(TIỂU LUẬN) THUYẾT MINH tốt NGHIỆP TÍNH TOÁN, THIẾT kế máy sấy ATISO BẰNG PHƯƠNG PHÁP sấy bơm NHIỆT kết hợp điện TRỞ

Chất lỏng cũng được sử dụng làm TNS như các loại dầu, mộtsố loại muối nóng chảy v.v… Ngoài ra ở một số quá trình như sấy bức xạ, TNS còn cónhiệm vụ bảo vệ sản phẩm sấy khỏi bị quá nhiệt.

BỘ CÔNG THƯƠNG

TRƯỜNG CAO ĐẲNG KỸ THUẬT CAO THẮNG

QUYỂN THUYẾT MINH TỐT NGHIỆP

TÍNH TOÁN, THIẾT KẾ MÁY SẤY ATISO BẰNG PHƯƠNG PHÁP SẤY BƠM NHIỆT

2018 – 2021

ĐỖ THỊ NGỌC HƯƠNG PHẠM HOÀNG TUYÊN

Tháng 11 năm 2021

Giảng viên hướng dẫn: Ths LÊ ĐÌNH TRUNG

Sinh viên thực hiện:

Lớp:

Khóa:

Ks ĐẶNG THỊ TRÚC LINH NGUYỄN VĂN XIRIN ĐỖ THỊ NGỌC HƯƠNG

HUỲNH PHÚ THỌ CĐNL18A

2018 – 2021

Tháng 11 năm 2021

BỘ CÔNG THƯƠNG

TRƯỜNG CAO ĐẲNG KỸ THUẬT CAO THẮNG

KHOA: CÔNG NGHỆ NHIỆT - LẠNH

“TÍNH TOÁN, THIẾT KẾ MÁY SẤY ATISO BẰNG

PHƯƠNG PHÁP SẤY BƠM NHIỆT KẾT HỢP ĐIỆN

2.1.1 Tổng quan về đối tượng sấy

2.1.2 Tổng quan về phương pháp thiết bị sấy (trong và ngoài nước)

2.1.4 Kết luận và đề xuất

2.2 Tính toán thiết kế máy sấy bơm nhiệt

2.2.1 Tính toán nhiệt quá trình sấy

2.2.2 Lập sơ đồ máy sấy và tính toán lựa chọn thiết bị

2.2.3 Tính toán – lựa chọn thiết bị điện

2.3 Chế tạo và lắp đặt máy sấy bơm nhiệt

2.3.1 Xây dựng mô hình máy sấy bơm nhiệt

I

2.3.2 Xây dựng quy trình và lắp đặt máy sấy bơm nhiệt

2.Về nội dung (đánh giá chất lượng đề tài, ưu/khuyết điểm và giá trị thực tiễn)

II

II NHỮNG NỘI DUNG CẦN ĐIỀU CHỈNH, BỔ SUNG

III ĐỀ NGHỊ VÀ ĐÁNH GIÁ 1 Đề nghị (cho phép bảo vệ hay không): 2.Điểm đánh giá (theo thang điểm 10):

Tp HCM, ngày … tháng … năm 2021 Giảng viên hướng dẫn (Ký & ghi rõ họ tên) TRƯỜNG CAO ĐẲNG KỸ THUẬT CAO THẮNG KHOA CÔNG NGHỆ NHIỆT – LẠNH NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN PHẢN BIỆN I NHẬN XÉT 1 Về hình thức trình bày & tính hợp lý của cấu trúc đề tài

2.Về nội dung (đánh giá chất lượng đề tài, ưu/khuyết điểm và giá trị thực tiễn)

III

II NHỮNG NỘI DUNG CẦN ĐIỀU CHỈNH, BỔ SUNG

III ĐỀ NGHỊ VÀ ĐÁNH GIÁ 1 Đề nghị (cho phép bảo vệ hay không): 2.Điểm đánh giá (theo thang điểm 10):

Tp HCM, ngày … tháng … năm 2021

Giảng viên hướng dẫn (Ký & ghi rõ họ tên)

LỜI CẢM ƠN

Trước tiên với tình cảm sâu sắc và chân thành nhất, nhóm em xin được bày tỏ lòng biết ơn đến tất cả các thầy, cô ở Khoa Công nghệ Nhiệt - Lạnh đã luôn luôn quan tâm đồng thời tạo mọi điều kiện và giúp đỡ chúng em trong suốt quá trình tìm hiểu, nghiên cứu thực hiện đồ án này cũng như trong khoảng thời gian từ lúc chúng em được bắt đầu học tập tại trường đến nay Song song đó, các thầy, cô ở các Khoa khác

và các cán bộ công, nhân viên trong Trường Cao đẳng Kỹ thuật Cao Thắng cũng đã luôn giúp đỡ sinh viên tụi em rất tận tình Đặc biệt hơn là trong thời gian nước ta có dịch bệnh bùng phát như vừa qua, Nhà trường và Khoa không chỉ chăm lo việc học hành của sinh viên mà còn chăm lo cho cả chất lượng cuộc sống như sức khỏe, tinh thần lẫn tình trạng kinh tế của từng sinh viên đang theo học tại trường

Nhờ có những lời hướng dẫn, dạy bảo và những tình cảm quý báu mà các thầy,

cô đã dành cho chúng em nên sau khoảng thời gian hơn ba năm được học tập tại trường mà tụi em đã có thể phát triển tốt đẹp, trưởng thành hơn trong đời sống lẫn chuyên môn nghề nghiệp

IV

Một lần nữa, chúng em xin chân thành cảm ơn thầy Lê Đình Trung và cô ĐặngTrúc Linh – hai người đã trực tiếp giúp đỡ, quan tâm, hướng dẫn tụi em hoàn thành tốtbài báo cáo đồ án tốt nghiệp lần này trong thời gian qua.

