Đồ án thiết kệ hệ thống sấy bơm nhiệt kết hợp bức xạ hồng ngoại trình bày nghiên cứu về thanh long ( VLS), các công nghệ sử dụng để sấy hoa quả hiện có, từ đó chọn lựa công nghệ, chế độ sấy phù hợp. Xây dựng quy trình công nghệ sấy, tính toán và thiết kế một hệ thống sấy bơm nhiệt kết hợp bức xạ hồng ngoại hoàn chỉnh để sấy thanh long, cho ra kết quả sấy năng suất cao, hiệu quả, chất lượng cao.
Trang 1MỤC LỤC
LỜI MỞ ĐẦU 3
CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN 4
1.1 THANH LONG 4
1.1.1 Khái niệm và phân loại 4
1.1.2 Vai trò của Thanh Long 6
1.1.3 Xác định thông số nhiệt vật lý của Thanh Long 7
1.1.4 Tình hình sản xuất, chế biến Thanh Long 9
1.2 CÔNG NGHỆ VÀ THIẾT BỊ SẤY THANH LONG 11
1.2.1 Công nghệ sấy 12
1.2.2 Công nghệ sấy Thanh Long phổ biến 13
1.3 LỰA CHỌN THIẾT BỊ VÀ CHẾ ĐỘ SẤY 20
1.3.1 Lựa chọn thiết bị sấy 20
1.3.2 Lựa chọn, xác định chế độ sấy 22
CHƯƠNG 2 TÍNH QUÁ TRÌNH SẤY LÝ THUYẾT 23
2.1 TÍNH LƯỢNG ẨM BAY HƠI 23
2.2 XÂY DỰNG QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ SẤY THANH LONG 23
2.2.1 Giai đoạn 1: Chuẩn bị vật liệu sấy 23
2.2.2 Giai đoạn 2: Thực hiện quá trình sấy 24
2.2.3 Giai đoạn 3: Lấy vật liệu sấy ra ngoài và đóng gói 25
2.3 XÁC ĐỊNH THÔNG SỐ TRẠNG THÁI CỦA TÁC NHÂN SẤY 25
2.3.1 Xác định các thông số điểm nút 25
2.3.2 Quá trình sấy lý thuyết 27
2.4 TÍNH LƯỢNG KHÔNG KHÍ, LƯỢNG NHIỆT CẦN CẤP CHO QUÁ TRÌNH SẤY 28
2.4.1.Tiêu hao không khí lý thuyết 28
2.4.2 Tiêu hao nhiệt lý thuyết 28
CHƯƠNG 3 TÍNH QUÁ TRÌNH SẤY THỰC 29
3.1 TÍNH KÍCH THƯỚC VÀ KẾT CẤU CƠ BẢN CỦA THIẾT BỊ 29
3.2 TÍNH CÂN BẰNG NHIỆT CHO THIẾT BỊ SẤY 31
Trang 23.2.1 Cân bằng nhiệt cho quá trình sấy 31
3.2.2 Tính toán tổn thất nhiệt 32
3.3 TÍNH QUÁ TRÌNH SẤY THỰC 35
3.4 THIẾT LẬP CÂN BẰNG NĂNG LƯỢNG VÀ TÍNH HIỆU SUẤT NHIỆT CỦA HỆ THỐNG 36
CHƯƠNG 4 TÍNH THIẾT KẾ, TÍNH CHỌN CÁC THIẾT BỊ PHỤ 38
4.1 BỐ TRÍ HỆ THỐNG SẤY 38
4.1.1 Sơ đồ công nghệ hệ thống sấy 38
4.1.2 Bố trí mặt bằng hệ thống sấy 39
4.1.3 Bố trí thiết bị sấy 39
4.2 TÍNH THIẾT KẾ, TÍNH CHỌN HỆ THỐNG BƠM NHIỆT 40
4.2.1 Các thành phần cơ bản của bơm nhiệt 40
4.2.2 Các thông số nhiệt của môi chất 40
4.2.3 Xác định chu trình 41
4.2.4 Tính thiết kế, tính chọn các thiết bị trao đổi nhiệt 43
4.3 TÍNH THIẾT KẾ ĐƯỜNG ỐNG CẤP TÁC NHÂN SẤY 57
4.4 TÍNH TRỞ LỰC HỆ THỐNG ĐƯỜNG ỐNG, TÍNH CHỌN QUẠT 57
4.5 TÍNH CHỌN ĐÈN HỒNG NGOẠI 60
KẾT LUẬN 62
DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO 63
Trang 3LỜI MỞ ĐẦU
Với đề tài “Thiết kế hệ thống sấy bơm nhiệt kết hợp hồng ngoại để sấy thanh long
thái lát” trong cuốn đồ án này em xin phép được trình bày tổng quan về vật liệu sấy là Thanh
long cũng như tình hình thu hoạch, sản xuất , chế biến ở nước ta Lựa chọn phương pháp phù hợp để sấy thanh long thái lát, áp dụng kiến thức đã được học tiến hành tính toán quá trình sấy lý thuyết cũng như quá trình sấy thực Thông qua kết quả đã tính toán tiến hành thiết kế, lựa chọn các thiết bị của hệ thống sấy Đưa ra đánh giá sơ bộ về hiệu quả cũng như tính kinh tế của hệ thống
Thông qua quá trình thực hiện cuốn đồ án này, em đã có cơ hội được vận dụng các kiến thức đã được học vào tính toán, thiết kế thiết bị thực tế Đây là một trải nghiệm vô cùng quý giá giúp em có thêm kiến thức thực tiễn cũng như tự tin khi rời khỏi ghế giảng đường đại học Do kiến thức và kinh nghiệm còn hạn chế nên cuốn đồ án này vẫn còn nhiều thiếu sót, em kính mong được sự đánh giá, góp ý của quý thầy cô
Em xin gửi lời cảm ơn chân thành nhất tới PGS XXX- giảng viên Viện YYY, trường ZZZ, người thầy đã tận tình hướng dẫn, chỉ bảo em trong suốt quá trình thực hiện đồ án
Em cũng xin gửi lời cảm ơn các thầy cô giáo trường YYY nói chung, các thầy cô trong Viện XXX nói riêng đã dạy dỗ, truyền đạt cho em các kiến thức về các môn đại cương cũng như các môn chuyên ngành, giúp em có kiến thức vững vàng và tạo điều kiện giúp đỡ em trong suốt quá trình học tập
Cuối cùng em xin gửi lời cảm ơn gia đình và bạn bè đã luôn tạo điều kiện, quan tâm, giúp đỡ, động viên em trong suốt quá trình học tập cũng như thực hiện đồ án
Trang 4b Phân loại
Theo [1], [2], quả Thanh Long ở Việt Nam có 4 loại phổ biến với đặc điểm như sau: Thanh Long ruột màu trắng với vỏ hồng hay đỏ: loại này được trồng phổ biến ở các tỉnh Nam Bộ nhưng thương hiệu nổi tiếng nhất là ở Bình Thuận Loại này sinh trưởng và phát triển tốt ở những nơi có cường độ ánh sáng cao và toàn phần, được trồng ở nhiều loại đất khác nhau Hình ảnh loại Thanh Long này được mô tả trong hình 1.1
Hình 1.1 Thanh Long ruột trắng vỏ hồng hoặc đỏ
Thanh Long ruột đỏ với vỏ hồng hay đỏ: Giống này có nguồn gốc từ Đài Loan, được đưa vào trồng khảo nghiệm, bước đầu được đánh giá là cho kết quả khá Loại Thanh Long này ưa ánh sáng, rễ bàng và ưa cạn nên thích hợp trồng ở nơi thông thoáng, không bị che quá 30% diện tích chiếu sáng, tránh ngập úng khi mưa lũ, nước không bị nhiễm mặn hoặc phèn Dưới sự phát triển của khoa học kỹ thuật người ta có thể trồng Thanh Long ruột đỏ cho ra quả quanh năm Quả Thanh Long rất sai, quả trung bình nặng 300-700gram, kích thước 15-25cm, ruột đỏ, ăn ngọt, mát, cùi thịt dày chứa nhiều nước, mùi thơm thoang thoảng,
Trang 5có hàm lượng dinh dưỡng cao, giàu vitamin và chất khoáng… Hình ảnh của loại Thanh Long này như trong hình 1.2
Hình 1.2 Thanh Long ruột đỏ vỏ hồng hay đỏ
Thanh Long ruột trắng với vỏ vàng: Là một loại giống có giá trị kinh tế rất cao trong thời điểm hiện tại, thuộc họ xương rồng, có gai nhỏ, rễ có khả năng bám vào cây, tường rào Loại Thanh Long này có tuổi thọ cao, ra quả sau hơn 2 năm trồng bằng hom Hình 1.3 là loại Thanh Long ruột trắng vỏ vàng
Hình 1.3 Thanh Long ruột trắng vỏ vàng
Loại Thanh Long ruột trắng vỏ vàng này sinh trưởng tương đối, thân nhỉ và mảnh khác biệt so với các loại Thanh Long khác Giống này chịu hạn, mặn, phèn nên thường được lựa chọn trồng ở những vùng đất hạn chế điều kiện trồng Quả nhỏ, trung bình 1kg có khoảng
2 đến 3 quả, tùy theo điều kiện trồng Về hình dáng quả vỏ vàng, ruột trắng có nhiều hạt, tai
có gai, vị ngọt hơn hẳn so với Thanh Long vỏ đỏ ruột trắng
Trang 6Thanh Long ruột tím với vỏ đỏ hay hồng: Thanh Long ruột tím trồng được ở những nơi có điều kiện sống khắc nghiệt, kể cả những nơi đất bị khô hạn, nhiễm mặn, phèn, ít sâu bệnh Hoa trắng nở quanh năm liên tục Quả trung bình nặng 300 đến 400 gram, điều kiện chăm sóc thuận lợi cây có thể cho quả đạt tới trọng lượng 800 đến 1000 gram Vỏ có màu
