(TIỂU LUẬN) đồ án QUÁ TRÌNH THIẾT bị TRONG CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM đề tài TÍNH TOÁN THIẾT kế hệ THỐNG sấy THÙNG QUAY sấy cà PHÊ NHÂN THEO NĂNG SUẤT NHẬP LIỆU 1700KGH, độ ẩm vật LIỆU vào là 37% và độ ẩm vật LIỆU RA là 7%

Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình sấy Các yếu tố liên quan đến điều kiện sấy - Nhiệt độ tác nhân sấy : trong phương pháp sấy đối lưu, nhiệt độ tác nhân sấy càngcao thì tốc độ truyền nhi

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

KHOA CÔNG NGHỆ HÓA HỌC VÀ THỰC PHẨM

37% VÀ ĐỘ ẨM VẬT LIỆU RA LÀ 7%

GVHD: TS Phạm Văn Hưng SVTH: Nguyễn Vinh Phúc MSSV: 15116041

Thành phố Hồ Chí Minh, tháng 11/2018

MỤC TIÊU VÀ NHIỆM VỤ CỦA ĐỒ ÁN

Họ và tên sinh viên: Nguyễn Vinh Phúc MSSV: 15116041

Ngành: Công nghệ thực phẩm

1 Tên đồ án: Tính toán, thiết kế hệ thống sấy thùng quay sấy cà phê nhân theo

năng suất nhập kiệu 1700 kg/h, độ ẩm vật liệu vào là 37%, độ ẩm vật liệu ra là7%

2 Mục tiêu đồ án:

Thiết kế được hệ thống sấy thùng quay hoạt động liên tục để sấy cà phê nhân dựatrên những thông số kỹ thuật sau:

- Năng suất nhập liệu: G1 = 1700kg/h

- Độ ẩm ban đầu của cà phê nhân : ω1 = 37%

- Độ ẩm của cà phê sau khi sấy: ω 2 = 7%

3 Nhiệm vụ đồ án:

- Tìm hiểu về công nghệ và thiết bị sấy thùng quay

- Tính toán các thông số đặc trưng trong quá trình sấy

- Tính toán những chi tiết của hệ thống sấy: thiết bị chính, thiết bị phụ

- Xây dựng bản vẽ hệ thống và bản vẽ chi tiết

4 Ngày giao nhiệm vụ đồ án: 10/2019.

5 Ngày hoàn thành đồ án: 12/12/2019.

6 Họ và tên người hướng dẫn: TS Phạm Văn Hưng

Phần hướng dẫn: Toàn bộ đồ án

Tp Hồ Chí Minh, ngày , tháng , năm 2019

NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN

ĐIỂM SỐ

Thành phố Hồ Chí Minh, ngày tháng năm

Chữ ký giảng viên hướng dẫn

NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN HỘI ĐỒNG

ĐIỂM SỐ

Thành phố Hồ Chí Minh, ngày tháng năm

Chữ ký giảng viên

MỞ ĐẦU

Trên thế giới, thì kỹ thuật sấy trở thành một ngành khoa học và phát triển từnhững năm 50 của thế kỉ XX Nhờ các thành tựu khoa học nói chung, kỹ thuật sấy nóichung, chúng ta đã giải quyết những vấn đề kỹ thuật sấy cho các ngành công nghiệpcũng như nông nghiệp Đặc biệt là kỹ thuật sấy các nông sản với quy mô công nghiệplàm phong phú các mặt hàng nông sản

Là một quốc gia nằm trong vùng nhiệt đới, Việt Nam có những sản phẩm từ nôngngành nông nghiệp vô cùng phong phú như lúa gạo, ngô, khoai, sắn, đậu, lạc…vv Đặcbiệt, Việt Nam hiện đang đứng đầu thế giới về sản lượng xuất khẩu cà phê Robusta, chủyếu là xuất khẩu ở dạng cà phê nhân Để bảo quản quả cà phê sau khi thu hoạch tránh bị

hư hỏng thì cần phải trải qua các công đoạn chế biến khác nhau, chủ yếu là sấy và phơi

