặc điểm quá trình truyền nhiệt và truyền chất 37

2.6 Phân loại hệ thống sấy lạnh 37

2.6.1 Hệ thống sấy lạnh ở nhiệt độ 00C 37

2.6.2 Hệ thống sấy lạnh lơn hơn 00C 38

2.7 Các thiết bị trong hệ thống sấy lạnh 40

2.8 So sánh phương pháp sấy lạnh và sấy nóng 42

2.9 Khảo sát thực tế xưởng sấy long nhãn tại Hưng Yên 45

2.9.1 Tổng quan về nghề sấy long nhãn tại Hưng Yên 45

2.9.2 Khảo sát cơ sở sấy nhãn tại Đông Kết- Khoái Châu- Hưng Yên 46

CHƯƠNG 3: HỆ THỐNG ĐIỆN ĐIỀU KHIỂN MÁY SẤY 51

3.1 Hệ thống điện của máy sấy 51

3.2 Sơ đồ đi dây trong xưởng 53

3.3 Tính toán, lựa chọn thiết bị điện 54

3.3.1 Tính chọn Áp tô mát 54

3.3.2 Tính chọn Contactor 58

3.3 Thiết kế tủ điện 60

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 63

TÀI LIỆU THAM KHẢO 65

DANH MỤC BẢNG BIỂU

Bảng 1.1:Các đặc trưng liên quan đến chất lượng nông sản 9Bảng 2.1: Đánh giá so sánh chất lượng sản phẩm sấy bằng bơm nhiệt sấy lạnh vớiphương pháp sấy nóng truyền thống và sấy hồng ngoại [Viện Công Nghệ ThựcPhẩm, sở công nghiệp Hà Nội] 44Bảng 3.1: Đặc tính các loại áp tô mát 57

DANH MỤC HÌNH ẢNH

Hình 2.1: Sơ đồ hệ thống sấy đối lưu 24

Hình 2.2: Máy sấy thùng quay 26

Hình 2.3: Thiết bị sấy phun kiểu tháp 27

Hình 2.4: Thiết bị sấy phun kiểu thùng 27

Hình 2.5: Thiết bị sấy tầng sôi 29

Hình 2.6: Thiết bị sấy băng tải 30

Hình 2.7: Thiết bị sấy bằng khí thổi 30

Hình 2.8: Sấy bằng tia bức xạ 31

Hình 2.9: Thiết bị sấy kiểu thùng đứng 32

Hình 2.10: Sơ đồ nguyên lý hệ thống bơm nhiệt 34

Hình 2.11: Hai phương thức trao đổi nhiệt thông qua buồng sấy 35

Hình 2.12: Sơ đồ quá trình sấy theo 2 phương thức trao đổi nhiệt 35

Hình 2.13: Sơ đồ hệ thống sấy lạnh 36

Hình 2.14: Hình ảnh tại xưởng sấy 47

Hình 2.15: Nguyên liệu sấy 47

Hình 2.16: Sơ đồ mặt bằng xưởng 48

Hình 2.17: Bảng thông số kỹ thuật 49

Hình 2.18: Mô hình thu nhỏ của máy sấy 50

Hình 3.1: Máy sấy lạnh J2E-75GP 51

Hình 3.2: Sơ đồ cấu tạo và hệ thống điện của máy sấy 52

Hình 3.3: Sơ đồ đi dây nguồn vào 53

Hình 3.4: Vị trí đặt tủ điện 54

Hình 3.5: Áp tô mát 55

Hình 3.6: Đặc tính của áp tô mát 56

Hình 3.7: Contactor 58

Hình 3.8: Sơ đồ nguyên lý cấu tạo của contactor 59

Hình 3.9: Mạch động lực trong tủ 60

Hình 3.10: Cánh tủ điện 61

Hình 3.11: Hình chiếu cạnh tủ điện 61

Hình 3.12: Vị trí các thiết bị trong tủ 62

LỜI NÓI ĐẦU

Việt Nam là một nước nhiệt đới có nhiều điều kiện để phát triển ngành trồngtrọt và chế biến rau quả Tuy nhiên, tỷ lệ tổn thất sau thu hoạch là rất lớn 25-30%.Nguyên nhân chính là do công nghệ chế biến và bảo quản của chúng ta còn lạc hậunên đã làm cho rau quả của Việt Nam có giá trị thấp trong thị trường trong nướccũng như xuất khẩu, điều này ảnh hưởng trực tiếp đến đời sống của người nông dân,

vì vậy việc nghiên cứu đưa ra các quy trình công nghệ cũng như ứng dụng triển khaichuyển giao các kết quả nghiên cứu, các quy trình công nghệ bảo quản, chế biến rauquả, đóng vai trò hết sức quan trọng trong chiến lức phát triển ngành rau quả

Rau quả hiện nay chủ yếu được sử dụng ở dạng tươi, như đã biết rau quả làloại sản phẩm có tính thời vụ, thời gian thu hoạch ngắn, khả năng vận chuyển vàbảo quản hạn chế, trong khi kỹ thuật bảo quản rau quả tươi vẫn chỉ dựa vào các kinhnghiện cổ truyền, mang tính thủ công chấp vá Công nghệ sấy ứng dụng trong chếbiến rau quả khô được tiến hành từ khá lâu nhưng cho đến nay vẫn bộc lộ nhiều hạnchế về công nghệ chưa khắc phục được chất lượng đầu ra của sản phẩm, chưa đápứng được các yêu cầu về đặc tính hóa lý, mùi, màu, thành phần dinh dưỡng nên khóđáp ứng cho nhu cầu tiêu thụ và xuất khẩu trong và ngoài nước Việc đầu tư nghiêncứu một quy trình công nghệ mới giải quyết những vấn đề này là thực sự cần thiết.Công nghệ sấy lạnh được xem là một công nghệ mới, ra đời từ yêu cầu cấp thiết đó

Ưu điểm của công nghệ sấy lạnh là có thể xây dựng được từng quy trình côngnghệ sấy hợp lý đối với từng loại rau, củ, quả Sản phẩm sấy giữ được nguyên màusắc, mùi vị, hạn chế tối đa thất thoát dinh dưỡng (khoảng 5%), đạt tiêu chuẩn vệsinh an toàn thực phẩm của Việt Nam và các chỉ tiêu kỹ thuật, chất lượng sản phẩmtương đương một số nước khác trên thế giới

Việc phát triển công nghệ sấy lạnh đã có nhiều thành tựu Tuy nhiên, để cómột quy trình công nghệ hoàn chỉnh, tối ưu với các thông số phù hợp nhất đòi hỏichúng ta phải tiến hành nghiên cứu sâu rộng hơn

Được sự phân công của cô Đặng Thị Bình và thầy Lê Ngọc Trúc với đề tài

“Tính toán thiết kế hệ thống điện điều khiển cho hệ thống sấy lạnh nông sản tại Hưng Yên” em sẽ thực hiện dựa trên cơ sở tìm hiểu những nguyên lý chung nhất

của công nghệ sấy lạnh từ đó có thể xây dựng quy trình sấy nông sản Đề tài gồmnhững nội dung chính sau:

- Mở đầu

- Chương 1: Tổng quan về đề tài

- Chương 2: Cơ sở lí thuyết về hệ thống sấy lạnh nông sản

- Chương 3: Tính toán thiết kế hệ thống điện điều khiển cho hệ thống sấy lạnhnông sản tại Hưng yên

- Kiến nghị và kết luận

LỜI CÁM ƠN

Bản đồ án này được thực hiện và thiện trong thời gian 3 tháng, từ ngày 01tháng 03 năm 2019 đến ngày 20 tháng 05 năm 2019

Từ trước đến nay sinh viên khoa Cơ Khí Động Lực dù đã từng đựơc làm đồ án

Cơ điện, Kĩ thuật lạnh & ĐHKK, nhưng do kho tài liệu tương đối eo hẹp nên đốivới em cũng gặp khá nhiều khó khăn trong việc tìm kiếm và nghiên cứu tài liệu.Bên cạnh đó vì kiến thức còn khá hạn chế nên mặc dù đã cố gắng song với một khốilượng lớn kiến thức cần tổng hợp và có nhiều phần em chưa nắm vững, dù đã thamkhảo các tài liệu song song khi thực hiện đồ án nhưng không thể tránh khỏi nhữngthiếu

sót Em mong được sự góp ý và giúp đỡ của các thầy, cô giáo

Mặc dù đã có nhiều cố gắng trong quá trình thực hiện đề tài, song không thẻtránh khỏi những thiếu sót, em rất mong được sự góp ý của thầy cô cùng bạn đọc