đỏ hoặc hồng, tai xanh, phần ruột màu tím hồng Vì thế có nơi gọi là Thanh Long ruột hồng, cũng có nơi gọi là Thanh Long ruột tím Hình ảnh Thanh Long ruột tím như hình 1.4
Hình 1.4 Thanh Long ruột tím vỏ đỏ hoặc hồng
1.1.2 Vai trò của Thanh Long
Thanh Long là loại trái cây phổ biến ở các nước nhiệt đới, có chứa nhiều chất dinh dưỡng cần thiết cho cơ thể chúng ta Từ việc hỗ trợ giảm cân, giảm các dấu hiệu lão hóa, mang lại làn da trẻ trung, khỏe mạnh cho đến việc tăng cường hệ miễn dịch của bạn, chống lại các tế bào ung thư Theo [3], đây là một loại trái cây mang lại nhiều giá trị sức khỏe:
Vitamin C: Từ lâu đây được xem như là “thần dược” trong cải thiện các vấn đề lão hóa Các nghiên cứu đã tìm thấy mối tương quan giữa tăng lượng vitamin C và giảm nguy
cơ ung thư
Betalains: Có thể chống lại hiện tượng oxy hóa và có khả năng ức chế tế bào ung thư Betalains là một nhóm các sắc tố màu đỏ, thường được tìm thấy trong các loại trái cây, chính
nó tạo ra màu đỏ của ruột Thanh Long Ngoài ra, nó còn xuất hiện để quét sạch các gốc peroxynitrate (ONOO-) có khả năng làm hư hỏng DNA của bạn
Carotenoids: Beta-carotene và lycopene là các sắc tố thực vật mang lại cho Thanh Long màu sắc rực rỡ Chế độ ăn giàu carotenoids có liên quan đến việc giảm nguy cơ ung thư và tim mạch
Thanh Long giàu chất xơ: Là carbohydrate không tiêu hóa, mang lại nhiều lợi ích sức khỏe, có thể đóng vai trò bảo vệ, chống lại bệnh tim, kiểm soát bệnh tiểu đường và duy trì trọng lượng cơ thể cân đối Hàm lượng chất xơ cao của Thanh Long giúp bạn đáp ứng được các đề xuất chất xơ cần thiết hàng ngày
Trang 7Bảo vệ sức khỏe đường ruột: Ruột là nơi cư trú của khoảng 100 nghìn vi sinh vật đa dạng, bao gồm 400 loài vi khuẩn Cộng đồng vi sinh vật này ảnh hưởng nhiều đến sức khỏe của bạn Các nghiên cứu cho rằng Thanh Long có chứa prebiotic, nó có khả năng cải thiện
sự cân bằng của vi khuẩn đường ruột Thanh Long chủ yếu thúc đẩy sự phát triển của hai họ lợi khuẩn là: vi khuẩn axit lactic và bifidobacterial Tiêu thụ thường xuyên prebiotic, bạn có thể giảm nguy cơ nhiễm trùng đường tiêu hóa và tiêu chảy
Tăng cường hệ thống miễn dịch của bạn: Khả năng chống nhiễm trùng của cơ thể bạn được xác định bởi một số yếu tố khác nhau bao gồm cả chế độ ăn uống của bạn Vitamin C
và carotenoids trong Thanh Long có thể tăng cường hệ thống miễn dịch và ngăn ngừa nhiễm trùng bằng cách bảo vệ các tế bào bạch cầu của bạn khỏi bị hư hại Là chất oxy hóa mạnh, vitamin C và carotenoids trong Thanh Long có thể vô hiệu hóa các gốc tự do và bảo vệ tế bào bạch cầu của bạn khỏe mạnh
Giảm thiếu máu khi mang thai: Thanh Long là một trong số ít trái cây tưới có chứa sắt Theo một nghiên cứu được công bố trên tạp chí điều dưỡng Belitung, Thanh Long làm tăng nồng độ hemoglobin và hồng cầu ở phụ nữ mang thai đang bị thiếu máu do thiếu sắt
Vì vậy các nhà nghiên cứu tin rằng loại quả này có thể được sử dụng như một phương pháp điều trị thay thế cho bệnh nhân thiếu máu, thiếu sắt khi mang thai
Giảm các dấu hiệu lão hóa: Với vitamin C và chất chống oxy hóa, Thanh Long bảo
vê các axit béo và mang tế bảo khỏi các gốc tự do Vitamin C cũng được biết là chất tái tạo alpha-tocopherol (Vitamin E) – chất chống oxy hóa Điều này giúp chống lại các dấu hiệu lão hóa sớm của da như mất độ đàn hồi và nếp nhăn Đặc biệt, vitamin C đóg vai trò quan trọng thúc đẩy sản xuất Collagen, đây là protein chính quyết định độ đàn hồi và săn chắc, tưới trẻ của làn da, mang ý nghĩa quan trọng với nhan sắc của phụ nữ
Thanh Long giúp tăng cường kiểm soát đường huyết: Thanh Long có khả năng kích thích sự phát triển của các tế bào tụy sản xuất insulin Các tác giả kết luận rằng tác dụng của Thanh Long lên đường huyết lúc đói ở những người bị tiền tiểu đường là rất đáng kể Họ cũng đang tiến hành nhiều nghiên cứu hơn về kiểm soát đường huyết với việc tiêu thụ Thanh Long Dù sao lợi ích của việc sử dụng Thanh Long đối với bệnh nhân tiểu đường đã được công nhận
Tốt cho sức khỏe tim mạch: Các hạt nhỏ của Thanh Long còn có thêm giá trị dinh dưỡng đăng kể Theo nghiên cứu tren tạp chí Khoa học Dược phẩm thế giới (WJPPS), những hạt này có chưa axit béo, bao gồm omega-3 và omega-9 cũng nhưng nhiều loại dầu tự nhiên khác, tất cả đều có lợi cho sức khỏe của bạn Chất chống oxy hóa trong Thanh Long giúp ngăn chặn quá trình oxy hóa Cholesterol- mối đe dọa đối với các mạch máu khỏe mạnh và
có thể dẫn đến tình trạng đột quỵ
1.1.3 Xác định thông số nhiệt vật lý của Thanh Long
Thanh Long chứa nhiều thành phần gồm các Vitamin và khoáng chất tốt cho sức khỏe Chúng là nguồn cung cấp tuyệt vời vitamin A, vitamin C, sắt, canxi, chất xơ và ma-
Trang 8giê Một số loại chỉ có 60 calo nhưng chứa đến 2,9g chất xơ Do đó, nó trở thành loại trái cây hoàn hảo hay còn được gọi là “siêu trái cây” – “super fruit”
Ngoài những chất dinh dưỡng thiết yếu, Thanh Long còn cung cấp các hợp chất thực vật có lợi như polyphenol, carotenoids và betacyanin
Theo [4], thành phần dinh dưỡng của 100gr Thanh Long ruột trắng vỏ đỏ loại được thống kê trong bảng 1.1:
Bảng 1.1 Thành phần dinh dưỡng có trong quả Thanh Long
Thông số nhiệt vật lý được tính theo thành phần dinh dưỡng có trong quả Thanh Long
có công thức liệt kê trong bảng 1.2
Bảng 1.2 Công thức tính các thông số nhiệt vật lý của một số thành phần
Ẩm ρ = 9,9718.102 - 3,1439.10-3.t - 3,7574.10-3.t2
Hệ số truyền nhiệt k
(W/m.K)
Protein k=1,7881.10-1+1,1958.10-3.t - 2,7178.10-6.t2Chất béo k=1,8071.10-1+2,7604.10-3.t – 1,7749.10-6.t2
Carbohydrates k=2,0141.10-1+1,3874.10-3.t – 4,3312.10-6.t2
Chất xơ k=1,8331.10-1+1,2497.10-3.t – 3,1683.10-6.t2
Tro k=3,2962.10-1+1,4011.10-3.t - 2,9069.10-6.t2
Ẩm k=5,7109.10-1+1,7625.10-3.t – 6,7036.10-6.t2
Trang 9Với nhiệt độ Thanh Long ban đầu chọn là t = 26oC, ta thu được kết quả các thông số vật lý như sau:
Hệ số truyền nhiệt k = 0,56 W/m.K;
Khối lượng riêng ρ = 1070 kg/m3 ;
Nhiệt dung riêng Cp = 3800 J/kg.K
1.1.4 Tình hình sản xuất, chế biến Thanh Long
a Tình hình sản xuất và chế biến Thanh Long trên thế giới
Theo [5], trên thị trường thế giới hiện nay có 4 loại Thanh Long chính là Thanh Long
vỏ đỏ, ruột trắng chủ yếu đến từ Việt Nam và Thái Lan; Thanh Long vỏ đỏ, ruột đỏ đến chủ yếu từ Israel và Maylaysia; Thanh Long vỏ đỏ, ruột tím đến từ Guatemala, Nicaragua, Ecuador và Israel; Thanh Long vỏ vàng, ruột trắng đến từ Colombia và Ecuador Các nước xuất khẩu Thanh Long lớn trên thế giới gồm:
Châu Á: Việt Nam, Thái Lan, Đài Loan, Srilanka…