Bước đầu đi vào thực tế của nhóm còn nhiều hạn chế và bỡ ngỡ nên không tránhkhỏi những thiếu sót, sai lầm nên từng thành viên trong nhóm rất mong nhận đượcnhững ý kiến đóng góp quý báu của quý Thầy Cô để chúng em có thể hoàn thiện tốtphần kiến thức chuyên ngành của bản thân

Chúng em xin chân thành cảm ơn!

LỜI NÓI ĐẦU

Vấn đề dùng các thực phẩm bổ sung để cung cấp đầy đủ các chất dinh dưỡng cho

cơ thể ngoài những bữa ăn chính trong khẩu phần thường ngày của con người đãkhông còn xa lạ với chúng ta Đặc biệt là sau khoảng thời gian dài mà Đất nước ta phảigồng mình chống chịu với đại dịch Covid vừa qua thì vấn đề sức khỏe đã được quantâm cao nhất và chú trọng nhất của mỗi người Bên cạnh các loại thực phẩm bổ sungthường thấy trên thị trường như viên uống bổ sung vitamin (A, D, C…), khoáng chấttổng hợp… rồi đến Đông trùng hạ thảo hay Yến sào thì các loại trà hoa có các côngdụng hỗ trợ khác nhau cũng đang nhận được sự quan tâm rất lớn từ người tiêu dùngnhư trà tâm sen, trà hoa cúc hay trà từ nhụy hoa Nghệ tây (Saffaron) Cùng với đó màkhông thể không kể đến trà hoa Atiso – một loại trà với nhiều công dụng nổi bật nhưđào thải tất cả các độc tố trong gan, giúp mát gan, trị mụn nhọt rồi cải thiện chất lượnggiấc ngủ hay cả giúp phòng ngừa và hỗ trợ điều trị bệnh ung thư, giảm cholesterol;

V

giúp ổn định, điều hòa huyết áp giảm tình trạng đột ngụy với những người bị huyết áptăng hay giảm đột ngột Nếu dùng trà hoa atiso mỗi ngày sẽ giúp cho hệ tiêu hóa hoạtđộng tốt hơn, lợi tiểu, cải thiện chức năng của túi mật.

Từ những yếu tố trên cùng với chuyên ngành đang theo học, chúng em quyếtđịnh nghiên cứu về cách và thiết bị để làm ra loại trà với nhiều công dụng tuyệt vờinày Sau khi tìm hiểu, nhóm nhận thấy rằng để đáp ứng đủ nhu cầu sử dụng trong vàngoài nước thì chất lượng sản phẩm phải tuân thủ theo những nguyên tắc thương mạiquốc tế nhằm giúp sản phẩm lưu hành trên thị trường và được xuất khẩu ra nướcngoài, đồng thời còn phải luôn đảm bảo về số lượng sản phẩm được tung ra thị trường.Người làm ra sản phẩm phải đảm bảo rất nhiều yếu tố cần thiết như chất lượng dinhdưỡng có trong sản phẩm khi đến tay người tiêu dùng hay thời hạn sử dụng của sảnphẩm, trực tiếp nhất là độ sạch đẹp của chính sản phẩm đó Mà cách tốt nhất để đápứng hết thảy các yêu cầu trên thì người sản xuất phải tìm ra được cách làm phù hợp vàđầu tư những thiết bị cần thiết

Việt Nam là một trong các nước có nền sản xuất công nghiệp đang phát triển.Hiện nay công nghiệp vẫn chiếm tỷ trọng khá cao trong cơ cấu kinh tế nước ta, cụ thểhơn tỷ trọng công nghiệp chế biến, chế tạo và ứng dụng công nghệ cao đã tăng lên,song vẫn chưa đáp ứng được yêu cầu công nghiệp hóa, hiện đại hóa Nguyên nhân chủyếu là do khâu thu hoạch, bảo quản và chế biến tại Việt Nam hiện nay được thực hiệnchưa khoa học Điều đó làm giảm giá trị sản phẩm khi đưa ra thị trường tiêu thụ Phầnlớn nông dân trồng hoa Atiso tại nước ta đều bị động tại khâu phơi sấy, một số có đầu

tư cho sân phơi nhưng lại phụ thuộc vào thời tiết ảnh hưởng đến dược tính có trongnông sản Để cải thiện vấn đề này, trong khâu bảo quản ta nên sử dụng phương phápsấy là một trong những phương pháp mang lại hiệu quả nhất vì có thể đảm bảo vệ sinh

an toàn thực phẩm, bảo quản được lâu, vận chuyển dễ dàng và tăng giá trị của sảnphẩm

Xuất phát từ những yêu cầu thực tế đó và nhận được sự phân công của Bộ mônĐiện – Lạnh thuộc Khoa Công nghệ Nhiệt – Lạnh tại Trường Cao đẳng Kỹ thuật CaoThắng cùng với sự hướng dẫn của quý thầy cô Ths Lê Đình Trung, Ks Đặng Thị TrúcLinh, nhóm em tiến hành thực hiện đề tài: “TÍNH TOÁN, THIẾT KẾ MÁY SẤY

VI

ATISO BẰNG PHƯƠNG PHÁP SẤY BƠM NHIỆT KẾT HỢP ĐIỆN TRỞ” với công suất 10 kg/mẻ tại Thành phố Hồ Chí Minh Đề tài bao gồm những nội dung sau:

1 – Tổng quan

2 – Tính toán, thiết kế máy sấy bơm nhiệt kết hợp điện trở

3 – Chế tạo và lắp đặt máy sấy bơm nhiệt kết hợp điện trở

4 – Kết luận và kiến nghị

MỤC LỤC NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN III

NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN PHẢN BIỆN IV LỜI CẢM ƠN V LỜI NÓI ĐẦU VI DANH SÁCH CÁC KÍ HIỆU X DANH SÁCH CÁC CHỮ VIẾT TẮT XIII DANH SÁCH CÁC BẢNG XIV DANH SÁCH CÁC HÌNH XV

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN

1.1.Tổng quan về đối tượng sấy

1.1.1 Nguồn gốc và phân bố cây hoa atisô 1

1.1.2 Đặc điểm của hoa atisô 1

1.1.3 Giá trị dinh dưỡng 2

1.1.4 Giá trị kinh tế 4

1.2 Tổng quan về phương pháp, thiết bị sấy

1.2.1 Tác nhân sấy (TNS) [6] 4

1.2.2 Phương pháp sấy 5

1.2.3 Thiết bị sấy (TBS) 7

1.3 Tình hình nghiên cứu các phương pháp sấy atisô trong nước

1.4 Tình hình nghiên cứu các phương pháp sấy atisô ở ngoài nước

1.5 Kết luận và đề xuất

1.5.1 Phân tích những yếu tố ảnh hưởng đến VLS trong quá trình sấy 9

1.5.2 Phân tích, lựa chọn phương pháp sấy và TBS phù hợp 11

CHƯƠNG 2 TÍNH TOÁN THIẾT KẾ MÁY SẤY BƠM NHIỆT 17

2.1 Tính toán nhiệt quá trình sấy 17

2.1.1 Xác định và tính toán kích thước buồng sấy 17

2.1.2 Tính toán quá trình sấy lý thuyết 19

VII

2.1.3 Tính toán quá trình sấy thực 23

2.2 Lập sơ đồ máy sấy và tính toán lựa chọn thiết bị 32

2.2.2 Tính toán lựa chọn thiết bị 36

2.2.3 Tính toán – lựa chọn các thiết bị điện và dây dẫn điện: 53

CHƯƠNG 3 : CHẾ TẠO LẮP ĐẶT MÁY SẤY BƠM NHIỆT 65

3.1 Xậy dựng mô hình hệ thống sấy bơm nhiệt 65

3.1.1 Thiết kế hệ thống sấy 65

3.2 Xây dựng quy trình và lắp đặt máy sấy bơm nhiệt 69

3.2.1 Quy trình lắp đặt mâm của hệ thống 69

3.2.2 Quy trình lắp đặt điện hệ thống 69

3.2.3 Quy trình lắp đặt máy sấy 70

3.2.4 Thử kín, hút chân không và nạp gas hệ thống 70

3.2.5 Vận hành: 73

3.3.1.2 Thí nghiệm sấy Atiso trên mô hình sấy bơm nhiệt kết hợp điện trở 77

3.3.2 Kết quả khảo nghiệm: 78

3.3.2 Xác định chế độ làm việc thích hợp của mô hình máy sấy bơm nhiệt 85

CHƯƠNG 4: KẾT LUẬN – KIẾN NGHỊ 86

4.1 Kết luận: 86

4.2 Kiến nghị 86

PHỤ LỤC 87

TÀI LIỆU THAM KHẢO 89

VIII

l0

W

∆ dlt

k

l

X

DANH SÁCH CÁC BẢNG

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN

Bảng 1 1 Bảng thành phần giá trị dinh dưỡng trong 100g atisô 2

Bảng 1 2 So sánh ưu, nhược điểm của sấy tự nhiên và sấy nhân tạo 11

Bảng 1 3 So sánh ưu, nhược điểm của sấy nóng và sấy lạnh 12

CHƯƠNG 2 TÍNH TOÁN THIẾT KẾ MÁY SẤY BƠM NHIỆT Bảng 2 1 Thông số trạng thái TNS ở các điểm nút 22

Bảng 2 2 Bảng thông số các điểm nút trong quá trình sấy thực 30

Bảng 2 3 Nhiệt độ tương ứng với các chế độ làm việc của hệ thống 34

Bảng 2 4 Bảng các thông số tại các điểm nút của chu trình 36

Bảng 2 5 Bảng thông số kỹ thuật máy nén QK164PCA 37

Bảng 2 6 Thông số kỹ thuật dàn nóng EMTH model FNH-1.7/6 – 1HP 39

Bảng 2 7 Thông số kỹ thuật của dàn lạnh Kewely model FNF-0.9/4.0 42

Bảng 2 8 Thông số kỹ thuật dàn nóng Kewely model FNA-0.25/1.1 43

Bảng 2 9 Bảng kích thước đường kính ống hút thấp áp 48

Bảng 2 10 Bảng đường kính ống đẩy thấp áp 49

Bảng 2 11 Bảng thông số kĩ thuật van điện từ 49

Bảng 2 12 Bảng thông số kĩ thuật van chặn 50

Bảng 2 13 Thông số phin sấy lọc DAS 307 50

Bảng 2 14 Bảng thông số kĩ thuật của bình chứa cao áp 51

Bảng 2 15 Thông số kĩ thuật kính xem gas DANFOSS 52

Bảng 2 16 Chế độ vận hành trong khi vận hành máy sấy 54

Bảng 2 17 Bảng thông số kĩ thuật Contactor 58

Bảng 2 18 Bảng thông số kĩ thuật CB tổng 61

Bảng 2 19 Bóc tách khối lượng 62

CHƯƠNG 3 CHẾ TẠO VÀ LẮP ĐẶT MÁY SẤY BƠM NHIỆT Bảng 3 1 Danh sách các phần chính trong thiết kế máy sấy 66

Bảng 3 2 Danh mục các thiết bị 67

Bảng 3 3 Bảng dụng cụ lắp đặt thiết bị sấy 67

XIII

Hình 1 2 Trà hoa atisô sấy khô 2

Hình 1 3 Một sản phẩm hoa atisô sấy trên thị trường 4

Hình 1 4 Một nông dân khởi nghiệp thành công từ trồng atisô 8

Hình 1 5 Quy mô sấy atisô trong hệ thống lớn 9

Hình 1 6 Điện trở sấy khô thanh thẳng chữ i 14

Hình 1 7 Sơ đồ nguyên lý hoạt động của hệ thống sấy bơm nhiệt kết hợp điện trở 15

CHƯƠNG 2 TÍNH TOÁN THIẾT KẾ MÁY SẤY BƠM NHIỆT

Hình 2 1 Cấu tạo và kích thước của khay sấy 18

Hình 2 2 Biểu diễn quá trình sấy lý thuyết trên đồ thị I - d 19

Hình 2 3 Quá trình cân bằng nhiệt trong sấy 23

Hình 2 4 Biểu diễn quá trình sấy thực trên đồ thị I - d 29

Hình 2 22 Rơ le nhiệt Chint NXR-25 59

Hình 2 23 Thermostat Ewlly EW-181 59

Hình 2 24 Rơ le thời gian Nux T48N 60

XIV

Hình 2 25 MCB BKN-2P 20A 61

CHƯƠNG 3 CHẾ TẠO VÀ LẮP ĐẶT MÁY SẤY BƠM NHIỆT

Hình 3 2 Bản vẽ hình chiếu thiết kế máy sấy bơm nhiệt kết hợp điện trở 65

Hình 3 1 Mô phỏng Mô hình bằng hình ảnh 3D 65

Hình 3 3 Sơ đồ nguyên lý máy sấy bơm nhiệt kết hợp điện trở 66

Hình 3 4 Bố trí thiết bị trên mâm 69

Hình 3 5 Bố trí lắp đặt hệ thống điện 69

Hình 3 6 Bản vẽ lắp đặt hệ thống bơm nhiệt 70

Hình 3 7 Mô hình sấy bơm nhiệt kết hợp điện trở hoàn thiện 73

Hình 3 8 Cân sấy ẩm hồng ngoại SH-10A 74

Hình 3 9 Xác định độ ẩm của Atiso sau khi sấy 75

Hình 3 10 Đồng hồ đo điện AC đa năng 100A PZEM-061 76

Hình 3 11 Điều khiển nhiệt độ và độ ẩm FOX-300A-1 76

Hình 3 12 Đồng hồ đo tốc độ gió hiệu Lutron 77

Hình 3 13 Biểu đồ so sánh 2 chế độ sấy không tải và có tải 79

Hình 3 14 Biểu đồ so sánh điện năng tiêu thụ và thời gian sấy ở kiểu sấy xuyên khay

và ngang khay 80

Hình 3 15 So sánh đường cong sấy, thời gian sấy ở các mức vận tốc sấy 81

Hình 3 16 Biểu đồ cột so sánh điện năng tiêu thụ, thời gian sấy các mức vận tốc sấy

XVI

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN

1.1.Tổng quan về đối tượng sấy

1.1.1 Nguồn gốc và phân bố cây hoa atisô

Phân bố: atisô ưa khí hậu lạnh mát quanh năm Nhiệt độ trồng thích hợp khoảng

15 – 18 oC Ngày nay, atisô được trồng chủ yếu ở Pháp, Ý, Tây Ban Nha, Mỹ và cácnước Mỹ Latinh Atisô du thực vào Việt Nam đầu thế kỷ 20, được trồng ở Sa Pa (LàoCai), Tam Đảo (Vĩnh Phúc), nhiều nhất là ở Đà Lạt (Lâm Đồng) Hiện tại bây giờ thìatisô còn được phát triển trồng ở vùng đồng bằng như Hải Dương mà cây vẫn pháttriển tốt [1]

1.1.2 Đặc điểm của hoa atisô

Hình dạng, kích thước: atisô là cây thảo mộc lớn, cao 1 – 1,2m và có thể cao đến2m Thân cao, thẳng và cứng, có khía dọc, phủ lông trắng như bông Lá to, dài, mọc sole; phiến lá xẻ thùy sâu và có răng không đều, mặt trên xanh lục mặt dưới có lôngtrắng, cuống lá to và ngắn Cụm hoa hình đầu, to, mọc ở ngọn, màu đỏ tím hoặc tím lơ

1

nhạt, lá bắc ngoài của cụm hoa rộng, dày và nhọn, đế cụm hoa nạc phủ đầy lông tơ, mang toàn hoa hình ống Quả nhẵn bóng, màu nâu sẫm có mào lông trắng.

Mùi vị: Vị đắng là một đặc tính quan trọng của sản phẩm hoa atisô sấy Cụm hoa và

lá bắc có phần gốc nạc, thường được dùng làm rau ăn và làm thuốc Lá hái lúc cây sắp rahoa hoặc mới ra hoa, dùng làm thuốc [1]  Tính chất vật lý của hoa atisô tươi:

- Hoa atisô có dạng hình cầu

- Đường kính một hoa: 50 – 70 mm

- Trọng lượng: 300 – 350 gram/cái - Ẩm độ khi thu hoạch: 75 – 85 %

- Ẩm độ bảo quản nhỏ hơn hoặc bằng 10 %

- Khối lượng riêng: 170 kg/m3

Hình 1 2 Trà hoa atisô sấy khô

1.1.3 Giá trị dinh dưỡng

Bảng 1 1 Bảng thành phần giá trị dinh dưỡng trong 100g atisô

Các chất chống oxy hóa (Quercetin,

Rutin, Anthocyanins,Gallic Acid,

Luteolin – Cynarin…)

Hoa atisô ăn rất tốt cho sức khỏe, nó cung cấp khoảng 9,3% carbohydrate, 1,5%chất xơ, rất ít chất béo và protein Năng lượng cung cấp rất thấp, chỉ khoảng 40 đến 50kcal nhưng lại rất giàu vitamin (A, B1, C, K…) và chất khoáng như Potassium,

Phosphorus, Calcium, Sodium và Magnesium có tác dụng hỗ trợ sức đề kháng của cơthể, hệ cơ xương khớp còn giúp phát triển tối ưu hệ thần kinh Đặt biệt là có các chấtchống oxy hóa Quercetin, Rutin, Anthocyanins, Gallic acid, Luteolin – Cynarin,

Caffeic acid – Chlorogenic acid, Silimarin… mang đến nhiều lợi ích cho sức khỏe, bảo

vệ cơ thể trước nguy cơ mắc các bệnh ung thư, tim mạch, hỗ trợ tiết niệu, chống lãohóa da…

[2]

3

1.1.4 Giá trị kinh tế

Hình 1 3 Một sản phẩm hoa atisô sấy trên thị trường

- Một túi hoa atisô sấy khô 225g có giá giao động từ 150.000 – 200.000 đồng/túi

- Atisô là loại cây chứng minh được hiệu quả kinh tế bền vững lớn nhất Báocáo của Sở Nông nghiệp và Phát triển nông thôn Lâm Đồng cho biết, tổng diệntích trồng atisô ở địa phương khoảng 162 ha với sản lượng đạt trên 8.000 tấn

- Tại huyện Lạc Dương, phát triển vùng dược liệu Atisô là hướng đi của địaphương này Từ năm 2018, UBND huyện Lạc Dương và Công ty Ladophar đãhợp tác triển khai thực hiện liên kết sản xuất gắn với tiêu thụ sản phẩm trên địabàn huyện và dự kiến đến năm 2025 diện tích này đạt 100 ha

- Việc sản xuất cây dược liệu như atisô, đảng sâm, đương quy… so với cáccây trồng như cà rốt, cải bắp, xà lách, cà phê… thì giá trị kinh tế cao hơn, giúpngười dân cải thiện nguồn thu nhập Một cán bộ nông nghiệp so sánh, trên cùngđơn vị diện tích, việc phát triển atisô có thể đạt lợi nhuận trên 500.000.000đồng/ha/năm và mức này cao hơn 190.000.000 đồng so với lợi nhuận trồng càrốt, cao hơn 400.000.000 đồng so với trồng cải bắp [3]

1.2 Tổng quan về phương pháp, thiết bị sấy

1.2.1 Tác nhân sấy (TNS) [6]

TNS là những chất dùng để chuyên chở lượng ẩm tách ra từ vật sấy Trong quátrình sấy, môi trường buồng sấy luôn luôn được bổ sung ẩm thoát ra từ vật sấy Nếulượng ẩm này không được mang đi thì độ ẩm tương đối trong buồng sấy tăng lên, đến

4

một lúc nào đó sẽ đạt được sự cân bằng giữa vật sấy và môi trường trong buồng sấy vàquá trình thoát ẩm từ vật sấy sẽ ngừng lại Do vậy, cùng với việc cung cấp nhiệt chovật để hoá hơi ẩm lỏng, đồng thời phải tải ẩm đã thoát ra khỏi vật ra khỏi buồng sấy.Người ta sử dụng TNS làm nhiệm vụ này Các TNS thường là các chất khí như khôngkhí, khói, hơi quá nhiệt Chất lỏng cũng được sử dụng làm TNS như các loại dầu, một

số loại muối nóng chảy v.v… Ngoài ra ở một số quá trình như sấy bức xạ, TNS còn cónhiệm vụ bảo vệ sản phẩm sấy khỏi bị quá nhiệt

Trong các TNS thì không khí ẩm và khói lò hai TNS phổ biến hơn cả Không khí

là loại tác nhân sấy có sẵn trong tự nhiên, không gây độc hại và không gây bẩn sảnphẩm sấy Không khí là hỗn hợp của nhiều chất khí khác nhau Thành phần của khôngkhí bao gồm các chất, chủ yếu là N2, O2, hơi nước, ngoài ra còn có một số chất khíkhác như CO2, các khí trơ, H2, O3… Không khí có chứa hơi nước gọi là không khí ẩm.Khi nghiên cứu người ta coi không khí ẩm là hỗn hợp khí lý tưởng của hai thành phần:không khí khô và hơi nước Ở đây không khí khô được coi như là thành phần cố địnhnhư chất một khí lý tưởng (M =29 và số nguyên tử khí trong phân tử là 2) Thành phầnthứ hai: hơi nước là thành phần luôn thay đổi trong không khí ẩm Do coi không khí

ẩm là hỗn hợp khí lý tưởng nên nó cũng tuân theo các định luật của khí lý tưởng

b Sấy nhân tạo

Có nhiều phương pháp sấy nhân tạo khác nhau Căn cứ vào cách cung cấp nhiệt

có thể chia ra hai nhóm sau:

- Sấy nóng: Trong phương pháp sấy nóng TNS và vật liệu sấy (VLS) đượcđốt nóng Trong phương pháp sấy nnóng có hai cách để tạo ra độ chênh lệchphân áp suất hơi nước giữa VLS và môi trường: cách thứ nhất là giảm phân ápsuất hơi

5

nước trong TNS bằng cách đốt nóng nó và cách thứ hai là tăng phân áp suất trongVLS Ưu điểm là thiết bị đơn giản, chi phí đầu tư thấp, sử dụng được nhiềunguồn năng lượng Tuy nhiên chỉ thích hợp để sấy các loại vật liệu không có yêucầu đặc biệt

và chịu được nhiệt độ cao Các phương pháp sấy nóng cụ thể có trong nhóm nàygồm:

+ Sấy đối lưu: VLS nhận nhiệt bằng đối lưu từ một dịch thể nóng mà thông thường là không khí nóng hoặc khói lò

+ Sấy bức xạ: VLS nhận nhiệt, từ một nguồn bức xạ để dẫn ẩm dịch chuyển

từ lòng VLS ra bề mặt và từ bề mặt vào môi trường Ở đây người ta tạo ra độchênh phân áp suất hơi nước giữa VLS và môi trường bằng cách đốt nóng VLS

+ Sấy tiếp xúc: VLS nhận nhiệt từ một bề mặt nóng Như vậy, trong hệ thốngsấy tiếp xúc người ta tạo ra độ chênh lệch áp suất nhờ tăng phân áp suất hơi nướctrên bề mặt VLS

+ Sấy bằng dòng điện cao tần hoặc năng lượng điện từ trường: khi VLS đặttrong môi trường điện từ thì trong VLS xuất hiện các dòng điện và chính dòngđiện này sẽ đốt nóng VLS

- Sấy lạnh: được hiểu là nhiệt độ sấy bằng hay thấp hơn nhiệt độ môi trườnghoặc dưới 0°C Cơ sở của phương pháp sấy lạnh là giảm phân áp suất hơi nướctrong TNS (giảm Ph) nhờ làm giảm độ chứa ẩm d Từ đó tạo ra độ chênh lệchphân áp suất hơi nước trong lòng VLS và phân áp suất hơi nước trong TNS, khi

đó ẩm từ trong VLS dịch chuyển ra bề mặt và từ bề mặt dịch chuyển ra khônggian xung quanh VLS Các phương pháp sấy lạnh cụ thể gồm:

- Sấy thăng hoa (sấy đông khô): là phương pháp sấy bằng cách hạ thấp nhiệt

độ VLS xuống dưới điểm ba thể và được đặt trong bình chân không có áp suấtgần với áp suất chân không tuyệt đối, khi đó nước thoát ra khỏi VLS ở trạng tháirắn, tức là thăng hoa ẩm Quá trình sấy thăng hoa gồm 3 giai đoạn: giai đoạnđông lạnh, giai đoạn thăng hoa và giai đoạn sấy ẩm dư

+ Sấy chân không: Phương pháp này được áp dụng bằng cách hútchân không buồng sấy đến áp suất mong muốn để đưa nước trong

VLS về nhiệt độ bốc hơi

6

+ Sấy bơm nhiệt: là phương pháp sấy với TNS có ẩm độ thấp TNS đượcquạt đưa vào dàn lạnh và được làm lạnh dưới nhiệt độ đọng sương, nên ẩm sẽngưng tụ và tách ra khỏi TNS Dung ẩm của không khí giảm, không khí lúc nàytrở thành không khí khô, không khí khô thực hiện một trong hai quy trình sau:

o Không khí khô (TNS) tiếp tục được quạt đưa vào dàn nóng và được gianhiệt đến nhiệt độ sấy sau đó TNS sẽ được đưa vào buồng sấy, hấp thụ ẩm củavật liệu sấy, độ ẩm của TNS tăng lên và được quạt hút về dàn lạnh Tiếp tục chutrình

o TNS đi thẳng vào buồng sấy, do độ chênh áp của ẩm độ trong VLS và TNScao,

ẩm sẽ chuyển dịch từ trong VLS ra bề mặt, hóa hơi vào TNS, độ ẩm TNS tăng lên và được hút về dàn lạnh Chu trình tiếp tục

1.2.3 Thiết bị sấy (TBS)

Mỗi phương pháp sấy sẽ được thực hiện trong nhiều kiểu TBS khác nhau

- Sấy đối lưu: TBS buồng, sấy hầm, sấy băng tải, sấy kiểu tháp, sấy thùng quay

- Sấy bức xạ: TBS có dùng đèn hồng ngoại, dùng nhiên liệu khí, dùng dây điện

trở… - Sấy tiếp xúc: TBS tiếp xúc với bề mặt nóng, kiểu tang quay, TBS tiếp xúctrong chất lỏng

- Sấy chân không: TBS chân không

- Sấy thăng hoa: TBS thăng hoa

- Sấy bơm nhiệt: TBS bơm nhiệt

1.3 Tình hình nghiên cứu các phương pháp sấy atisô trong nước

Đầu tiên phải kể đến nghiên cứu Đề tài: “Nghiên cứu mô hình máy sấy bôngAtisô theo nguyên lý sấy bơm nhiệt” Được thực hiện Tại trung tâm công nghệ và thiết

bị nhiệt lạnh trường Đại học Nông lâm TP.HCM, từ ngày15-02-2011 đến ngày

04-03-2012 Mục đích đề tài nhằm nghiên cứu thiết kế chế tạo và khảo nghiệm máy sấy bôngAtisô theo nguyên lý sấy bơm nhiệt năng suất 20 kg/mẻ để tìm ra chế độ sấy hợp lý,làm cơ sở cho việc tính toán thiết kế máy làm việc trong khu vực sản xuất Đề tài đãtiến hành thiết kế và chế tạo 01 máy sấy bông Atisô theo nguyên lý sấy bơm nhiệtdạng mô hình, nghiên cứu đặc tính của bông Atisô và các lý thuyết tính toán hệ thống

sấy Máy sau khi chế tạo hoàn chỉnh được đưa vào khảo nghiệm để kiểm tra khả nănglàm việc của máy mô hình Từ kết quả khảo nghiệm đó, đề tài đã tiến hành quy hoạch

7

thực nghiệm nhằm xác định các thông số làm việc hợp lý cho máy sấy bông Atisô Kếtquả thực nghiệm đã xác định được sự ảnh hưởng của nhiệt độ sấy và thời gian đảo gióđến độ đồng đều ẩm độ sản phẩm sau khi sấy và chi phí điện năng riêng cho sấy.

W = 178,783 – 6,42775.T – 17,0709.tg + 0,11.T.tg + 0,0662.T2 + 1,655.tg Ar

= 9,46691 – 0,234756.T – 0,590199.tg + 2,15.10–3.T2 + 0,09625.tg2

Kết quả giải bài toán tối ưu đã xác định được các thông số hoạt động hợp lý của máy:

độ đồng đều về ẩm độ của sản phẩm sau khi sấy Wmin = 1.5% và chi phí điện năngriêng cho sấy Armin = 2.3 kWh/kg-sp tại thông số hợp lý là nhiệt độ sấy 46,80C vàthời gian đảo gió 3,48 giờ

Tiếp đó là phương pháp phơi sấy tự nhiên vẫn đang được nhiều hộ sản xuất ápdụng Ở phương pháp này thì hoa atisô già mới thu hoạch, thời gian thu hoạch kéo dàikhoảng 50 ngày, bông cắt về chẻ đôi loại bỏ tim rồi dùng dao hai lưỡi thật sắc tháimỏng 3 – 4 mm Bông sau khi thái mỏng, phơi nắng bằng cách rải xếp một lớp mỏngtrên mái tôn hoặc tấm bạc để phơi cho đến khi đạt độ khô khoảng 14% Người dânphải chọn ngày nắng nhiều (6 tiếng) mới thái đem phơi, không cần đảo, sức nóng máitôn sẽ làm khô đều hai mặt lát hoa, chỉ cần một ngày nắng tốt bông đã gần khô (tiếnhành gom cất, tuyệt đối không được để qua đêm, không để hoa khô gặp mưa) hôm sauchỉ cần trải lớp dày 6 – 10 cm phơi lại là đạt độ khô yêu cầu, nếu muốn trữ lại lâu dài(vài tháng đến 1 năm) thì phải phơi thêm 1 – 2 nắng là được Phương pháp này đơngiản, chi phí đầu tư thấp, không đòi hỏi công nhân lành nghề, có thể phơi lượng lớn.Nhưng người dân sẽ không kiểm soát được nhiệt độ, phụ thuộc nhiều vào điều kiệnthời tiết, tốn nhiều nhân công, thời gian phơi lâu, tổn thất về số lượng nhiều, khôngđảm bảo an toàn vệ sinh thực phẩm do tiếp xúc với môi trường bên ngoài lâu, mặtbằng phơi không đảm bảo vệ sinh, bụi khói bám vào, lẫn nhiều tạp chất

8

Hình 1 4 Một nông dân khởi nghiệp thành công từ trồng atisô

thu nhập 300 triệu/ năm

1.4 Tình hình nghiên cứu các phương pháp sấy atisô ở ngoài nước

Li Jin Goh, Mohd Yusof Othman và các cộng sự đã tiến hành "Đánh giá các hệthống bơm nhiệt cho ứng dụng sấy khô " [9] Khi máy sấy bơm nhiệt hoạt động lượngkhí gas lạnh được mấy sấy khô công nghiệp bơm lên dàn nóng ở áp suất cao Khi đódàn nóng sẽ có quá trình trao đổi nhiệt với VLS, hút đi hơi ẩm và hơi lạnh của VLS vàtruyền ra môi trường bên ngoài thông qua dàn lạnh Quá trình này hoạt động liên tục sẽlàm khô VLS Máy sấy bơm nhiệt được cài đặt thông minh, tự động ngắt khi VLS đạtđến độ khô cần thiết Một số ưu và nhược điểm của công trình này :

- Ưu điểm:

+ Tỷ số COP cao

+ Nhiều điều kiện sấy khô vô trùng

+ Khả năng kiểm soát điều kiện sấy tốt

+Tiết kiệm thời gian và năng lượng sấy

Hình 1 5 Quy mô sấy atisô trong hệ thống lớn 1.5 Kết luận và đề xuất

1.5.1 Phân tích những yếu tố ảnh hưởng đến VLS trong quá trình sấy

Thông tin chi tiết về VLS gồm có:

- VLS: Lá và hoa atisô già, sau khi thu hoạch về tiến hành chẻ đôi loại bỏ tim hoa rồi dùng dụng cụ như dao sắc hay máy cắt thái mỏng khoảng 3 – 4 mm

- Độ ẩm ban đầu của VLS: w1 = 75 %

- Yêu cầu độ ẩm VLS sau khi sấy: w2 = 10 %

- Khối lượng riêng: ρtl = 170 kg/m3

- Thời gian sấy: 6 giờ/ mẻ

- Nhiệt độ TNS (không khí) vào buồng sấy là 50 ºC và độ ẩm là φ = 10 %

- Nhiệt độ TNS (không khí) ra khỏi buồng sấy là 23,3 ºC và độ ẩm là φ = 88

+ Tiêu chuẩn về lý, hóa: o Ẩm độ: thấp hơn hoặc bằng 10

% o Hàm lượng chất dinh dưỡng phải được giữ nguyên

vẹn

o Độc chất: không có độc tố và các chất bảo quản

Chất lượng sản phẩm hoa atisô sấy luôn bị tác động bởi nhiều yếu tố ảnh hưởngtrước, trong và sau quá trình sấy Trong đó các yếu tố có ảnh hưởng lớn nhất luôn diễn

ra trong quá trình sấy Một số yếu tố ảnh hưởng quan trọng như:

a Nhiệt độ sấy

Khi nhiệt độ sản phẩm sấy lớn hơn 60ºC thì Protein sẽ biến tính Các chất chốngoxy hóa như Cynarin, Cyanidin, Luteolin… sẽ giảm dần hoặc không còn tác dụng nếunhiệt độ sấy sản phẩm trên 70ºC [10] Quá trình sấy còn phụ thuộc vào tốc độ tăngnhiệt độ của VLS Nếu tốc độ tăng quá nhanh thì bề mặt VLS sẽ bị khô cứng và ngănquá trình thoát ẩm Ngược lại, nếu tốc độ tăng chậm thì cường độ thoát ẩm yếu

b Độ ẩm TNS

Độ ẩm của TNS ảnh hưởng đến thời gian và chất lượng sản phẩm sấy Độ ẩmTNS càng thấp thì quá trình sấy càng nhanh nhưng tạo ra lớp vỏ khô trên bề mặt sảnphẩm Độ ẩm TNS càng cao sẽ làm giảm tốc độ sấy, tăng thời gian sấy lên Do đóngười ta điều chỉnh độ ẩm không khí bằng cách điều chỉnh tốc độ lưu thông phù hợpvới lượng sản phẩm ở trong buồng sấy Có hai cách để làm giảm độ ẩm tương đối:

- Tăng nhiệt độ TNS lên bằng cách dùng calorife

- Giảm độ ẩm trong TNS bằng cách dùng máy hút ẩm c Lưu lượng

TNS

Trong quá trình sấy, không khí có hai dạng lưu thông là tự nhiên hoặc cưỡngbức Nếu để không khí lưu thông tự nhiên thì tốc độ lưu thông khoảng dưới 0,4 m/slàm xảy ra tình trạng lưu lượng TNS ít sẽ gây kéo dài thời gian sấy, tăng chi phí sấy

Do đó người ta lắp thêm quạt thông gió cưỡng bức tốc độ lưu thông của không khítrong khoảng 0,4 – 4,0 m/s nhằm tăng lưu lượng TNS lên để hạn chế các nhược điểmnhư khi để TNS lưu

11

thông tự nhiên Nếu tốc độ lưu thông lớn (trên 4,0 m/s) sẽ gây tổn thất năng lượng.

d Độ dày vật liệu

Lớp VLS càng mỏng thì quá trình sấy xong VLS diễn ra nhanh chóng nhưng làm

giảm năng suất của máy sấy, đối với những VLS đặc biệt khi cắt lát mỏng thì sẽ rất

khó lấy ra khay vì bị dính trên khay sấy Ngược lại, nếu VLS quá dày sẽ làm tăng thời

gian thoát ẩm có trong vật liệu gây kéo dài thời gian sấy, không đảm bảo được năng

suất sản phẩm như mong muốn

1.5.2 Phân tích, lựa chọn phương pháp sấy và TBS phù

hợp a Phân tích phương pháp sấy:

Bảng 1 2 So sánh ưu, nhược điểm của sấy tự nhiên và sấy nhân tạo

- Không tốn chi phí đầu tư thiết bị sấy

- Giá thành thấp

Ưu điểm

soát được chất lượng sản phẩm.-

-thuộc vào điều kiện thời tiết

-dễ nhiễm khuẩn, nấm độc

động hóa, năng suất thấp, không tiệttrùng - Không đảm bảo an toàn vệsinh thực phẩm (đặc biệt là sản phẩmxuất khẩu)

-Bảng 1 3 So sánh ưu, nhược điểm của sấy nóng và sấy lạnh

Sấy nóng

Sấy Sấy

chân

Sấy thăng hoa

13

Sấy bơm nhiệt

- Sản phẩm thu được sau khi sấy có chất lượng rất cao

Sau khi nhóm phân tích các phương pháp sấy thì nhóm thấy phương pháp sấy lạnh là phù hợp với sấy hoa atisô Phương pháp sấy nóng thì không thể dùng được vì atisô là một vật liệu nhạy cảm với nhiệt độ cao nên nếu sấy ở nhiệt độ cao thì sẽ làm mất dưỡng chất, mất màu, mất tính dược phẩm và giảm mùi vị đặc trưng của atisô

Trong đó phương pháp sấy chân không và sấy thăng hoa do giá đầu tư thiết bị vàlượng tiêu hao năng lượng lớn sẽ làm tăng giá thành sản phẩm nên ta chỉ áp dụng cácphương pháp này cho các sản phẩm quý hiếm, có giá trị cao

Vì vậy, phương pháp sấy bơm nhiệt là phương pháp thích hợp nhất để sấy bôngatisô Trong nguyên lý hoạt động của sấy bơm nhiệt có đặc trưng là có thể sấy cácVLS với TNS có nhiệt độ thấp và ẩm độ thấp hơn ẩm độ của VLS

b Đề xuất thiết bị sấy

Sấy bằng hệ thống sấy bơm nhiệt với TNS là không khí Phương pháp sấy này

có đặc điểm là sấy với TNS có ẩm độ thấp TNS được quạt đưa vào dàn lạnh và đượclàm lạnh dưới nhiệt độ đọng sương, nên ẩm sẽ ngưng tụ và tách ra khỏi TNS Dung

ẩm của không khí giảm, không khí lúc này trở thành không khí khô, không khí khôđược thực hiện một trong hai quy trình sau:

- Không khí khô tiếp tục được quạt đưa vào dàn nóng và được gia nhiệt đếnnhiệt độ sấy sau đó không khí khô sẽ được đưa vào buồng sấy, hấp thụ ẩm củavật liệu sấy, độ ẩm của TNS tăng lên và được quạt hút về dàn lạnh Tiếp tục chutrình