đồ án tốt nghiệp nghiên cứu thiết kế chế tạo thử nghiệm máy sấy lạnh vi sóng

y o c u -tr a c k c BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG KHOA CHẾ BIẾN - - -   - - - ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ CHẾ TẠO THỬ NGHIỆM MÁY SẤY LẠNH VI SÓNG Giáo viên hướng dẫn : Th.S KHỔNG TRUNG THẮNG Sinh viên thực : LÊ NGỌC LINH Lớp: 47 NL Nha Trang, 2009 d o m o w w w d o C lic k to bu y bu to k lic C w w w N O W ! h a n g e Vi e N PD ! XC er O W F- w m h a n g e Vi e w PD XC er F- c u -tr a c k c h a n g e Vi e N y to k lic c LỜI CẢM ƠN Sau năm trôi qua, Thầy, Cô trường đại học Nha Trang tận tình giảng dạy, trang bị cho hành trang tri thức quý báu trước bước vào ngưỡng cửa đời Và cuối khóa học tơi hồn thành đồ án tốt nghiệp Để hoàn thành đề tài này, xin gửi lời cảm ơn sâu sắc tới thầy Th.S Khổng Trung Thắng, người tận tình hướng dẫn thời gian qua Đồng thời xin gửi lời cảm ơn tới thầy, cô khoa Chế Biến, môn Kỹ Thuật Lạnh, thầy phịng thí nghiệm, thực hành Cơng Nghệ Nhiệt Lạnh nhiệt tình tạo điều kiện giúp đỡ Tuy nhiên với thời gian tương đối ngắn, khối lượng công việc lại không nhỏ nên tránh khỏi thiếu sót q trình tính hồn thành đồ án Mặc dù cố gắng khả có hạn kinh nghiệm cịn thiếu nên mong thầy cô bạn đóng góp ý kiến bảo thêm Nha Trang, ngày tháng năm 2009 Sinh Viên Lê Ngọc Linh d o m o o c u -tr a c k C w w w d o m C lic k to i w w w w bu bu y N O W ! XC er O W F- w PD h a n g e Vi e ! XC er PD F- c u -tr a c k c h a n g e Vi e N y to k lic c MỤC LỤC Trang LỜI CẢM ƠN .i MỤC LỤC ii DANH MỤC CÁC BẢNG v DANH MỤC CÁC HÌNH vi DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT vii LỜI NÓI ĐẦU Chương 1: TỔNG QUAN VỀ KỸ THUẬT SẤY VÀ SỬ DỤNG SÓNG VI SÓNG 1.1 Tổng quan kỹ thuật sấy .3 1.1.1 Tìm hiểu trình sấy phương pháp sấy .3 1.1.1.1 Khái niệm 1.1.1.2 Mục đích trình sấy 1.1.1.3 Các phương pháp tách ẩm khỏi nguyên liệu khác 1.1.1.4 Phân loại phương pháp sấy 1.1.1.5 Các ứng dụng sấy lạnh 1.2 Quá trình truyền ẩm vật thể sấy: 1.3 Tổng quan tình hình sử dụng sóng vi sóng 10 1.3.1 Sử dụng sóng vi sóng lị vi sóng 10 1.3.1.1 Lịch sử đời 10 1.2.1.2 Tại lị vi sóng đốt nóng thức ăn 11 1.3.2 Sử dụng sóng vi sóng để sấy phân bón 12 1.3.3 Sử dụng sóng vi sóng để sấy nệm cao su 13 1.3.4 Máy sấy chân khơng vi sóng 14 1.3.5 Sử dụng sóng vi sóng để sấy gỗ tươi 16 Chương 2:TÍNH TỐN CÁC Q TRÌNH TRONG HỆ THỐNG SẤY 17 2.1 Nhiệm vụ thiết kế phương án thiết kế 17 2.1.1 Nhiệm vụ thiết kế 17 d o m o o c u -tr a c k C w w w d o m C lic k to ii w w w w bu bu y N O W ! XC er O W F- w PD h a n g e Vi e ! XC er PD F- c u -tr a c k c h a n g e Vi e N y c to k lic 2.1.1 Phương án thiết kế 17 2.2 Tính tốn thơng số vật liệu sấy 18 2.2.1 Tính khối lượng VLS vào 18 2.2.2 Lượng ẩm cần bốc 18 2.3 Xây dựng trình sấy lý thuyết 19 2.3.1 Xác định thơng số khơng khí q trình sấy 19 2.3.1.1 Quá trình sấy đồ thị I-d 19 2.3.1.2 Xác định thông số điểm đồ thị I-d 20 2.3.2 Lượng khơng khí lý thuyết 22 2.3.3 Nhiệt lượng tiêu hao trình sấy lý thuyết 22 2.4 Tính tổn thất nhiệt 23 Chương 3:TÍNH TOÁN CHỌN THIẾT BỊ 26 3.1 Tính chọn thiết bị cho buồng lạnh 26 3.1.1 Tính chọn máy lạnh 26 3.1.2 Tính kiểm tra cách nhiệt buồng lạnh 27 3.2 Tính chọn thiết bị cho buồng gia nhiệt khơng khí 28 3.2.1 Tính chọn điện trở 28 3.2.2 Tính kiểm tra cách nhiệt buồng gia nhiệt khơng khí 28 3.2.3 Tính chọn quạt buồng gia nhiệt 30 3.3 Năng Lượng Vi Sóng 34 Chương 4:TỰ ĐỘNG HÓA HỆ THỐNG SẤY 35 4.1 Tự động hóa hệ thống làm lạnh 35 4.2 Tự động hóa cho buồng gia nhiệt khơng khí 35 4.3 Tự động điều chỉnh cấp vi sóng 35 Chương 5:SẤY THỬ NGHIỆM MỘT SỐ SẢN PHẨM VÀ SO SÁNH VỚI PHƯƠNG PHÁP SẤY