Trung Đông: Israel Châu Mỹ: Mexico, Colombia, Ecuador, Guatemala Vùng Trung Mỹ, Nicaragua sản xuất Thanh Long ruột đỏ xuất khẩu sang Mỹ, Canada, châu Âu và Nhật Guatemala, El Salvador, Honduras, Costa Rica sản xuất Thanh Long quy
mô nhỏ, trong sân vườn Colombia sản xuất hàng đầu loại Thanh Long vàng Ecuador sản xuất cả hai loại Thanh Long vàng và loại ruột đỏ Israel cũng được xem là nơi sản xuất Thanh Long để xuất sang các nước châu Âu Hình 1.5 cho thấy sự phân bố sản xuất Thanh Long trên Thế giới, những nơi có gắn cờ đỏ là nơi trồng Thanh Long tập trung lớn nhất trên thế giới
Hình 1 5 Phân bố sản xuất Thanh Long trên thế giới
Sản phẩm từ Thanh Long rất đa dạng, ngoài mục đích sử dụng trực tiếp, Thanh Long còn là nguyên liệu được sử dụng rộng rãi trong sản xuất thực phẩm như nước Thanh Long làm từ puree quả Thanh Long, mứt Thanh Long được sản xuất từ những quả Thanh Long có
độ chín và độ ngọt cao nhất, Thanh Long sấy, nước Thanh Long lên men, nước ép Thanh
Trang 10Long cô đặc Ngoài ra Thanh Long còn được sử dụng để sản xuất kem, kẹo, yagurt Dưới đây là hình ảnh một số sản phẩm được chế biến từ Thanh Long (hình 1.6)
Hình 1.6 Sản phẩm từ Thanh Long
b Tình hình sản xuất và chế biến Thanh Long ở Việt Nam
Việt Nam hiện nay là nước có diện tích và sản lượng Thanh Long lớn nhất Châu Á
và cũng là nước xuất khẩu Thanh Long hàng đầu trên thế giới Bộ Nông nghiệp và Phát triển nông thôn cho biết, hiện nay có nhiều tỉnh thành trồng Thanh Long với tổng diện tích và sản lượng tăng rất nhanh Tính đến năm 2018 cả nước có gần 54.000 ha trồng Thanh Long, sản lượng đạt hơn 1 triệu tấn
Thanh Long hiện được phát triển mạnh mẽ ở các vùng chuyên canh quy mô lớn tập trung ở các tỉnh Bình Thuận (29.000ha), Long An (11.000ha) và Tiền Giang (8.000ha) chiếm 93,6% diện tích và 95,5% sản lượng trên cả nước Phần diện tích còn lại phân bố ở một số tỉnh miền Nam như Vĩnh Long, Trà Vinh, Tây Ninh, Bà Rịa – Vũng Tàu và một số tỉnh miền Bắc như Lạng Sơn, Vĩnh Phúc, Hải Dương, Quảng Ninh, Thanh Hóa và Hà Nội
Bình Thuận là thủ phủ cây Thanh Long với diện tích trên 29.000 ha, tổng sản lượng khoảng 400.000 tấn, chiếm 65,1% diện tích và 70% sản lượng cả nước Bình Thuận cũng là địa phương đẩy mạnh sản xuất Thanh Long theo tiêu chuẩn VietGAP, GlobalGAP với diện tích đạt gần 7.300 ha Tiếp theo là Long An (chiếm 16,6% diện tích và 12,8% sản lượng) và đứng thứ ba là Tiền Giang (chiếm 11,4% diện tích và 12,2% sản lượng)
Các địa phương có diện tích trồng Thanh Long lớn đã và đang thực hiện nhiều giải pháp xây dựng, phát triển Thanh Long vùng Thanh Long bền vững, theo hướng sản xuất nông nghiệp ứng dụng công nghệ cao, cung cấp theo đơn hàng quanh năm, phát triển nhiều giống Thanh Long và sản phẩm được chế biến từ Thanh Long, ngoài tiêu thụ Thanh Long trái, các sản phẩm từ Thanh Long cũng được nghiên cứu chế biến, sản xuất và đưa ra thị trường Tuy nhiên, thời gian gần đây Thanh Long Việt Nam chịu nhiều áp lực bởi sự cạnh tranh của nhiều thị trường trong khu vực Mặc dù khó khăn chồng chất, song Thanh Long Việt Nam vẫn còn nhiều hy vọng khi nhu cầu tiêu thụ tại thị trường nước ngoài vẫn có xu
Trang 11hướng tăng và nhiều tiềm năng chưa khai thác Màu đỏ trong hình 1.7 dưới đây biểu thị những tỉnh trồng Thanh Long nhiều nhất trên cả nước
Hình 1.7 Phân bố sản xuất Thanh Long chủ yếu ở Việt Nam
Những năm vừa qua, các sản phẩm từ Thanh Long được ưa chuộng, Thanh Long sấy khô, sấy dẻo, nước ép si-rô, snack Thanh Long, rượu vang, kem Thanh Long, bánh mì Thanh Long… Một số sản phẩm từ Thanh Long do người Việt làm ra được trình bày trong hình 1.8
Hình 1.8 Sản phẩm từ Thanh Long của Việt Nam
Việc đa dạng các sản phẩm giá trị gia tăng từ Thanh Long của các địa phương và doanh nghiệp đang được xem là hướng đi đúng để quả Thanh Long đa dạng kênh tiêu thụ, giảm sức ép mùa vụ, phát triển thị tường và thương hiệu sản phẩm Ngoài ra, Cục xúc tiến thương mại cũng đề nghị các địa phương và doanh nghiệp chuẩn bị nguồn hàng vì dự báo cuối năm 2021, khi dịch Covid-19 trên thế giới từng bước được kiểm soát, nhu cầu nhập khẩu sẽ gia tăng trở lại
1.2 CÔNG NGHỆ VÀ THIẾT BỊ SẤY THANH LONG
Quá trình sấy là quá trình tách ẩm, chủ yếu là tách nước và hơi nước ra khỏi vật liệu sấy để thải vào môi trường, ẩm có trong vật liệu sấy nhận được năng lượng theo một phương
Trang 12thức nào đó để tác khỏi vật liệu sấy và dịch chuyển từ trong long vật liệu sấy ra bề mặt và từ
bề mặt vào môi tường bao quanh ( còn gọi là quá trình làm khô vật liệu sấy Quá trình sấy không chỉ là quá trình tách nước và hơi ra khỏi vât liệu sấy một cách thuần túy mà là một quá trình công nghệ phức tạp, là một khâu quan trọng trong dây truyền công nghệ, được sử dngj ở nhiều ngành chế biến các loại nông, lâm , hải sản Sản phẩm sau khi sấy đòi hỏi phải đảm bảo chất lượng theo một chỉ tiêu nào đó với chi phí năng lượng tối thiểu
1.2.1 Công nghệ sấy
Dựa vào trạng thái tác nhân sấy hay cách tạo ra động lực quá trình dịch chuyển nước
ra khỏi vật liệu ẩm mà chúng ta có 2 phương pháp sấy:
𝜑 = 𝑃𝑟𝑃0= 𝑒𝑥𝑝 {−
2𝛿𝑃ℎ𝑃0𝑃𝑟} Trong đó: 𝑃𝑟: áp suất trên bề mặt cột mao dẫn, N/m2
𝑃0: áp suất trên bề mặt thoáng, N/m2δ: sức căng bề mặt thoáng, N/m2
Ph : mật độ hơi trên cột dịch thể trong ống mao dẫn, kg/m3
P0: mật độ dịch thể, kg/m3
Do có sự phân áp suất giữa bề mặt vật liệu sấy và tác nhân sấy nên có sự dịch chuyển
ẩm từ trong lòng VLS ra bề mặt và đi vào môi trường
Phân loại phương pháp sấy nóng:
Hệ thống sấy đối lưu; vật liệu sấy sẽ tiếp xúc lượng nhiệt bằng cách đối lưu nhận từ không khí nóng hoặc khói lò Hệ thống sấy đối lưu gồm: hệ thống sấy buồng, hệ thống sấy khí động, hệ thống sấy hầm…
Hệ thống sấy bức xạ: vật liệu sấy nhận nhiệt từ một nguồn bức xạ để dẫn ẩm dịch chuyển từ trong long vật liệu sấy ra bề mặt và từ bề mặt vào môi trường Người ta tạo ra độ chênh lệch phân áp suất giữa vật liệu sấy và môi trường bằng cách đốt nóng vật
Hệ thống sấy tiếp xúc: vật liệu sấy nhận nhiệt từ một bề mặt nóng Trong hệ thống sấy tiếp xúc, người ta tạo ra độ chênh lệch áp suất nhờ tăng phân áp suất hơi nước trên bề mặt vật liệu sấy Hệ thống sấy tiếp xúc gồm: hệ thống sấy lô, hệ thống sấy tang…
Hệ thống sấy dùng dòng điện cao tần hoặc dùng năng lượng điện từ trường: khi vật liệu sấy đặt trong môi trường điện từ thì trong vật liệu sấy xuất hiện các dòng điện và chính dòng điện này sẽ đốt nóng vật
Trang 13Ưu điểm của phương pháp sấy nóng: thời gian sấy ngắn hơn so với phương pháp sấy
lạnh; năng suất cao và chi phí đầu tư thấp; nguồn nhiệt dùng để sấy nóng có thể tận dùng từ
các lò, hơi nước nóng, hay các nguồn điện từ dầu mỏ… cho đến điện năng; tuổi thọ hệ thống sấy nóng cao và sửa chữa đơn giản; giá cả sản phẩm sấy nóng rẻ hơn sản phẩm sấy lạnh
Nhược điểm của phương pháp sấy nóng: chỉ sấy được các vật liệu sấy không yêu cầu cao về nhiệt độ; sản phẩm sau khi sấy thường hay biến màu và chất lượng không cao; gây mất nhiều chất dinh dưỡng
b Phương pháp sấy lạnh
Trong phương pháp sấy lạnh người ta tạo ra độ chênh áp suất hơi nước giữa vật liệu sấy và tác nhân sấy bằng cách giảm phân áp suất hơi nước tronng tác nhân sấy nhờ giảm độ chứa ẩm Mối quan hệ được biểu hiện qua công thức (1.1)
𝑃ℎ = 𝐵 𝑑
0,621 + 𝑑
(1.1)
Trong đó: B là áp suất môi trường
Hệ thống sấy lạnh ở t> 0oC: với hệ thống sấy này, nhiệt độ vật liệu sấy cũng như nhiệt
độ vật liệu sấy xấp xỉ bằng nhiệt độ môi trường Trước hết không khí được khử ẩm bằng phương pháp làm lạnh hoặc bằng các máy khử ẩm hấp thụ Sau đó được đốt nóng hay làm lạnh đến nhiệt độ yêu cầu rồi cho đi qua vật liệu sấy Khi đó, phân áp suất hơi nước trong tác nhân sấy bé hơn phân áp suất hơi nước trên bề mặt vật liệu sấy nên ẩm từ dạng lỏng sẽ bay hơi và đi vào tác nhân sấy
Điểm khác nhau giữa 2 phương pháp sấy là: trong phương pháp sấy nóng đối lưu, người ta giảm Ph bằng cách đốt nóng tác nhân sấy ( d = const) để tăng áp suất bão hòa dẫn đến giảm độ ẩm tương đối φ Còn trong phương pháp lạnh có nhiệt độ tác nhân sấy xấp xỉ nhiệt độ môi trường, người ta tìm cách giảm phân áp suất hơi nước của tác nhân sấy bằng cách giảm lượng chứa ẩm d khi không khí qua dàn lạnh
Ưu điểm của phương pháp sấy lạnh: các chỉ tiêu về chất lượng, dinh dưỡng, vitamin,
mùi vị và màu sắc đều đạt rất cao; thích hợp với các yêu cầu chất lượng cao, đòi hỏi phải sấy
ở nhiệt độ thấp; khả năng bảo quản lâu hơn và ít bị tác động bên ngoài; quá trình sấy kín nên
không bị phụ thuộc vào môi trường bên ngoài
Nhược điểm của phương pháp sấy lạnh: giá thành thiết bị đầu tư và tiêu hao điện năng lớn, giá thành sản phẩm cao; vận hành phức tạp, người vận hành phải có trình độ chuyên
môn; không phù hợp với các vật liệu dễ bị ôi thui, mốc vì nhiệt độ sấy thường gần bằng nhiệt
độ môi trường; dễ tắc nghẽn thiết bị làm lạnh do cuốn hút các vật liệu sấy
1.2.2 Công nghệ sấy Thanh Long phổ biến
a Sấy Thanh Long bằng công nghệ sấy nhiệt
Công nghệ sấy nhiệt là công nghệ sấy phổ biến nhất hiện nay, sự dụng nhiệt đô cao giúp nước bên trong trái cây bay hơi nhanh hơn Theo lý thuyết, nhiệt độ sôi của nước là
Trang 14100oC nên nhiệt độ sấy trong công nghệ sấy này chỉ cần dưới 100oC, nhiệt độ càng gần 100oC thì khả năng bay hơi càng nhanh Công nghệ sấy nhiệt được mình họa dưới hình 1.9
Hình 1.9 Công nghệ sấy nhiệt
Cấu tạo: hiện nay trên thị trường có nhiều loại máy sấy nóng với nhiều mẫu mã, cấu tạo đa dạng, tuy nhiên nhìn chung máy sấy nóng thông thường sẽ được cấu thành từ những
bộ phận sau:
Quạt đối lưu gió: Hoạt động dựa trên nguyên lý chênh lệch áp suất, tăng đối lưu không khí nóng trong tác nhân sấy Tác dụng của quạt đối lưu gió là giúp hút nước và độ ẩm ra ngoài, nhằm tạo áp suất âm, đẩy hơi nóng luân phiên liên tục trên bề mặt thực phẩm giúp thực phẩm khô nhanh và đồng đều
Bộ trao đổi nhiệt: Bộ phận này được cách ly khỏi sản phẩm nhằm giúp sản phẩm không bị nhiễm khói, nhờ đó vấn đề an toàn vệ sinh được đảm bảo
Đồng hồ nhiệt: Dùng để đo và kiểm tra nhiệt trong buồng sấy Đảm bảo nhiệt độ phù hợp, không ảnh hưởng đến chất lượng thực phẩm
Van cấp phối: Có tác dụng điều chỉnh tỉ lệ thành phần thực phẩm
Nguyên lý làm việc: Sử dụng công nghệ khí nóng đối lưu tuần hoàn, giúp rút nước trong sản phẩm đến khi khô hoàn toàn bằng cách tăng nhiệt độ nước nước bốc hơi nhanh hơn, đồng thời sử dụng nguồn khí nóng tỏa ra để tăng nhiệt độ không khí xung quanh Khi nhiệt độ tăng sẽ giúp phân tử nước chuyển từ trạng thái lỏng sang trạng thái hơi Quá trình sấy nhiệt sẽ trải qua 2 giai đoạn như sau:
Giai đoạn 1 sấy từ dưới lên Lúc này không khí ở bên ngoài sẽ được hấp thụ lượng nhiệt tỏa ra, sau đó hòa với khí tươi để đạt nhiệt độ phù hợp với thực phẩm cần sấy, có thể kiểm tra nhiệt độ thông qua đồng hồ nhiệt để không ảnh hưởng đến chất lượng sản phẩm Cùng với đó quạt đối lưu sẽ đưa dòng khí đối lưu vào buồng sấy Trong quá trình diễn ra, tác nhân sấy từ bộ trao đổi nhiệt sẽ từ dưới lên thông qua lớp thực phẩm Ngoài ra sản phẩm
sẽ được sấy khô nhờ dòng khí nóng đối lưu mang hơi ẩm thoát ra ngoài
Giai đoạn 2, sau khi sấy từ dưới lên, gió sẽ đổi chiều và không khí nóng sẽ chuyển từ trên xuống dưới thông qua lớp thực phẩm, giúp làm khô bề mặt thực phẩm cần sấy
Trang 15Ưu điểm: Công nghệ sấy này khá đơn giản vì chỉ cần gia nhiệt và để nước trong sản phẩm tự bay hơi nên giá thành của máy sấy nhiệt thường rẻ Cùng với đó, sấy nhiệt có thể sấy đa dạng hầu hết các loại sản phẩm khác nhau nên rất tiện lợi
Nhược điểm: Công nghệ này thực ra có một số nhược điểm chính là khi nhiệt độ tăng cao thì trái cây lại càng dễ bị đổi màu dẫn đến mẫu mã sản phẩm không đẹp Hơn nữa, không phải loại trái cây nào cũng có thể sấy được ở nhiệt độ cao nên đôi khi phương pháp sấy này không áp dụng được
b) Công nghệ sấy lạnh t < 50 o C
Công nghệ sấy lạnh hay còn được gọi là sấy ở nhiệt độ thấp là công nghệ sấy tách ẩm trong không khí giúp trái cây khô nhanh mà nhiệt độ sấy chỉ ở dưới 50oC Nguyên lý sấy lạnh chính là tách ẩm trong không khí rồi gia nhiệt giúp không khí ấm lên Không khí khô nóng được đưa vào buồng sấy sẽ giúp nước trong trái cây khuếch tán ra ngoài nhanh như khi chúng ta phơi khô, nhờ đó đạt được hiệu quả sấy khô mà không cần nhiệt độ cao Hình 1.10
mô tả hình ảnh công nghệ sấy lạnh
Đầu nóng sẽ cung cấp nhiệt lượng cho dòng không khí khô này để sấy thực phẩm
Nguyên lý làm việc: Quá trình sấy lạnh diễn ra tuần hoàn khép kín và liên tục qua 2 giai đoạn như sau
- Giai đoạn 1: Không khí mang độ ẩm cao từ buồng sấy sẽ được hút qua ống của dàn lạnh ngưng tụ, tại đây, không khí được làm lạnh đến ngưng tụ để tách hơi nước ra khỏi không khí trờ thành dòng không khí khô lạnh
- Giai đoạn 2: Dòng không khí khô sẽ qua buồng nhiệt độ để đốt nóng (tầm 30-50 oC) sau
đó phân phối tuần hoàn khắp buồng sấy đi qua sản phẩm tách nước trong nguyên liệu ra Hơi nước đi vào bộ phận ngưng tụ chảy ra ngoài, không khí có hơi ẩm lại được tách ẩm thành
Trang 16không khí khô và tiếp tục quay trở lại buồng sấy lặp lại quy trình như trên cho đến khi độ