để làm giảm độ ẩm của sản phẩm Tuy nhiên, hiện nay ở nước ta, các thiết bị sấy có hiệuquả cao chủ yếu được nhập khẩu với giá thành cao nên chi phí sản suất lớn dẫn tới cácmặt hàng nông sản mang suất khẩu thị trường nước ngoài không thu được nhiều lợinhuận

Chính vì vậy, việc nghiên cứu, thiết kế các thiết bị sấy có ý nghĩa vô cùng quantrọng, nó quyết định đến hiệu suất và chất lượng sản phẩm, việc sử dụng hợp lí nhiênliệu, góp phần làm giảm chi phí và tăng thời gian bảo quản dẫn tới làm giảm giá thànhnông sản

Em xin chân thành cảm ơn sự hướng dẫn và chỉ bảo tận tình của thầy Phạm VănHưng đã giúp em hoàn thành đồ án môn học này

Vì chưa có kinh nghiệm làm đồ án, cùng với với nguồn kiến thức, khả năng tưduy, nghiên cứu còn hạn chế và tài liệu tham khảo không đầy đủ nên em không thể tránhkhỏi những sai sót, rất mong nhận được sự góp ý của các thầy cô và các bạn để đồ án của

em được hoàn thiện hơn

NỘI DUNG CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN

1.1.1.2 Các thông số đặc trưng cơ bản

Gk (kg): khối lượng vật liệu khô

G (kg): khối lượng vật liệu ẩm

ωk = G G a

k.100 %Khác với độ ẩm tương đối, vì khối lượng ẩm trong vật liệu (Ga ) có thể lớn hơn khối lượng vật liệu khô (Gk) nên độ ẩm tuyệt đối (ωk) có thể lớn hơn 100%

Phụ thuộc vào độ ẩm và bản chất của vật, được tính theo công thức sau:

Cva = C k+C a −C k

100 ω (kJ/kgK)Trong đó: ω: độ ẩm tương đối

Ck (kJ/kgK): nhiệt dung riêng của vật liệu khô

Ca (kJ/kgK): nhiệt dung riêng của ẩm1.1.1.3 Phân loại vật liệu ẩm

Vật liệu ẩm có cấu trúc xốp, mao dẫn Dựa vào đặc điểm này ta có thể chia vật liệu

ẩm thành ba nhóm chính:

- Vật keo:

Là vật xốp, nhưng có tính dẻo do có cấu trúc hạt Khi hút ẩm thì các hang keo giãn

ra, khi bị khử ẩm thì co lại, vì vậy vật keo có tính đàn hồi Keo động vật là một vật keođiển hình

- Gia nhiệt cho vậy sấy.

- Tải ẩm: mang ẩm từ bề mặt vật liệu vào môi trường

- Bảo vệ vật sấy khỏi bị hỏng do quá nhiệt

Tùy theo phương pháp sấy mà tác nhân sấy có thể một, hai hoặc cả ba nhiệm vụtrên (Hoàng Văn Chước, 2006)

1.1.2.2 Các loại tác nhân sấy

Hỗn hợp không khí và hơi nước

Dùng trong trường hợp cần có độ ẩm tương đối cao

Hơi quá nhiệt

Dùng trong trường hợp nhiệt độ cao và sản phẩm sấy là chất dễ cháy, nổ

1.1.3 Quá trình sấy

1.1.3.1 Định nghĩa

Quá trình sấy là quá trình chất lỏng hoặc hơi của nó mà chủ yếu là nước và hơinước nhận được năng lượng để dịch chuyển từ trong lòng vật ra bề mặt và nhờ tác nhânmang thải vào môi trường

1.1.3.2 Mục đích công nghệ

Bảo quản: quá trình sấy làm làm giảm độ ẩm, giảm giá trị hoạt độ của nước trongnguyên liệu nên ức chế vi sinh vật và một số enzyme, kéo dài thời gian bảo quản của sảnphẩn (Lê Văn Việt Mẫn, 2011).

