ĐATN Thiết kế Hệ thống sấy Thăng hoa Sầu riềng 1000kg/mẻ

NHẬN XÉT (Của giảng viên hướng dẫn) Giảng viên hướng dẫn NHẬN XÉT (Của giảng viên phản biện) Giảng viên phản biện TÓM TẮT Tên đề tài “Thiết kế hệ thống sấy thăng hoa công suất 1000kgmẻ sấ.

NHẬN XÉT (Của giảng viên hướng dẫn)

Giảng viên hướng dẫn

NHẬN XÉT (Của giảng viên phản biện)

Giảng viên phản biện

Chương 1: Tổng quan về Sầu riêng

Giới thiệu sơ lược về Sầu riêng, thành phần dinh dưỡng và công dụng của chúng, nêu ra hiện trạng trồng trọt và chế biến sầu riêng hiện nay trong nước và trên thế giới Giới thiệu về các phương pháp sấy sầu riêng hiện nay, phân tích các ưu nhược điểm từ đó đưa ra phương pháp sấy phù hợp

Chương 2: Công nghệ Sấy Thăng hoa

Giới thiệu khái quát về hệ thống sấy (cấu tạo, nguyên lý hoạt động)

Nghiên cứu về công nghệ Sấy Thăng hoa và các công nghệ sấy thăng hoa mới Chọn công suất hệ thống Chọn môi chất gia nhiệt, môi chất làm lạnh

Chương 3: Tính nhiệt Quá trình Sấy

Tính toán quá trình sấy lý thuyết và quá trình sấy thực dựa trên đó xác định lượng ẩm cần tách ra, lượng nhiệt cần cung cấp

Chương 4: Tính toán các thiết bị chính trong hệ thống sấy thăng hoa

Dựa trên lượng nhiệt cần cung cấp cho quá trình sấy, tính toán và tính chọn kích thước buồng sấy thăng hoa và bình ngưng đóng băng

Chương 5: Tính chọn các thiết bị phụ

Dựa trên các thông số đã được tính toán Tiến hành tính toán chọn các thiết bị phụ trong hệ thống

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

KHOA CÔNG NGHỆ NHIỆT-ĐIỆN LẠNH

CỘNG HÒA XÃ HÔI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

Thiết kế hệ thống sấy thăng hoa công suất 1000kg/mẻ - sấy sầu riêng

2 Đề tài thuộc diện: ☐ Có ký kết thỏa thuận sở hữu trí tuệ đối với kết quả thực hiện

3 Các số liệu và dữ liệu ban đầu:

Sản lượng sầu riêng sau khi sấy đạt khối lượng 1000kg cho một mẻ

4 Nội dung các phần thuyết minh và tính toán:

Chương 1: Tổng quan về Sầu riêng

Chương 2: Công nghệ Sấy Thăng hoa

Chương 3: Tính nhiệt Quá trình Sấy

Chương 4: Tính toán các thiết bị chính trong hệ thống sấy thăng hoa

Chương 5: Tính chọn các thiết bị phụ

5 Các bản vẽ, đồ thị:

Bản vẽ sơ đồ nhiệt chi tiết của hệ thống

Bản vẽ thiết kế buồng sấy thăng hoa

Bản vẽ mặt bằng bố trí hệ thống sấy thăng hoa

Bản vẽ các thiết bị bình ngưng đóng băng

6 Họ tên người hướng dẫn: GVC.TS Huỳnh Ngọc Hùng

7 Ngày giao nhiệm vụ đồ án: …… /……./202…

8 Ngày hoàn thành đồ án: …… /……./202…

Đà Nẵng, ngày tháng năm 2022

Trưởng Bộ môn ……… Người hướng dẫn

LỜI NÓI ĐẦU

Với đề tài “Thiết kế hệ thống sấy thăng hoa sầu riêng năng suất 1000 Kg/mẻ” Sau khi tìm hiểu và tiến hành làm đồ án, cùng với sự hướng dẫn tận tình của thầy hướng dẫn em đã tích lũy được những kiến thức bổ ích và tổng hợp lại những kiến thức đã học để phục vụ cho công việc sau này

Bằng lượng kiến thức khiêm tốn với sự nổ lực của bản thân và được sự hướng

dẫn tận tình của thầy TS HUỲNH NGỌC HÙNG cùng các Thầy (Cô) khác trong

khoa và một số anh chị sinh viên khóa trước, đến nay đồ án của em đã được hoàn thành Mặc dù em đã cố gắng tìm tòi và học hỏi nhưng do kinh nghiệm, kiến thức còn hạn chế nên không tránh khỏi thiếu sót trong quá trình làm đồ án Em rất mong nhận được sự giúp đỡ của các thầy cô và các bạn để em hoàn thiện hơn về kiến thức chuyên môn

Em xin chân thành cảm ơn thầy TS HUỲNH NGỌC HÙNG đã tận tình

hướng dẫn em trong thời gian tìm hiểu và thực hiện đề tài tốt nghiệp này Sự hướng dẫn, góp ý của thầy đã giúp em khắc phục những thiếu sót và hoàn thành đề tài Và

em cũng cảm ơn quý Thầy (Cô) trong khoa Công Nghệ Nhiệt - Điện Lạnh cũng như một số anh chị sinh viên khóa trước đã giúp đỡ em rất nhiều trong quá trình học tập

và thực hiện đề tài này

Sau cùng, em xin kính chúc quý Thầy (Cô) trong Khoa Công nghệ Nhiệt - Điện Lạnh thật dồi dào sức khỏe, niềm tin để tiếp tục thực hiện sứ mệnh cao đẹp của mình là truyền đạt kiến thức cho thế hệ mai sau

ii

LỜI CAM ĐOAN

Em xin cam đoan đồ án này là do em tự tính toán thiết kế và nghiên cứu dựa trên cơ sở thực tế, những chia sẻ từ những người có kính nghiệm và dưới sự hướng

dẫn của thầy TS HUỲNH NGỌC HÙNG

Để hoàn thành đồ án này em chỉ sử dụng những tài liệu đã ghi trong mục tài liệu tham khảo, cùng với những kiến thức em đã học hỏi và tích lũy được trong suốt quá trình học tập

Nếu sai em xin chịu mọi hình thức kỷ luật theo quy định

Sinh Viên Thực Hiện

Trần Văn Tuấn

MỤC LỤC

1.1.1 Thành phần dinh dưỡng của sầu riêng 4 1.1.2 Lợi ích sức khỏe và kinh tế của Sầu riêng 5 1.1.3 Tình hình trồng và phát triển của sầu riêng trên thế giới và trong

1.1.4 Các loại Sầu riêng được trồng ở Việt Nam hiện nay: 7

2.3 Các chỉ tiêu sấy và Phân tích và lựa chọn 14

2.1 LỊCH SỬ PHÁT TRIỂN CỦA NGÀNH SẤY THĂNG HOA 17

2.2.1 Các quá trình chuyển pha của nước 18 2.2.2 Quá trình tách ẩm bằng phương pháp sấy thăng hoa 18 2.2.3 Bản chất của quá trình sấy và Đồ thị động học của quá trình sấy thăng

iv

3.1 Những thông số ban đầu cần thiết cho tính toán 27

3.1.1 Diện tích cần thiết chứa vật liệu sấy F2: 29 3.1.2 Tính toán lượng ẩm cần bốc hơi cho giai đoạn làm lạnh trong một

3.1.3 Tính toán lượng ẩm cần bốc hơi cho giai đoạn thăng hoa: 31 3.1.4 Tính toán lượng ẩm cần bốc hơi cho giai đoạn bốc hơi ẩm dư: 31

3.2.1 Tính toán nhiệt bình thăng hoa: 32 3.2.2 Nhiệt lượng làm nóng sản phẩm và khay 32 3.2.3 Nhiệt lượng cần thiết trong giai đoạn thăng hoa: 33 3.2.4 Nhiệt lượng cần thiết trong gi ai đoạn bay hơi ẩm dư 34 3.2.5 Tổng nhiệt lượng cần thiết cho cả quá trình sấy: 34