ẩm đạt yêu cầu thể hiện qua bảng điều khiển độ ẩm
Ưu điểm: Sấy ở nhiệt độ thấp, nhờ đó giữ được nguyên màu sắc, hương vị, chất dinh
dưỡng của sản phẩm cần sấy, đây là cái quan trọng nhất cần phải có được khi mà nhu cầu người tiêu dùng đòi hỏi ngày càng cao hơn về chất lượng sản phẩm; quá trình sấy khép kín
và tuần hoàn nên độc lập, không phụ thuộc vào thời tiết bên ngoài; tiết kiệm điện năng (
khoảng 25-40%) so với máy sấy nhiệt truyền thống
Nhược điểm: Đầu tiên phải nói đến chi phí, với cùng một công suất và ản lượng sấy nông sản và hoa quả Viêc chúng ta lựa chọn máy sấy lạnh, khoản đầu tư chi phí ban đầu sẽ tốn kém hơn so với sử dụng áy sấy truyền thống Đó là điều chúng ta nên cân nhắc; quá trình bảo dưỡng và vận hành máy sấy lạnh phức tạp cần tỉ mỉ; đòi hỏi người vận hành phải am hiểu rõ về quy trình làm lạnh của máy và lưu ý tới độ kín của buồng sấy một cách thường
xuyên, tốn thời gian hơn
c Công nghệ sấy chân không (vi sóng)
Sấy chân không là phương pháp sấy hiện đại hơn sấy lạnh và sấy nhiệt Phương pháp sấy này ứng dụng nguyên lý bay hơi của nước ở môi trường áp suất thấp( chân không) Khi
áp suất môi trường giảm, nhiệt độ sôi của nước cũng giảm đi, khi áp suất giảm đến một mức nào đó thì nước có thể sôi ngay ở nhiệt độ thường (25 oC) nên trái cây sẽ vẫn giữ được các chất dinh dưỡng cũng như màu sắc đẹp
Để tăng hiệu suất sấy, đôi khi người ta sẽ sử dụng công nghệ vi sóng để gia nhiệt giúp tối ưu hóa quá trình sấy nên công nghệ sấy này ở một số nước còn được gọi là sấy vi sóng Thiết bị sấy vi sóng được mô tả như hình 1.11
Hình 1.11 Công nghệ sấy chân không
Cấu tạo: Một máy sấy chân không thường bao gồm các bộ phận chính:
- Thiết bị sấy: Bao gồm khoang sấy, thiết bị gia nhiệt, quạt gió;
- Thiết bị ngưng tụ ẩm: Đảm nhiệm chức năng hút và ngưng tụ hơi nước ra ngoài;
- Bơm chân không: bơm hút chân không cho khoang sấy
Nguyên lý làm việc: Vật liệu sấy được tách ẩm trong buồng chân không và được truyền nhiệt chủ yếu thông qua bức xạ nhiệt từ vỏ thùng Vỏ thùng được gia nhiệt từ bộ phận
Trang 17cấp nhiệt (thường bằng điện trở) Hơi ẩm thoát ra từ vật liệu được bơm chân không hút theo chu kỳ Để bảo vệ bơm, hơi ẩm này được tách ẩm trên đường đi bằng một bình ngưng tụ với năng lượng có thể từ nước mát (từ tháp giải nhiệt) hoặc dàn lạnh của hệ thống điều hòa không khí Với máy sấy chân không kiểu mẻ, thường quá trình sấy diễn ra theo chu kỳ gia nhiệt - hút chân – xả ẩm Thời gian của các chu kỳ phụ thuộc vào công suất gia nhiệt, công suất hút chân không và vật liệu sấy
Ưu điểm: sấy chân không làm cho nước trong sản phẩm sôi ở nhiệt độ thấp nên sấy nhanh hơn phương pháp sấy thông thường; giữ nguyên được màu sắc, hương vị chất dinh dưỡng cũng như các tính chất đặc trưng của sản phẩm; sấy chân không hầu như không làm biến đổi tính chất vật lý, hóa học của vật liệu sấy; giữ nguyên được cấu trục vậy liệu sấy, không bị móp méo, sẹp như khi sấy thông thường; sản phẩm được sấy chân không có độ
ẩm rất thấp, khoảng 1-3% nên bảo quản được lâu hơn; bộ điều khiển tự động, tự hoạt động theo cài đặt của người sử dụng giuso sử dụng dễ dàng, tiết kiệm thời gian, công sức của người sử dụng; máy sấy chân không có áp suất nhỏ nên thành máy được làm dày và cũng hơn, cách nhiệt tốt hơn
Nhược điểm: do máy có thêm bộ phận hút chân không nên kích thước của máy khá lớn và cồng kềnh hơn máy sấy nhiệt cùng thể tích; máy sấy sử dụng công nghệ sấy chân không có giá thành cao hơn so với máy sấy nhiệt khá nhiều; chi phí sản xuất lớn nên không phù hợp với hộ gia đình và kinh doanh nhỏ
d Công nghệ sấy thăng hoa
Sấy trái cây sử dụng công nghệ sấy thăng hoa ứng dụng nguyên lý thăng hoa của nước Khi nước đóng băng và ở vào một môi trường thích hợp thì nước đang ở thể rắn sẽ chuyển sang thể khí mà không chuyển sang thể lỏng Quá trình này gọi là quá trình thăng hoa của nước Cách sấy trái cây bằng công nghệ thăng hoa trước tiên cần làm nước trong trái cây chuyển sang thể rắn (làm đông cứng) sau đó điều chỉnh các yếu tố trong buồng sấy giúp đạt được yêu cầu để nước thăng hoa Khi đó nước ở thể rắn trong trái cây sẽ chuyển sang thể khí và được hút ra bên ngoài Khi nước thăng hoa hoàn toàn là lúc trái cây đạt được độ khô cần thiết Phương pháp sấy này là phương pháp sấy hiện đại nhất hiện nay đã được thương mại hóa
Cấu tạo: Có thể nói rằng cấu tạo máy sấy thăng hoa là cực kỳ phức tạp, cồng kềnh và tốn kém, nhằm đáp ứng các điều kiện sấy khô rất phức tạp như sấy từ nhiệt độ -30 oC trở lên, nhiệt độ dàn ngưng có thể phải đạt -60 oC trong những thiết bị sấy công nghiệp, tiếp đến là
áp suất buồng sấy phải đạt mức cực thấp < 50 pa, gần với mức chân không hoàn toàn Chính
vì vậy những thiết bị sấy thăng hoa dù có khối lượng sấy nhỏ nhưng hệ thống cũng khá lớn, đắt tiền Máy sấy thăng hoa gồm các bộ phận chính như sau:
- Hệ thống làm lạnh sản phẩm, thông thường sản phẩm sấy cần làm lạnh nhanh xuống mức -40oC hoặc cao hơn chút là -30 oC để sản phẩm được đông đá hoàn toàn và nhanh nhất;
Trang 18- Buồng ngưng hơi nước, đây là bộ phận cần thiết để hấp thụ toàn bộ lượng hơi nước thoát
ra từ sản phẩm trong quá trình thăng hoa của nước đá;
- Hệ thống cấp nhiệt với đa phần sản phẩm cần sấy khô từ hoa quả, thực phẩm, rau củ, dược liệu… đều cần có những giai đoạn sấy ở nhiệt độ dương 10-30 oC, do vậy hệ thống gia nhiệt cần đạt mức gần chân không thì thiết bị sấy thăng hoa cần phải có những bơm chân không
đủ tiêu chuẩn và đủ công suất;
- Buồng sấy sản phẩm với đặc điểm là áp suất chân không trong buồng sấy, do vậy kết cấu buồng sấy phải rất chắc chắn, nặng nề và cồng kềnh mới chịu được áp suất lớn;
- Bộ phận điều khiển rất phức tạp với cấu trúc lệnh cho phép cài đặt rất nhiều thông số và nhiều giai đoạn sấy, giai đoạn thay đổi nhiệt khác nhau
Công nghệ sấy thăng hoa được mô tả như trong hình 1.12
Hình 1.12 Công nghệ sấy thăng hoa
Nguyên lý hoạt động của sấy thăng hoa là hoàn toàn khác biệt so với các phương pháp sấy hiện nay được biết tới Điểm khác biệt nằm ở chỗ sấy thăng hoa không dùng nhiệt để làm khô sản phẩm mà áp dụng nguyên lý thăng hoa của nước đá khi đủ độ lạnh và áp suất chân không Chính vì vậy sản phẩm sấy thăng hoa từ hoa quả, thực phẩm, rau củ… tới loại sản phẩm có đặc điểm nhũn, nhiều nước, dễ vỡ cũng sẽ giữ được nguyên hình dạng sau sấy khô Có thể mô tả quá trình sấy thăng hoa của một sản phẩm cơ bản như sau:
- Bước 1: Sản phẩm như hoa quả, rau củ… được làm lạnh xuống -30 oC và giữ nguyên trạng thái đó trong khoảng 5-10 tiếng tùy theo mức độ dày mỏng, mục đích để làm đông đá hoàn toàn lượng nước trong sản phẩm;
- Bước 2: Hệ thống hút chân không hoạt động nhằm đưa áp suất buồng sấy cuống thấp đạt yêu cầu <50pa;
- Bước 3: Quá trình thăng hoa bắt đầu xảy ra, trong giai đoạn thăng hoa thì hệ thống điều khiển sẽ dần dần tăng nhiệt độ để thúc đẩy quá trình thăng hoa xảy ra nhanh hơn và phù hợp;
- Bước 4: Song song với sự bay hơi nước từ sản phẩm thì lượng hơi nước này sẽ ngưng tụ khi đi qua buồng ngưng phụ để loại bỏ hoàn toàn hơi nước trước khi bị hút qua bơm chân không;
- Bước 5: Kiểm tra và đóng gói sản phẩm trong các thiết bị phù hợp để tránh sản phẩm bị hút ẩm trở lại
Trang 19Ưu điểm: Máy sấy thăng hoa sấy được tất cả mọi loại sản phẩm giữ dược màu sắc như khi còn tươi mới Ngoài ra, khi sấy thăng hoa thì trái cây còn giữ được hình dạng như lúc tươi mới Đây là điểm mà các dòng máy sấy khác không làm được
Nhược điểm: Quy trình vận hành tương đối phức tạp và cần người vận hành có am hiểu nhất định về cách sấy Bên cạnh đó, giá thành của dòng máy sấy này cũng rất đắt nên chủ yếu được sử dụng để sấy các mặt hàng chất lượng cao
e Công nghệ sấy hồng ngoại
Máy sấy hồng ngoại hay máy sấy bằng bức xạ ánh sáng là cáloại máy sấy hiện đại có khả năng làm khô sản phẩm bằng tác dụng nhiệt của ánh sáng Lượng nhiệt sinh ra bởi các tia hồng ngoại có thể thổi bay hơi ẩm, hoặc dư lượng nước có trong các loại thực phẩm Các máy sấy tia hồng ngoại hoat động dựa trên sử dụng lượng nhiệt sinh ra từ tia hồng ngoại để làm khô sản phẩm sấy Thiết bị sấy hồng ngoại được mô tả như hình 1.13
Hình 1.13 Công nghệ sấy hồng ngoại
Nguyên lý hoạt động: Hai tính chất là bước sóng của tia hồng ngoại và nhiệt độ mà
nó phát ra chính là hai tác nhân chính mà người ta căn cứ để ứng dụng tia hồng ngoại để làm khô vật liệu ẩm Để thực hiện các hoạt động sấy, người ta thiết kế hệ ra thống đèn hồng ngoại Khi cấp điện, các đèn hồng ngoại sẽ phát sáng và sinh ra các bức xạ hồng ngoại tác động tới các vật liệu ẩm, làm tăng nội năng của các phân tử nước có trong chúng Khi đó, các phân tử tạo ra ma sát, sinh ra nhiệt và phá vỡ các liên kết của các phân tử nước với nhau, giữa phân tử nước với các cấu trúc hữu cơ để chuyển nước thành dạng hơi Nhờ vậy, công nghệ sấy hồng ngoại làm bốc hơi nước từ vật ra bên ngoài môi trường Chúng ta có thể điều chỉnh năng lượng bức xạ của tia hồng ngoại để thu được bước sóng phù hợp, để việc sấy được thực hiện theo ý muốn Theo nghiên cứu, nước hấp thụ cực đại các tia hồng ngoại có bước sóng trong khoảng từ 2.5 - 3.5 μm Sử dụng các tia hồng ngoại có bước sóng trong khoảng này để sấy sẽ giúp tăng tốc độ bốc hơi nước Qua đó, quy trình sấy khô sẽ được rút ngắn đáng kể thời gian sấy và tăng hiệu quả của quá trình sấy gấp nhiều lần
Trang 20Ưu điểm: Sản phẩm thu được sau quá trình sấy khô bằng hồng ngoại có chất lượng không thay đổi so với trước khi sấy: hương thơm, vị ngon và hàm lượng vitamin hầu như đều được bảo toàn, nhất là đối với các sản phẩm sấy là thực phẩm, trái cây, hải sản…; quá trình sấy không làm thức ăn bị nhiễm khuẩn: đảm bảo vệ sinh an toàn thực phẩm ở mức rất cao; công nghệ sấy bằng tia hồng ngoại giúp rút ngắn thời gian sản xuất, do đó giúp tiết kiệm chi phí cho mỗi thành phẩm; phương pháp này hoàn toàn không có sự tác động của các chất xúc tác (hóa chất) đặc biệt, không gây ô nhiễm môi trường và không gây ảnh hưởng đến sức khỏe con người; tia hồng ngoại còn có khả năng tiêu diệt côn trùng và tiệt trùng sản phẩm sấy, giúp đảm bảo chất lượng cho sản phẩm sấy; chi phí lắp đặt tương đối thấp, phù hơp với nhiều quy mô sản xuất và kinh doanh khác nhau, việc vận hành và sử dụng các máy sấy hồng ngoại cũng khá đơn giản, có thể dễ dàng học và thực hành được ngay tại nhà máy
Nhược điểm: Khả năng xuyên thấy của các máy sấy dùng tia hồng ngoại khá kém, chúng chỉ có thể sấy khô được các sản phẩm mỏng, kích thước nhỏ; sản phẩm sấy không giữ nguyên được hiện trạng ban đầu: thành phẩm thường bị cong, vênh hoặc bị nứt sau khi sấy; chỉ dùng được cho các loại sản phẩm cắt lát mỏng
1.3 LỰA CHỌN THIẾT BỊ VÀ CHẾ ĐỘ SẤY
1.3.1 Lựa chọn thiết bị sấy
Qua quá trình phân tích các công nghệ sấy trong phần 1.2.2, ta có thể thấy mỗi công nghệ sấy đều có những ưu điểm và nhược điểm riêng Đối với hệ thống sấy Thanh Long thái lát năng suất của hệ thống sấy G2 = 100kg/h, giải pháp sấy bơm nhiệt kết hợp hồng ngoại
sẽ đảm bảo đáp ứng các yêu cầu về chất lượng, tiết kiệm thời gian và năng lượng Ưu điểm của phương pháp sấy ở nhiệt độ thấp bằng nguyên lý bơm nhiệt kết hợp hồng ngoại là giữ được màu sắc tự nhiên của sản phẩm Do kết hợp hồng ngoại có tốc độ truyền nhiệt lớn, khả năng trao đổi nhiệt tốt hơn, dễ điều chỉnh được nguồn nhiệt và nhiệt độ trên bề mwatj sản phẩm nên rút ngắn được thời gian sấy Ngoài ra phương pháp này có chi phí rẻ hơn so với phương pháp sấy chân không do nguồn bức xạ hồng nhiệt rẻ
Hình ảnh thiết bị sấy bơm nhiệt kết hợp hồng ngoại được mô tả như trong hình 1.14
Hình 1.14 Thiết bị sấy bơm nhiệt kết hợp hồng ngoại
Trang 21Ngoài ra thiết bị cũng có thể được tích hợp thêm công nghệ khử khuẩn bằng tia cực tím UV-C giúp đảm bảo vệ sinh an toàn cho sản phẩm sau khi sấy, hệ thống UV này nhỏ gọn và dễ hoạt động, điện năng tiêu thụ và chi phí vận hành thấp, không cần biện pháp phòng
ngừa an toàn đặc biệt khi vận hành
ẩm vẫn không đổi, đồng thời đèn hồng ngoại gia nhiệt được quạt ly tâm lồng sóc thồi vào buồng sấy sau đó được đi vào giá đỡ nguyên liệu và quá trình sấy tiếp tục được lặp lại như trên Khi nhiệt độ sấ y trong phòng lớn, rơ-le nhiệt độ sẽ tác động tới van điện từ mở ra để thải bớt nhiệt qua dàn ngưng phụ để điều chỉnh nhiệt độ trong buồng sấy được ổn định
Ưu điểm của phương pháp sấy ở nhiệt độ thấp bằng nguyên lý bơm nhiệt kết hợp hồng ngoại là tạo dòng truyền ẩm thuận, chế độ sấy dịu, không tạo màng;vật liệu sấy tiếp xúc đều với tác nhân sấy, quá trình trao đổi nhiệt diễn ra tốt hơn; thời gian sấy ngắn; tiết kiệm năng lượng Với công nghệ sấy kết hợp này, sản phẩm sấy giữ được màu sắc và mùi vị
tự nhiên của sản phẩm Do kết hợp hồng ngoại có tốc độ truyền nhiệt lớn, khả năng trao đổi nhiệt tốt hơn, dễ điều chỉnh được nguồn nhiệt và nhiệt độ trên bề mặt sản phẩm nên rút ngắn được thời gian sấy Ngoài ra, phương pháp này còn có chi phí rẻ hơn so với phương pháp sấy chân không do nguồn bức xạ hồng nhiệt rẻ