1.1.3.3 Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình sấy

Các yếu tố liên quan đến điều kiện sấy

- Nhiệt độ tác nhân sấy : trong phương pháp sấy đối lưu, nhiệt độ tác nhân sấy càngcao thì tốc độ truyền nhiệt sẽ càng nhanh, dẫn đến tốc độ sấy cũng sẽ tăng theo,thời gian sấy giảm Nhưng nếu nhiệt độ tác nhân sấy quá cao có thể dẫn đến nhữngbiến đổi mạnh mẽ các tính chất vật lý hay hóa học của nguyên liệu, có thể ảnhhưởng xấu đến chất lượng của sản phẩm

- Độ ẩm tương đối của tác nhân sấy : ảnh hưởng quyết định đến độ ẩm của sản phẩmsau quá trình sấy Độ ẩm tương đối của tác nhân sấy càng thấp thì khả năng bayhơi ẩm của nguyên liệu càng cao

- Tốc độ tác nhân sấy : trong phương pháp sấy đối lưu, khi gia tăng tốc độ của tácnhân sấy sẽ giúp cho tốc độ truyền khối được tăng lên, khả năng bay hơi nước củanguyên liệu sẽ nhanh hơn giúp rút ngắn thời gian sấy

- Áp lực : áp lực trong buồng sấy sẽ ảnh hưởng đến trạng thái của nước trong nguyênliệu cần sấy

Các yếu tố liên quan đến nguyên liệu sấy

- Diện tích bề mặt của nguyên liệu : diện tích bề mặt càng lớn thì khoảng cách vàthời gian để phân tử nước bên trong nguyên liệu khuếch tán đến bề mặt biên sẽcàng ngắn, giúp rút ngắn thời gian sấy

- Cấu trúc của nguyên liệu : phần ẩm bên ngoài tế bào rất dễ bay hơi trong quá trìnhsấy Ngược lại phần ẩm bên trong tế bào sẽ rất khó tách Việc phá hủy cấu trúc tếbào sẽ giúp nước trong nội bào được tách ra dễ hơn, tuy nhiên điều này sẽ ảnhhưởng xấu đến chất lượng của sản phẩm

- Thành phần hóa học của nguyên liệu : các thành phần trong nguyên liệu sẽ quyếtđịnh khối lượng riêng và nhiệt dung riêng của nguyên liệu, những tính chất này sẽảnh hưởng đến tốc độ và thời gian sấy

1.1.3.4 Động lực

Khi tác nhân sấy tiếp xúc với vật liệu ẩm thì ẩm sẽ thoát ra dưới tác dụng của 3 lựctác động:

- Chênh lệch nồng độ ẩm trên bề mặt của vật liệu sấy và tác nhân sấy

- Chênh lệch nhiệt độ giữa ẩm thoát ra và tác nhân sấy sinh ra lực khuếch tán nhiệt

- Chênh lệch phân áp suất hơi nước trên bề mặt vật liệu ẩm và tác nhân sấy (HoàngVăn Chước, 2006)

1.1.3.5 Phân loại phương pháp sấy

Thường phân loại dựa vào trạng thái của tác nhân sấy hay cách tạo ra động lực củaquá trình dịch chuyển ẩm Theo cách phân loại này thì sẽ có hai phương pháp sấy:phương pháp sấy nóng và phương pháp sấy lạnh

Phương pháp sấy nóng

Trong phương pháp sấy nóng, tác nhân sấy và vật liệu sấy sẽ được đốt nóng Độnglực của phương pháp này là sự chênh lệch phân áp suất hơi nước trên bề mặt tác nhân sấy

và vật liệu ẩm Có hai cách để tạo ra sự chênh lệch này:

- Đốt nóng tác nhân sấy: làm cho độ ẩm tương đối giảm, dẫn đến làm giảm phân ápsuất hơi nước của tác nhân sấy