3.3 TÍNH TOÁN NHIỆT TOẢ RA Ở BÌNH NGƯNG ĐÓNG BĂNG : 35 CHƯƠNG 4: TÍNH TOÁN CÁC THIẾT BỊ CHÍNH CHO HỆ THỐNG

4.1.2 Hằng số bức xạ của vật đen tuyệt đối là: 37 4.1.3 Diện tích trao đổi nhiệt của bình thăng hoa F1: 37 4.1.4 Tính thiết kế kích thước buồng sấy thăng hoa 38

4.2 TÍNH TOÁN HỆ THỐNG BỊ NGƯNG TỤ - ĐÓNG BĂNG ẤM: 40

4.2.1 Tính toán Thiết bị Ngưng tụ - đóng băng 40

4.2.3 Thiết bị Ngưng tụ Freon của hệ thống ngưng tụ đóng bay: 49

CHƯƠNG 5: TÍNH CHỌN HỆ THỐNG CẤP ĐÔNG VÀ THIẾT BỊ

5.1.4 Năng suất được xác định theo công thức: 52

5.2 HỆ THỐNG CẤP NHIỆT CHO QUÁ TRÌNH SẤY: 60

5.2.2 Lưu lượng môi chất tải nhiệt trong quá trình sấy thăng hoa: 61

5.3.1 Năng suất lưu lượng của bơm chân không 62

PHỤ LỤC ẢNH

Hình 1-5 Sơ đồ nguyên lý và đồ thị làm việc 11

Hình 1-7 Đồ thị làm việc của hệ thống sấy Thăng hoa 13Hình 1-8 So sánh tổng số thay đổi màu sắc cho xoài giữa các phương pháp

Hình 4-2 Đồ thị làm việc của hệ thống lạnh chạy cho thiết bị ngưng tụ đóng băng

47 Hình 5-1 Đồ thị làm việc của hệ thống lạnh 59

PHỤ LỤC BẢNG

Bảng 1-1 Thành phần dinh dưỡng của cơm sầu riêng 4Bảng 1-2 Bảng sản lượng Sầu riêng của các bước và thế giới 6Bảng 2-1 So sánh các hệ thống sấy thăng hoa 20 Bảng 3-1 Thành phần hoá học của sầu riêng nguyên liệu 27 Bảng 4-1 Các thông số trạng thái của chu trình làm việc của hệ thống lạnh

Hình 5-2 Thông số trạng thái của hệ thống lạnh 60

ph Áp xuất bảo hòa của môi chất bar

G Lưu lượng của môi chất kg/h

Re Tiêu chuẩn Reynolds

Fe Tiêu chuẩn Phêđôrov

Pr Tiêu chuẩn Prandtl

Nu Tiêu chuẩn Nuselt

ν Độ nhớt động học của môi chất m2/s

V Thể tích riêng của môi chất m3/kg

ρ Khối lượng riêng của mối chất kg/m3

Cp Nhiệt dung riêng của môi chất kJ/kgk

MỞ ĐẦU

Là quốc gia nằm trong vành đai nội chí tuyến, Việt Nam có điều kiện thuận lợi

để phát triển sản phẩm nông nghiệp mang bản sắc riêng của các tiểu vùng sinh thái đất thấp, đồi núi, cao nguyên và ven biển Phát huy lợi thế này, trong hơn 30 năm đổi mới, nông nghiệp Việt Nam luôn duy trì ở mức tăng trưởng bình quân khoảng 3,5%/năm, mức cao ở khu vực châu Á nói chung, khu vực Đông - Nam Á nói riêng Tuy nhiên, hàng năm thì Việt Nam đang phải đối mặt với tình trạng ứ đọng hàng hoá, nông sản Như những năm qua, đặc biệt là năm 2020 và 2021 đã rất nhiều đợt giải cứu nông sản, vải thiều, dưa hấu, cam,vv Cùng với đó, theo đánh giá của các chuyên gia, có tới 85% - 90% lượng hàng nông sản của nước ta đưa ra thị trường thế giới phải thông qua trung gian bằng các “thương hiệu” nước ngoài hoặc

là theo đường tiểu ngạch

Vậy cách nào để giải quyết những vấn đề còn tồn tại này Trong những giải

pháp được nêu ra có hai giải pháp đó là Đẩy mạnh nghiên cứu, ứng dụng, chuyển

giao khoa học, công nghệ và Hỗ trợ tiêu thụ sản phẩm và phát triển thị trường

Muốn có phát triển sản phẩm ra thị trường mới hơn thì sản phẩm đó phải có chất lượng cao và mùi vị đặc biệt thu hút người mua hàng/ đối tác Do đó phát triển đa dạng sản phẩm, tăng chất lượng và thời gian bảo quản sản phẩm sẽ tăng cơ hội phát triển nông sản Việt Nam đi xa hơn

Một trong những nông sản điển hình của Việt Nam là sầu riêng, hiện có rất nhiều loại thực phẩm được sản xuất từ sầu riêng Đây là một loại trái cây hứa hẹn mang nguồn lợi kinh tế lớn Tuy nhiên các quy trình công nghệ cao áp dụng cho sầu riêng chỉ được dùng trong một số doanh nghiệp lớn như Vinamit Trong đó thì 2 quy trình nổi bật là công nghệ Cấp đông Sầu riêng múi và Công nghệ sấy khô Sầu riêng Hiện có 2 công nghệ sấy chất lượng cao cho Sầu riêng là Sấy lạnh và Sấy thăng hoa, trong đó sấy thăng hoa đảm bảo chất lượng sản phẩm cao hơn (tính chất sinh học, hương vị, màu sắc, hình dáng, cấu trúc xốp và khả năng hoàn nguyên

rất tốt, sản phẩm bảo quản lâu và ít bị tác động bởi điều kiện ngoài.)

Tuy vậy, các hệ thống sấy thăng hoa công suất lớn hiện nay đều nhập từ các doanh nghiệp lắp ráp nước ngoài như Trung Quốc, châu Âu Còn đối với thị trường Việt Nam, chủ yếu là các Hệ thống sấy từ dưới 500kg/mẻ Với mong muốn thúc đẩy nền nông nghiệp đa dạng về đầu ra, chất lượng từng sản phẩm, cần có những nghiên cứu về những hệ thống Sấy này

Cho nên em quyết định lựa chọn thực hiện nghiên cứu đề tài” Thiết kế Hệ thống sấy thăng hoa công suất 1000kg/mẻ - sấy sầu riêng”

SVTH: TRẦN VĂN TUẤN GVHD: TS HUỲNH NGỌC HÙNG 2

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN

1.1 NGUYÊN LIỆU SẦU RIÊNG

1.1.1 Giới thiệu chung sầu riêng

Sầu riêng (Durio zibethinus Murr) là một loại trái cây nhiệt đới được trồng

rộng rãi ở Đông Nam Á.Thái Lan là nước sản xuất và xuất khẩu sầu riêng lớn nhất thế giới, tiếp theo là Malaysia và Indonesia Trái sầu riêng có kích thước lớn, mùi độc đáo và lớp vỏ ngoài có gai bao phủ xung quanh Qua nhiều thế kỷ, nhiều giống sầu riêng được tạo ra bằng nhân bản vô tính đã xuất hiện tại Thái Lan Hiện nay, có hơn 200 loại sầu riêng đã được trồng ở Thái Lan

Sầu riêng được phân loại sinh học như sau

• Tên khoa học: Durio zibethinus

vực bao gồm Sri Lanka và một phần lớn của Đông Nam Á Trong số này, 19 loài

Hình 1-1 Sầu riêng

được tìm thấy ở Borneo, 7 loài ở Sumatra, 11 loài ở Malaysia, và 6 loài tại Thái Lan