Em xin chân thành cảm ơn cô Đặng Thị Bình và thầy Lê Ngọc Trúc đã hướng dẫn

tận tình, giúp đỡ em hoàn thành bản đồ án tốt nghiệp này

Hưng Yên, ngày 20/05/2019

Sinh viên

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG SẤY

1.1 Tổng quan về điều hòa không khí

1.1.1 Lịch sử phát triển của điều hòa không khí

Ngay từ thời cổ đại con người đã biết dùng lửa sưởi ấm vào mùa đông vàdùng quạt hay tìm vào các hang đá mát mẻ vào mùa hè

Năm 1845 bác sĩ người Mỹ là John Gorrie đã chế tạo máy lạnh nén khí đầutiên để điều hòa không khí (ĐHKK) cho bệnh viện tư của ông

Năm 1850 nhà thiên văn học Piuzzi Smith người Scotland lần đầu tiên đưa ra

Năm 1911, Carrier lần đầu tiên xây dựng ẩm đồ của không khí ẩm và cắtnghĩa tính chất nhiệt của không khí ẩm và các phương pháp xử lý để đạt được cáctrạng thái không khí yêu cầu ông là người đi đầu trong việc xây dựng cơ sở lýthuyết cũng như phát minh, thiết kế, chế tạo ra các thiết bị và hệ thống ĐHKK

Môi chất lạnh được sử dụng trong hệ thống rất quan trọng và được lựa choncẩn thận: ammoniac, dioxit sunfua độc, CO2 có áp suất ngưng quá cao…Đến năm

1930 hãng Du Pont de Nemours và Co(Mỹ) đã sản xuất ra môi chất lạnh Freon Từ

đó thì ĐHKK đã thực sự trở thành không thể thiếu trong cuộc sống của con ngườicũng như các nghành nghề kinh tế khác của xã hội

Đối với Việt Nam là nước có khí hậu nhiệt đới nóng ẩm Bởi vậy điều hoàkhông khí có ý nghĩa quan trọng đối với đời sống con người và sản xuất Cùng với

sự phát triển của kinh tế cả nước trong những năm gần đây thì nhu cầu về kỹ thuậtlạnh nói chung và điều hoà không khí nói riêng đang gia tăng mạnh mẽ Có thể thấy

rằng hầu như trong tất cả các nhà cao ốc, văn phòng, bệnh viện, khách sạn, nhiềuphân xưởng sản xuất đã được trang bị hệ thống điều hoà không khí nhằm tạo môitrường dễ chịu và tiện nghi cho con người Đối với nước ta nhu cầu về điều hoàkhông khí là rất lớn, các thiết bị được nhập từ nhiều nước khác nhau ngày mộtnhiều và hiện đại.

1.1.2 Vai trò của ĐHKK đối với đời sống

Sức khoẻ con người là một trong những yếu tố quan trọng quyết định đếnnăng suất lao động Một trong những nội dung nâng cao sức khoẻ con người là tạo

ra cho con người điều kiện vi khí hậu thích hợp Bởi vì nhiệt độ bên trong cơ thểcon người luôn giữ ở khoảng 370C (đối với người bình thường) Do đó để duy trì

ổn định nhiệt độ của phần bên trong cơ thể, con người luôn thải ra một lượng nhiệt

ra môi trường xung quanh Quá trình thải nhiệt này thông qua 3 hình thức cơ bản:đối lưu, bức xạ và bay hơi Để quá trình thải nhiệt đó diễn ra thì phải tạo ra mộtkhông gian có nhiệt độ và độ ẩm phù hợp với cơ thể con người Hệ thống điều hoàkhông khí để tạo ra môi trường tiện nghi, đảm bảo chất lượng cuộc sống cao hơn

Nước ta thuộc vùng khí hậu nhiệt đới nóng ẩm gió mùa, nhiệt độ trung bìnhnăm và độ ẩm tương đối cao Với nhiệt độ và độ ẩm cao cộng vào đó là bức xạ mặttrời qua cửa kính, nhất là những toà nhà có kiến trúc hiện đại có diện tích kính lớn,thiết bị chiếu sáng, thiết bị điện - điện tử làm cho nhiệt độ không khí trong phòngtăng cao, vượt xa giới hạn tiện nghi nhiệt đối với on người Để đảm bảo cho conngười có một môi trường sống thoả mái thì chỉ có điều hoà không khí mới giảiquyết được vấn đề nêu trên

Kinh tế nước ta hiện nay đã có bước phát triển đáng kể, đời sống của nhândân ngày càng được cải thiện, cho nên điều hoà không khí dân dụng đang phát triểnmạnh mẽ Do đó mà điều hoà không khí không còn xa lạ với người dân thành thị

Trong ngành y tế, nhiều bệnh viện đã trang bị hệ thống điều hoà không khítrong các phòng điều trị bệnh nhân để tạo ra môi trường vi khí hậu tối ưu giúpngười bệnh nhanh chóng phục hồi sức khoẻ Điều hoà không khí tạo ra các phòng vikhí hậu nhân tạo với độ trong sạch tuyệt đối của không khí và nhiệt độ, độ ẩm đượckhống chế ở mức tối ưu để tiến hành các quá trình y học quan trọng

1.1.3 Vai trò của ĐHKK trong sản xuất

Trong công nghiệp ngành điều hoà không khí đã có bước tiến nhanh chóng.Ngày nay người ta không thể tách rời kỹ thuật điều hoà không khí với các ngànhkhác như cơ khí chính xác, kỹ thuật điện tử và vi điện tử, kỹ thuật phim ảnh, máytính điện tử, kỹ thuật quang học Để đảm bảo chất lượng của sản phẩm, để đảmbảo máy móc, thiết bị làm việc bình thường cần có những yêu cầu nghiêm ngặt vềcác điều kiện và thông số của không khí như thành phần độ ẩm, nhiệt độ, độ chứabụi và các loại hoá chất độc hại khác Ví dụ như trong ngành công nghiệp kỹ thuậtđiện thì để sản xuất được dụng cụ điện cần khống chế nhiệt độ trong khoảng từ

200C đến 220C, độ ẩm từ 50 đến 60%

Trong ngành cơ khí, chế tạo dụng cụ đo lường, dụng cụ quang học, độ trongsạch và ổn định của nhiệt độ và độ ẩm là điều kiện quyết định cho chất lượng, độchính xác của sản phẩm Nếu các linh kiện, chi tiết của máy đo, kính quang họcđược chế tạo trong điều kiện nhiệt độ và độ ẩm không ổn định làm cho độ co dãnkhác nhau về kích thước của chi tiết sẽ làm giảm độ chính xác của máy móc Bụithâm nhập vào bên trong máy sẽ làm tăng độ mài mòn giữa các chi tiết dụng cụchóng hư hỏng, chất lượng giảm sút rõ rệt

Trong công nghiệp sợi và dệt, điều hoà không khí có ý nghĩa quan trọng Khi

độ ẩm không khí cao, độ dính kết, ma sát giữa các sợi bông sẽ lớn và quá trình kéosợi sẽ khó khăn, ngược lại độ ẩm quá thấp sẽ làm cho sợi dễ bị đứt, năng suất kéosợi sẽ bị giảm

Trong công nghiệp chế biến thực phẩm, nhiều quá trình công nghệ đòi hỏi

có môi trường không khí thích hợp Nếu độ ẩm quá thấp sẽ làm cho sản phẩm khôhanh, giảm khối lượng và chất lượng sản phẩm Ngược lại độ ẩm quá cao cộng vớinhiệt độ cao thì đó là môi trường tốt cho vi sinh vật phát triển làm giảm chất lượngsản phẩm hoặc phân huỷ sản phẩm Bên cạnh đó lượng nhiệt và hơi ẩm toả ra bêntrong phân xưởng tương đối lớn, thường xảy ra hiện tượng đọng sương trên bề mặtkết cấu bao che hoặc bề mặt thiết bị, máy móc gây mất vệ sinh tạo điều kiện cho vikhuẩn, vi sinh vật phát triển Tất cả các vấn đề bất lợi đó đều có thể giải quyết bằngđiều hoà không khí

Trong công nghiệp chế biến và sản xuất chè, quá trình vo chè, ủ lên men có tácdụng làm cho chất dinh dưỡng trong lá chè tiếp xúc với không khí và oxy hoá kếthợp với các quá trình biến đổi sinh hoá khác tạo ra các axit amin, giữ màu sắc vàhương vị thơm ngon của chè Các quá trình này đòi hỏi phải được tiến hành ở điềukiện mát mẻ và độ ẩm thích hợp.