- Nhiệt độ của vật liệu sấy tăng: làm mật độ hơi trong các mao quản tăng, dẫn đếnlàm tăng phân áp suất hơi nước trên bề mặt của vật liệu

Vì vậy, các hệ thống sấy (HTS) nóng thường được phân loại theo phương phápcung cấp nhiệt:

- Hệ thống sấy đối lưu : là hệ thống sấy phổ biến nhất, dùng cả hai cách trên để tạo

sự chênh lệch phân áp suất hơi nước Vật liệu sấy nhận nhiệt đối lưu từ tác nhân

sấy là không khí nóng hoặc khói lò Hệ thống sấy đối lưu còn được phân loại ra:HTS hầm, HTS buồng, HTS thùng quay, HTS tháp, HTS khí động, v.v…

- Hệ thống sấy tiếp xúc : vật liệu sấy nhận nhiệt từ việc tiếp xúc với bề mặt nóng.

Các loại thường gặp: HTS lô, HTS tang, v.v…

- Hệ thống sấy bức xạ : vật liệu sấy nhận nhiệt từ một nguồn bức xạ.

- Các hệ thống sấy khác : ngoài các HTS nói trên còn có HTS dùng dòng điện cao

tần hoặc dùng năng lượng điện từ trường để đốt nóng vật liệu sấy Khi vật liệu sấyđược đặt trong một trường điện từ thì vật sẽ bị đốt nóng bởi những dòng điện xuấthiện trong chính nó

Phương pháp sấy lạnh

Động lực của phương pháp sấy lạnh cũng là tạo ra sự chênh lệch phân áp suất hơinước giữa tác nhân sấy và vật liệu sấy bằng cách giảm phân áp suất hơi nước của tácnhân sấy nhờ giảm lượng chứa ẩm Có các loại HTS lạnh sau:

- Hệ thống sấy lạnh ở t o > 0 : động lực của quá trình sấy tương tự như các hệ thống

sấy nóng Điểm khác nhau là cách làm giảm phân áp suất hơi nước trong tác nhânsấy Do HTS lạnh có nhiệt độ tác nhân sấy xấp xỉ nhiệt độ môi trường, nên thay vìđốt nóng đến nhiệt độ cao thì người ta sẽ làm giảm lượng chứa ẩm

- Hệ thống sấy thăng hoa : làm lạnh nhiệt độ của vật liệu sấy xuống dưới 0oC (T <273K) và áp suất bao quanh vật p < 610 Pa, khi đó nếu vật nhận được nhiệt lượng,

ẩm trong vật liệu sấy ở dạng rắn, trực tiếp biến thành hơi đi vào tác nhân sấy

- Hệ thống sấy chân không : nếu nhiệt độ vật liệu sấy nhỏ hơn 273K nhưng p > 610

Pa thì nước ở thể rắn phải chuyển sang lỏng rồi mới hóa hơi chứ không trực tiếpchuyển từ rắn thành hơi như ở HTS thăng hoa

Do yêu cầu kỹ thuật phức tạp và tốn kém, hiệu quả kinh tế không cao nên các HTSlạnh rất ít phổ biến, chủ yếu chỉ dùng để sấy những vật liệu sấy quý hiếm không chịuđược nhiệt độ cao

1.1.3.6 Lựa chọn hệ thống sấy

Trong phạm bài báo cáo này thì sẽ sử dụng HTS đối lưu, trong đó còn được phânloại ra:

- Hệ thống sấy buồng (HTSB):