Ít nhất có 6 loài là có thể ăn được: Durio zibethinus, D graveolen, D.kutejensis, D

testudinarum, D dulcis, và D.oxleyanus Durio zibethinus đã được tìm thấy mọc tự

nhiên trên một khu vực rộng lớn, kéo dài từ Sri Lanka, miền Nam Burma qua miền Nam Philippines và miền Tây Irian đến Java, miền Bắc Australia, Thái Lan, Malaysia, và Brunei

Sầu riêng là một cây gỗ lớn với một vòng đời dài khoảng 80 – 150 năm Một cây mọc đầy đủ có đường kính thân khoảng 50 – 120cm Vỏ cây có màu nâu sẫm, thô ráp Gỗ cây là loại gỗ mềm Các nhánh mọc ra mọi hướng từ thân cây chính, có thể là thẳng hoặc cong, tùy thuộc vào giống và số lượng tiếp xúc với ánh sáng mặt trời.Lá xen kẽ đơn giản, dài 15 – 20cm và rộng 5,0 – 7,5cm, sáng bóng, mịn, màu xanh đậm ở mặt trên và màu nâu vảy ở mặt dưới Cuống lá tròn, dài khoảng 2,5 cm, đỉnh lán họn Lá non lúc đầu gấp lại ở đường gân lá chính sau đó căng ra khi trưởng thành

Hoa sầu riêng phát triển thành từng chùm mọc ra trực tiếp từ các nhánh hoặc thân cây Có khoảng 1 – 45 hoa trên một chùm Một bông hoa hoàn thiện có nhị và nhụy hoa ở trong cùng Tuy nhiên khi hoa mở, nhụy hoa và nhị hoa không xuất hiện cùng một lúc Thường chỉ có 1 hoặc 2 trái phát triển từ một chùm hoa

Sầu riêng thuộc loại quả nang, vỏ quả có nhiều gai nhọn bao quanh Mỗi quả thường có năm múi Phần cơm sầu riêng bắt đầu hình thành sau bốn tuần nở Cơm sầu riêng ban đầu rất mỏng và có màu trắng, khi trái bắt đầu trưởng thành, màu cơm sầu riêng sẽ chuyển thành màu kem, vàng hoặc cam đậm, tùy thuộc vào giống cây trồng Lúc đầu năng suất có thể 10 – 40 quả cho năm đầu tiên và khoảng 100 quả cho năm thứ sáu.Năng suất đậu quả có thể lên đến 200 quả sau năm thứ mười.Hạt sầu riêng có hình thuôn dài với màu sắc tùy thuộc vào giống cây trồng Thông thường hạt sầu riêng sẽ có màu vàng nâu hoặc nâu đỏ

SVTH: TRẦN VĂN TUẤN GVHD: TS HUỲNH NGỌC HÙNG 4

1.1.1 Thành phần dinh dưỡng của sầu riêng

Sầu riêng là một loại trái cây có giá trị dược phẩm, do trong thành phần của nó

có chứa một số hợp chất chống oxy hóa có hoạt tính sinh học Sầu riêng là một loại trái cây có giá trị calo, tỷ lệ cacbohydrat, protein, lipid, chất khoáng đều rất cao so với các trái khác tuy hàm lượng vitamin chỉ trung bình

Bảng 1-1 Thành phần dinh dưỡng của cơm sầu riêng

Thành phần Vitamins (mg/100g mẫu tươi) Khoáng

Chất xơ thô 3,08 Vitamin A, IU (IU) 44 Mn 8,26 ± 0,4

Carbohydrate 27,09 Beta carotene

(μg/100g mẫu tươi) 23 Zn 4,92 ± 0,3

Chất xơ (g/100g mẫu tươi) Đường (g/kg)

Chất xơ hòa tan 1,3 ± 0,1 Sucrose 55,70 –106,47

Chất xơ không hòa tan 1,9 ± 0,1 Glucose 7,34 – 27,70

1.1.2 Lợi ích sức khỏe và kinh tế của Sầu riêng

• Tăng cường hệ miễn dịch: Mít là loại trái cây có nguồn vitamin C

tuyệt vời Vitamin C là loại chất giúp cơ thể chống hiện tượng nhiễm virus và nhiễm khuẩn Vitamin C giúp tăng cường chức năng hệ thống miễn dịch bằng cách hỗ trợ chức năng của các tế bào máu trắng Một chén nước ép từ mít có thể cung cấp cho cơ thể một số lượng lớn chất

oxy hóa giúp bảo vệ cơ thể

• Chống lại bệnh ung thư: Ngoài vitamin C, mít còn rất giàu các chất

dinh dưỡng thực vật như lignans, isoflavones và saponins Đây là những loại chất có đặc tính chống ung thư và chống lão hóa Những loại chất dinh dưỡng thực vật có khả năng loại bỏ các gốc tự do gây ung thư ra khỏi cơ thể và làm chậm quá trình thoái hóa của tế bào,

nguyên nhân dẫn ra các căn bệnh liên quan đến thoái hóa

• Giúp hệ tiêu hóa hoạt động đúng chức năng: Mít cũng chứa các chất

có thuộc tính chống loét và rối loạn tiêu hóa Bên cạnh đó, mít cũng chứa rất nhiều chất xơ, vì vậy chúng giúp ngăn ngừa táo bón và đi tiêu

dễ dàng hơn Loại chất xơ này cũng có tác dụng loại bỏ các màng nhầy bám ở ruột, từ đó giúp bạn giảm nguy cơ mắc bệnh ung thư ruột già (đại tràng)

• Duy trì sức khỏe cho đôi mắt và làn da: Mít có chứa nhiều vitamin

A, một loại chất dinh dưỡng có tác dụng rất lớn trong việc duy trì sức khỏe của đôi mắt và làn da Mít có tác dụng ngăn ngừa các bệnh liên

quan đến mắt như thoái hóa điểm vàng và bệnh quáng gà

• Bổ sung năng lượng: Mít được coi như là một trái cây năng lượng do

sự hiện diện của các loại đường như fructose và sucrose, những loại đường này giúp bạn bổ sung năng lượng gần như ngay lập tức Mặc dù, mít là loại trái cây giàu năng lượng nhưng nó lại không chứa chất béo bão hòa, cholesterol Vì vậy, nó là loại trái cây tuyệt vời để thưởng thức

• Phương thuốc để trị chứng cao huyết áp: Kali chứa trong mít được

chứng minh là có tác dụng hạ huyết áp Vì vậy, ăn mít thường xuyên là cách để làm giảm nguy cơ đau tim và đột quỵ

SVTH: TRẦN VĂN TUẤN GVHD: TS HUỲNH NGỌC HÙNG 6

1.1.3 Tình hình trồng và phát triển của sầu riêng trên thế giới và trong

nước

Sầu riêng là một loại trái cây nhiệt đới theo mùa, có sẵn chủ yếu giữa tháng Năm và tháng Tám Một số ít cũng có thể có sẵn trong một số năm trong tháng Mười Hai và tháng Giêng Cây trồng sớm có thể được thu được càng sớm giữa tháng

ba và cây trồng muộn có thể có sẵn trong tháng Mười Với việc con người điều chỉnh

sự phát triển thực vật, đặc biệt là Paclobutrazol, sầu riêng bây giờ có sẵn quanh năm

ở Thái Lan Sầu riêng được trồng kéo dài khắp Đông Nam Á, Sri Lanka, phía nam của Ấn Độ và Madagascar Canh tác quy mô nhỏ cũng được tìm thấy ở Northern Territory,Queensland và Australia Khu vực sản xuất và giá trị thương mại là tối thiểu ở đó và không được đưa vào Số liệu thống kê của FAO Tuy nhiên, số liệu thống kê từ Thái Lan, Malaysia và Indonesia được thể hiện trong bảng