Mục đích khi chọn hệ thống sấy bơm nhiệt kết hợp bức xạ hồng ngoại này, ta đồng thời kết hợp được ưu điểm của cả hai phương pháp sấy Sấy bơm nhiệt giúp cho không khí được tách ẩm và nâng nhiệt độ làm cho áp suất riêng phần hơi nước không khí nhỉ, chênh lệch gradient độ ẩm lớn, nhờ đó thức đẩy quá trình khuếch tán ngoại Sấy bằng bức xạ hồng ngoại do nhiệt bức xạ hồng ngoại cao, xuyên thấu vào bên trong vật liệu sấy làm nóng từ trong ra ngoài làm cho gradient nhiệt độ tăng, thức đẩy quá trình khuếch tán nội đẩy nhanh quá trình sấy Hai dòng ẩm, một đi từ tâm sản phẩm di chuyển ra bề mặt nhờ bức xạ hồng
Trang 22ngoại, một từ bề mặt di chuyển ra không khí bên ngoài nhờ bơm nhiệt Hau dòng ẩm diễn ra cùng chiều giúp đẩy nhanh quá trình khuếch tán tách ẩm, tăng tốc độ sấy, giảm thười gian sấy, điều này có ý nghĩa lớn khi sấy các sản phẩm nóng , thủy sản, giảm nhiệt độ sản phẩm
và thời gian sấy ngắn hơn, do đó tránh được sự biến tính của sản phẩm, giữ được màu sắc tự nhiên, mùi vị, khả năng phụ hồi trở lại tốt, nâng cao chất lượng sản phẩm
Bên cạnh đó, phương pháp sấy kín giúp cho sản phẩm sau khi sấy không bị lây nhiễm
vi sinh vật từ bên ngoài vào
1.3.2 Lựa chọn, xác định chế độ sấy
Yêu cầu đề tài đưa ra là thiết kế hệ thống sấy bơm nhiệt kết hợp tia hồng ngoại để sấy Thanh Long thái lát với năng suất G2 = 100 kg/ h sử dụng phương án cấp nhiệt là năng lượng điện
Căn cứ vào chế độ làm việc của thiết bị sấy bơm nhiệt kết hợp hồng ngoại và vật liệu sấy yêu cầu là Thanh Long thái lát, cùng với thiết bị sấy thanh long thực tiễn nghiên cứu [2], kết hợp với yêu cầu đề tài ta chọn chế độ sấy như trong bảng 1.3
Bảng 1.3 Chế độ sấy Thanh Long của hệ thống sấy bơm nhiệt kết hợp tia hồng ngoại
1 Độ ẩm VLS trước khi vào thiết bị sấy ω1 87%
2 Độ ẩm vật liệu sấy sau thiết bị sấy ω2 15%
3 Nhiệt độ tác nhân sấy vào thiết bị t1 50 oC
Trang 23CHƯƠNG 2 TÍNH QUÁ TRÌNH SẤY LÝ THUYẾT
2.1 TÍNH LƯỢNG ẨM BAY HƠI
Đồ án thiết kế hệ thống sấy bơm nhiệt kết hợp bức xạ hồng ngoại để sấy Thanh Long thái lát đặt ở Đồng Nai với năng suất G2 = 100 kg/h Ở Chương 1 ta đã xác định các thông
số như sau:
Độ ẩm Thanh Long trước khi sấy: ω1 = 87%;
Độ ẩm Thanh Long sau khi sấy: ω2 = 15%;
Hệ số truyền nhiệt k = 0,56 W/m.K;
Khối lượng riêng ρ = 1070 kg/m3 ;
Nhiệt dung riêng Cp = 3800 J/kg.K
Thời gian sấy: 8 giờ/mẻ;
Nhiệt độ tác nhân sấy trước và sau quá trình sấy lần lượt là t2 = 26oC và t3 = 35oC Theo [4] ta có lượng ẩm bay hơi tronng 1 giờ được tính theo công thức (2.1):
𝑊 = 𝐺2.𝜔1− 𝜔2
1 − 𝜔1
[ kg ẩm/h] (2.1) Trong đó :
W – Lượng ẩm bay hơi, [kg ẩm/h];
G2 – lượng vật liệu khô ra khỏi máy sấy hay năng suất thiết bị, [kg/h]
𝜔1 – độ ẩm ban đầu của vật liệu sấy, [%];
𝜔2– độ ẩm của vật liệu sau khi sấy, [%]
Thay các số liệu đã biết vào công thức (2.1), xác định được giá trị lượng ẩm bay hơi trong 1 giờ:
2.2 XÂY DỰNG QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ SẤY THANH LONG
Với thanh long sấy được sản xuất từ 100% thanh long tươi, hoàn toàn không thêm phụ gia, không chất bảo quản, rất tốt cho sức khỏe Nên quy trình công nghệ sấy thanh long gồm 3 giai đoạn như sau:
Giai đoạn 1: chuẩn bị vật liệu sấy;
Giai đoạn 2: thực hiện quá trình sấy;
Giai đoạn 3:lấy vật liệu sấy ra ngoài và đóng gói
2.2.1 Giai đoạn 1: Chuẩn bị vật liệu sấy
- Bỏ vỏ: dùng dao để tách sạch vỏ Mục đích loại bỏ phần không ăn được của trái thanh long,
tạo thuận lợi cho quá trình chế biến tiếp theo
Trang 24- Cắt miếng: dùng dao cắt thanh long thành những miếng tròn hoặc bán tròn có độ dày 0,5
cm Mục đích để miếng thanh long có kích thước và chiều dày đồng đều thuận lợi cho các quá trình chế biến sau, đặc biệt là công đoạn sấy
- Ngâm thẩm thấu: sau khi bỏ vỏ cắt miếng thì ta tiến hành ngâm tiếp thanh long vào dung dịch đường Tỉ lệ nước ngâm nguyên liệu sao cho dung dịch ngâm thẩm thấu ngập bề mặt nguyên liệu Mục đích sử dụng dung dịch đường có nồng độ cao, tạo ra áp suất thẩm thấu cao, ngăn cản sự hoạt động của vi sinh vật, tách một phần nước ra khỏi nguyên liệu giúp sấy nhanh hơn, đồng thời tăng giá trị cảm quan cho sản phẩm sấy
- Rửa: sau khi ngâm thẩm thấu xong thì lấy thanh long ra nhúng nhanh qua nước sạch Mục
đích loại bỏ lớp đường trên bề mặt nguyên liệu, tạo điều kiện thuận lợi cho quá trình sấy, giảm bớt độ dính sau khi sấy
- Làm ráo: dùng giấy thấm khô thanh long khi thanh long đã được nhúng qua nước sạch
Mục đích làm ráo nước trên bề mặt thanh long khi nhúng thanh long vào nước ở công đoạn trên
- Sắp xếp thanh long lên xe goong: xếp các miếng thanh long dàn đều trên khay sấy chiểm khoảng 70 -80% diện tích khay sấy Mục đích phân bố đều các miếng thanh long đã được thái lái giúp cho quá trình sấy nhanh chóng hơn
2.2.2 Giai đoạn 2: Thực hiện quá trình sấy
Với lựa chọn hệ thống sấy Thanh Long bằng bơm nhiệt kết hợp bức xạ hồng ngoại như đã phân tích ở chương I, ta có thể sấy theo 2 chế độ là:
- Chế độ sấy bơm nhiệt;
- Chế độ sấy bơm nhiệt kết hợp bức xạ hồng ngoại
Tuy nhiên ở đây ta chỉ tập trung vào chế độ sấy bơm nhiệt kết hợp bức xạ hồng ngoại Quá biến đổi không khí ẩm biểu diễn trong đồ thị I-d cụ thể như trong hình 2.1
Hình 2.1 Quá trình biến đổi không khí ẩm trên đồ thị I-d
Điểm 0: trạng thái không khí ngoài trời;
Trang 25Điểm 1: trạng thái không khí sau dàn lạnh;
Điểm 2: trạng thái không khí sau dàn nóng
Điểm 3: trạng thái không khí sau đèn hồng ngoại và sau khi trao đổi nhiệt với sản phẩm sấy
Các quá trình diễn ra :
-0-1: quá trình tách ẩm và hạ nhiệt độ không khí
-1-2: quá trình gia nhiệt không khí bằng bơm nhiệt
-2-2’: quá trình không khí sau khi được gia nhiệt bằng đèn hồng ngoại và cuối quá trình sấy
Không khí từ môi trường được đưa vào buồng sấy, sau đó không khí được dàn lạnh làm giảm nhiệt độ và tách ẩm, không khí sau khi được tách ẩm và hạ nhiệt độ thì tiếp tục đi qua dàn nóng để nhận nhiệt từ dàn nóng nâng mức nhiệt lên cao rồi được quạt gió thổi đi qua vật liệu sấy để nhận nhiệt và cùng lúc này không khí sẽ được nhận nhiệt từ bức xạ hồng ngoại có nghĩa là không khí trong phòng sấy vừa nhận nhiệt từ sản phẩm sấy vừa nhận nhiệt
từ bức xạ Sau khi sấy xong thì không khí sẽ đi qua lưới lọc và về lại dàn lạnh để được tách
ẩm giảm nhiệt độ tiếp Khi mà nhiệt độ trong phòng sấy đủ nhiệt độ thì bộ điều khiển trung tâm sẽ điều khiển cho van điện từ mở ra để cho gas qua dàn nóng phụ giảm tải nhiệt trong phòng sấy hoặc điều khiển cho máy nén chạy biến tần
2.2.3 Giai đoạn 3: Lấy vật liệu sấy ra ngoài và đóng gói
