CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ VÀ THIẾT BỊ SẤY I. Vật liệu sấy Theo số liệu của Tổng Cục thống kê, hàng năm tổng sản lượng ngô khoảng 5 triệu tấn/năm. Ngô là một trong hàng hóa nông sản chính của thị trường ngũ cốc thế giới. Ngô là nguồn giàu vitamin B, C, khoáng chất và chất xơ đem lại nhiều lợi ích cho sức khỏe.
Nhưng ngô là thực phẩm khó bảo quản lâu.Với kỹ thuật sấy ngô có thể bảo quản nguyên liệu được lâu hơn và chế biến được nhiều món ăn hơn. Hiện nay vẫn còn nhiều hình thức sấy thực phẩm truyền thống như đốt củi, treo mái nhà và phơi nắng. Với những kỹ thuật đó còn bị phụ thuộc nhiều vào thời tiết, môi trường. Không an toàn thực phẩm, bảo vệ môi trường.
Từ xa xưa cho đến hiện nay, nhiều vùng trồng ngô ở Việt nam thường áp dụng phương pháp làm khô truyền thống. Các phương pháp này làm khô hạt ngô một cách tự nhiên đơn giản, tận dụng được lao động, có đầu tư ban đầu thấp. Tuy nhiên, nhược điểm của chúng là tốn nhiều diện tích, lâu khô, phụ thuộc vào thời tiết. Nếu gặp thời tiết bất lợi, mưa dài ngày thì ngô dễ bị hỏng gây tổn thất lớn.
Hiện nay các phương pháp này trong thực tế chỉ phù hợp với điều kiện sản xuất nhỏ lẻ, tại những vùng sản xuất lớn ngô hàng hóa, sau khi thu hoạch ngô từ ngoài đồng về, nếu không làm khô kịp thời, ngô rất dễ bị ẩm mốc, hư hỏng. Do vậy phải sử dụng các thiết bị sấy để khắc phục những hạn chế trên và đảm bảo chất lượng hạt. Sấy làm cho độ ẩm của thực phẩm thấp, bề mặt ngoài hẹp, hạn chế sự phát triển của vi sinh vật cũng như tiêu diệt vi sinh vật trong quá trình sấy, đảm bảo vệ sinh cho thực phẩm. Công nghệ sấy Định nghĩa: Quá trình sấy là quá trình làm khô một vật thể bằng phương pháp bay hơi.
Đối tượng của quá trình sấy là các vật chứa ẩm, là những vật có chứa một lượng chất lỏng nhất định. Chất lỏng chứa trong vật ẩm thường là nước. Một số ít vật ẩm chứa chất lỏng khác là dung môi hữu cơ. Mục đích: - Tăng cường chất lượng - Chi phí vận chuyển giảm do giảm bớt được khối lượng trong khi vận chuyển SV : Trần Quang Nam - 20193860 Page 6 Đồ án QTTB : Thiết kế hệ thống sấy tháp để sấy ngô năng suất 1 tấn/h - Vốn đầu tư thấp nhất nhưng giữ được những đặc tính tốt đặc trưng của sản phẩm: độ dẻo, giòn, dai, màu sắc hương vị, độ bóng sáng của sản phẩm, không nứt mẻ, cong vênh - Tăng khả năng bảo quản.
Yêu cầu tác động cơ bản đến vật ẩm là: - Cấp nhiệt cho vật ẩm làm cho ẩm trong vật hóa hơi. - Lấy hơi ẩm ra khỏi vật và thải vào môi trường. Quá trình hóa hơi của ẩm lỏng trong vật là bay hơi nên có thể xảy ra ở bất kì nhiệt độ nào. Các phương pháp sấy a.
Phương pháp sấy đối lưu Nguồn nhiệt cung cấp cho quá trình sấy là nhiệt truyền từ môi chất sấy đến vật liệu sấy bằng cách truyền nhiệt đối lưu. Đây là phương pháp được dùng rộng rãi hơn cả cho sấy hoa quả và sấy hạt b. Phương pháp sấy bức xạ Nguồn nhiệt cung cấp cho quá trình sấy là thực hiện bằng bức xạ từ một bề mặt nào đó đến vật sấy, có thể dùng bức xạ thường, bức xạ hồng ngoại hoặc bức xạ hồng ngoại dải tần hẹp c. Phương pháp sấy tiếp xúc Nguồn cung cấp nhiệt cho vật sấy bằng cách cho tiếp xúc trực tiệp vật sấy với bề mặt nguồn nhiệt d.