LẠNH 37 5.1 Sấy tôm thẻ chân trắng (Penaeus Vannamel) 37 5.1.1 Sấy lạnh kết hợp phát vi sóng 37 5.1.2 Sấy tôm phương pháp sấy lạnh 40 d o m o o c u -tr a c k C w w w d o m C lic k to iii w w w w bu bu y N O W ! XC er O W F- w PD h a n g e Vi e ! XC er PD F- c u -tr a c k c h a n g e Vi e N y c to k lic 5.2 Sấy mực ống Trung Hoa (loligo chinensis ) 42 5.2.1 Sấy mực với phương pháp sấy lạnh kết hợp vi sóng 42 5.2.2 Sấy Mực với phương pháp sấy lạnh 45 KẾT LUẬN VÀ Ý KIẾN ĐỀ XUẤT 48 TÀI LIỆU THAM KHẢO 50 d o m C w o o c u -tr a c k w w d o m C lic k to iv w w w w bu bu y N O W ! XC er O W F- w PD h a n g e Vi e ! XC er PD F- c u -tr a c k c h a n g e Vi e N y to k lic c DANH MỤC CÁC BẢNG Trang Bảng 1.1 Thông số số máy sấy chân khơng vi sóng 15 Bảng 2.1 Thơng số điểm trình sấy lý thuyết: 22 Bảng 2.2 Thông số điểm đồ thị I-d trình sấy thực : 24 Bảng 3.1 Tổng hợp thiết bị sử dụng hệ thống sấy 34 Bảng 5.1 Bảng thông số kết TN25 39 Bảng 5.2 Bảng thông số kết TN26 40 Bảng 5.3 Bảng thông số kết TN27 44 Bảng 5.4 Bảng thông số kết TN28 45 d o m o o c u -tr a c k C w w w d o m C lic k to v w w w w bu bu y N O W ! XC er O W F- w PD h a n g e Vi e ! XC er PD F- c u -tr a c k c h a n g e Vi e N y to k lic c DANH MỤC CÁC HÌNH Trang Hình 1.1 Lị vi sóng 10 Hình 1.2 Cấu tạo phân tử nước 11 Hình 1.3 Máy sấy chân khơng vi sóng 14 Hình 2.1 Đồ thị I-d trình sấy lý thuyết 19 Hình 2.2 Quá trình sấy thực tế đồ thị I-d 25 Hình 5.1 Hình mẫu thí nghiệm phương pháp sấy lạnh kết hợp vi sóng 41 Hình 5.2 Hình mẫu với thí nghiệm sấy lạnh 41 Hình 5.3 Đồ thị đường cong sấy mẫu TN25 mẫu TN26 42 Hinh 5.4 Hình mẫu thí nghiệm với phương pháp sấy lạnh kết hợp vi sóng 46 Hình 5.5 Hình mẫu với thí nghiệm sấy lạnh 46 Hình 5.6 Đồ thị đường cong sấy TN27 TN28 47 d o m o o c u -tr a c k C w w w d o m C lic k to vi w w w w bu bu y N O W ! XC er O W F- w PD h a n g e Vi e ! XC er PD F- c u -tr a c k c h a n g e Vi e N y c DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT TNS : Tác nhân sấy TBS : Thiết bị sấy VLS : Vật liệu sấy KH-CN : Khoa học công nghệ to k lic d o m o o c u -tr a c k C w w w d o m C lic k to vii w w w w bu bu y N O W ! XC er O W F- w PD h a n g e Vi e ! XC er PD F- c u -tr a c k c h a n g e Vi e N y c to k lic LỜI NÓI ĐẦU Trong nhiều năm trở lại đây, ngành thủy sản nước ta liên tục phát triển mạnh đóng góp đáng kể vào phát triển đất nước Việt Nam trở thành nước xuất thủy sản hàng đầu giới chiếm lĩnh nhiều thị trường lớn Trước điều kiện thuận lợi tiềm cho thấy xuất thủy sản ngày tăng mạnh số lượng, chất lượng lợi nhuận thu Vì lẽ mà ngành thủy sản ngày ưu tiên quan tâm Trong mặt hàng thủy sản xuất tỷ lệ sản phẩm khô chiếm tỷ trọng lớn Tuy nhiên, mặt hàng thủy hải khô xuất cịn sử dụng phương pháp sấy nóng phơi nắng truyền thống nên chất lượng sản phẩm không cao, điều kiện vệ sinh an tồn thực phẩm khơng đảm bảo làm giảm giá trị kinh tế, không phù hợp xuất vào thị trường lớn khó tính Sự biến đổi chất lượng ảnh hưởng yếu tố nhiệt độ thời gian sấy Do đó, việc nghiên cứu phương pháp sấy đôi với việc thiết kế thiết bị sấy cho mặt hàng khơ nói chung mực nói riêng để áp dụng vào sản xuất vấn đề cần thiết cấp bách Phần lớn người ta dùng phương pháp sấy nóng để sấy VLS có số vật liệu hay nơng thủy sản thực phẩm sấy nóng khơng phù hợp Khi phương pháp sấy lạnh đời chất lượng giá trị cao phương pháp sấy nóng nhiều Nhưng thực tế phương pháp sấy lạnh chưa ứng dụng vào thực tiễn sâu rộng, lý chủ yếu thiết bị thời gian sấy cịn dài chi phí điện cao làm tăng chi phí sản xuất Như để phát huy ưu điểm công nghệ sấy nhiệt độ thấp (sấy lạnh) nên tìm cách giảm thời gian sấy giảm chi phí sản xuất Để có sản phẩm chất lượng cao mà chi phí sản xuất mức chấp nhận Trước thực tế đòi hỏi phải đời phương pháp sấy với cơng nghệ có chất lượng sản phẩm tốt Qua nghiên cứu, thấy có số phương pháp ngắn, thời gian gia nhiệt cho vật liệu sấy sử dụng sóng viba, làm nóng vật liệu, cho kết tốt, với thời gian sấy ngắn, chi d o m o o c u -tr a c k C w w w d o m C lic k to w w w w bu bu y N O W ! XC er O W F- w PD h a n g e Vi e ! XC er PD F- c u -tr a c k c h a n g e Vi e N y to k lic c phí chấp nhận Tơi thấy tiếp tục phát triển kỹ thuật đời sản phẩm có chất lượng giá trị kinh tế cao Được chấp thuận khoa Chế biến – Trường Đại học Nha Trang hướng dẫn Thầy giáo – ThS Khổng Trung Thắng, thực đồ án tốt nghiệp: “Nghiên cứu, thiết kế, chế tạo thử nghiệm máy sấy lạnh vi sóng” nhằm hướng tới công nghệ sấy nhiệt độ thấp (sấy lạnh) có thời gian sấy ngắn giảm chi phí sản xuất Người thực Lê Ngọc Linh d o m o o c u -tr a c k C w w w d o m C lic k to w w w w bu bu y N O W ! XC er O W F- w PD h a n g e Vi e ! XC er PD F- c u -tr a c k c h a n g e Vi e N y c to k lic b Sấy nhân tạo Có nhiều phương pháp sấy nhân tạo khác nhau, phương pháp sấy nhân tạo thực thiết bị sấy Các thơng số q trình sấy kiểm sốt nghiêm ngặt xác cách tác động trực tiếp vào tác nhân sấy - Tác nhân sấy: tác nhân sấy thường dùng khơng khí ẩm, khói nóng , nhiệt Chất lỏng sử dụng làm tác nhân sấy loại dầu, số loại muối nóng chảy Trong q trình sấy mơi trường buồng sấy ln bổ sung ẩm từ vật sấy Nếu lượng ẩm không mang độ ẩm tương đối buồng sấy tăng lên, đến lúc đạt đến cân vật sấy môi trường buồng sấy q trình ẩm từ vật sấy ngừng lại, lúc phân áp suất nước thoát từ vật sấy với phân áp suất nước buồng sấy Do với việc cung cấp nhiệt cho vật để hóa ẩm lỏng đồng thời phải tải ẩm thoát khỏi vật khỏi buồng sấy Trong số trình sấy tác nhân sấy làm nhiệm vụ gia nhiệt cho vật liệu sấy ví dụ q trình sấy đối lưu tác nhân sấy vừa làm nhiệm vụ gia nhiệt cho vật liệu sấy vừa làm nhiệm vụ tải ẩm Ở số trình sấy sấy xạ tác nhân sấy cịn có nhiệm vụ bảo vệ sản phẩm sấy khỏi bị nhiệt + Tác nhân sấy khơng khí ẩm : khơng độc hại, cháy nổ, vệ sinh tốt, dễ biến đổi trạng thái, dễ kiếm, rẻ tiền + Khói lị: vệ sinh kém, dễ cháy nổ, gây phản ứng phụ cho nguyên liệu Nhưng có ưu điểm tận dụng nguồn nhiệt thừa nên giảm chi phí sản suất + Hơi nhiệt: tốn sản phẩm bị oxi hóa - Phương pháp sấy nhân tạo chia làm hai mảng dựa theo phương pháp tạo động lực trình sấy: * Phương pháp sấy nóng: Sấy nóng, TNS vật liệu sấy đốt nóng nhờ độ chênh phân áp suất bề mặt VLS TNS làm ẩm bay độ ẩm VLS giảm thực trình sấy * Phương pháp sấy lạnh: Sấy nhiệt độ thấp trình tách ẩm khỏi VLS cách làm bay nước, tức người ta tạo độ chênh phân áp suất d o m o o c u -tr a c k C w w w d o m C lic k to w w w w bu bu y N O W ! XC er O W F- w PD h a n g e Vi e ! XC er PD F- c u -tr a c k c h a n g e Vi e N y to k lic c VLS TNS nhờ giảm lượng ẩm TNS cách cho TNS sau trình sấy qua thiết bị tách ẩm thường dàn lạnh vật liệu hút ẩm Ưu nhược điểm phương pháp sấy nóng: Ưu điểm:  Phương pháp sấy nóng phổ biến TBS đa dạng, áp dụng cho nhiều loại VLS  Dải nhiệt độ nóng rộng dễ điều chỉnh cho loại VLS  Nguồn nhiệt cung cấp phong phú  Chi phí đầu tư thiết bị khơng cao Nhược điểm:  Khơng thích hợp cho số loại vật liệu  Chất lượng sản phẩm không cao, màu sắc sản phẩm dễ biến đổi Ưu điểm hạn chế sấy lạnh : Ưu điểm :  Chất lượng sản phẩm tốt với lịch trình kiểm sốt nhiệt độ tốt để thỏa mãn yêu cầu sản xuất cụ thể  Hiệu suất lượng cao với thu hồi nhiệt cải thiện dẫn đến tiêu thụ lượng cho đơn vị nước bay  Có thể phát khoảng rộng chế độ sấy, tiêu biểu nhiệt độ từ 200C đến 1000C (với nhiệt phụ trợ), ẩm độ tương đối không khí từ 15% đến 80% (với hệ thống tạo ẩm)  Chi phí điện giảm 50% so với phương pháp sấy nóng  Khơng phụ thuộc vào mơi trường xung quanh Nhược điểm:  Chi phí đầu tư ban đầu cao  Đòi hỏi kiểm tra bảo dưỡng thường xuyên cho hệ thống máy lạnh (máy nén, môi chất, dầu v.v…)  Rị rỉ mơi chất lạnh mơi trường d o m o o c u -tr a c k C w w w d o m C lic k to w w w w bu bu y N O W ! XC er O W F- w PD h a n g e Vi e ! XC er PD F- c u -tr a c k c h a n g e Vi e N y c to k lic 1.1.1.5 Các ứng dụng sấy lạnh Các nhà khoa học Phân viện Cơ điện Nông nghiệp Công nghệ sau thu hoạch nghiên cứu công nghệ sấy lạnh ứng dụng sấy số sản phẩm nơng sản sấy mít, sấy nhãn …kết thực trình sấy lạnh thời gian sấy giảm nhiều, nửa thời gian sấy nóng, sản phẩm thỏa mãn yêu cầu độ ẩm Xí nghiệp chế biến xuất thủy sản Bình thuận (Thaimex) chuyên sản xuất mực sấy khô để xuất vào thị trường Nhật Bản thị trường Châu Âu sở sản xuất long nhãn Tân phú (Đồng Nai) hai đơn vị Phân viện Cơ điện Nông nghiệp Công nghệ sau thu hoạch chuyển giao công nghệ sấy thành công Hiện hai sở tiếp tục sản xuất theo cơng nghệ Có thể so sánh trực tiếp chất lượng số sản phẩm sau: Đối với sản phẩm mít: Khi sấy lạnh có màu vàng tươi, sấy nóng có màu vàng nâu Đối với sản phẩm mực: Khi sấy lạnh có màu trắng, sấy nóng có màu vàng Phạm Văn Tùy, nhà khoa học nghiên cứu thành công công nghệ sấy lạnh (sấy bơm nhiệt) ứng dụng sấy số sản phẩm như: Cà rốt, củ cải, hành lá… Kết thu sản phẩm sau sấy giữ màu sắc tự nhiên dù sấy khô, hàm lượng vitamin C cao hẳn so với sản phẩm rau sấy phương pháp khác sấy khơng khí nóng sấy hồng ngoại Công nghệ sấy Viện KH-CN Nhiệt Lạnh đại học Bách Khoa Hà Nội chuyển giao cho nhà máy chế biến thực phẩm Việt Trì, công ty bánh kẹo Hải Hà để sấy kẹo Jelly, viện công nghệ thực phẩm, bệnh viện Y học cổ truyền dân tộc…Sau thời gian vận hành thiết bị cơng ty Hải Hà nhận thấy chi phí điện 42% chi phí điện cho hệ thống sấy nóng chất lượng kẹo đáp ứng yêu cầu Trần Đại Tiến cộng (2004), nghiên cứu cộng nghệ sấy lạnh cho sản phẩm mực ống lột da Kết chất lượng sản phẩm tốt, màu sắc mực trắng đồng thời rút ngắn thời gian sấy .d o m o o c u -tr a c k C w w w d o m C lic k to w w w w bu bu y N O W ! XC er O W F- w PD h a n g e Vi e ! XC er PD F- c u -tr a c k c h a n g e Vi e N y c to k lic Ngô Đăng Nghĩa cộng (2004), nghiên cứu ứng dụng công nghệ sấy lạnh kết hợp với sấy hồng ngoại bước đầu thử nghiệm số sản phẩm sấy mực Kết thu tốt, đặc biệt mặt chất lượng cảm quan sản phẩm, an toàn mặt vi sinh, đồng thời rút ngắn thời gian sấy nhiều Từ nghiên cứu thực tế trước, việc tính toán thiết kế hệ thống sấy lạnh kết hợp vi sóng hồn tồn có sở lý thuyết thực tiễn 1.2 Quá trình truyền ẩm vật thể sấy: Quá trình sấy bao gồm hai trình xảy liên tiếp : Truyền ẩm từ vật sấy ngồi bề mặt ẩm từ bề mặt vào môi trường Tốc độ sấy phụ thuộc vào biến đổi ẩm vật sấy bề mặt vật sấy Trong nhiều nghiên cứu người ta xem trình truyền nhiệt truyền chất đồng dạng Vì tương tự phương trình Furiê dẫn nhiệt ta có phương trình dẫn chất mơ tả dẫn ẩm vật thể sau: q m = - m u = - a m  o u Trong : u - gradien độ chứa ẩm u u u + + y x z u = m - hệ số dẫn chất kg/m h độ a m - hệ số dẫn  o - trọng lượng riêng vật liệu khơ Phương trình vi phân có dạng : u = a m  2u  Năm 1934 A.V Lưcôp phát tượng khuếch tán nhiệt vật ẩm xảy tác dụng gradien nhiệt độ Hiện tượng ảnh hưởng với mức độ khác đến trình dẫn ẩm vật thể Trường hợp sấy tốc độ cao ảnh hưởng tượng lớn .d o m o o c u -tr a c k C w w w d o m C lic k to w w w w bu bu y N O W ! XC er O W F- w PD h a n g e Vi e ! XC er PD F- c u -tr a c k c h a n g e Vi e N y to k lic c Như kể đến ảnh hưởng tượng khuếch tán nhiệt phương trình dẫn ẩm có dạng: qm = - a m  o u + a m  o   t = q ma - qmt Trong :  - hệ số gradien nhiệt độ q ma - dòng ẩm dẫn ẩm qmt - dòng ẩm khuếch tán nhiệt Nếu hiệu số nhiệt độ hiệu số độ ẩm ngồi vật lớn tốc độ sấy lớn: qm = q ma + q mt Nếu độ ẩm nhiệt độ lớp bề mặt vật liệu lớn bên vật kìm hãm ẩm bề mặt chí làm cho ẩm chuyển ngược lại từ vật: qm = q ma - q mt Khi sấy đối lưu vật sấy đặt dịng khơng khí hay khói nóng Q trình truyền nhiệt thực từ bề mặt vào vật sấy Nhiệt độ bề mặt vật lớn nhiệt độ bên vật sấy, chênh lệch nhiệt độ ảnh hưởng xấu đến trình dẫn ẩm từ vật sấy ngồi Nói cách khác trình sấy đối lưu việc dẫn ẩm từ vật sấy gây nên gradien độ ẩm, cịn gradien nhiệt độ ngược lại làm kìm hãm dẫn ẩm Dòng ẩm từ vật sấy truyền sấy đối lưu : qm = q ma - q mt Khi sấy tiếp xúc gia nhiệt thực phía vật sấy, gradien độ ẩm có chiều từ bề mặt tiếp xúc hướng ngồi cịn gradien nhiệt độ có chiều ngược lại Trường hợp gradien nhiệt độ tăng cường trình sấy cịn gradien độ ẩm kìm hãm q trình sấy Dịng ẩm từ vật sấy là: qm = q mt - q ma d o m o o c u -tr a c k C w w w d o m C lic k to w w w w bu bu y N O W ! XC er O W F- w PD h a n g e Vi e ! XC er PD F- c u -tr a c k c h a n g e Vi e N y to k lic c Khi sấy xạ, lúc đầu bề mặt gia nhiệt nhanh gây nên độ chênh ẩm lớn tâm bề mặt vật Độ chênh gây nên ứng suất học đáng kể Nếu vật liệu loại xốp mao dẫn ứng dụng cần phải kèm theo phương pháp gia nhiệt khác Khi sấy xạ hồng ngoại, tia đâm xuyên thâm nhập vào chiều sâu vật thể  mm, chiều sâu nhiệt độ vật thể lớn nhiệt độ bề mặt vật thể Ở khoảng chiều sâu gradien độ ẩm gradien nhiệt độ gia tăng dịng ẩm từ vật Vì sấy xạ tia hồng ngoại hiệu với vật liệu mỏng (chiều dày nhỏ 10 ~12 mm) 1.3 Tổng quan tình hình sử dụng sóng vi sóng 1.3.1 Sử dụng sóng vi sóng lị vi sóng.[4] 1.3.1.1 Lịch sử đời Nam tước Spencer, kỹ sư vật lý hãng Raytheon -một hãng chế tạo radar lớn giới- nhận thấy lượng tỏa ống xử dụng cho radar tạo nhiệt Năng lượng điện từ làm ông nảy ý: ông lấy nắm bắp khơ gói vơ tờ giấy đặt gói bắp vơ range ống tức khắc hạt bắp nổ thành bắp rang Sau ơng phát triển thành chương trình áp dụng cho nhà bếp trình tịa lị vi-ba theo kiểu Lúc có tên Radarange (do chữ Radar Range) Máy có cơng suất 1600 watt Nặng, cồng kềnh đắt tiền, lúc đầu dùng cho bệnh viện căng tin quân đội Mãi đến năm 1967 hãng Amana, chi nhánh Raytheon đưa lị micro-waves thị trường Có nguồn cho Percy Spencer phát minh lò vi ba nhờ tình cờ thấy miếng chocolate mà ơng để gần hướng sóng bị mềm ơng làm việc radar cho Hình 1.1 Lị vi sóng .d o m o o c u -tr a c k C w w w d o m C lic k to 10 w w w w bu bu y N O W ! XC er O W F- w PD h a n g e Vi e ! XC er PD F- c u -tr a c k c h a n g e Vi e N y c to k lic viện kỹ thuật MIT Massachusetts năm 1945.Thấy có ích, phương thức kỹ nghệ hóa hình thức máy hâm nóng thức ăn Có nguồn khác cho nước Anh sáng chế magnétron, máy tạo sóng ngắn vào năm 50 hãng Raytheon Hoa Kỳ áp dụng máy magnétron để hâm nóng thức ăn làm cho hoàn hảo vào cuối thập niên 60 1.2.1.2 Tại lị vi sóng đốt nóng thức ăn ? Sự đốt nóng chia làm hai giai đoạn : - Nước chứa thức ăn hâm nóng sóng cực ngắn - Nước nóng truyền nhiệt cho phần khác thức ăn Ta biết sóng kết hợp với điện từ trường thay đổi chiều cách định kì Nếu sóng điện từ có tần số Hz, tạo điện từ trường (nơi mà qua) thay đổi chiều lần giây Các sóng cực ngắn 2450 MHz đổi chiều 2,45 tỉ lần giây Phân tử nước Các phân tử nước nối với nối hydrogen Hình 1.2 Cấu tạo phân tử nước Phân tử nước cấu tạo nguyên tử oxygen (O) hai nguyên tử hydrogen (H), chúng khơng mang điện Tuy nhiên electron có khuynh hướng kéo ngun tử oxygen (vì oxygen có tầng ngồi chứa điện tử nên có khuynh hướng thu thêm điện tử để bão hoà, bền có âm tính), kết ngun tử hydrogen bị bớt tính âm điện nên có khuynh hướng mang điện tích d o m o o c u -tr a c k C w w w d o m C lic k to 11 w w w w bu bu y N O W ! XC er O W F- w PD h a n g e Vi e ! XC er PD F- c u -tr a c k c h a n g e Vi e N y c to k lic dương Nghĩa phân tử nước có hai đầu dương hydrogen đầu âm oxygen Sự thăng tạo điện trường nhỏ phân tử nước Ðiều gây cho phân tử nước trở nên nhạy cảm tia điện từ, đặc biệt tia sóng vi-ba Tia vi-ba lị có tần số lý tưởng 2,45 GHz lượng chúng hấp thu phân tử nước Trong điện từ trường mạnh, phân tử nước hướng theo chiều đường sức Sự cọ xát phân tử với tạo nhiệt (giống bạn xoa hai tay với nhau, thấy nóng) Khơng khí, chén dĩa thủy tinh hay sành sứ không bị ảnh hưởng sóng micro kim loại tác động sóng Cách nấu từ "bên trong" nhanh chóng, thức ăn bị nước 1.3.2 Sử dụng sóng vi sóng để sấy phân bón Trong sản xuất phân hỗn hợp, trình sấy ảnh hưởng nhiều tới số lượng chất lượng sản phẩm Phương pháp sấy phân bón thơng thường có số nhược điểm là: làm hao hụt chất dinh dưỡng làm xảy tượng đóng tảng nhiệt độ sấy vượt điểm nóng chảy Sử dụng sóng vi sóng để sấy phân hỗn hợp hạn chế nhược điểm trên, q trình sấy sóng vi sóng cịn có nhiều ưu điểm như: nhanh nhiều so với phương pháp sấy thông thường, phù hợp với sản phẩm có chất lượng cao vật liệu nhậy cảm với nhiệt độ sấy, thân thiện với mơi trường Từ kết thí nghiệm người ta có số kết luận sau: * Nhiệt độ khơng khí thổi vào lị sấy ảnh hưởng nhiều tới suất sấy Việc thổi khơng khí có nhiệt độ thấp (10 C) làm giảm suất sấy so với khơng dùng quạt gió Khi thổi khơng khí nóng, suất sấy tăng lên, nhiên nhiệt độ sấy tăng cao tăng mức tiêu thụ lượng, làm giảm hiệu việc sử dụng lượng Nhiệt độ gió mức tối ưu 40 C *Khối lượng vật liệu sấy phải tương ứng với cơng suất nguồn sóng vi sóng Tuy nhiên, cơng suất vi sóng q cao làm urê bị phân hủy *Giai đoạn áp dụng sấy vi sóng hiệu nửa phần sau trình sấy (phần đầu sấy theo phương pháp thông thường), hầu hết phần ẩm d o m o o c u -tr a c k C w w w d o m C lic k to 12 w w w w bu bu y N O W ! XC er O W F- w PD h a n g e Vi e ! XC er PD F- c u -tr a c k c h a n g e Vi e N y c to k lic lõi hạt phân bón bốc trực tiếp nhờ có nhiệt độ cao Ở trình sấy thơng thường, việc làm bốc phần ẩm lõi hạt phân bón khó khăn, việc áp dụng sấy sóng vi sóng giải khó khăn (nguồn VŨ TRUNG Theo Fertilizer International, 7-8/2004) 1.3.3 Sử dụng sóng vi sóng để sấy nệm cao su Trước việc sản xuất nệm gối ngủ cao su làm theo qui trình thủ cơng, sản phẩm qua lị sấy nhiệt độ đạt từ 70 - 150 o C nên sản phẩm độ ẩm định (khoảng 30%) Điều khiến cho độ bền nệm, gối không cao Khi xử lý sóng vi sóng, nhiệt độ lên tới 300 o C nên sấy khô hoàn toàn, đảm bảo an toàn cho nguời sử dụng mặt vệ sinh đồng thời kéo dài tuổi thọ sản phẩm đến năm (không bị biến dạng, màu),việc áp dụng sấy nóng sóng vi sóng làm rút ngắn thời gian sản xuất, hạ giá thành sản phẩm Đây công nghệ đại Đức lần ứng dụng nước ta để sản xuất nệm cao su thiên nhiên gối ngủ cao cấp Với qui trình cơng nghệ tự động, nệm gối cao su vừa khuôn qua băng chuyền có hệ thống sóng vi ba xử lý Công ty nệm Vạn Thành đầu tư triệu USD để nhập công nghệ Đức đưa vào sản xuất nhà xưởng huyện Củ Chi (thuộc ấp Bến Đò, xã Tân Phú Trung) từ cuối năm 2006 .d o m o o c u -tr a c k C w w w d o m C lic k to 13 w w w w bu bu y N O W ! XC er O W F- w PD h a n g e Vi e ! XC er PD F- c u -tr a c k c h a n g e Vi e N y c to k lic 1.3.4 Máy sấy chân khơng vi sóng Hình 1.3 Máy sấy chân khơng vi sóng Máy sấy hút chân khơng kết hợp gia nhiệt sóng vi ba nhằm tăng hiệu suất bay hơi, ẩm nguyên liệu gia nhiệt nhanh bay mơi trường bên Tốc độ sấy tăng so với kiểu gia nhiệt truyền dẫn, phương pháp gia nhiệt kiểu tạo hiệu suất sấy cao hao phí lượng Thiết bị chế tạo theo công nghệ tiên tiến Ứng dụng nhiều lĩnh vực khác nhau: Thực phẩm, dược phẩm, hóa chất xuất sứ Trung Quốc Đặc thù thiết bị : + Bên cạnh vượt trội gia nhiệt vi sóng tốc độ gia nhiệt nhanh, hiệu suất gia nhiệt cao, bảo đảm 100% nguyên liệu gia nhiệt đồng đều, thiết bị cịn có điểm đặc biệt sau: + Vì nhiệt độ sấy (điểm bay nước) thấp nên phù hợp cho sấy nguyên liệu nhạy nhiệt + Vì kết cấu tủ cho phép nguyên liệu quay vịng bên nên lượng vi sóng tiếp xúc đồng với nguyên liệu nên tác động gia nhiệt sấy lên nguyên liệu đầy đủ, tránh tượng khơng đồng ví dụ d o m o o c u -tr a c k C w w w d o m C lic k to 14 w w w w bu bu y N O W ! XC er O W F- w PD h a n g e Vi e ! XC er PD F- c u -tr a c k c h a n g e Vi e N y to k lic c số q khơ, số phần bị ướt điều hay xảy dạng tủ sấy chân không thông thường + Bên tủ nhẵn bóng, khơng có góc cạnh dễ lau chùi rửa, đạt tiêu chuẩn GMP dược phẩm Ứng dụng + Phù hợp cho sấy nhiều loại nguyên liệu khác nhau, nhiều kiều hình dạng nhiều mức độ hàm ẩm + Ứng dụng sấy đơng dược: tồn loại thuốc đơng y, viên hồn, so sánh với dùng loại máy sấy khác tiết kiệm tới 2/3 lượng… + Khi ứng dụng cho cao đặc đông y, thiết bị làm khô tốt so với máy sấy phun lượng tiêu hao 1/5 thu hồi sản phẩm 100% không gian chiếm dụng cho tủ 1/3 máy sấy khác Bảng 1.1 Thông số số máy sấy chân khơng vi sóng Số lượng Ký hiệu đầu vi sóng Cơng suất vi sóng (kw) Kích thước Số khay chứa lượng (mm) khay Khối lượng Kích thước máy nguyên (mm) liệu/mẻ WHZ - 3 550*190*85 2-5 1600*1000*2250 WHZ - 6 650*300*130 4-10 1800*1400*2300 WHZ - 12 12 850*300*130 8-20 2000*1400*2350 WHZ - 18 18 630*300*130 12 12-30 2400*1400*2350 d o m o o c u -tr a c k C w w w d o m C lic k to 15 w w w w bu bu y N O W ! XC er O W F- w PD h a n g e Vi e ! XC er PD F- c u -tr a c k c h a n g e Vi e N y c to k lic 1.3.5 Sử dụng sóng vi sóng để sấy gỗ tươi Trước việc sấy gỗ thường sử dụng phương pháp sấy nóng sấy lạnh Nhưng phương pháp có nhược điểm thời gian sấy kéo dài chi phí lượng cho sản xuất lớn Cơng ty TNHH Minh Dư (70Bis Trần Đình Xu, phường Cô Giang, quận 1, TP.HCM) vừa nghiên cứu chế tạo thành công máy sấy gỗ tươi hiệu Gosaviba 20 Đây loại máy sấy gỗ DN nước chế tạo theo nguyên lý dùng sóng cao tần (sóng viba) làm nóng tách ẩm khỏi gỗ Gosaviba 20 thiết kế với công suất 100kW, sấy 4m gỗ tươi/ngày, sấy loại gỗ trịn có đường kính 20cm Gỗ sau sấy giờ, độ ẩm 8%-10%, chất lượng đạt 90% (trong sấy công nghệ nhiệt phải tới 15 ngày) Ngoài ra, Gosaviba 20 dùng để sấy loại nguyên vật liệu khác carton, vải sấy khô loại nông sản thực phẩm với hiệu cao mà không làm thay đổi tính chất ban đầu (Theo Sài Gịn giải phóng) .d o m o o c u -tr a c k C w w w d o m C lic k to 16 w w w w bu bu y N O W ! XC er O W F- w PD h a n g e Vi e ! XC er PD F- c u -tr a c k c h a n g e Vi e N y to k lic c Chương TÍNH TỐN CÁC Q TRÌNH TRONG HỆ THỐNG SẤY 2.1 Nhiệm vụ thiết kế phương án thiết kế 2.1.1 Nhiệm vụ thiết kế - Thiết kế thiết bị sấy lạnh–vi sóng dạng buồng sấy với suất 1kg/mẻ - Thiết bị kết cấu phải đơn giản, dễ vận hành bảo dưỡng, sửa chữa, giảm chi phí đầu tư kinh tế cho mẻ sấy - Chất lượng sản phẩm sấy phải cao, đảm bảo tiêu chất lượng giá trị dinh dưỡng, giá trị cảm quan phải cao phương pháp sấy phổ biến khác - Thời gian sấy mẻ sấy phải ngắn so với phương pháp sấy lạnh phương pháp sấy khác - Thiết bị phải có khả sử dụng cho đa dạng sản phẩm sấy đặc biệt phải dùng cho số loại sản phẩm nhạy nhiệt - Khả tự động hóa cao, chi phí vận hành giảm, tuổi thọ dài 2.1.1 Phương án thiết kế Tải FULL (file word 58 trang): bit.ly/2Ywib4t Dự phòng: fb.com/KhoTaiLieuAZ Phần lớn người ta dùng phương pháp sấy nóng để sấy VLS có số vật liệu hay nơng thủy sản thực phẩm sấy nóng khơng phù hợp Khi dùng phương pháp sấy lạnh chất lượng giá trị cao phương pháp sấy nóng nhiều Nhưng thực tế phương pháp sấy lạnh chưa ứng dụng vào thực tiễn sâu rộng, lý chủ yếu thiết bị thời gian sấy cịn dài chi phí điện cao làm tăng chi phí sản xuất Như để phát huy ưu điểm công nghệ sấy nhiệt độ thấp (sấy lạnh) nên tìm cách giảm thời gian sấy giảm chi phí sản xuất Để có sản phẩm chất lượng cao mà chi phí sản xuất mức chấp nhận được.Trong luận án tốt nghiệp xin tơi giới thiệu mơ hình sấy sóng vi sóng kết hợp với sấy lạnh Trong hệ thống phận bố trí với chức nhiệm vụ sau: d o m o o c u -tr a c k C w w w d o m C lic k to 17 w w w w bu bu y N O W ! XC er O W F- w PD h a n g e Vi e ! XC er PD F- c u -tr a c k c h a n g e Vi e N y to k lic c - Hệ thống lạnh sử dụng để ngưng ẩm, tách phần ẩm tác nhân sấy (khơng khí ẩm) làm mát phận phát vi sóng quạt cấp gió.Để đảm bảo phận làm việc ổn định lâu dài,tuổi thộ cao - Hệ thống điện trở sử dụng để gia nhiệt cho tác nhân sấy, làm giảm độ ẩm tương đối  (%) Tăng khả nhận ẩm thoát - Hệ thống phát vi sóng sử dụng để kích động ẩm bên vật sấy, tăng cường khếch tán nội, tạo cho chiều gradien nhiệt độ theo chiều làm tăng dòng ẩm - Q trình sấy thực buồng sấy kín - Nhiệt độ tác nhân sấy thời điểm phát vi sóng kiểm sốt cách chặt chẽ thông qua rơle nhiệt độ rơle thời gian 2.2 Tính tốn thơng số vật liệu sấy 2.2.1 Tính khối lượng VLS vào Nếu gọi G1, W1 G2, W2 tương ứng khối lượng độ ẩm tương đối VLS vào khỏi TBS rõ ràng lượng ẩm bốc TBS bằng: W  G1  G Do khối lượng vật liệu khô tuyệt đối trước sau q trình sấy khơng đổi Tải FULL (file word 58 trang): bit.ly/2Ywib4t Dự phòng: fb.com/KhoTaiLieuAZ nên ta có : G k  G1 (1  1 )  G (1   ) :  = 80 % ;  Thay số: G2 = = 22 % G1 (1  1 ) (1  2 ) = (1  0.8) (1  0.22) = 0,256 (kg) Như khối lượng VLS là: G2 = 0,256 kg 2.2.2 Lượng ẩm cần bốc  Lượng ẩm cần bốc trình là: W = – 0,256 = 0,744 kg/mẻ  Lượng ẩm cần bốc giờ: Wh  W  (kg/h) .d o m o o c u -tr a c k C w w w d o m C lic k to 18 w w w w bu bu y N O W ! XC er O W F- w PD h a n g e Vi e ! XC er PD F- c u -tr a c k c h a n g e Vi e N y to k lic c Thay số : Wh  0,744 = 0,093 (kg/h) 2.3 Xây dựng trình sấy lý thuyết 2.3.1 Xác định thơng số khơng khí q trình sấy 2.3.1.1 Quá trình sấy đồ thị I-d 1 I KJ/kgkk I1 2 I2 t2  =100% t3 I3 t0 t4 I4 d g/kgkk Hình 2.1 Đồ thị I-d trình sấy lý thuyết Quá trình sấy biểu diễn đường 41234  Giải thích giai đoạn q trình sấy: - Giai đoạn 4-1: Xảy buồng gia nhiệt, khơng khí điểm 4(t , 4 ) chuyển động đối lưu cưỡng xung quanh điện trở nhận nhiệt từ điện trở, kết 2262260 d o m o o c u -tr a c k C w w w d o m C lic k to 19 w w w w bu bu y N O W ! XC er O W F- w PD h a n g e Vi e ! XC er PD F- c u -tr a c k c ... Khổng Trung Thắng, thực đồ án tốt nghiệp: ? ?Nghiên cứu, thiết kế, chế tạo thử nghiệm máy sấy lạnh vi sóng? ?? nhằm hướng tới cơng nghệ sấy nhiệt độ thấp (sấy lạnh) có thời gian sấy ngắn giảm chi phí... n g e Vi e ! XC er PD F- c u -tr a c k c h a n g e Vi e N y c to k lic 1.3.4 Máy sấy chân khơng vi sóng Hình 1.3 Máy sấy chân khơng vi sóng Máy sấy hút chân khơng kết hợp gia nhiệt sóng vi ba... 1.2.1.2 Tại lị vi sóng đốt nóng thức ăn 11 1.3.2 Sử dụng sóng vi sóng để sấy phân bón 12 1.3.3 Sử dụng sóng vi sóng để sấy nệm cao su 13 1.3.4 Máy sấy chân khơng vi sóng