Sầu riêng hiện nay là một cây ăn quả chính xuất khẩu từ Thái Lan Nó là phổ biến trong cộng đồng châu Á bao gồm cả những người ở Australia, Châu Âu và Bắc

Mỹ, mặc dù thị trường xuất khẩu chính là Trung Quốc

Bảng 1-2 Bảng sản lượng Sầu riêng của các bước và thế giới

2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014 2015 2016 2017 Indonesia n/a n/a n/a 25 n/a 3 0 11 0 10 174

Ở trong nước

Theo thống kê, năm 2016, diện tích trồng sầu riêng ở Việt Nam khoảng 32,3 nghìn ha, sản lượng 336,9 nghìn tấn là thời điểm sầu riêng có giá nhất Từ năm

2016, các hộ nông dân bắt đầu có xu hướng phá tiêu, cà phê để trồng sầu riêng

Hiện toàn vùng Tây Nguyên có gần 14.000 ha cây sầu riêng Trong đó, địa

phương có diện tích nhiều nhất là Lâm Đồng với gần 7.000 ha, sau đó là tỉnh Đắk Lắk, Gia Lai, Đắk Nông

Theo số liệu thống kê từ Tổng cục Hải quan, sầu riêng được xuất khẩu sang 32 nước trên thế giới

So với Thái Lan hay Malaysia, sức cạnh tranh của sầu riêng Việt Nam tại Trung Quốc thấp hơn

Đáng chú ý, giữa năm 2016, phía Trung Quốc từng có lệnh cấm nhập khẩu sầu riêng từ Việt Nam với lý do chưa có chứng nhận xuất xứ hàng hóa

1.1.4 Các loại Sầu riêng được trồng ở Việt Nam hiện nay:

Sầu riêng khổ qua xanh

Sầu riêng khổ qua xanh có dạng trái thuôn hình quả trám, màu vỏ xanh giống như màu trái khổ qua Được đánh giá là giống có chất lượng trung bình, cơm vàng, hơi nhão, rất thơm và béo nhưng hạt rất to Phần thịt trái ăn được khoảng 16 – 18%

Sầu riêng Ri 6

Được trồng đầu tiên vào năm 1988 tại tỉnh Vĩnh Long Hiện nay trồng phổ biến ở các tỉnh: Vĩnh Long, Bến Tre, Tiền Giang, Đồng Nai, Bà Rịa Vũng Tàu Có đặc tính sinh trưởng khá tốt, cây cho trái khá sớm sau 3 năm trồng Thời gian từ ra hoa đến thu hoạch khoảng 3 – 3,5 tháng Trọng lượng trung bình:2– 2,5kg/trái, dạng hình elip, vỏ trái màu vàng hơi xanh khi chín, cơm trái màu vàng đậm, không xơ, không sượng, ráo, vị béo ngọt, thơm nhiều, hạt lép nhiều và tỉ lệ cơm cao (32 – 34%)

Sầu riêng Chín Hóa

Sầu riêng chín hóa có dạng trái hình cầu, vai trái và đuôi trái đầy, rốn trái rõ và thụt vào 1 – 1,5 cm, có gai thưa, nở ở chân và nhọn ở ngọn Khi chín,vỏ có màu xanh xám đến vàng xám Sầu riêng chín hóa là giống có chất lượng tốt, cơm vàng, thịt hơi nhão, rất béo, rất thơm, được xếp vào nhóm hạt lép, rất ít thấy hạt mẩy Phần

SVTH: TRẦN VĂN TUẤN GVHD: TS HUỲNH NGỌC HÙNG 8

Sầu riêng hạt lép chuồng bò

Sầu riêng hạt lép chuồng bò có dạng trái hình trụ, vai trái và đuôi trái đầy, rốn trái nhỏ nhưng rõ và thụt vào 2 – 2,5 cm, các hộc nổi rõ, gai trung bình, nhọn ở ngọn Khi chín, vỏ có màu vàng xám và xanh xám, cơm vàng, thịt ráo, thơm Phần thịt trái ăn được đối với trái căng đều là 25 – 30%

Sầu Riêng cơm vàng hạt lép

Tán khá tròn đều, năng suất cao hơn 100 trái/cây /năm, phân bố trái đều, ít nhiễm sâu bệnh nguy hiểm, trọng lượng trái trung bình từ 3 – 3,5kg, dạng trái cân đối, cơm vàng đều, tỉ lệ cơm 29,6%; tỉ lệ hạt lép 60%, vị béo, ngọt, thơm Giống này

có nguồn gốc ở Cái Mơn–Chợ Lách–Bến Tre

1.1.5 Các sản phẩm từ Sầu riêng

Sầu riêng Sấy và Bột sầu riêng

Sầu riêng sấy được sử dụng như một loại snack có hương vị đặc sắc có tính thu hút cao Bột sầu riêng được sử dụng khá nhiều như thành phần tạo thêm hương vị cho các sản phẩm như sữa dừa, kem, bánh, kẹo…

Phương pháp: sau khi được tách vỏ và hạt, sầu riêng được đem cắt lát với độ dày tuỳ theo yêu cầu(đối với bột thì là 1mm) Sau đó các lát sầu riêng được đem sấy khô ở nhiệt độ -60oC  -65oC

Đối với bột, sau khi sấy các lát sầu riêng được nghiền Bột sau nghiền được đưa qua rây phân loại kích thước Cuối cùng thu sản phẩm và bao gói trong các bao bằng polypropylen hay các lá nhôm

Chip sầu riêng

Nguyên liệu: sầu riêng chưa chín (thịt quả chưa mềm dễ cắt miếng) Nguyên liệu phụ: muối (tùy thuộc nhu cầu người tiêu dùng), phụ gia… Phương pháp: sử dụng phương pháp chiên bề sâu

Hình 1-2 Bột Sầu riêng

SVTH: TRẦN VĂN TUẤN GVHD: TS HUỲNH NGỌC HÙNG 10

Paste sầu riêng

Nguyên liệu chính: trái chín (chín mùi) hay những trái rụng (dễ tách vỏ và khuấy trộn trong quá trình trộn)

Hình 1-3 Paste Sầu riêng

Sầu riêng sơ chế

Sầu riêng sơ chế có chất lượng hầu như giống với sầu riêng tươi Đó chính là sầu riêng tươi được qua quá trình chế biến tối thiểu, thuận lợi để ăn ngay Nên chọn sầu riêng chín vừa phải để chế biến sản phẩm này

2 CÁC CÔNG NGHỆ SẤY SẦU RIÊNG

Cùng với sầu riêng bảo quản lạnh thì công nghệ sấy giúp bảo quản sầu riêng

là một điều vô cùng quan trong, giúp những trái sầu riêng Việt Nam có thể đi xa hơn, ra ngoài thế giới Cùng với đó việc đa dạng hoá sản phẩm từ sầu riêng như snack sẽ tăng lượng tiêu thụ cho sản phẩm Những buổi đi chơi, đi du lịch sẽ thuận tiện hơn cho khách hàng có thể mang theo và sử dụng sầu riêng mọi lúc mọi nơi

Tiên hành nghiên cứu quy trình sản xuất sản phẩm cơm sầu riêng sấy thăng hoa để thay đổi khẩu vị cho người tiêu dùng, sản phẩm đến tay người tiêu dùng quanh năm, đồng thời nâng cao giá thành nguyên liệu trái sầu riêng cho người trồng

2.1 Công nghệ sấy lạnh Bơm nhiệt

a) Hệ thống sấy lạnh bơm nhiệt

Sấy bơm nhiệt là sử dụng hệ thống bơm nhiệt kết hợp với bộ cấp nhiệt phụ

để có thể điều chỉnh chính xác nhiệt độ sấy cần cung cấp cho buồng sấy, sử dụng hệ thống bơm nhiệt nhằm 2 mục đích chính là làm khô không khí sấy trước khi đưa trở lại buồng sấy và tận dụng nguồn nhiệt từ bơm nhiệt tạo ra để làm nóng khí sấy

b) Nguyên lý hoạt động

• Giai đoạn 1-2: Không khí sấy đi qua buồng sấy mang ẩm từ vật liệu sấy đi nên tỉ lệ ẩm sẽ tăng lên và nhiệt độ sẽ giảm xuống Khi sấy với nhiệt độ thấp

Hình 1-4 Hệ thống sấy bơm nhiệt thực tế

Hình 1-5 Sơ đồ nguyên lý và đồ thị làm việc

SVTH: TRẦN VĂN TUẤN GVHD: TS HUỲNH NGỌC HÙNG 12

ngang bằng với nhiệt độ vật liệu thì đoạn 1-2 sẽ thẳng đứng (nhiệt độ bầu khô không đổi)

• Giai đoạn 2-3: Không khí sấy đi qua bộ bay hơi (dàn lạnh) sẽ giảm nhiệt độ

về trạng thái bão hòa, sau đó giảm tiếp về nhiệt độ điểm sương và hơi nước trong không khí ngưng tụ, tách ra ngoài

• Giai đoạn 3-4: Không khí sấy ở trạng thái điểm sương sẽ tiếp tục đi qua bộ ngưng tụ (dàn nóng) và được tăng nhiệt độ lên lại

• Giai đoạn 4-1: Không khí sấy tiếp tục đi qua bộ phận cấp nhiệt phụ để đạt đến nhiệt độ sấy yêu cầu và tiếp tục trở lại theo chu trình kín Khi thiết kế máy sấy bơm nhiệt, công suất bộ phận bơm nhiệt sẽ được tính toán theo khả năng tách ẩm, còn nhiệt độ sấy sẽ được tính theo tổng công suất toả nhiệt của dàn nóng và bộ phận cấp nhiệt phụ

c) Ưu nhược điểm

2.2 Công nghệ về sấy thăng hoa

a) Hệ thống sấy Thăng hoa

Sấy thăng hoa là quá trình tách ẩm khỏi vật liệu sấy trực tiếp từ trạng thái rắn biến thành trạng thái hơi nhờ quá trình thăng hoa Để tạo ra quá trình thăng hoa, vật liệu sấy phải được làm lạnh dưới điểm ba thể, nghĩa là nhiệt độ của vật liệu nhỏ hơn 0oC và áp suất tác nhân sấy bao quanh vật p < 620 Pa Từ đó, vật liệu sấy nhận được nhiệt lượng để ẩm từ trạng thái rắn thăng hoa thành thể khí vào môi trường Như vậy, trong các hệ thống sấy thăng hoa phải tạo được chân không trong buồng sấy và làm lạnh vật xuống dưới 00 C

Giá sản phẩm có thể lên đến $37.00 - $45.50/ Kilogram Giá nội địa khoải 309.000VND/1 gói 100g Giá Thái Lan từ 150.000-300.000 VND/ 100g được bán ở Việt Nam

Hình 1-6 Hệ thống sấy Thăng hoa thực tế

b) Nguyên lý hoạt động

Hình 1-7 Đồ thị làm việc của hệ thống sấy thăng hoa

Giai đoạn 1: Vật sấy sẽ được cấp đông ở nhiệt độ từ -40C đến -70C tùy

vào từng sản phẩm sử dụng Sản phẩm sấy chân không thường sẽ được cấp đông ở nhiệt độ -40C cho tới khi nước trong vật sấy chuyển toàn bộ sang thể rắn

Giai đoạn 2: Khi nước sôi, tốc độ bốc hơi diễn ra nhanh nhất nên phải

được sấy trong môi trường chân không Khi sấy chân không, 90% nước trong vật sẽ được lấy ra

Giai đoạn 3: Giai đoạn này, nước dư trong sản phẩm sẽ được lấy ra Nhiệt

độ trong buồng sẽ được tăng cao sấy cho tới khi lượng nước trong vật còn lại khoảng 1-5%

Khi sấy trong môi trường chân không sẽ làm nước sôi ở nhiệt độ thấp giúp tăng tốc độ bay hơi Sấy chân không làm rút thời gian sấy, giúp sản phẩm được đẹp và chất lượng hơn

SVTH: TRẦN VĂN TUẤN GVHD: TS HUỲNH NGỌC HÙNG 14

2.3 Các chỉ tiêu sấy và Phân tích và lựa chọn

Co rút

Trong quá trình sấy khô, mẫu trải qua sự co rút Co rút có mối quan hệ chặt chẽ với độ ẩm cho các vật liệu sinh học Một biểu hiện phổ biến đã được sử dụng bởi nhiều nhà nghiên cứu (Konstance và Panzer, 1985; Kechaou et al., 1987; Vagenas và Marinos-Kouris, 1991; Simal et al., 1994; Bowser và Wilhelm, 1996; Querioz và Nebra, 1996) như:

Bảng1: Các hằng số p, q, y và R2 trong sấy máy bơm nhiệt

Thay đổi màu sắc

Thay đổi màu sắc là kết quả của màu nâu không enzyme và phá hủy các sắc tố trái cây tự nhiên Browning không enzyme thường được giả định theo động học không thứ tự (Toribio và Lozano, 1986; Singh et al., 1983) trong khi phá hủy các sắc tố trái cây tự nhiên theo động học phản ứng thứ nhất (Abers và Wrolstad, 1979; Skrede, 1985)

Kết luận:

Theo một số nghiên cứu thì: Độ co rút giữa các sản phẩm từ sấy thăng hoa và sấy lạnh không khác nhau, nhưng có thể thấy màu sắc của sản phẩm ít bị thay đổi hơn và các chất dinh dưỡng được bảo toàn ở mức cao hơn

Có thể thấy là Sấy thăng hoa tuy có thời gian sấy lâu tương đương chi phí vận hành lớn hơn các hệ thống sấy khác, nhưng chất lượng sản phẩm và màu sắc có chất lượng cao nhất (mùi vị, đảm bảo màu sắc) Với yêu cầu chất lượng sản phẩm sấy cao để phục vụ cho phân khúc khách hàng cao cấp và xuất khẩu ra nước ngoài, cùng

W F

D F

D

5

0 0

0

0 8

1 2

0

Hình 1-8 So sánh tổng số thay đổi màu sắc cho xoài giữa các phương pháp

sấy khác nhau

SVTH: TRẦN VĂN TUẤN GVHD: TS HUỲNH NGỌC HÙNG 16

nghệ sấy thăng hoa sẽ đảm bảo chất lượng của sản phẩm đối với yêu cầu của thị trường mà chúng ta nhắm tới

Không chỉ vậy sản phẩm sau khi sấy thăng hoa có khối lượng rất nhẹ so với sản phẩm của các công nghệ sấy khác, đều này giúp giảm chi phí vận chuyển và thuận tiện cho khách hàng mua được nhiều hơn

Với việc sấy chân không, sản phẩm sẽ được đảm bảo vệ sinh ở mức cao hơn so với sấy bơm nhiệt, khi mà dường như thời gian tiếp xúc không khí ở trong buồng là rất ít so với những công nghệ khác

Với quy mô lớn của nhà máy thì lựa chọn một hệ thống lớn như Sấy thăng hoa

là khả thi

CHƯƠNG 2 CÔNG NGHỆ SẤY THĂNG HOA

2.1 LỊCH SỬ PHÁT TRIỂN CỦA NGÀNH SẤY THĂNG HOA

Thăng hoa, là quá trình chuyển pha từ pha rắn sang pha hơi không thông qua pha lỏng, đã được phát hiện từ rất sớm bởi một số người Tây Tạng (Trung Quốc), khi họ leo lên những ngọn núi cao có băng tuyết phủ đầy quanh năm và thấy hiện tượng tảng băng đang bốc hơi thành những làn khói trắng Tuy nhiên, người Tây Tạng chưa thể hình thành nên lý thuyết về sự thăng hoa từ thể rắn sang thể khí Đến những năm 1761 – 1764 giáo sư Black, trong những lần thí nghiệm nhiệt – lạnh, mới tìm ra lý thuyết về nhiệt ẩn hóa hơi của chất lỏng và rắn, nhiệt ẩn nóng chảy của chất rắn Tiếp theo là một phát hiện quan trọng vào năm 1780 khi hai nhà khoa học Clouet và Monge lần đầu tiên hóa lỏng được SO2 Năm 1810 một nhà khoa học Leslie (Pháp) đã thiết kế, chế tạo thành công máy nén hấp thụ với cặp môi chất lạnh H2O/H2SO4 Đến giữa thế kỉ 19, máy này được phát triển một cách rầm rộ nhờ kỹ

sư tài ba Carré (Pháp) với hàng loạt bằng phát minh về máy lạnh hấp thụ chu kỳ liên tục với các cặp môi chất lạnh khác nhau

Năm 1834, J Perkins (Anh) đã thiết kế, chế tạo thành công hệ thống máy lạnh nén hơi với đầy đủ các chi tiết như một hệ thống lạnh hiện đại có máy nén, có thiết

bị ngưng tụ, thiết bị bay hơi và van tiết lưu

Năm 1910 nhà khoa học Leiblanc là người đầu tiên đã chế tạo thành công máy lạnh Ejector hơi nước Đây là một sự kiện có ý nghĩa rất trọng đại của ngành kỹ thuật lạnh

Năm 1930, một số nhà khoa học Mỹ đã phát hiện tính chất nhiệt động của các loại môi chất lạnh hữu cơ Freon rất tốt Và lịch sử ngành công nghệ nhiệt – lạnh bước sang trang mới

Năm 1950 – 1960, các nhà khoa học Mỹ đã chế tạo thành công hệ thống máy sấy thăng hoa hoàn chỉnh; sau đó là Nga, Pháp, Anh, Đức… cũng chế tạo thành công hệ thống sấy thăng hoa này với nhiều dạng khác nhau

Năm 1970, các nhà cơ khí chế tạo của Đức đã thiết kế, chế tạo thành công hệ thống máy sấy thăng hoa công nghiệp hiện đại bậc nhất thế giới với hệ điều khiển thông minh và trưng bày tại Hội chợ triển lãm thương mại quốc tế ở Paris (Pháp)

SVTH: TRẦN VĂN TUẤN GVHD: TS HUỲNH NGỌC HÙNG 18

2.2 CƠ SỞ KHOA HỌC SẤY THĂNG HOA

2.2.1 Các quá trình chuyển pha của nước

Nước trong thực phẩm tự nhiên luôn có thể tồn tại ba thể, thể lỏng, thể rắn và thể khí Sấy thực phẩm là dùng phương pháp nhất định để lấy lượng nước trong thực phẩm ra khỏi nguyên liệu để làm tăng độ khô, giảm độ ẩm kéo dài thời gian sử dụng sản phẩm Dựa trên nguyên tắc này, phân loại được hai dạng phương pháp sấy

Phương pháp 1: chuyển trực tiếp nước ở thể lỏng sang thể hơi, phương pháp

này là phương pháp cũ, chỉ sấy nhiệt bình thường nên mất rất nhiều chất dinh dưỡng trong thực phẩm

Phương pháp 2: chuyển nước từ thể lỏng sang thể rắn sau đó tạo môi trường

thích hợp để thể rắn thăng hoa, phương pháp này dùng kỹ thuật sấy thăng hoa ở nhiệt độ thấp, đây là một trong những phương pháp hiện đại tiên tiến nhất hiện nay,

vì nó có thể giữ lại toàn bộ đặc tính tự nhiên cũng như về phẩm chất dinh dưỡng trong thực phẩm

2.2.2 Quá trình tách ẩm bằng phương pháp sấy thăng hoa

Công nghệ sấy thăng hoa có ba giai đoạn

Giai đoạn 1: cấp đông sản phẩm, chuyển ẩm từ thể lỏng sang thể rắn

Giai đoạn 2: sấy thăng hoa thực phẩm, chuyển ẩm từ thể rắn sang thể khí, kết

thúc giai đoạn này khi nhiệt độ nguyên liệu đạt 0oC và ẩm tự do bay hơi hoàn toàn

Giai đoạn 3: sấy chân không thực phẩm, giai đoạn này chủ yếu làm mất ẩm

liên kết hóa lý ở trong nó, kết thúc giai đoạn này khi xảy ra sự cân bằng nhiệt độ, nhiệt độ nguyên liệu đạt tới nhiệt độ môi trường sấy và nhiệt độ tấm bức xạ, độ ẩm cuối cùng của sản phẩm từ 2 ÷ 4 % rất khô

Hình 2-1 Đồ thị 3 điểm của nước

2.2.3 Bản chất của quá trình sấy và Đồ thị động học của quá trình sấy thăng hoa

Là quá trình tách ẩm ra khỏi vật liệu sấy (Hình 2-1) bằng nhiệt ở tại nhiệt độ

và áp suất xác định, với các mục đích sau:

• Giảm trọng lượng của sản phẩm, giảm chi phí vận chuyển

• Tăng độ bền cho sản phẩm, làm thay đổi giá trị cảm quan của sản phẩm

• Tăng khả năng bảo quản Đối với các sản phẩm sinh học, thực phẩm, là môi trường giàu dinh dưỡng, nhưng vì độ ẩm của sản phẩm nhỏ hơn 6% không

đủ điều kiện để cho vi sinh vật sinh trưởng và phát triển làm hư các sản phẩm

Hình 2-2 Đồ thị làm việc của hệ thống sấy Thăng hoa

SVTH: TRẦN VĂN TUẤN GVHD: TS HUỲNH NGỌC HÙNG 20

2.2.4 Phân loại hệ thống sấy thăng hoa

Bảng 2-1 So sánh các hệ thống sấy thăng hoa

Hệ thống sấy thăng hoa tự cấp đông Hệ thống sấy thăng hoa cấp đông riêng

Do buồng cấp đông sản phẩm cũng

chính là buồng thăng hoa nên sản phẩm

không cần vận chuyển từ giai đoạn cấp đông

sang giai đoạn sấy thăng hoa

Do buồng cấp đông sản phẩm riêng với buồng sấy thăng hoa nên quá trình sấy rất an toàn mà không sợ nổ áp suất do gas khi cấp nhiệt ở giai đoạn cuối

Không ảnh hưởng đến nhiệt độ sản

phẩm trước khi sấy thăng hoa

Không có sự cố về gas lạnh như rò, xì gas lạnh gây hư hỏng sản phẩm

Không tốn nhân công, máy móc, chi

phí vận chuyển sản phẩm sấy từ buồng cấp

đông sang buồng sấy

Luôn đảm bảo vệ sinh an toàn cho sản phẩm

Thích hợp cho các máy có công suất

nhỏ dưới 50kg 1 mẻ

Buồng thăng hoa không cần bọc bảo

ôn do đó dễ chế tạo, lắp đặt và bảo hành bảo trì

Có thể sấy được các sản phẩm đã

được cấp đông

Thích hợp cho tất cả các hệ thống sấy thăng hoa lớn và nhỏ

Hệ thống tự điều khiển an toàn, bền hơn

Hệ thống lạnh chỉ chạy cho thiết bị hóa đá nên thiết kế phù hợp với công suất, tiết kiệm điện năng

2.2.4 Các thiết bị chính của hệ thống lạnh sấy thăng hoa

Mỗi hệ thống sấy thăng hoa gồm có 4 bộ phận chính sau:

• Buồng sấy thăng hoa cũng là buồng cấp đông sản phẩm (nếu hệ thống

tự cấp đông), nếu năng suất lớn thì phải có hệ thống lạnh đông sản phẩm riêng

• Hệ thống lạnh chạy cho buồng cấp đông sản phẩm

• Hệ chân không kết nối với buồng hóa đá và buồng sấy

• Hệ thống đo lường và điều khiển quá trình sấy thăng hoa

Để hệ thống sấy thăng hoa làm việc ổn định, đạt chất lượng tốt và thương mại

được, đòi hỏi nhà chế tạo phải tính toán, thiết kế chính xác, từ diện tích bề mặt truyền nhiệt trong giai đoạn lạnh đông, giai đoạn sấy thăng hoa đến công suất các thiết bị trong hệ thống

Hình 2- 3 Sơ đồ nhiệt hệ thống sấy thăng hoa

Bình thăng hoa là một hình trụ tròn nằm ngang Một đáy được hàn liền với hình

trụ, còn đáy kia là một chỏm cầu được gắn kết với than hình trụ bằng bu lông để đưa vật liệu sấy vào ra Đỉnh bình thăng hoa có một mặt bích để nối với bơm chân không qua bình ngưng-đóng băng Phía trong bình thăng hoa người ta bố trí các hộp kim loại xen kẽ nhau Trên các hộp đó là các khay chứa vật liệu sấy Trong các hộp

là nước nóng chuyển động Do nhiệt độ trong bình thăng hoa rất thấp và có một độ chân không rất lớn nên truyền nhiệt giữa các thành hộp chứa nước nóng với vật liệu sấy chủ yếu xảy ra nhờ bức xạ nhiệt

Bình ngưng đóng băng:

Thiết bị ngưng tụ hơi nước sang lỏng: trong nhiều hệ thống thiết bị công nghệ với độ chân không thấp, hỗn hợp khí cần được giải phóng để tạo chân không chủ yếu là hơi nước và một phần khí không ngưng Trong trường hợp này, hệ thống chân không làm việc có hiệu quả nhất khi có thiết bị ngưng tụ hơi nước tổ hợp với

bơm chân không, làm giảm tiêu hao năng lượng cơ học và tránh hỏng hóc cho bơm

SVTH: TRẦN VĂN TUẤN GVHD: TS HUỲNH NGỌC HÙNG 22

Thiết bị ngưng tụ hơi nước sang thể rắn (nghịch thăng hoa): thiết bị nghịch thăng hoa cũng là những dạng của các thiết bị trao đổi nhiệt dạng ống chùm hoặc các khung bản Nhưng vì tác nhân lạnh có nhiệt độ sôi thấp nên hơi nước trên bề mặt lạnh đó trong điều kiện độ chân không thấp ngưng tụ luôn ở trạng thái rắn Nước đá ngưng tụ trên bề mặt làm lạnh thay đổi hệ số truyền nhiệt từ hơi nước đến tác nhân lạnh, hạn chế quá trình ngưng tụ Để khắc phục hiện tượng này trong các

hệ thống làm việc liên tục người ta thường mắc hai thiết bị ngưng tụ làm việc thay đổi Trong quá trình thiết bị làm việc, khi bề dày lớp nước đá quá lớn, hệ số truyền nhiệt quá thấp thì dừng thiết bị lại, phá lớp nước đá bằng phương pháp cấp nhiệt làm tan nước đá rồi tháo ra Hoặc thiết bị có thêm thanh gạt để nạo liên tục nước đá vừa ngưng tụ trên bề mặt lạnh nhằm duy trì điều kiện tốt từ hơi nước truyền nhiệt

sang tác nhân lạnh

Có hai loại thiết bị ngưng tụ –đóng băng –nạo tuyết:

Thiết bị ngưng tụ - đóng băng không có bộ phận cào – nạo tuyết gồm 2

loại: ống trao đổi nhiệt dạng ống chùm xếp song song nhau và môi chất lạnh đi trong ống còn hơi ẩm đi ngoài ống, như vậy hơi nước sẽ hóa tuyết bám trên bề mặt ngoài của ống trao đổi nhiệt và ống trao đổi nhiệt dạng vòng xoắn ốc có từ

2 - 4 vòng xoắn lồng vào nhau, tùy theo công suất của hệ thống sấy chân không

mà số vòng xoắn sẽ được tính toán và bố trí hợp lý với diện tích trao đổi nhiệt trong quá trình hóa tuyết Nhược điểm của thiết bị này đó là khó gia công, có tổn thất áp suất khi môi chất lạnh tuần hoàn qua hệ thống, dầu bôi trơn khó kéo

về cacte máy nén một cách hoàn toàn Còn ưu điểm của chúng thì có khả năng trao đổi nhiệt tương đối tốt Hiện nay, thường dùng cho hệ thống lạnh có công suất nhỏ hay trung bình Khi cấp nhiệt cho thiết bị ngưng tụ - đóng băng cần chú ý nhiệt độ bay hơi của môi chất trong thiết bị ngưng tụ - đóng băng gần như không thay đổi trong suốt quá trình sấy Tùy thuộc vào độ chân không mà nhiệt

độ trong dàn bốc hơi (hay chùm ống trao đổi nhiệt của thiết bị ngưng tụ - đóng

băng) phải phù hợp thì hơi ẩm mới có thể hóa tuyết được

Cấu tạo thiết bị ngưng tụ - đóng băng có bộ phận cào – nạo tuyết: loại

thiết bị này có tính vượt trội hơn so với loại không có bộ phận cào – nạo vì khi loại bỏ lớp tuyết bám trên bề mặt dàn lạnh sẽ làm tăng khả năng truyền nhiệt,

nhưng khá là tốn chi phí năng lượng để chạy động cơ cho bộ phận cào – nạo Hơn nữa, sự gia công chế tạo phức tạp, phải đảm bảo độ kín nên sẽ gây khó

khăn khi bảo dưỡng Vì vậy đây cũng là mặt hạn chế khi lựa chọn thiết bị

2.3 ỨNG DỤNG

2.3.1 Ứng dụng kỹ thuật sấy thăng hoa trong nông nghiệp

Trong bảo quản các loại thủy hải sản

Hình 2-4 Tôm sú sấy thăng hoa Hiện nay việc ứng dụng công nghệ sấy thăng hoa vào trong sản xuất các mặt hàng nông sản ngày càng phổ biến Một số sản phẩm thủy sản được bảo quản bằng công nghệ sấy thăng hoa như các loại tôm, các loại mực các loại thủy sản có giá trị cao như hải sâm, bào ngư cũng được đưa vào Công nghệ sấy thăng hoa đã giúp giải quyết một phần nào đó cho công nghệ làm cho giá thành của sản phẩm giảm và bảo quản bằng phương pháp này sẽ ít độc cho môi trường mà vẫn giữ gần như nguyên vẹn giá trị dinh dưỡng của nó

SVTH: TRẦN VĂN TUẤN GVHD: TS HUỲNH NGỌC HÙNG 24

Trong bảo quản các sản phẩm rau quả

Hình 2-5 Sấy thăng hoa Nông sản

Như chúng ta đã biết nước ta là một nước có diện tích sản xuất nông nghiệp tương đối lớn Đặc biệt là sản xuất các loại trái cây và rau củ nhưng phụ thuộc rất nhiều vào tính thời vụ Và việc bảo quản các loại trái cây là một điều cần thiết Do trái cây chứa nhiều nước và có nhiều loại vitamin và khoáng chất nhưng các thành phần này rất dễ bị vi sinh vật tấn công làm cho không còn giữ nguyên được giá trị ban đầu Từ nhiều thập niên qua con người đã sử dụng các hệ thống lạnh như tủ lạnh, xưởng lại để bảo quản các loại trái cây Ngày nay công nghệ sấy thăng hoa đã được ứng dụng trong việc bảo quản các loại trái cây Những loại sản phẩm của công nghệ này đã cho ra thị trường như: sầu riêng sấy, bột gấc sấy, cà rốt sấy, mít sấy, chuối sấy thăng hoa Ngoài ra nó còn ứng dụng trong làm mứt và sản xuất các loại bột màu từ thiên nhiên

2.3.2 Ứng dụng kỹ thuật sấy thăng hoa trong y tế

Trong bảo quản thuốc và các vật phẩm y tế

• Các loại vacxin: Do giữ được các tính chất tươi sống, các hoạt tính sinh học, đặc hiệu nên kỹ thuật sấy thăng hoa được sử dụng để sản xuất các loại vắc xin đông khô cho người và gia súc Hiện nay ở nước ta người ta đã sử dụng rất phổ biến kỹ thuật này như ở Viện vệ sinh và dịch tế Hà Nội, Viện Pasteur thành phố Hồ Chí Minh, Viện sản xuất sinh vật phẩm Đà Lạt – Nha Trang…

• Huyết tương: Huyết tương sấy thăng hoa là sản phẩm được sản xuất

từ máu tươi, là một trong những vật phẩm rất quý báu, dùng để điều trị cấp cứu Trong quá trình sản xuất huyết tương khô người ta làm lạnh và sấy thăng hoa để đạt được huyết tương có độ ẩm 1%

Trong bảo quản các loại cây thuốc và thực phẩm chức năng

• Sữa là một loại thực phẩm chức năng tốt cho sức khỏe với việc ứng dụng công nghệ sấy thăng hoa vào sản xuất cũng đã cho ra những thành tựu Sản xuất sữa ong chúa một loại sữa có giá trị dinh dưỡng cao cung cấp cho con người nhiều loại vitamin, khoáng chất, các hoạt chất sinh học chống lão hóa và ung thư

• Từ xưa con người đã bảo quản các loại cây thuốc cũng như các loại dược liệu bằng cách phơi khô Nhưng cách này thì phụ thuộc rất nhiều vào thời tiết và cũng như các sản phẩm này lại dễ bị nấm mốc Nên để bảo quản nó lâu thì người ta cho vào các loại thuốc này là lưu huỳnh và các hợp chất của nó nhưng chất này lại ảnh hưởng đến sức khỏe con người Để khắc phục điều đó con người đã ứng dụng công nghệ sấy thăng hoa vào trong bảo quản các loại dược phẩm quí Và việc làm khô ở điều kiện nhiệt độ thấp cũng không làm mất đi các dược tính vốn

có của các loại thuốc Một số sản phẩm đáng chú ý như nấm linh chi, đông trùng hạ thảo, hà thủ ô…

Ứng dụng trong nông nghiệp sản xuất hóa chất

Những ứng dụng quan trọng nhất của lĩnh vực hóa chất là sự hóa lỏng khí bao gồm hóa lỏng các chất khí là sản phẩm của công nghiệp hóa học như clo, ammoniac, cacbonic, sunfuro, clohydric, các loại khí đốt, các loại khí sinh học… Hóa lỏng và tách khí tử các thành phần của không khí là ngành công nghiệp

có ý nghĩa rất lớn đối với ngành luyện kim, chế tạo máy và các ngành kinh tế khác

kể cả y học và sinh học Oxy và nito được sử dụng trong các lĩnh vực khác nhau như hàn, cắt kim loại, sản xuất phân đạm, làm chất tải lạnh… Các khí trơ như heli, argon… được sử dụng trong các nghiên cứu vật lý, trong công nghiệp hóa chất

và sản xuất bóng đèn Cao su và các loại dẻo khi hạ nhiệt độ xuống đủ thấp chúng

sẽ trở nên giòn và cứng như thủy tinh Nhờ đặc tính này, người ta có thể chế tạo bột cao su mịn Khi hòa trộn với bột sắt để tạo cao su từ tính hoặc hòa trộn với phụ gia nào đó để đạt được sự đồng đều rất cao

Trong việc sản xuất các loại tinh dầu vì các hợp chất này có thể tan trong nhưng nhiệt độ nóng chảy lại thấp hơn so với nước nên không thể loại nước bằng phương pháp hóa học thông thường mà phải sử dụng công nghệ sấy thăng hoa để

SVTH: TRẦN VĂN TUẤN GVHD: TS HUỲNH NGỌC HÙNG 26

Một số ứng dụng khác

• Ngoài những ứng dụng trên thì sấy thăng hoa còn được sử dụng để bảo quản các chế phẩm sinh học Các loại chế phẩm sinh học thường rất nhạy cảm với nhiệt độ và bị biến tính trong quá trình nhiệt độ

• Được ứng dụng trong công nghệ tế bào gốc để bảo quản các loại gen của các loại sinh vật qúy hiếm

• Được ứng dụng trong nghệ xăng dầu để loại các thành phần nước có trong các sản phẩm xăng dầu thông qua các giai đoạn chế biến

2.3.3 Kết luận

Với các nội dung nêu trên từ các mục trên, đồ án thiết kế về hệ thống lạnh sấy thăng hoa sầu riêng sẽ cho ta thấy cái nhìn tổng quan về cấu tạo chung của thiết bị này và cũng như cơ sở để tạo ra phương pháp sấy thăng hoa Ngoài ra cũng cho ta thấy được những thành tựu của công nghệ này kể cả trong nước và quốc tế Tiềm năng phát triển của công nghệ này cũng như là những lợi ích to lớn mà thiết bị này mang lại cho cuộc sống của chúng ta Là một thiết bị hứa hẹn mang lại cho mọi người nguồn thực phẩm chất lượng, xanh và sạch đáp ứng đủ nhu cầu cho người tiêu dùng trong và ngoài nước Mang lại một cái nhìn mới về sự phát triển của nền

kỹ thuật máy móc tiên tiến nước nhà Nhưng cũng cho thấy được sự phức tạp và kỹ thuật để vận hành và nghiên cứu tương đối khó khăn cũng như khối lượng kiến thức cho công nghệ là rất lớn Tóm lại chương này đã cho ta cái nhìn tổng quan nhất về công nghệ sấy thăng hoa

Là một hệ thống sản xuất sầu riêng thăng hoa, ta cần chọn hệ thống sấy và hệ thống lạnh hợp li

Với năng suất là 1000kg/mẻ thì hệ thống sấy cần có buồng cấp đông riêng và buồng sấy riêng để tiện cho việc điều khiển, vận hành Với sự tách biệt các thiết bị với nhau, sản phẩm đảm bảo sẽ không bị ảnh hưởng do rò rỉ gas lạnh quá lâu

Hệ thống cấp đông nhanh sẽ bố trí trước buồng sấy thăng hoa Môi chất dùng

để làm lạnh Freon R22 để đảm bảo nếu có rò rỉ gas vào buồng thì cũng không gây ảnh hưởng đến sản phẩm Khi chọn R22 là môi chất cho buồng cấp đông, thì ta cũng chọn R22 là mội chất dùng cho Bình ngưng tụ - đóng băng để tạo tính thống nhất cho hệ thống, đảm bảo vận hành và bảo trì thuận tiện

C HƯƠNG 3 T ÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ HỆ THỐNG

3.1 Những thông số ban đầu cần thiết cho tính toán

Độ ẩm nguyên liệu ban đầu: do sản phẩm chưa được nghiên cứu thực nghiệm, nên chọn độ ẩm ban đầu của nguyên liệu là Wv= 65%

Độ ẩm cuối cùng: Wr= 5%

Năng suất lạnh đông sản phẩm là 1000 kg sản phẩm/mẻ

Chọn hệ thống sử dụng môi chất lạnh R22

Nhiệt độ môi trường nóng nhất trong năm là: tft = 35 0C

Nhiệt độ kết tinh của nước trong sầu riêng tkt = -1,06 0C

Nhiệt độ thăng hoa của sầu riêng tth = -19 0C

Bảng 3-1 Thành phần hoá học của sầu riêng nguyên liệu

Chất Tỉ lệ Tỉ lệ tính theo

nguyên liệu tươi

Tỉ lệ tính theo chất khô của nguyên liệu