Phương pháp sấy dùng điện trường cao tần Nguồn nhiệt cung cấp cho vật sấy nhờ dòng điện cao tần tạo nên điện trường cao tần trong vật sấy làm vật nóng lên e. Phương pháp sấy thăng hoa Được thực hiện bằng làm lạnh vật sấy đồng thời hút chân không để cho vật sấy đạt đến trạng thái thăng hoa của nước, nước thoát ra khỏi vậy sấy nhờ quá trình thăng hoa f. Phương pháp sấy tầng sôi Nguồn nhiệt từ không khí nóng nhờ quạt thổi và buồng sấy đủ mạnh và làm sôi lớp hạt, sau một thời gian nhất định, hạt khô và được thoát ra ngoài g. Phương pháp sấy sấy phun Được dùng để sấy các sản phẩm dạng lỏng SV : Trần Quang Nam - 20193860 Page 7 Đồ án QTTB : Thiết kế hệ thống sấy tháp để sấy ngô năng suất 1 tấn/h Kết luận: Từ đề bài và điều kiện, chọn phương pháp sấy đối lưu.
Tác nhân sấy a, Định nghĩa: Là những chất dùng để chuyên chở lượng ẩm tách ra từ vật sấy. Nhiệm vụ: - Gia nhiệt cho vật sấy. - Tải ẩm: Mang ẩm từ bề mặt vào môi trường. - Bảo vệ vật sấy khỏi bị hỏng do quá nhiệt b, Các loại tác nhân sấy • Không khí ẩm Không khí ẩm là loại tác nhân sấy thông dụng nhất.
Ưu: - Rẻ, có sẵn trong tự nhiên, có thể dùng hầu hết cho các loại sản phẩm. - Không làm ô nhiễm sản phẩm Nhược: - Cần trang bị thêm bộ phận gia nhiệt không khí( calorife khí-hơi hay khí-khói) - Nhiệt độ không khí để sấy không thể quá cao. Vì nếu nhiệt độ cao hơn làm ảnh hưởng lớn đến thiết bị nên phải sử dụng các vật liệu như thép hợp kim hay gốm sứ chi phí cao. • Khói lò Ưu: - Phạm vi nhiệt độ rộng từ hàng chục đến hàng nghìn độ C - Cấu trúc hệ thống đơn giản, dễ chế tạo và lắp đặt - Vốn đầu tư thấp do không yêu cầu calorife - Giảm tiêu hao điện năng do giảm trở lực hệ thống - Nâng cao được hiệu quả sử dụng nhiệt của hệ thống Nhược: - Có thể làm ô nhiễm sản phẩm sấy.
- Chỉ dùng cho các vật liệu không sợ bị ô nhiễm như gỗ, đồ gốm, 1 số loại hạt có vỏ. SV : Trần Quang Nam - 20193860 Page 8 Đồ án QTTB : Thiết kế hệ thống sấy tháp để sấy ngô năng suất 1 tấn/h - Có thể gây hỏa hoạn hoặc xảy ra các phản ứng hóa học không cần thiết ảnh hưởng xấu đến chất lượng sản phẩm sấy không ổn định nhất là hệ thống sấy đối lưu tự nhiên (không có quạt cưỡng bức) - Khó điểu chỉnh nhiệt độ sấy cho chính xác • Hỗn hợp không khí hơi và hơi nước - Dùng khi cần có độ ẩm tương đối 𝝋 cao. • Hơi quá nhiệt - Hơi quá nhiệt dùng làm môi chất sấy trong trường hợp nhiệt độ cao và sản phẩm sấy là chất dễ cháy nổ. Kết luận: Từ đề bài và điều kiện, chọn không khí ẩm 3.
Nguồn nhiên liệu Mục đích: để gia nhiệt cho không khí • Điện (calorife điện) - Ưu: + Thiết bị gọn nhẹ, sạch sẽ. + Dễ điều chỉnh nhiệt độ của tác nhân. - Nhược: + Chi phí lớn • Nhiên liệu ( than, củi,…) (calorife khí - khói) - Ưu: + Rẻ, thiết bị đơn giản - Nhược: + Cồng kềnh + Khó điều chỉnh nhiệt độ tác nhân + Bẩn • Hơi nước (dùng calorife khí - hơi) - Ưu: + Thiết bị đơn giản - Nhược: + Cồng kềnh + Khó điều chỉnh nhiệt độ tác nhân → Chọn nguồn nhiên liệu calorife hơi nước để phù hợp với điều kiện thực tế SV : Trần Quang Nam - 20193860 Page 9 Đồ án QTTB : Thiết kế hệ thống sấy tháp để sấy ngô năng suất 1 tấn/h III. Thiết bị sấy • Thiết bị sấy đối lưu Sử dụng phương pháp truyền nhiệt đối lưu : - Tác nhân sấy đồng thời là chất mang nhiệt để cung cấp năng lượng cho vật liệu sấy và mang ẩm thoát ra từ vật liệu sấy thải vào môi trường.
Thường sử dụng không khí nóng hoặc khói lò. • Thiết bị sấy buồng - Thường dùng để sấy các vật liệu dạng cục, hạt với năng suất không lớn lắm. - Làm việc theo chu kì. - Buồng sấy có thể làm bằng thép tấm 2 lớp, giữa có cách nhiệt hoặc đơn giản xây bằng gạch đỏ có cách nhiệt hoặc không.
- Dung lượng: Từ mấy dm3->mấy m3, nhỏ. - Tác nhân sấy: Thường là không khí nóng hoặc khói lò. Không khí được đốt nóng nhờ calorife điện hoặc calorife khí-khói. Calorife đc đặt dưới các thiết bị đỡ vật liệu hoặc 2 bên sườn buồng sấy.
SV : Trần Quang Nam - 20193860 Page 10 Đồ án QTTB : Thiết kế hệ thống sấy tháp để sấy ngô năng suất 1 tấn/h - Cấu tạo đơn giản dễ vận hành không yêu cầu mặt bằng lớn nhưng năng suất không cao, khó cơ giới hóa, vốn đầu từ không đáng kể, do đó thiết bị buồng sấy thích hợp với các xí nghiệp bé, lao động thủ công là chính, chưa có điều kiện kinh phí để xây dựng các thiết bị sấy khác có năng suất cao, dễ cơ giới hóa. • Thiết bị sấy hầm - Sấy vật liệu dạng cục. hạt, với năng suất cao và dễ dàng cơ giới hóa. - Khác với sấy buồng sấy từng mẻ, thiết bị sấy hầm vật liệu sấy được đưa vào và lấy ra gần như liên tục - Hầm sấy thường dài từ 10-15m hoặc lớn hơn, xây bằng gạch đỏ có cách nhiệt hoặc không - Thiết bị chuyền tải thường là xe goong hoặc băng tải SV : Trần Quang Nam - 20193860 Page 11 Đồ án QTTB : Thiết kế hệ thống sấy tháp để sấy ngô năng suất 1 tấn/h - Tác nhân sấy: Chủ yếu là không khí nóng - Calorife dùng để gia nhiệt cho không khí thường là calorife khí- hơi hoặc khí- khói, tùy thuộc vào nguồn nguyên liệu là hơi nước hay khói lò, thường được bố trí trên nóc hầm sấy.
Có 2 cách đưa tác nhân sấy hầm từ trên xuống hoặc đưa vào từ 2 bên. • Thiết bị sấy tháp -Cấu tạo, nguyên lí hoạt động và đặc điểm: + Hệ thống máy sấy gồm calorifer hoặc cấp nhiệt trực tiếp từ buồng đốt hòa trộn với không khí tươi, hệ thống quạt và các thiết bị phụ trợ khác. + Tháp sấy là một không gian hình hộp mà chiều cao lớn hơn rất nhiều so với chiều rộng và chiều dài. Trong tháp sấy người ta bố trí hệ thống kênh dẫn và thải tác nhân xen kẽ nhau ngay trong lớp vật liệu sấy (đặc điểm này khác với các thiết bị sấy buồng và hầm).
Tác nhân sấy từ kênh dẫn gió nóng luồng lách qua lớp vật liệu thực hiện quá trình trao đổi nhiệt sấy và nhận thêm ẩm đi vào các kênh thải ra ngoài. Vật liệu sấy chuyển động từ trên xuống dưới từ tính tự chảy do trọng lượng bản thân của chúng.