Cấu tạo chủ yếu của HTSB là buồng sấy Trong buồng sấy bố trí các thiết bị đỡvật liệu gọi chung là thiết bị truyền tải (TBTT) Nếu dung lượng của buồng sấy bé vàTBTT là các khay sấy thì được gọi chung là tủ sấy Nếu dung lượng buồng sấy lớn vớiTBTT là xe goòng với các thiết bị chứa vật liệu thì gọi là HTSB kiểu xe goòng… Nóichung, TBTT trong HTSB rất đa dạng Ví dụ HTSB để sấy sơ chế thuốc lá mà chúng tagặp phổ biến ở Việt Nam trồng thuốc lá, TBTT chỉ là các sào bằng tre để treo thuốc Dođặc điểm nói trên, HTSB là một HTS chu kỳ từng mẻ Do đó, năng suất sấy không cao.Tuy nhiên, HTSB có thể sấy nhiều dạng VLS khác nhau từ dạng cục, hạt như các loại

nông sản đến vật liệu dạng thanh, tấm gỗ, thuốc lá… (Trần Văn Phú, 2008)

- Hệ thống sấy hầm (HTSH):

Khác với HTSB, trong HTSH, thiết bị sấy (TBS) là một hầm sấy dài, VLS vào đầunày và ra đầu kia của hầm TBTT trong HTSH thường là các xe goòng với các khay chứaVLS hoặc băng tải Đặc điểm chủ yếu của HTSH là bán liên tục hoặc liên tục Cũng nhưHTSB, HTSH có thể sấy nhiều dạng VLS khác nhau Tuy nhiên, do hoạt động bán liêntục hoặc liên tục nên năng suất của nó lớn hơn rất nhiều so với HTSB (Trần Văn Phú,2008)

- Hệ thống sấy tháp

Đây là hệ thống chuyên dùng để sấy VLS dạng hạt như thóc, ngô, lúa mỳ,… HTSnày có thể hoạt động liên tục hoặc bán liên tục TBS trong HTS này là một tháp sấy,trong đó người ta đặt một loạt các kênh dẫn xen kẽ với một loạt các kênh thải VLS đi từtrên xuống dưới và tác nhân sấy (TNS) từ kênh dẫn xuyên qua VLS thực hiện quá trìnhtrao đổi nhiệt – ẩm với VLS rồi đi vào kênh thải và thải vào môi trường (Trần Văn Phú,2008)

- Hệ thống sấy thùng quay

Đây là một HTS chuyên dụng để sấy các VLS dạng cục, hạt TBS trong HTS này

có thể là một ống tròn đặt nghiêng một góc nào đó Trong thùng sấy có thể bố trí các cáchxáo trộn hoặc không Khi thùng sấy quay, VLS vừa dịch chuyển từ đầu này đến đầu kiavừa bị xáo trộn và thực hiện quá trình trao đổi nhiệt – ẩm với dòng TNS (Trần Văn Phú,2008)

- Hệ thống sấy khí động

Có nhiều dạng HTS khí động TBS trong HTS này có thể là một ống tròn hoặcphễu, trong đó TNS có nhiệt độ thích hợp với tốc độ cao vừa làm nhiệm vụ trao đổi nhiệt– ẩm, vừa làm nhiệm vụ đưa VLS đi từ đầu này đến đầu kia của TBS Do đó, VLS trongHTS này thường là dạng hạt hoặc các mảnh nhỏ và độ ẩm cần lấy đi thường là ẩm bề mặt(Trần Văn Phú, 2008)

- Hệ thống sấy tầng sôi

Đây là một HTS chuyên dụng để sấy hạt TBS ở đây là một buồng sấy, trong đóVLS nằm trên ghi có đục lỗ TNS có nhiệt độ và tốc độ thích hợp đi xuyên qua ghi vàlàm cho VLS chuyển động bập bùng trên mặt ghi như hình ảnh các bọt nước sôi để thựchiện quá trình trao đổi nhiệt – ẩm Vì vậy, người ta gọi HTS này là HTS tầng sôi Hạt khônhẹ hơn sẽ nằm ở phía trên và được lấy ra một cách liên tục (Trần Văn Phú, 2008)

- Hệ thống sấy phun

HTS này dùng để sấy các dung dịch huyền phù như trong công nghệ sản xuất sữabột TBS trong HTS phun là một hình chóp trụ, phần chóp quay xuống phía dưới Dungdịch huyền phù được bơm cao áp đưa vào thiết bị tạo sương mù TNS có nhiệt độ thíchhợp đi vào TBS thực hiện quá trình trao đổi nhiệt – ẩm với sương mù VLS và thải ra môitrường Do sản phẩm sấy ở dạng bột nên trong HTS phun, TNS trước khi thải ra môitrường bao giờ cũng đi qua xyclon để thu hồi VLS bay theo Vật liệu khô được lấy ra ởđáy chóp bán liên tục hoặc liên tục (Trần Văn Phú, 2008)

Với nguyên liệu là cà phê nhân, ta có thể chọn phương pháp sấy bằng hệ thống sấythùng quay.

1.1.3.7 Lựa chọn tác nhân sấy

Trong HTS đối lưu, vai trò của tác nhân sấy đặc biệt quan trọng vì nó đóng cả haivai trò vừa gia nhiệt, vừa tải ẩm Đối với sản phẩm là cà phê nhân, chỉ còn lớp vỏ lụamỏng bên ngoài nên trong quá trình sấy yêu cầu phải được giữ sạch, không bị ô nhiễm,bám bụi, nhiệt độ sấy không cao nên ta chọn tác nhân sấy là không khí nóng

1.2 Nguyên liệu

1.2.1 Giới thiệu

Cà phê là một đặc sản của miền nhiệt đới, là một loại thức uống lâu đời và phổbiến Ngày nay cà phê là một trong những loại thức uống được yêu thích nhất trên toànthế giới

Việt Nam là nước xuất khẩu cà phê hàng đầu thế giới, ở vị trí số 1 về sản xuất càphê vối Robusta Gần 90% diện tích trồng cà phê ở Việt Nam là cà phê vối (Robusta),10% là cà phê chè (Arabica), còn lại là cà phê mít (excelsa)

1.2.2 Cấu tạo

1.2.2.1 Cấu tạo quả cà phê

Hình 1: Cấu tạo quả cà phê

Quả cà phê gồm có những phần sau : lớp vỏ quả , lớp nhớt ,lớp vỏ trấu , lớp vỏlụa, nhân: Lớp vỏ quả : là lớp vỏ ngoài , mềm ,ngoài bì có màu đỏ hoặc vàng Trong vỏquả có 30 – 31,5% chất khô

- Lớp vỏ thịt: nằm dưới lớp vỏ mỏng, gọi là trung bì , vỏ thịt cà phê chè mềm , chứanhiều chất ngọt , dễ xay xát hơn Vỏ cà phê mít cứng và dày hơn

- Vỏ trấu: bao bọc quanh nhân, nhiều chất xơ, có màu trắng ngà

- Lớp vỏ lụa: bọc sát nhân, rất mỏng và mềm, có màu sắc và đặc tính khác nhau tùytheo loại cà phê

- Nhân: nằm ở trong cùng, là phần chính của quả cà phê Một quả cà phê có thể có

1, 2 hoặc 3 nhân Thông thường thì chỉ có 2 nhân

Bảng 1: Tỷ lệ các phần cấu tạo của quả cà phê (tính theo % quả tươi)

Các loại vỏ vànhân Cà Phê Chè (%) Cà Phê Vối (%)

Vỏ trấu 6 ÷ 7,5 6 ÷ 8

1.1.1.1 Cấu tạo nhân cà phê

Hình 2: Cấu tạo nhân cà phê

Nhân cà phê được cấu tạo bởi phôi và mô dinh dưỡng

1.1.1 Thành phần hóa học của nhân cà phê

Bảng 2: Thành phần hóa học của nhân cà phê

Glucose, fructose, galactose 2

1.2.3 Tính chất vật lý của nhân cà phê

Cà phê nhân được bóc ra từ cà phê thóc Cà phê nhân có hình dáng bầu dục, có chiều dài khoảng 1 cm, chiều rộng khoảng từ 0,5 cm

Theo TVCN 4193:2014, yêu cầu độ ẩm của sản phẩm cà phê nhân phải ≤ 12,5%

Vì vậy ta có thể chọn độ ẩm tương đối sau khi sấy của cà phê nhân là 12%

- Nhiệt độ đốt nóng hạt cho phép của cà phê nhân:

Th = 2.218 – 4.343ln τ+ 23.5/(0.37+0.63.0.22)Trong đó: th là nhiệt độ cho phép đốt nóng hạt

τ là thời gian sấy

1.3.2 Phương pháp

Trong kỹ thuật sản xuất cà phê nhân có 2 phương pháp chính :

- Phương pháp sản xuất khô: cà phê tươi sau khi thu hoạch sẽ được rửa sạch, phânloại, sau đó mang đi phơi – sấy ngay, tiếp theo sẽ tiến hành xát vỏ để tạo ra sảnphẩm cà phê nhân, và sau cùng là quá trình đóng gói và bảo quản

- Phương pháp sản xuất khô ướt: cà phê tươi sau khi thu hoạch sẽ được rửa sạch,phân loại, sau đó sẽ tiến hành xát vỏ ướt để loại bỏ các lớp vỏ, tiếp đó là quá trìnhphơi – sấy và sau cùng là quá trình đóng gói và bảo quản.

Sự khác biệt trong 2 phương pháp là thứ tự thực hiện của 2 công đoạn Phơi – sấy

và tách vỏ:

- Phương pháp sản xuất khô: phơi – sấy trước khi xát vỏ: do các lớp vỏ còn mộtlượng ẩm lớn nên việc làm khô sẽ rất tốn thời gian và năng lượng Ngoài ra, doquá trình phơi quá lâu nên còn chịu ảnh hưởng của điều kiện thời tiết, dẫn đến việcchất lượng không đồng đều

- Phương pháp ướt: xát vỏ trước khi phơi – sấy: các lớp vỏ đã bị loại bỏ giúp thờigian làm khô diễn ra nhanh hơn Do ban đầu hạt cà phê có độ ẩm còn cao, nếumang đi sấy ngay đến độ ẩm yêu cầu để bảo quản là < 12,5% thì sẽ tiêu tốn rấtnhiều năng lượng Vì vậy để tiết kiệm chi phí ta sẽ tiến hành phơi trước, đến khi

độ ẩm còn khoảng 20% thì sẽ bắt đầu tiến hành quá trình sấy

1.4 Công nghệ sấy thùng quay

1.4.1 Khái niệm

Hệ thống sấy thùng quay cũng là một hệ thống sấy đối lưu, chuyên dùng để sấycác vật liệu sấy dạng hạt hoặc mảnh nhỏ như hạt ngũ cốc, mì chính, v.v…

1.4.2 Cấu tạo

Hình 3 Cấu tạo hệ thống sấy thùng quay

Trong đó: (1) Thùng quay (9) Con lăn chặn

(2) Vành đi đỡ (10) Mô tơ quạt chuyển động(3) Con lăn đỡ (11) Bệ đỡ bê tông

(5) Phễu hứng sản phẩm (13) Phễu tiếp liệu

(8) Thiết bị đốt nóng1.1.1 Nguyên lý hoạt động

Trọng lượng của thùng sấy hình trụ (1) được đặt nằm ngang nghiên một góc 3 ÷ 5o

so với mặt phẳng ngang, được chịu bởi hai bánh đai đỡ (2) Bánh đai được đặt trên bốncon lăn đỡ (3) Khoảng cách giữa hai con lăn trên cùng một bệ đỡ (11) có thể thay đổi đểđiều chỉnh góc nghiêng của thùng Vật liệu sấy được nạp liên tục vào đầu cao của thùngthông qua phễu tiếp liệu (13) đi vào thùng sấy (1) Quạt thổi (15) đưa không khí đã được

gia nhiệt qua thiết bị đốt nóng (8) vào thùng sấy cùng lúc với vật liệu sấy Chuyển độngquay của thùng được thực hiện nhờ bộ truyền động từ động cơ (10) sang hộp giảm tốcđến bánh răng (4) gắn trên thùng Bên trong thùng có gắn các cánh nâng, dùng để nâng vàđảo trộn vật liệu sấy, mục đích là tăng diện tích tiếp xúc giữa vật liệu sấy và tác nhân sấy,

do đó tăng bề mặt truyền nhiệt, tăng cường trao đổi nhiệt để quá trình sấy diễn ra triệt để.Thùng sấy quay tròn, vật liệu sấy vừa bị xáo trộn vừa đi dần từ đầu cao xuống đầu thấpcủa thùng sấy Trong quá trình này, vật liệu sấy và tác nhân sấy sẽ trao đổi nhiệt ẩm chonhau Sau khi đi hết chiều dài thùng sấy, vật liệu sẽ đạt độ ẩm cần thiết theo yêu cầu Lúcnày, vật liệu sấy sẽ được thu nhận bằng phễu hứng sản phẩm (5) và vận chuyển vào khochứa nhờ băng tải (12) Còn tác nhân sấy sẽ được quạt hút (6) hút vào hệ thống xyclon(7) để lọc bụi và các mảnh nhỏ của vật liệu sấy bị cuốn theo, cuối cùng sẽ thải khí sạch ramôi trường

1.1.2 Đánh giá ưu – nhược điểm

Ưu điểm: quá trình sấy đều đặn và mãnh liệt nhờ tiếp xúc tốt giữa tác nhân sấy vàvật liệu sấy Cường độ sấy lớn có thể làm bay hơi 100kg ẩm/m3.h Thiết bị gọn, có thể cơkhí hóa và tự động hóa cho toàn bộ khâu sấy.(Nguyễn Bin, 2008)

Nhược điểm: vật liệu bị đảo lộn nhiều dễ tạo bụi do vỡ vụn nên sẽ làm giảm chấtlượng của sản phẩm trong một số trường hợp.(Nguyễn Bin, 2008)

1.2 Thiết bị sấy thùng quay

1.2.1 Thiết bị chính

Cấu tạo chính của HTS thùng quay là một thùng sấy hình trụ tròn Thùng sấy làmbằng thép, được đặt nghiêng với mặt phẳng nằm ngang theo tỷ lệ 1/15 ÷ 1/50 Thùng sấyquay với tốc độ 1,5 ÷ 8 vòng/phút nhờ một động cơ điện thông qua hộp giảm tốc Thùngsấy là nơi trao đổi nhiệt ẩm của tác nhân sấy và vật liệu sấy

Hình 4 Cấu tạo thùng sấy

Ngoài ra, để tăng cường quá trình xáo trộn và trao đổi nhiệt ẩm mà người ta còn

bố trí thêm vào bên trong thùng sấy các cánh khuấy Có rất nhiều cách bố trí cánh khuấy

Hình 5 Cấu tạo và kích thước cánh khuấy đơn

Hình 6 Cấu tạo và kích thước cánh khuấy kép

1.1.1 Thiết bị phụ

1.1.1.1 Xyclon

Trong HTS sấy thùng quay, quá trình đảo trộn và sấy cà phê nhân có thể làm vỡ càphê, tạo ra những mảnh nhỏ và chúng có thể bay theo tác nhân sấy Theo kinh nghiệm,vật liệu sấy bay theo tác nhân sấy có thể đạt 2 ÷ 30 g/m3 Vì vậy, xyclon được sử dụng đểlọc sạch bụi trước khi thải khí ra môi trường

Để đánh giá độ sạch của không khí, hay hiệu quả khử bụi của xyclon, người ta đặt

ra một khái niệm gọi là độ làm sạch ηS được tính theo công thức sau:

ηS= a1−a2

a1

Trong đó: a1 (μg/m3): nồng độ bụi trước khi được làm sạch

a2 (μg/m3): nồng độ bụi sau khi được làm sạch

Xyclon hoạt động theo nguyên lý ly tâm, cấu tạo và các cách thước cơ bản được biểu diễn theo hình sau: