CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ PHƯƠNG PHÁP SẤY 1.1 Khái niệm quá trình sấy 1.1 Khái niệm Sấy là quá trình tách ẩm (hơi nước và nước) ra khỏi vật liệu sấy (VLS), trong đó VLS nhận năng lượng để ẩm từ trong lòng VLS 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 VLS là quá trình dẫn nhiệt và khuếch tán ẩm hỗn hợp. Trao đổi nhiệt - ẩm giữa bề mặt VLS với TNS là quá trình trao đổi nhiệt và trao đổi ẩm đối lưu liên hợp.
Quá trình bên trong VLS chủ yếu chịu ảnh hưởng của dạng liên kết ẩm với cốt khô của vật liệu, quá trình ở bề mặt VLS chủ yếu chịu ảnh hưởng của cơ cấu trao đổi nhiệt ẩm và các thông số của TNS cũng như VLS.2 Phân loại phương pháp sấy Người ta phân biệt 2 phương pháp sấy: Sấy tự nhiên: Sấy bằng không khí không dược đốt nóng, phương pháp này thời gian sấy dài, khó điều chỉnh quá trình và độ ẩm cuối của vật liệu còn khá lớn nhất 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 phải dùng đến tác nhân sấy được gia nhiệt như khói nóng, không khí nóng hoặc hơi… 1.3 Mục đích của quá trình sấy Sấy không chỉ là quá trình công nghệ, trong đó các tính chất công nghệ luôn luôn thay đổi. Tính chất công nghệ của vật liệu gồm: tính chất hoá lý, tính chất cơ kết cấu, tính chất sinh hoá…. Quá trình sấy nhằm tăng cường một số đặc tính công nghệ để phục vụ nhiều mục đích khác nhau.
Khi sấy sản phẩm gốm thì nhằm mục đích làm độ bền của nó tăng lên để tiếp tục gia công; sấy hạt giống thì phải làm tỷ lệ và khả năng nảy mầm cao lên; sấy nông sản thực phẩm thì giữ được hương vị, màu sắc, nguyên tố vi lượng mà tăng được thời gian bảo quản, giảm được giá thành vận chuyển, giảm được thể tích kho bảo quản…. 6 TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com moi nhat 1.2 Các phương pháp và thiết bị sấy Sấy có thể được chia ra hai loại: sấy tự nhiên và sấy nhân tạo. - Sấy tự nhiên: quá trình phơi vật liệu ngoài trời, không có sử dụng thiết bị. - Sấy nhân tạo: các phương pháp sấy nhân tạo thực hiện trong các thiết bị sấy.
Có nhiều phương pháp sấy nhân tạo khác nhau. Căn cứ vào phương pháp cung cấp nhiệt có thể chia ra các loại: sấy đối lưu, sấy bức xạ, sấy tiếp xúc, sấy thăng hoa, sấy bằng điện trường dòng cao tần, sấy điện trở… 1.1 Các phương pháp sấy 1.1 Phơi và sấy bằng năng lượng mặt trời Sấy bằng cách phơi nắng (không có sử dụng thiết bị sấy) được sử dụng rộng rãi nhất trong chế biến nông sản… Trong các phương pháp phức tạp hơn (sấy bằng năng lượng mặt trời), năng lượng mặt trời được thu nhận để gia nhiệt tác nhân sấy hoặc sử dụng năng lượng mặt trời sấy trực tiếp.2 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 sấy bay hơi rồi đi theo tác nhân sấy. Không khí có thể chuyển động cùng chiều, ngược chiều hoặc cắt ngang dòng chuyển động của sản phẩm. Sấy đối lưu có thể thực hiện theo mẻ (gián đoạn) hay liên tục.
Trên hình vẽ dưới là sơ đồ nguyên lý sấy đối lưu bằng không khí nóng. 7 TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com moi nhat 1 – Quạt; 2 – Caloriphe; 3 – Buồng sấy Hình 1.1: Sơ đồ hệ thống sấy đối lưu. Sản phẩm sấy có thể lấy ra khỏi buồng sấy theo mẻ hoặc liên tục tương ứng với nạp vào. Caloriphe 2 đốt nóng không khí có thể là loại caloriphe điện, caloriphe hơi nước 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, chuyển động 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 hiệu quả kinh tế sản xuất, vì vậy khi thiết kế, cần chú ý đến các biện pháp làm giảm sự thất thoát nhiệt, tiết kiệm năng lượng.2 Thiết bị sấy.1 Phòng Sấy Phòng sấy thường làm việc theo nguyên tắc, ở áp suất khí quyển. Thiết bị thường gồm từ một hoặc vài phòng sấy. Vật liệu sấy được xếp trên các giá của xe goong, xe goong được đưa vào và lấy ra ở cửa bằng tay hoặc tời nhờ động cơ.2: Hình ảnh phòng sấy.
1-Phòng sấy; 2-xe goong; 3-Các tấm chắn không khí;4-Caloriphe; 5-Van; 6-Quạt 8 TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com moi nhat Phòng sấy có nhược điểm cơ bản là vật liệu sấy không được đảo trộn trong quá trình sấy nên thời gian sấy dài, nạp vật liệu vào và tháo vật liệu ra, tổn thất nhiệt lớn và phải mở cửa phòng; điều kiện làm việc nặng nhọc, không đảm bảo vệ sinh, khó kiểm tra quá trình tổn thất nhiệt lớn vì nhiệt lượng của tác nhân sấy không được sử dụng triệt để (đặc biệt là giai đoạn cuối của quá trình sấy). Một dạng khác của phong sấy là phòng sấy bằng không khí nóng tuần hoàn có đốt nóng giữa chừng, không khí nóng được đốt nóng trong các bộ phận caloriphe nhờ quạt đưa vào phía dưới phòng sấy chuyển động theo hướng nằm ngang từ trái sang phải giữa các giá đựng vật liệu của xe goong. Sau đó không khí qua bộ phân gia nhiệt ở phía dưới rồi vào khu vực giữa hầm sấy chuyển động từ phải sang trái, rồi không khí lại được đốt nóng ở thiết bị đun nóng trung gian và đi vào khu vực phía trên cùng của phòng sấy chuyển động từ trái sang phải. Máy sấy này có ưu điểm của phương pháp sấy có đốt nóng giữa chừng và phương thức sấy có tuần hoàn một phần khí thải, nhưng nó cũng có các nhược điểm của mấy sấy kiểu phòng sấy nêu ở trên.
Phòng sấy được ứng dụng rất rộng rãi trong công nghiệp chế biến các nông, lâm, thủy hải sản và các chế biến thực phẩm, dược phẩm, thức ăn chăn nuôi. Nó có thể sấy các vật liệu ở bất cứ dạng nào: hạt, miếng mảnh nhỏ xếp lớp, dạng bột nhão, … Buồng sấy có cấu tạo đơn giản, dễ chế tạo, lắp đặt, dễ vận hành, vốn đầu tư ít. Hầm sấy làm việc ở ấp suất khí quyển dùng tác nhân sấy là khói lof hay không khí nóng, vật liệu đucợ xếp trên các giá hay khay của xe goong. Xe goong được di chuyển chậm dọc theo hầm nhờ người đẩy hoặc dùng tời (nếu năng suất lớn ) đẩy một xe vào đầu hầm này thì ở đầu kia có một xe ra.
Thời gian lưu của một xe trong hầm chính là thời gian sấy. Cấu tạo hầm rất đơn giản gồm một hoặc nhiều hầm sấy đặt song song liền kề nhau. Vật liệu sấy được đặt trên các giá của xe goong, xe goong thường chuyển động trên đường goong, nối tiếp nhau, việc di chuyển xe goong nhờ hệ thống tời. Sau một thời gian nhất định thì các cửa mở ra để đầu này hầm có một xe goong vật liệu khô đi ra thì ở đầu kia hầm có một xe vật liệu ướt đi vào, còn lại thì các cửa hầm luôn luôn đóng để tránh mất nhiệt ra bên ngoài.
Không khí nóng được quạt thổi dọc theo hầm sấy theo phương thức ngược chiều hay xuôi chiều tùy 9 TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com moi nhat theo tính chất của vật liệu sấy. Chiều dài của một hầm thường tối đa 60m để giảm trở lực thủy lực và giảm hiện tượng phân tầng không khí. Vận tốc của tác nhân sấy trong hầm sấy thường 2+3m/s.3: Hình ảnh hầm sấy 1-Hầm; 2-Xe goong; 3-Caloriphe; 4-Quạt; 5-Cửa hầm; 6- Tời; 7- Đường goong Hầm sấy có nhược điểm của loại máy sấy tĩnh, và sấy không đồng đều giữa các lớp do hiện tượng phân tầng không khí (không khí nóng có khối lượng riêng bé nổi lên, không khí lạnh có khối lượng riêng lớn chìm xuống). Hầm sấy là loại thiết bị dễ sử dụng các phương thức khác nhau như: sấy có tuần hoàn một phần khí thải, sấy có bổ sung nhiệt trong phòng sấy, sấy có đốt nóng giữa chừng và sấy bằng khói lò trực tiếp.3 Mấy sấy kiểu băng tải.
Gồm một phòng hình chữ nhật, trong đó có một vài băng tải chuyển động chậm 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 chuyển động với tốc độ khoảng 0,3 0. Loại thiết bị này có thể dùng để sấy rau quả, ngũ cốc, than đá… Cấu tạo: 10 TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com moi nhat Hình 1.4: Hình ảnh máy sấy băng tải.4 Mấy 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 các con lăn có thể điều chỉnh được, để thay đổi góc nghiêng của thùng. Thùng quay được nhờ lắp chặt trên thân thùng, bánh răng 2 ăn khớp với bánh răng 3 nối với môtơ 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 khí quyển. Tác nhân sấy có thể là không khí hay khói lò. Thường thì vật liệu sấy hay tác nhân sấy chuyển động cùng chiều để tránh sấy quá khô và tác nhân sấy khỏi mang theo vật liệu sấy nhiều như sấy ngược chiều.
Vận tốc của không khí hay khói lò đi trong thùng khoảng 2 3 m/s. Vật liệu uớt qua phểu 10 rồi vào thùng ở đầu cao và được chuyển động trong thùng nhờ những đệm chắn 11. Đệm chắn vừa phân bố đều vật liệu theo tiết diện thùng, 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 kéo theo rồi thải ra ngoài trời qua ống khói. Để tránh các khí thải chui qua các khe hở của máy sấy, làm ảnh hưởng đến sức khoẻ công nhân, người ta đặt quạt hút 5 bổ sung cho sức hút của ống khói và tạo áp suất âm trong máy sấy.