Sau khi kết thúc quá trình sấy, các xe goong sẽ được đưa ra ngoài Thanh long thái lát sau khi hạ nhiệt sẽ được kiểm tra và sàng lọc những miếng không đạt yêu cầu, sau đó sẽ được đóng gói
2.3 XÁC ĐỊNH THÔNG SỐ TRẠNG THÁI CỦA TÁC NHÂN SẤY
2.3.1 Xác định các thông số điểm nút
Theo [7], các thông số tại các điểm nút được xác định như sau:
Phân áp suất bão hòa:
Trang 26Dựa vào các công thức (2.2), (2.3), (2.4), (2.5) đã đưa ra ở trên để xác định thông số trạng thái tại các điểm của tác nhân sấy
a Xác định thông số điểm 0
Nhiệt độ bên ngoài môi trường được xác định theo nhiệt độ trung bình cả năm tại Đồng Nai Chọn t0 = 26oC và 𝜑0 = 80%, xác định được thông số tại trạng thái 1 có giá trị như sau
Phân áp suất bão hòa của không khí tại t1 = 26oC:
𝑝𝑏0 = exp (12 − 4026,42
235,5 + 𝑡0) = exp (12 −
4026,42235,5 + 26) = 0,0334 [𝑏𝑎𝑟]
Độ chứa hơi lý thuyết của không khí tại trạng thái ban đầu:
𝑑0 = 0,621 φ0 pb0
p − φ0 pb0 = 0,621
0,8.0,0334
1 − 0,8.0,0334 = 0,017 [𝑘𝑔 ẩ𝑚/𝑘𝑔 𝑘𝑘] Enthalpy của không khí:
I0 = 1,004t0 + d0(2500 + 1,842t0) = 1,004.26+0,017(2500+1,842.26) = 69,42 [kJ/kg]
b Xác định thông số điểm 1
Với t1 = 20oC và 𝜑1 = 90 %, xác định được thông số tại trạng thái 1 có giá trị như sau
Áp suất bão hòa của không khí tại t1= 20 oC:
Phân áp suất bão hòa của không khí tại t1 = 20oC:
𝑝𝑏1 = exp(12 − 4026,42
235,5 + 𝑡1) = exp (12 −
4026,42235,5 + 20) = 0,0233 [𝑏𝑎𝑟]
Độ chứa hơi lý thuyết của không khí tại trạng thái ban đầu:
𝑑0 = 0,621 φ0 pb0
p − φ0 pb0 = 0,621
0,9.0,0223
1 − 0,9.0,0223 = 0,013 [𝑘𝑔 ẩ𝑚/𝑘𝑔 𝑘𝑘] Enthalpy của không khí tại điểm 1’:
Độ ẩm tương đối của không khí tại trạng thái 2:
𝜑2 = 𝑑 𝑝
(0,621 + 𝑑2) 𝑝𝑏2 =
0,013.1(0,621 + 0,013).0,095 = 21,58[%]
Enthalpy của không khí tại trạng thái 2:
I2 = 1,004𝑡2+ 𝑑2(2500 + 1,842𝑡2) = 1,004.45 + 0.013(2500 + 1,842.45
= 78,76[ 𝑘𝐽/𝑘𝑔]
d Xác định thông số trạng thái tại điểm 2’
Với t2’ = 60oC; d2’ = d2 = 0,013 [kg ẩm/kgkk], xác định được các thông số
Trang 27Áp suất bão hòa của không khí tại trạng thái 2’:
𝑝𝑏2′ = 𝑒𝑥𝑝 (12 − 4026,42
235,5 + 𝑡2′) = 𝑒𝑥𝑝 (12 −
4026,42235,5 + 60) = 0,197[𝑏𝑎𝑟]
Độ ẩm tương đối của không khí tại trạng thái 2’:
𝜑2′ = 𝑑2′ 𝑝
(0,621 + 𝑑2′) 𝑝𝑏2′ =
0,013.1(0,621 + 0,013).0,197 = 10,41[%]
Enthalpy của không khí tại trạng thái 2’:
Độ ẩm tương đối của không khí tại trạng thái 2’:
𝜑3 = 𝑑3 𝑝
(0,621 + 𝑑3) 𝑝𝑏3 =
0,015 1(0,621 + 0,015).0,156 = 15,12[%]
2.3.2 Quá trình sấy lý thuyết
Tổng hợp kết quả tính toán các thông số trạng thái của TNS trong quá trinh sấy lý thuyết được trình bày trong bảng 2.1
Bảng 2.1 Các thông số của không khí ẩm
(%)
d [kgẩm/kgkk]
I [kJ/kgkk]
P [bar]
Trang 282.4 TÍNH LƯỢNG KHÔNG KHÍ, LƯỢNG NHIỆT CẦN CẤP CHO QUÁ TRÌNH SẤY
2.4.1.Tiêu hao không khí lý thuyết
Lượng không khí khô cần thiết để bay hơi 1 kg ẩm
𝑙0 = 1
𝑑3− 𝑑1 =
10,015 − 0,013 = 500 [𝑘𝑔𝑘𝑘/𝑘𝑔 ẩ𝑚]
Lượng không khí khô cần thiết trong quá trình sấy
Llt = W * l 0 = 553,85 * 500 = 276925 [ kgkk/h]
2.4.2 Tiêu hao nhiệt lý thuyết
Lượng nhiệt mà đèn hồng ngoại tỏa ra
𝑞ℎ𝑛.𝑙𝑡 = 𝑙0(𝐼3 − 𝐼2) = 500 ∗ (94,18 − 78,76) = 7710[𝑘𝐽/𝑘𝑔 ẩ𝑚]
1 Lượng không khí khô cần thiết để làm bay hơi
Trang 29CHƯƠNG 3 TÍNH QUÁ TRÌNH SẤY THỰC
3.1 TÍNH KÍCH THƯỚC VÀ KẾT CẤU CƠ BẢN CỦA THIẾT BỊ
Thiết bị sấy sử dụng xe goong làm thiết bị chuyền tải Xe được làm bao gồm 1 khung lớn và các khay sấy Khung xe và khay sấy được làm bằng Inox 304, đây là một loại hợp kim phổ biến dùng trong công nghệ thực phẩm, do tính không bị biến đổi trong điều kiện môi trường khắc nghiệt nên việc sử dụng vật liệu Inox 304 làm khay sấy và khung xe goong
sẽ đảm bảo an toàn cho sức khỏe người tiêu dùng Hình ảnh xe goong được sử dụng trong thực tế như trong hình 3.1
Hình 3.1 Xe goong
Chọn khối lượng Thanh Long trên mỗi khay sấy là 10kg Thanh Long đã qua bước
sơ chế, cắt lát mỏng 5mm ngang thân quả Với khối lượng vật liệu sấy ban đầu yêu cầu là
Vtl = gi
ρtl a [𝑚3] Trong đó:
Khối lượng thanh long trên 1 lưới;
F là tổng diện tích bề mặt thanh long trên 1 khay sấy [ m2];
δtl là độ dày của lớp thanh long xếp trên 1 khay sấy [m] Chọn δtl = 5[mm] = 0,005[m];
gi là khối lượng thanh long trên 1 khay sấy; gi = 10 [kg];
ρtl là khối lượng riêng của thanh long;
a là hệ số hiệu chỉnh Chọn a = 0,95
Thay giá trị các đại lượng vào các công thức trên, ta xác định được:
Thể tích thanh long trên mỗi khay
Trang 302] Với tổng diện tích bề mặt thanh long xác định được là 1,96 m2, ta lựa chọn làm khay sấy có kích thước (dài x rộng x dày) là 1000x2000x30mm Khay sấy có cấu tạo gồm lưới và khung bọc 4 viền xung quanh, viền này rộng 25mm có tác dụng giúp khay sấy chắc chắn hơn Giá đỡ khay sấy là các khung chữ V có chiều dài 2000m Mô tả cụ thể cấu tạo khay sấy như trong hình 3.2
Hình 3.2 Cấu tạo và kích thước khay sấy
Thiết kế mỗi xe goong có 16 khay , khoảng cách giữa các khay là 100mm, bánh xe cao 100mm Số xe goong cần thiết để sấy 5230 kg thanh long là:
Chiều cao xe goong: 16 x 30 + 17 x 100 + 100 = 2280 [mm];
Chiều rộng xe goong: 1000 + 50 = 1050[mm];
Chiều dài xe goong: 2000 + 50 = 2050[m]
Khoảng cách từ xe đến trần buồng sấy là 100 [mm];
Xếp xe goong trong buồng sấy thành 3 hàng theo chiều ngang, mỗi hàng 11 xe, mỗi hàng xe cách nhau 100mm, các xe goong trên 1 hàng cách nhau 100mm, các xe ở ngoài cùng của hàng cách tường buồng 100mm, kênh dẫn khí theo chiều rộng buồng sấy có kích thước 500mm Kích thước sơ bộ bên trong buồng sấy được xác định:
Trang 31Chiều dài: LN = 23200 + 2.100 = 23400[mm]
3.2 TÍNH CÂN BẰNG NHIỆT CHO THIẾT BỊ SẤY
3.2.1 Cân bằng nhiệt cho quá trình sấy
Trong quá trình sấy thực tế luôn xuất hiện thất thoát về nhiệt Cân bằng nhiệt trong quá trình sấy được thể hiện như trong hình 3
Hình 3.3 Cân bằng nhiệt trong quá trình sấy
Theo [7], phương trình cân bằng nhiệt cho thiết bị sấy được viết như sau:
𝑄 + 𝑄𝑏𝑠+ 𝑊 𝐶𝑛 𝑡𝑚1+ 𝐺2 𝐶𝑚 𝑡𝑚1+ 𝐿 𝐼1+ 𝐺𝑣𝑐 𝐶𝑣𝑐 𝑡𝑚1 = 𝐺2 𝐶𝑚 𝑡𝑚2+ 𝐿 𝐼3+
𝐺𝑣𝑐 𝐶𝑣𝑐 𝑡𝑚2 + 𝑄5
𝑄 + 𝑄𝑏𝑠 = 𝐿 (𝐼3− 𝐼1) + 𝐺2 𝐶𝑚 (𝑡𝑚2− 𝑡𝑚1) + 𝑄5− 𝑊 𝐶𝑛 𝑡𝑚1 + 𝐺𝑣𝑐 𝐶𝑣𝑐 (𝑡𝑚2− 𝑡𝑚1)
𝑄 + 𝑄𝑏𝑠 = 𝑄2+ 𝑄𝑚+ 𝑄5+ 𝑄1+ 𝑄𝑣𝑐Trong đó:
• Q - Nhiệt lượng cung cấp để gia nhiệt tác nhân sấy;
• 𝑄𝑏𝑠 - Nhiệt lượng bổ sung, ở đây nhiệt lượng bổ sung bằng 0;
• 𝑊 𝐶𝑛 𝑡𝑚1 = 𝑄1 - Nhiệt hữu ích do ẩm mang vào;
• 𝐺2 𝐶𝑚 (𝑡𝑚2− 𝑡𝑚1) = 𝑄𝑚 - Nhiệt lượng tổn thất do vật liệu sấy mang ra;
• 𝑄5 = 𝐾 𝐹 𝛥𝑡 - Nhiệt tổn thất ra môi trường theo kết cấu bao che;
• 𝐺𝑣𝑐 𝐶𝑣𝑐 (𝑡𝑚2 − 𝑡𝑚1) = 𝑄𝑣𝑐 - Nhiệt lượng tổn thất theo thiết bị vận chuyển;
• 𝐿 (𝐼3− 𝐼1) = 𝑄2 - Nhiệt tổn thất do tác nhân sấy;
Chia cả 2 vế phương trình (3.1) cho W ta được
Suy ra 𝑙(𝐼3 − 𝐼1′) = 𝛥 hhay 𝐼3 = ∆ + 𝑙 𝐼1