Các thông số của môi trường không khí trong các nhà máy sản xuất phim,giấy ảnh cũng cần được duy trì ở mức nhất định và chặt chẽ bằng hệ thống điều hoàkhông khí Bụi rất dễ bám vào bề mặt phim, giấy ảnh làm giảm chất lượng sảnphẩm Nhiệt độ cao trong phân xưởng làm nóng chảy lớp thuốc ảnh phủ trên bề mặtphim Ngược laị độ ẩm cao làm cho sản phẩm dính bết vào nhau

Điều hoà không khí còn tác động mạnh mẽ đến sự phát triển của bơm nhiệt,một loại máy lạnh dùng để sưởi ấm vào mùa đông Bơm nhiệt thực ra là một máylạnh với khác biệt là ở mục đích sử dụng Gọi là máy lạnh khi người ta sử dụng hiệuứng lạnh ở thiết bị bay hơi còn gọi là bơm nhiệt khi sử dụng nguồn nhiệt lấy từ thiết

bị ngưng tụ

Ở các nước tiên tiến, các chuồng trại chăn nuôi của công nghiệp sản xuất thịtsữa được điều hoà không khí để có thể đạt được tốc độ tăng trọng cao nhất, vì giasúc và gia cầm cần có khoảng nhiệt độ, độ ẩm thích hợp để tăng trọng và phát triển.Ngoài khoảng nhiệt độ và độ ẩm đó, quá trình phát triển và tăng trọng giảm xuống

và nếu vượt qua giới hạn nhất định chúng có thể bị sút cân hoặc bệnh tật

Còn rất nhiều quá trình công nghệ khác cần đến hệ thống điều hoà không khí

để đảm bảo duy trì các thông số nhiệt độ, độ ẩm của không khí thích hợp đem lạihiệu quả sản xuất cao

1.2 Tổng quan về công nghệ sấy

1.2.1 Khái niệm quá trình sấy

Sấy là quá trình sử dụng nhiệt để làm giảm hàm lượng ẩm có trong nguyênliệu dựa trên động lực của quá trình là sự chênh lệch áp suất hơi riêng phần củanước trên bề mặt nguyên liệu và môi trường xung quanh Trong quá trình sấy, nước

di chuyển từ nguyên liệu ra môi trường xung quanh được chia ra làm hai quá trình:nước khuếch tán từ bên trong nguyên liệu ra bề mặt của nguyên liệu do sự chênh

lệch về hàm lượng ẩm bên trong và bề mặt; và sự khuếch tán của nước từ bề mặtnguyên liệu ra môi trường xung quanh do sự chênh lệch về áp suất hơi riêng phầncủa hơi nước.

Quá trình sấy được chia ra làm hai giai đoạn:

- Giai đoạn đẳng tốc: tốc độ bay hơi ẩm không thay đổi Trong giai đoạn này,lượng ẩm mất đi chủ yếu là ẩm tự do

- Giai đoạn giảm tốc: tốc độ bay hơi ẩm giảm dần theo thời gian Trong giaiđoạn này, ẩm mất đi chủ yếu là ẩm liên kết

Trong công nghệ sau thu hoạch và chế biến nông sản, sấy là một trong nhữngphương pháp có lịch sử lâu đời nhất và được sử dụng phổ biến nhất Mục đích côngnghệ của quá trình sấy trong công nghệ sau thu hoạch và chế biến nông sản là giảmhàm lượng ẩm có trong nguyên liệu; từ đó, làm giảm hoạt độ của nước, ức chế cácbiến đổi do có sự hiện diện của nước như: sự phát triển của vi sinh vật, sự xúc táccủa các enzyme Bên cạnh đó, mục đích công nghệ của quá trình sấy còn góp phầntạo những biến đổi về mặt hóa học và cảm quan; từ đó tạo ra những thuộc tính đápứng nhu cầu của người tiêu dùng Nói cách khác, mục đích của quá trình sấy là đểkéo dài thời gian bảo quản nông sản, góp phần chế biến nông sản thành sản phẩm cógiá trị gia tăng cao

1.2.2 Sự biến đổi của nguyên liệu trong quá trình sấy

Đối với nông sản sấy, các đặc trưng liên quan đến chất lượng sau đây thườngđược quan tâm:

Bảng 1.1:Các đặc trưng liên quan đến chất lượng nông sản

- Các phản ứng oxi hóa

- Sự thay đổi các thành phần tạo mùi

- Sự thay đổi thành phần tạo màu

- Sự biến đổi thành phần của một chất không mong muốn (độctố,…)

- Khả năng tái hút ẩm

- Khả năng hòa tan

- Sự thay đổi cấutrúc

- Sự co lại của nguyên liệu

- Độ xốp của nguyên liệu

- Sự thay đổi cấutrúc của các lỗ xốp trong nguyên liệu

- Sự tạo thành lớp vỏ cứng trên

bề mặt nguyên liệu

- Sự tổn thất vitamin

- Sự biến tính giữa protein, làmgiảm khả năng tiêu hóa

- Sự tổn thất các thành phần có hoạt tính sinh học ( khả năng chống oxi hóa)

- Vi sinh vật trong quá trình sấy: Bản chất của quá trình sấy là làm giảm hoạt

độ nước, từ đó ức chế sự phát triển của vi sinh vật Quá trình sấy không tiêu diệt visinh vật như các quá trình tiệt trùng hay thanh trùng Do đó, vi sinh vật không hoàntoàn bị tiêu diệt như các sản phẩm vô trùng Tuy nhiên, thông qua quá trình sấy,dưới tác dụng của nhiệt độ cũng như việc giảm hoạt độ của nước, khả năng khángnhiệt của vi sinh vật sẽ giảm đi đáng kể Và do vi sinh vật bị ức chế, nên các độc tốcũng như các hư hỏng do quá trình sinh trưởng và phát triển của vi sinh vật tạo racũng được ức chế Tuy nhiên, trong trường hợp với những loại nông sản có mật độ

vi sinh vật ban đầu cao, quá trình hư hỏng do vi sinh vật cũng như độc tố có thể sinh

ra trong giai đoạn đầu của quá trình sấy Khi đó, các quá trình tiền xử lý cần đượcthực hiện để khắc phục hiện tượng này

- Các phản ứng tạo màu: Phản ứng tạo màu phổ biến trong quá trình sấy cácloại nông sản là phản ứng Maillard Đây là phản ứng đặc trưng đối với việc sấy cácloại nguyên liệu có sự hiện diện đồng thời các axit amin tự do và đường khử Phảnứng này phụ thuộc vào nhiệt độ, để hạn chế phản ứng này, có thể sử dụng cácphương pháp sấy có nhiệt độ của quá trình sấy thấp

- Các phản ứng oxi hóa: Trong quá một trong những phản ứng oxi hóa có ảnhhưởng xấu đến chất lượng của nông sản là phản ứng oxi hóa chất béo Quá trình oxihóa chất béo dẫn đến việc hình thành các hợp chất có khả năng tạo mùi xấu (thườnggọi là ôi dầu) Đặc biệt, khi trong nguyên liệu có các enzyme lipase, quá trình oxihóa này diễn ra càng mạnh Để khắc phục hiện tượng này, có thể thực hiện quá trìnhsấy ở nhiệt độ thấp hoặc trong điều kiện càng ít sự hiện diện oxy càng tốt

- Sự thay đổi về tính chất vật lý của nguyên liệu: Quá trình sấy thường tạo ranhững biến đổi đáng kể về cấu trúc Một trong những biến đổi quan trong nhất làhiện tượng co lại của nguyên liệu (shrinkage) Nguyên nhân của hiện tượng này là

do khi mất nước, các mô có xu hướng co lại, dẫn đến sự co lại của cả nguyên liệu.Cùng với hiện tượng co lại, khả năng tái hút ẩm (hoàn nguyên) cũng là một thuộctính quan trọng Khả năng tái hút ẩm thường tỷ lệ nghịch với sự co lại của nguyênliệu Sự thay đổi của hai thuộc tính này quyết định đến các tính chất vật lý còn lạinhư độ xốp, cấu trúc lỗ xốp, độ giòn…

Sự thay đổi về tính chất vật lý phụ thuộc vào nhiệt độ, tốc độ bay hơi nước và thànhphần hóa học của nguyên liệu

- Sự biến đổi các thành phần dinh dưỡng trong nguyên liệu: Trong các loạinguyên liệu giàu vitamin và các hoạt chất sinh học như trái cây, dưới tác dụng củanhiệt độ, các thành phần này dễ bị tổn thất, từ đó, làm giảm giá trị dinh dưỡng củanguyên liệu Ví dụ, khi sấy trái cây, vitamin C bị tổn thất gần như hoàn toàn trongđiều kiện không khí nóng Hay khi sấy dâu tây bằng không khí nóng ở điều kiện

600C ,hàm lượng polyphenol và khả năng chống oxi hóa giảm đến 80% Để hạn chế

tổn thất này, cần thực hiện quá trình sấy ở điều kiện nhiệt độ thấp và ít sự hiện diệncủa oxi.

1.2.3 Vấn đề năng lượng trong quá trình sấy

Quá trình sấy là một trong những quá trình tiêu hao năng lượng nhiều nhấttrong lĩnh vực công nghệ sau thu hoạch và chế biến nông sản Có thể xem, tiết kiệmnăng lượng trong quá trình sấy là một trong những giải pháp có thể góp phần tănglợi nhuận đáng kể nhất Theo tính toán, trung bình tăng hiệu quả sử dụng nănglượng 1% trong quá trình sấy có thể tăng lên đến 10% lợi nhuận trong quá trình sảnxuất Cùng với sự cạn kiệt các nguồn tài nguyên hóa thạch, những yêu cầu đặt racho việc phát triển bền vững Năng lượng trở thành một trong những vấn đề đượcquan tâm nhiều nhất trong quá trình sấy nông sản Để có một đánh giá đầy đủ vềhiệu quả sử dụng năng lượng, cần có một kế hoạch khảo sát tổng thể về quá trìnhsấy và các hoạt động có sử dụng năng lượng liên quan đến quá trình sấy chứ khôngthể chỉ đơn giản dựa trên năng lượng tách ẩm

Liên quan đến tổn thất năng lượng trong quá trình sấy có thể có các tổn thấtsau:

Tổn thất trong dòng khí thải, tổn thất trong nguyên liệu, tổn thất do dò tác nhân sấy

và tổn thất do sấy quá mức yêu cầu Theo thống kê, các giải pháp sau đây có thể tiếtkiệm đáng kể nguyên liệu:

- Kiểm soát tốt quá trình sấy để tránh sấy quá mức: có thể tiết kiệm 30% năng lượng

25% Hồi lưu tác nhân sấy hoặc sử dụng nhiệt này cho mục đích hữu ích khác: cóthể tiết kiệm 25% năng lượng

- Kiểm soát lưu lượng tác nhân sấy phù hợp: có thể tiết kiệm 25% nănglượng

- Thiết kế và vận hành lò hơi phù hợp: có thể tiết kiệm 10% năng lượng

- Cách nhiệt tốt trong hệ thống sấy: có thể tiết kiệm 5% năng lượng

1.3 Nhu cầu sấy nông sản Hưng Yên

1.3.1 Giới thiệu chung về Nhãn lồng Hưng Yên

Hưng Yên nằm trải dài dọc song Hồng và ở vị trí trung tâm đồng bằng bắc

bộ Nói đến Hưng Yên là nói đến 1 vùng đất văn hiến ở đây còn lưu trữ nhiều chiếntích lịch sử văn hóa như: Chùa Chuông, Đền Mẫu, Đền Trần, Chùa Hiến, vv… gắnliền với lịch sử danh phố hiến ở thế kỷ 16, 17 và đã nên câu ca “ Thứ nhất kinh kỳ,thứ nhì phố hiến” Nhắc đến Hưng Yên còn nhắc đến một sản vật nổi tiếng đã xuấthiện gần 400 năm gắn liền với lịch sử phố Hiến

Đó là đặc sản nhãn lồng Cùng với thổ nhưỡng, khí hậu, phù xa màu mỡ củasong Hồng và bàn tay cần cù chịu khó của người dân nơi đây đã tạo ra đặc sản nhãnlồng danh tiếng trong cả nước, nếu ai đã từng thưởng thức nhãn lồng hẳn không thểnào quên được những trái nhãn to vỏ mỏng, hạt nhỏ, vị ngọt, hương thơm đặc trưngriêng biệt mà không có nhãn ở đâu có thể sánh được “ dù ai buôn bắc bán đông, đố

ai quên được nhãn lồng Hưng Yên” Câu ca ấy là 1 phần minh chứng về giá trị củanhãn lồng- sản vật mà trời đất đã ban tặng

Từ lâu, nhãn lồng được biết đến như 1 sản vật nổi tiếng của tỉnh Hưng Yên.Hơn thế, nó đã trở thành một “thương hiệu” độc quyền mang nét đặc trưng, là hơithở và niềm tự hào của đất và người nơi đây

Đến Hưng Yên vào mùa nhãn, đi trên đường bạn đã co thể chạm tay vào nhữngchùm nhãn bóng mịn, nặng trĩu.Hưng yên như một vương quốc nhã lồng với hangngàn cây trĩu quả đang vào mùa chin rộ Gắn bó với người dân Hưng Yên từ baođời, cây nhãn không chỉ giúp người dân xóa đói giảm nghèo, mà còn khẳng địnhđược tên tuổi và thương hiệu của mình trong danh sách những đặc sản nổi tiếng củaViệt Nam

Nhãn ra hoa vào đúng mùa xuân, những ngày có cả mưa và lạnh Trồng mấycây nhãn quanh nhà, bóng xum xuê và hương thơm tỏa thơm mát làm ngây ngấtlong người Mùa quả chính vào tháng 6 âm lịch Những cây nhãn chin rộ nhuộmvàng 1 goc trời Đến chính vụ, những dòng người đều tấp nập đổ về mua nhã đôngđúc, chật kín Nhãn được mang ra bày bán khắp hai bên đường Từng chum nhãncăng mọng hương thơm nhẹ dịu như mời gọi các du khách thưởng thức

Tuy ngày nay có rất nhiều nơi trồng được nhãn, trong đó có những địaphương có cùng khí hậu, cùng chất đất nhưng chỉ có nhãn lồng Hưng Yên mới cóhương vị thơm ngon nổi tiếng mà không địa phương nào có được Có lẽ Hưng Yênmay mắn hơn cả về giá trị và hương vị ngọt ngào hiếm có của những cây nhãn nơiđây đã trỡ thành quà tặng mà thiên nhiên ban tặng riêng cho mảnh đất này.

1.3.2 Nhu cầu sản xuất Nhãn lồng Hưng Yên

Hiện nay cây nhãn là cây trồng chủ lực của ngành nông nghiệp Hưng Yên.Diện tích nhãn toàn tỉnh Hưng Yên đạt 5 ngìn 5 trăm ha, trong đó có 3500ha trồngtập trung đang cho thu hoạch, diện tích này được phân bố tập trung ở thị xã HưngYên, Huyện Tiên Lữ, Khoái Châu và Kim Động Hàng năm sản lượng nhãn đạtkhoảng 20-30 nghìn tấn, trong đó 60% là bán quả tươi còn còn lại là chế biến longnhãn khô đạt doanh thu từ 150-300 tỷ đồng chiếm 12-13% thu nhập từ vườn bảo tồn

và nhân giống nhãn lồng đặc sản đầu dòng được chăm sóc đúng kỹ thuật cho năngsuất cao, quả to, tỷ lệ cùi cao và chất lượng tốt, mỗi năm có thể cung cấp hang vạnmắt để ghép sản suất cây nhãn lồng chất lượng cao

Về kỹ thuật thâm canh, những năm qua ngành nông nghiệp và phát triểnnông thôn, ngành khoa học công nghệ đã nghien cứu xây dựng quy trình kỹ thuậttrồng và chăm sóc thâm canh cây nhãn bao gồm các biện pháp tỉa cành tao tán, biệnpháp phân bón và phòng trừ sâu bệnh cho từng giai đoạn trong năm, kỹ thuật thuhái, bảo quản và chế biến thực phẩm, đồng thời xây dựng các mô hình áp dụng cácbiện pháp thâm canh đưa nhanh các tiến bộ kỹ thuật vào thực tiễn ứng dụng và tiếptục đúc rút kinh nghiệm hoàn thiện quy trình kỹ thuật Đầu tư kinh phí khoa họccông nghệ, thuê chuyên gia của viện nghiên cứu rau qua TW chuyển giao nhữngtiến bộ khoa học kỹ thuật mới nhằm khắc phục hiện tượng ra hoa quanh năm…

Một biện pháp kỹ thuật tác động có hiệu quả đối với cây nhãn phụ thuộc vàođiều kiện khí hậu, đất đai, các chủng loại giống… Những biện pháp kỹ thuật nàybào gồm biện pháp kỹ thuật canh tác, biện pháp cơ giới, biện pháp hóa học… mỗibiện pháp đều có những ưu điểm và nhược điểm khác nhau đem lại những hiệu quảkhác nhau tuy phụ thuộc vào thời điểm tác động, mức độ tác động các chất hóa học

và biện pháp cơ giới còn chưa được quan tâm và đánh giá đúng mức Trong khi đó,

cây ăn quả là loài cây có chu kỳ kinh tế dài, việc tuyển chọn giống kết hợp với cácbiện phấp kỹ thuật thâm canh như sử dụng một số hóa chất, chế phẩm bón lá, biệnpháp khoanh vỏ, tỉa lá tác động làm tang khả năng ra hoa, đậu quả, tang năng suất,chất lượng và tang thu nhập cho người dẫn sẽ có ý nghĩa rất quan trọng

1.3.3 Nhu cầu sấy Nhãn

Ngoài việc tiêu thụ nhãn tươi, nhãn còn chế biến khô để lấy long nhãn làmthuốc trong đông y hay để nấu chè rất ngon Hàng năm, sản lượng thu hoạch đạtkhoảng 25000 tấn quả nhãn tươi Hiện nay, nhãn được tiêu thụ cho người tiêu dung

ăn quả, đóng gói hoặc chế biến thành long nhãn, có thể chế biến thành các phươngthuốc

Nghề làm long nhãn có ở nhiều nơi trong tỉnh như xã Phương Triều ( TiênLữ), Liên Phương (TP.Hưng Yên)

Hồng Nam có gần 180 hộ sản xuất long nhãn Thời vụ thu hoạch nhãnthưởng kéo dài 35 đến 50 ngày, đây là thời kỳ bận rộn nhất của nghề làm long nhãn.Thời điểm này, Hồng Nam thu hút khoảng 1200 lao động, phần đông là người làng,song cũng có người ở xã lân cận, có cả bà con ở thị xã Hưng Yên Sản lượng nhãnthành phẩm mỗi năm khoảng 200 tấn, doanh thu bán nhãn của Hồng Nam mỗi nămđạt 12 tỷ đồng, thu nhập của người làm công đạt 6tr-7tr/ tháng

Phương Chiếu nổi tiếng hơn 400 lò sấy với tổng công suất sấy từ 70-100 tấnnhãn tươi/ ngày Mặc dù quy mô chế biến nhãn đứng đầu trong tỉnh thậm chí cảnước nhưng hầu hết là lò sấy thủ công có công suất nhỏ, lò sấy lớn nhất có thể đạt

20 tạ/ ngày

Chế biến nhãn hiện nay rất phát triển, có thể coi đó là 1 nghề ở khu vực nông thônHưng Yên Tuy nhiên các hoạt động chế biến chủ yếu là phương pháp sấy thủ côngtruyền thống, chỉ 1 số ít sử dụng phương pháp sấy lò hơi cải tiến Hiện nay có 3 sảnphẩm long nhãn chế biến chủ yếu của Hưng Yên đang được sản xuất và tiên thụ trênthị trường là long bạch, long tệp và long xoáy Trong đó:

- Long xoáy: là loại sản phâm đang được ưa chuộng nhất ở thị trường trongnước cũng như nước ngoài Về nguyên liệu nhãn dùng chế biến chủ yếu là giống

nhãn còn tươi (thường là nhãn loại 1) Sau khi bóc vỏ, rút hột rồi lẫy cùi đưa vàosấy ( long loại 1).

- Long bạch: Nguyên liệu dùng để chế biến chủ yếu là nhãn nước ( tạm gọi làloại nguyên liệu trung bình) Sau khi sơ chế của quả ( hàm lượng nước trong quảcũng khoảng 30-> 40 %), đưa về từ ngoại tỉnh, nhân công bóc vỏ rồi đưa sấy tiếp( Long loại 2)

- Long tệp: là loại long mang tính chất tận dụng từ các quả nhãn tươi bị nứt ,

bị loại,… tạm gọi là loại long dùng nguyên liệu đầu vào kém nhất ( Long loại 3)

* Cách chế biến long nhãn: Vào tháng 7-8 dương lịch hằng năm khi nhãn

chín đều, vỏ quả ngả màu vàng thì thu hoạch

* Nguyên liệu đầu vào:

- Các chủ lò sấy mua nhãn thường mua trực tiếp của một số thu gom trong vàngoài địa phương mang tới tận nhà hoặc mua qua chợ Dầu Do đó có hệ thống cungứng thường xuyên, có thời điệm khan hiêm thì hỏi phải trực tiêp đi thu gom

- Nhãn tươi chế biến tại đây chủ yếu mua từ các nguồn ngoài tỉnh ( chiếm tới80% sản lượng chê biên)

* Lựa chọn trái sấy:

Nhãn làm long phải để trái thật chín mới thu họach Khi hái quả khỏi cây,loại bỏ những quả nhỏ, thối, dùng kéo cắt để chừa lại I - 2cm cuống trái (để dài khóđảo sấy) Nhãn sấy phải cùng chủng loại, độ dày cùi và độ to của quả như nhau.Nhãn sau khi hái, chậm nhất không quá 36 giờ phải đưa vào lò sấy, để lâu nhãn sẽchuyên hóa làm giảm lượng đường

-* Tiến hành sấy:

Đưa nhãn vào lò, rải đều trái trên tắm phên với độ dày từ 10 - 15cm rồi phủbao tải lên trên để giữ nhiệt Khi sấy để lửa đều, đảm bảo nhiệt độ không khí trong

lò từ 50 - 60℃, thời gian sấy từ 10 - 12 giờ tùy vào từng giống nhãn, nếu trái to, cùidày có thê lâu hơn Sau mỗi 2 giờ phải đảo đều nhãn một lượt Khi sấy quả đã rờikhỏi cuỗng, vỏ chuyển sang màu hạt dẻ, cho phần cùi đã teo lại, bóp thử thấy cùinhãn chuyển sang màu nâu nhạt và dẻo thì ngừng sấy, đưa nhãn ra khỏi lò Đem cảchùm nhãn nhúng vào nước sôi 1-2 phút để diệt men, rồi phơi nắng, sau đó sây ởnhiệt độ 40-50℃ trong 30-40 giờ đến khi quả khô lại, cùi nhãn tách khỏi vỏ, lắc quả

có tiếng lọc xọc Bỏ vỏ quả, lấy cùi nhãn sÂy tiếp ở nhiệt độ 50-600C đến khi khô,năm không dính tay, các cùi không kết dính vào nhau Để nguội, đóng gói bảo quảntrong các chum, vại sành để nơi thoáng mát Tách cùi: Nên tách cùi vào ngày năngráo, đề long được nẵng, đẹp và giữ được màu, phẩm chất tốt Khi lẫy cùi tách nhẹ ởđít trái, sau đó lấy 3 đầu ngón tay vuốt ngược lên để long nhãn được đẹp (giốnghình con nhộng) Sau khi lấy cùi, phải phơi trong nắng ngay, khi thấy long nhãn cómàu cánh gián săm, bốc lên không dính tay là được Bảo quản long nhãn vào túinilon, bao, chum, vại để nơi khô ráo, thoáng mát

Ngoài ra bảo quản tươi, để tiêu thụ trên thị trường dưới dạng quả tươi ngon,

bà con có thể sử dụng biện pháp sấy để sơ chế, bảo quản cho bán quả khô, hay chếbiến long nhãn (cùi khô) dùng làm thuốc trong đông y, rồi vải thiều sấy khô Vớicách sơ chế này sản phẩm tươi không bán hết bà con có thê sấy khô bán quanh năm.Tuy nhiên bà con hiện vẫn sấy nhiều bằng phương pháp thủ công như đốt lò thannên chất lượng sản phẩm chưa cao, không đồng đều về màu sắc, hình dạng, nênchưa đáp ứng yêu cầu thị trường cho xuất khẩu

Bên cạnh đó long nhãn là vị thuốc quý được chế biến từ cùi (thịt) của tráinhãn Theo đông y, long nhãn vị ngọt, tính bình, tác dụng bổ huyết, dưỡng tâm, anthần, ích trí

Chủ trị các chứng thiếu mắu, Suy nhược cơ thể, mệt mỏi, mất ngỦ, hay quên,tim hồi hộp, loạn nhịp, lo nghĩ quá nhiều, ăn uống, tiêu hoá kém Dưới đây là một

sô cách chế biến món ăn cho được thiện dễ làm từ long nhãn:

Long nhãn ngâm rượu: long nhãn không giới hạn, ngâm vào rượu trắngkhoảng 100 ngày, mỗi ngày uống 1 — 2 chén nhỏ, giúp chữa hoa mắt, chóng mặt.

Cháo long nhãn hạt sen: long nhãn năm cái, hạt sen l5g, gạo nếp 30g Nấucháo ăn Mỗi ngày vào buổi sáng và buổi chiều Món này giúp chữa suy nhược,thiếu máu

Long nhãn nấu đường: long nhãn tươi 300g, đường kính trắng 500g, hai thứ

bỏ vào chưng kỹ, để nguội cho vào lọ kín Mỗi lần ăn 12 — I6g, ngày hai lần Tácdụng bố khí huyết, an thân

Long nhãn đậu ván: long nhãn 20g, đậu ván 60g, táo tàu 15 quả Sắc uống,ngày một thang, trị chứng thiếu máu

Nước sắc long nhãn: long nhãn lốg, đương quy 12g, hoàng kỳ 12g, thục địalóg Sắc uống ngày một thang, chia hai lần, uống ấm Điều trị chứng thiếu máu, mấtngủ, thể trạng mệt mỏi, đoản hơi

Đem cả chùm nhãn nhúng vào nước sôi 1-2 phút để diệt men, rồi phơi năng,sau đó sây ở nhiệt độ 40-50oC trong 30-40 giờ đến khi quả khô lại, cùi nhãn táchkhỏi vỏ, lắc quả có tiếng lọc xọc Bỏ vỏ quả, lấy cùi nhãn sắy tiếp ở nhiệt độ 50-60oC đến khi khô, nắm không dính tay, các cùi không kết dính vào nhau Để nguội,đóng gói bảo quản trong các chum, vại sành để nơi thoáng mát

Long nhãn khô đều, không dính kết vào nhau, vị ngọt đậm, màu vàng nhạt,

độ âm tối đa không quá 18% là loại tốt

CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT VỀ HỆ THỐNG SẤY LẠNH

2.1 Khái niệm chung

2.1.1 Khái niệm

- Sấy là một quá trình công nghệ được sử dụng rất nhiều trong các ngànhcông nông nghiệp Trong công nghiệp chế biến nông lâm, hải sản kỹ thuật sấy đóngvai trò rất quan trọng Việt Nam là nước có khi hậu nhiệt đới với gần 80% dân sốlàm nghề nông nên các loại nông sản thực phẩm rất đa dạng, phong phú và có sảnlượng rất lớn Vì vậy, nghiên cứu phát triển công nghệ sấy các loại nông sản đượccoi là nhiệm vụ chiến lược trong sự nghiệp phát triển kinh tế Trước đây, nông sảnthực phẩm được phơi dưới ánh nắng mặt trời nên sản phẩm thu được có chất lượngthấp, thời gian phơi sấy lâu và bị phụ thuộc vào thời tiết Công nghệ sấy phát triểncho ta tạo ra các sản phẩm có giá trị và chất lượng cao

- Sấy là quá trình tách ẩm (hơi nước và nước) ra khỏi vật liệu sấy, trong đóvật liệu sấy nhận năng lượng để ẩm từ trong lòng vật liệu sấy dịch chuyển ra bề mặt

và đi vào môi trường tác nhân sấy (TNS) Quá trình sấy là quá trình truyền nhiệt,truyền chất xẩy ra đồng thời Trong lòng vật liệu sấy là quá trình dẫn nhiệt vàkhuếch tán ẩm hỗn hợp Trao đổi nhiệt - ẩm giữa bề mặt vật liệu sấy với tác nhânsấy là quá trình trao đổi nhiệt và trao đổi ẩm đối lưu liên hợp Quá trình bên trongvật liệu sấychủ yếu chịu ảnh hưởng của dạng liên kết ẩm với cốt khô của vật liệu,quá trình ở bề mặt vật liệu sấy chủ yếu chịu ảnh hưởng của cơ cấu trao đổi nhiệt ẩm

và các thông số của tác nhân sấy cũng như vật liệu sấy

2.1.2 Phân loại phương pháp sấy

Người ta phân biệt ra làm 2 phương pháp sấy:

- Sấy tự nhiên: Sấy bằng không khí không dược đốt nóng, phương pháp nàythời gian sấy dài, khó điều chỉnh quá trình và độ ẩm cuối của vật liệu còn khá lớnnhất là ở những quốc gia có khí hậu nhiệt đới như nước ta

- Sấy nhân tạo: Là quá trình sấy có sự cấp nhiệt từ bên ngoài, nghĩa là phảidùng đến tác nhân sấy được gia nhiệt như khói nóng, không khí nóng hoặc hơi…

2.1.3 Mục đích của quá trình sấy

Sấy không chỉ là quá trình công nghệ, trong đó các tính chất công nghệ luônluôn thay đổi Tính chất công nghệ của vật liệu gồm: tính chất hoá lý, tính chất cơkết cấu, tính chất sinh hoá…

Quá trình sấy nhằm tăng cường một số đặc tính công nghệ để phục vụ nhiềumục đích khác nhau Khi sấy sản phẩm gốm thì nhằm mục đích làm độ bền của nótăng lên để tiếp tục gia công; sấy hạt giống thì phải làm tỷ lệ và khả năng nảy mầmcao lên; sấy nông sản thực phẩm thì giữ được hương vị, màu sắc, nguyên tố vilượng mà tăng được thời gian bảo quản, giảm được giá thành vận chuyển, giảmđược thể tích kho bảo quản…

2.1.4 Những biến đổi cơ bản của quá trình sấy

Để nghiên cứu về công nghệ sấy, trước hết cần nghiên cứu về các dạng liênkết ẩm, các dòng dịch chuyển ẩm và thể dịch chuyển ẩm trong VLS nhằm hiểu rõ

cơ chế dịch chuyển ẩm và định hướng phương pháp tác động để tăng cường hoặchạn chế dòng dịch chuyển ẩm phục vụ các yêu cầu công nghệ Theo dạng liên kết

ẩm với cốt khô của vật, VLS chia thành 3 nhóm: vật keo, vật xốp mao dẫn và vậtkeo xốp mao dẫn

-Các dòng dịch chuyển và thể dịch chuyển trong vật keo:

- Liên kết ẩm trong vật keo là lực hấp thụ và lực khuếch tán thẩm thấu

- Các dòng dịch chuyển và thể dịch chuyển ẩm trong vật xốp mao dẫn

- Các dòng dịch chuyển ẩm trong vật keo xốp mao dẫn

- Dịch chuyển ẩm đối lưu trong vật liệu sấy

2.2 Cơ chế thoát ẩm trong vật liệu sấy

Muốn làm khô phải đặt nguyên liệu trong môi trường không khí để ẩm, nướcdịch chuyển vào môi trường không khí, có sự chênh lệch vật chất ( thế vật chất ).Hoạt độ của nước trong nguyên liệu phải đảm bảo dưới hoạt động của vi sinh vậthoạt động

Khi làm khô xảy ra quá trình nước tách ra khỏi vật liệu : nước từ bề mặtnguyên liệu dịch chuyển vào môi trường khô Đậy là điều kiện kiên quyết để quátrình làm khô xảy ra Ngoài ra làm khô phải có quá trình dịch chuyển ẩm từ các lớp

phía trong đi ra các lớp bề mặt sự dịch chuyển ẩm từ trong ra ngoài hình thành khi

ẩm và nước từ trung tâm nguyên liệu dịch chuyển ra bề mặt và lớp xung quanh đảmbảo độ ẩm ở lớp trung tâm bằng các lớp xung quanh

Quá trình thoát ẩm ra khỏi vật liệu trong quá trình sấy được chia làm 2 giaiđoạn:

2.2.1 Quá trình khuếch tán ngoại

Là quá trình dịch chuyển ẩm từ lớp bề mặt của vật liệu sấy vào môi trườngkhông khí xung quanh Động lực của quá trình này là do chênh lệch áp suất hơi trên

bề mặt của vật ẩm và áp suất riêng phần hơi nước trong môi trường không khí

Lượng nước bay hơi:

dw=−k F (p s−p h) dτ

Hoặc: dw=−k F dP

dx dτ

Trong đó:

p s : Áp suất riêng phần hơi nước trên bề mặt

p h : Áp suất riêng phần không khí

k: hệ số bay hơi

F: diện tích bề mặt hơi

dP

dx : Gradient độ ẩm

Lượng bay hơi trên một đơn vị diện tích tỷ lệ thuận với gradient chênh lệch

ẩm giữa nguyên liệu và môi trường xung quanh

Sự chênh lệch xảy ra: nước từ bề mặt dịch chuyển vào môi trường xungquanh làm độ ẩm lớp không khí tăng lên, đồng thời làm lượng ẩm trên bề mặt VLSgiảm đi

Gradient độ ẩm giảm, quá trình bay hơi chậm lại Nếu độ ẩm bề mặt cânbằng với môi trường không khí thì quá trình ngừng bay hơi, nhưng độ ẩm của hailớp không khí kế tiếp chênh lệch nên hầm ẩm của không khí thứ nhất khếch tánsang lớp thứ hai và ẩm từ trong VLS khếch tán sang lớp không khí thứ nhất

Gradient độ ẩm phụ thuộc vào tính chất của môi trường làm khô : nhiệt độ,

áp suất , sự luân chuyển của không khí … và phụ thuộc vào bề mặt nguyên liệu : độnhẵn, hình dạng, kích thước bề mặt

2.2.2 Quá trình khuếch tán nội

Là quá trình dịch chuyển ẩm từ lớp bên trong ra lớp bề mặt của vật ẩm Độnglực của quá trình này là do chênh lệch nồng độ ẩm giữa các lớp bên trong và các lớp

bề mặt, ngoài ra quá trình khếch tán nội còn xảy ra do chênh lệch nhiệt độ giữa cáclớp bên trong và các lớp bề mặt

Qua nghiên cứu ta thấy rằng ẩm dịch chuyển từ nơi có nhiệt độ cao đến nơi

có nhiệt độ thấp Vì vậy, tùy theo phương pháp sấy và thiết bị sấy mà dòng ẩm dịchchuyển dưới tác dụng của nồng độ ẩm và dòng ẩm dịch chuyển dưới tác dụng củanhiệt độ có thể cùng chiều hoặc ngược chiều với nhau

Nếu hai dòng ẩm dịch chuyển cùng chiều với nhau sẽ làm thúc đẩy quá trìnhthoát ẩm , rút ngắn thời gian sấy Nếu 2 dòng ẩm dịch chuyển ngược chiều nhau sẽkìm hãm sự thoát ẩm, kéo dài thời gian sấy

2.2.3 Mối quan hệ giữa quá trình khuếch tán nội và ngoại

Khếch tán nội và khếch tán ngoại có mối quan hệ chặt chẽ với nhau, quátrình khếch tán ngoại là quá trình khởi đầu và quyết định đến giai đoạn đầu của quátrình sấy và quá trình khếch tán nôi là động lực của quá trình khếch tán ngoại Tức

là quá trình khếch tán ngoại được tiến hành thì quá trình khếch tán nội mới đượctiếp tục và như thế độ ẩm của nguyên liệu mới được giảm dần Tuy nhiên trong quátrình sấy ta phải làm cho 2 quá trình này cân bằng với nhau, tránh trường hợp khếch

tán ngoại lớn hơn quá trình khếch tán nội Vì khi đó sẽ làm cho sự bay hơi ở trên bềmặt xảy ra mãnh liệt làm cho khô bề mặt, hạn chế sự thoát ẩm, khi xảy ra hiệntượng đó phải khắc phục bằng cách ủ ẩm (sấy gián đoạn) mục đích là thúc đẩy quátrình khếch tán nội.

2.3 Các giai đoạn trong quá trình sấy

Đặc điểm của quá trình sấy đối với vật thể có độ ẩm tương đối cao, nhiệt độsấy và tốc độ chuyển động của không khí không quá lớn xảy ra theo ba giai đoạn đó

là giai đoạn làm nóng vật, giai đoạn sấy tốc độ không đổi, giai đoạn tốc độ sấy giảmdần Đối với các trường hợp sấy với điều kiện khác thì quá trình sấy cũng xảy ra bagiai đoạn nhưng các giai đoạn có thể đan xen khó phân biệt hơn

2.3.1 Giai đoạn nung nóng vật liệu

Giai đoạn này bắt đầu từ khi đưa vật vào buồng sấy tiếp xúc với không khínóng cho tới khi nhiệt độ vật đạt được bằng nhiệt độ kế ước Trong quá trình sấynày toàn bộ vật được gia nhiệt Ẩm lỏng trong vật được gia nhiệt cho đến khi đạtđược nhiệt độ sôi ứng với phân áp suất hơi nước trong môi trường không khí trongbuồng sấy Do được làm nóng nên độ ẩm của vật có giảm chút ít do bay hơi ẩm cònnhiệt độ của vật thì tăng dần cho đến khi bằng nhiệt độ kế ước Tuy vậy, sự tăngnhiệt độ trong quá trình xảy ra không đều ở phần ngoài và phần trong vật Vùngtrong vật đạt đến nhiệt độ kế ước chậm hơn Đối với vật dễ sấy thì giai đoạn làmnóng vật xảy ra nhanh

2.3.2 Giai đoạn sấy đẳng tốc

Kết thúc giai đoạn gia nhiệt, nhiệt độ vật bằng nhiệt độ kế ước Tiếp tục cungcấp nhiệt, ẩm trong vật sẽ hóa hơi còn nhiệt độ của vật giữ không đổi nên nhiệtcung cấp chỉ để làm hóa hơi nước Ẩm sẽ hóa hơi ở lớp vật liệu sát bề mặt vật, ẩmlỏng ở bên trong vật sẽ truyền ra ngoài bề mặt vật để hóa hơi Do nhiệt độ khôngkhí nóng không đổi, nhiệt độ vật cũng không đổi nên chênh lệch nhiệt độ giữa vật

và môi trường cũng không đổi Điều này làm cho tốc độ giảm của độ chứa ẩm vậttheo thời gian cũng không đổi, có nghĩa là tốc độ sấy không đổi

Trong giai đoạn này biến thiên của độ chứa ẩm theo thời gian là tuyến tính.

Ẩm được thoát ra trong giai đoạn này là ẩm tự do Khi độ ẩm của vật đạt đến trị sốtới hạn

Uk =Ucbmax thì giai đoạn sấy tốc độ không đổi chấm dứt Đồng thời cũng là chấmdứt giai đoạn thoát ẩm tự do chuyển sang giai đoạn sấy tốc độ giảm

2.3.3 Giai đoạn sấy giảm tốc

Kết thúc giai đoạn sấy tốc độ không đổi ẩm tự do đã bay hơi hết, còn lạitrong vật là ẩm liên kết Năng lượng để bay hơi ẩm liên kết lớn hơn ẩm tự do vàcàng tăng lên khi độ ẩm của vật càng nhỏ Do vậy tốc độ bay hơi ẩm trong giai đoạnnày nhỏ hơn giai đoạn sấy tốc độ không đổi có nghĩa là tốc độ sấy trong giai đoạnnày nhỏ hơn và càng giảm đi theo thời gian sấy Quá trình sấy càng tiếp diễn, độ ẩmcủa vật càng giảm, tốc độ sấy cũng giảm cho đến khi độ ẩm của vật giảm đến bằng

độ ẩm cân bằng với điều kiện môi trường không khí ẩm trong buồng sấy thì quátrình thoát ẩm của vật ngưng lại, có nghĩa tốc độ sấy bằng không

2.4 Các phương pháp sấy và thiết bị sấy

2.4.1 Các phương pháp sấy

Sấy có thể chia ra làm 2 loại: sấy tự nhiên và sấy nhân tạo

a Sấy tự nhiên: quá trình phơi vật liệu ngoài trời không có sử dụng thiết bị.

Sấy bằng cách phơi nắng (không có sử dụng thiết bị sấy) được sử dụng rộngrãi nhất trong chế biến nông sản…

Trong các phương pháp phức tạp hơn (sấy bằng năng lượng mặt trời), nănglượng mặt trời được thu nhận để gia nhiệt tác nhân sấy hoặc sử dụng năng lượngmặt trời sấy trực tiếp

b Sấy nhân tạo: các phương pháp sấy nhân tạo được thực hiện trong các thiết bị

sấy

Có nhiều phương pháp sấy nhân tạo khác nhau Căn cứ vào phương phápcung cấp nhiệt có thể chia ra làm các loại : sấy đối lưu, sấy bức xạ, sấy tiếp xúc, sấythăng hoa, sấy bằng điện trường dòng cao tần, sấy điện trở,…

* Sấy đối lưu:

Nguyên lý hoạt động :

Không khí nóng hoặc khói lò được dùng làm tác nhân sấy có nhiệt độ, độ

ẩm, tốc độ phù hợp, chuyển động chảy trùm lên vật sấy làm cho ẩm trong vật sấybay hơi rồi đi theo tác nhân sấy

Không khí có thể chuyển động cùng chiều, ngược chiều hoặc cắt ngang dòngchuyển động của sản phẩm Sấy đối lưu có thể thực hiện theo mẻ (gián đoạn) hayliên tục Trên hình vẽ dưới là sơ đồ nguyên lý sấy đối lưu bằng không khí nóng

1-Quạt; 2-Caloriphe; 3-Buồng sấy Hình 2.1: Sơ đồ hệ thống sấy đối lưu

Sản phẩm sấy có thể lấy ra khỏi buồng sấy theo mẻ hoặc liên tục tương ứngvới nạp vào Caloriphe 2 đốt nóng không khí có thể là loại caloriphe điện, caloriphehơi nước v.v

Kết cấu thực của hệ thống rất đa dạng, phụ thuộc vào nhiều yếu tố như: chế

độ làm việc, dạng vật sấy, áp suất làm việc, cách nung nóng không khí, chuyểnđộng của tác nhân sấy, sơ đồ làm việc, cấu trúc buồng sấy

Đối với quá trình sấy chi phí năng lượng là yếu tố chính ảnh hưởng đến hiệuquả kinh tế sản xuất, vì vậy khi thiết kế, cần chú ý đến các biện pháp làm giảm sựthất thoát nhiệt, tiết kiệm năng lượng

- Cách nhiệt buồng sấy và hệ thống ống dẫn

- Tuần hoàn khí thải qua buồng sấy

- Sử dụng thiết bị trao đổi nhiệt thu hồi hiệt từ không khí thoát ra để đunnóng không khí hoặc không khí vào

- Sử dụng nhiệt trực tiếp từ lửa đốt khí tự nhiên và từ các lò đốt có cơ cấulàm giảm nồng độ khí oxi nito

- Sấy thành nhiều giai đoạn (ví dụ: kết hợp sấy tầng sôi với thùng sấy hoặcsấy phun kết hợp với sấy tầng sôi)

- Cô đặc nguyên liệu lỏng đến nồng độ chất rắn cao nhất có thể

2.4.2 Các thiết bị sấy

a, Máy sấy thùng quay

Cấu tạo:

Gồm thùng hình trụ 1 đặt dốc khoảng 6÷8 độ so với mặt phẳng nằm ngang

Có 2 vành đai trượt trên các con lăn tựa 4 khi thùng quay Khoảng cách giữa cáccon lăn có thể điều chỉnh được, để thay đổi góc nghiêng của thùng Thùng quayđược nhờ lắp chặt trên thân thùng, bánh răng 2 ăn khớp với bánh răng 3 nối vớimôtơ thông qua hộp giảm tốc Thùng quay với vận tốc khoảng từ 1÷8 vòng/phút.Bánh răng đặt tại trọng tâm của thùng Máy sấy thùng quay làm việc ở áp suất khíquyển Tác nhân sấy có thể là không khí hay khói lò Thường thì vật liệu sấy hay tácnhân sấy chuyển động cùng chiều để tránh sấy quá khô và tác nhân sấy khỏi mangtheo vật liệu sấy nhiều như sấy ngược chiều Vận tốc của không khí hay khói lò đitrong thùng khoảng 2 ÷ 3 m/s

Vật liệu uớt qua phểu 10 rồi vào thùng ở đầu cao và được chuyển động trongthùng nhờ những đệm chắn 11 Đệm chắn vừa phân bố đều vật liệu theo tiết diệnthùng, vừa xáo trộn vật liệu, vừa làm cho vật liệu tiếp xúc với tác nhân sấy tốt hơn.Vật liệu sấy sau khi sấy khô được đưa ra cửa 6 nhờ vít tải 7 đưa ra ngoài Còn khói

lò hay không khí thải ra được cho qua xyclon 8 để giữ lại những hạt vật liệu bị kéotheo rồi thải ra ngoài trời qua ống khói Để tránh các khí thải chui qua các khe hởcủa máy sấy, làm ảnh hưởng đến sức khoẻ công nhân, người ta đặt quạt hút 5 bổsung cho sức hút của ống khói và tạo áp suất âm trong máy sấy

Máy sấy thùng quay được sử dụng rộng rải trong công nghiệp hoá chất, thựcphẩm… để sấy một số hoá chất, quặng Pi-rít, phân đạm, ngũ cốc đường…

* Ưu điểm:

+ Quá trình sấy đều đặn và mãnh liệt, tiếp xúc giữa vật liệu sấy và tác nhânsấy tốt.

+ Cường độ làm việc tính theo lượng ẩm khá cao, có thể tới 100 (kg/m3.h)+ Thiết bị cấu tạo gọn, mặt bằng nhỏ

* Nhược điểm: Vật liệu dễ bị vụn vỡ

* Chú ý:

+ Nếu sấy bằng khói lò thì dẫn khói lò vào máy bằng cửa 9

+ Đường kính thùng quay có quy chuẩn (D=1,2; 1,4; 1,6m… tỉ lệ giữa chiềudài và đường kính thùng khoảng 3,5÷7)

Hình 2.2: Máy sấy thùng quay

b, Thiết bị sấy kiểu phun bụi (sấy phun)

* Loại tháp:

- Cấu tạo: Gồn 5 tháp cao 5, ở đỉnh tháp có vòi phun 3 cố định hoặc quay.Dung dịch chứa ở bể 1 có nhiệt độ thích hợp chứa ở bơm 2 bơm lên đỉnh tháp vàphun qua vòi phun sương mù

- Sản phẩm lấy ra ở đáy tháp gián đoạn hay liên tục

- Tháp có thể cao đến 60m

Hình 2.3: Thiết bị sấy phun kiểu tháp

* Loại thùng:

- Cấu tạo:

Gồm một thùng hình trụ 1 có đáy nón Nắp trên có đặt mô tơ 2 nối với đầuvòi phun 3 có tốc độ quay rất lớn 2000÷6000 vong/phút Caloriphe sưởi 4 để đốtnóng không khí Sản phẩm thu hồi xyclon 5, còn không khí thải ra ngoài nhờ quạt 6

Hình 2.4: Thiết bị sấy phun kiểu thùng

* Cơ chế của quá trình, các phương pháp phun bụi và ứng dụng:

- Cơ chế:

Việc phun chất lỏng thành bụi mù trong phòng sấy và quá trình tiến hành rất nhanhđến mức chưa kịp đốt nóng vật liệu lên quá thời hạn cho phép thì vật liệu đã khô.Sản phẩm thu được ở dạng bột mịn nên sau đó không cần nghiền tán nữa.

Cường độ sấy tăng tỉ lệ thuận với sự tăng của bề mặt tiếp xúc giữa VLS và TNS;tức là phụ thuộc vào độ phân tán của chất lỏng thành bụi

- Các phương pháp phun bụi:

+ Ly tâm: Cho chất lỏng đi vào 1 đĩa quay nhanh khoảng 2000÷6000vòng/phút, có thể phun huyền phù và chất lỏng nhớt thành bụi

+ Cơ khí: Nhờ vòi phun trong đó chất lỏng được đẩy bằng bơm với áp lực200at Để phun đều và tạo các tia nhỏ, các vòi phun có đục nhiều lỗ nhỏ với đườngkính 0,5mm Loại này không thuận tiện đối với dung dịch huyền phù và các dungdịch nhớt

+ Dùng khí nén: Nhờ các vòi phun trong đó các chat lỏng được đẩy lên bằngkhông khí nén với áp suất 2,5-6 at

- Chú ý: Trong 3 loại trên, thường dung loại ly tâm vì nó có hiệu quả caonhất nhưng có nhược điểm là tiêu hao năng lượng nhiều nhất

- Ứng dụng: Máy sấy phun dung để sấy các dung dịch như: bột cà phê, cacao, sữa bò,…

c, Thiết bị sấy tầng sôi

- Nguyên lý làm việc:

Quạt 1 đưa không khí vào trộn với khói lò (hay không khí + khói lò) ở phòng

2 rồi vào bên dưới phòng sấy 3, qua lưới phân phối 4 rồi tiến hành sấy vật liệu.Vật liệu cho vào phểu và nhờ vít tải 5 đưa vào phía trên buồng sấy Ở đây chúnggặp hỗn hợp khí nóng đi từ dưới lên và tạo thành tầng sôi Vật liệu khô được thổiqua tấm chắn 6 sang thùng chứa 7 rồi ra ngoài Còn những hạt nhỏ bị dòng khí cuốntheo sẽ được thu hồi bởi xyclon 8

Tác nhân sấy có thể là không khí, khói lò hoặc không khí + khói lò

- Ưu nhược điểm:

+ Ưu điểm: Cường độ sấy mãnh liệt, cho phép sấy ở nhiệt độ cao hơn nhiệt

độ cho phép vì thời gian tiếp xúc ngắn Hiệu quả sử dụng cao, có khả năng điềukhiển tự đông Loại này đang được sử dụng rộng rãi

+ Nhược điểm: Không sấy được vật liệu có độ ẩm quá lớn, cục to, dễ vỡ.+ Trở lực thủy lực lớn, thiết bị mau hao mòn

- Cấu tạo:

Hình 2.5: Thiết bị sấy tầng sôi

d, Một số thiết bị sấy khác

* Thiết bị sấy băng tải:

Gồm một phòng hình chữ nhật, trong đó có một vài băng tải chuyển độngchậm nhờ các tay quay Các băng này tựa trên các con lăn để khỏi bị võng xuống,băng này làm bằng sợi bông tẩm cao su, bằng kim loại hay lưới kim loại và chuyểnđộng với tốc độ khoảng 0,3 ÷ 0.6 m/phút Loại thiết bị này có thể dùng để sấy rauquả, ngũ cốc, than đá…

- Cấu tạo: