Đồ-Án-Sấy-Nguyễn-Đỗ-Nguyên-6Cnnl-Mssv-62133149 - Sao Chép - Sao Chép.pdf

TRƯỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG KHOA CƠ KHÍ ĐỒ ÁN SẤY PHƯƠNG PHÁP SẤY NÓNG BẰNG HƠI ĐỐT Tên sinh viên NGUYỄN ĐỖ NGUYÊN LỚP 62 CNNL GVHD TS LÊ NHƯ CHÍNH 2022 Mục lục Chương I Tổng quan về phương pháp sấy và v[.]

TRƯỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG KHOA

CƠ KHÍ

ĐỒ ÁN SẤY

PHƯƠNG PHÁP SẤY NÓNG BẰNG HƠI ĐỐT

Tên sinh viên: NGUYỄN ĐỖ NGUYÊN

LỚP: 62-CNNL

GVHD: TS LÊ NHƯ CHÍNH

2022

Mục lục Chương I: Tổng quan về phương pháp sấy và vật liệu sấy 3

Chương II: Thiết bị và phương pháp tính toán thiết kế 7

Thảo luận 20

ĐỒ ÁN KỸ THUẬT SẤY

Lời Nói Đầu

Đây là lần đầu tiên sau 3 năm học tập tại trường thì đây là Môn Học Đồ án đầu tiên của em trong suốt thời gian

quan em học tập tại Trường Đại Học Nha Trang

Đồ Án Sấy của chúng em Đề Tài : “Tính Toán Thiết Kế Sấy Hạt Điều Phương Pháp Sấy Hạt Điều Bằng Hơi Đốt

’’: TS Lê Như Chính Thầy đã phân công và giúp tụi em tiến hành nghiên cứu để hoàn thành đồ án của mình , còn

là đồ án cho tốt nghiệp của chúng em sau này

Sách tham khảo “ Kỹ Thuật sấy Thủy Sản” Do TS TRẦN ĐẠI TIẾN – TS.LÊ NHƯ CHÍNH – THS.NGUYỄN VĂN HOÀNG Tài liệu giúp chúng em trong quá trình hoàn thành đồ án của mình , em chân thành cảm ơn các quý

Thầy/Cô rất là nhiều

Đất nước Việt nam có khí hậu nhiệt đới gió mùa với nhiều loại cây ăn quả mà chúng có chất lượng cao Tuy vậy, các loại quả thường thì chúng theo mùa cố định

KHÓA : K62

ĐỀ TÀI ĐỒ ÁN : TÍNH TOÁN , THIẾT KẾ HỆ THỐNG SẤY HẠT ĐIỀU ĐIỀU BẰNG

PHƯỚNG PHÁP SẤY NÓNG BẰNG HƠI ĐỐT

trong một năm Vì vậy trong các mùa quả ấy thường thì các loại hoa quả ấy rất đắt, ngược lại vào mùa vụ thì loại hoa quả rất rẻ, và có những khi chúng không tiêu thụ được Với những điều kiện khí hậu như thế nước ta thì hoa quả rất dễ bị hư nên nếu

không có cách thức bảo quản thích hợp thì sẽ dẫn đến dễ bị hỏng

Vấn đề nghiên cứu để bảo quản nguyên vật liệu, chuyển đổi thành các sản phẩm thành các dạng khác nhau để lưu trữ được trong một thời gian dài thì đó là vấn đề đang

cần được nghiên cứu

Sấy khô đó là một trong những cách để bảo quản thực phẩm như là hoa quả đơn giản Khi hoa quả tươi không có mùa vụ, thì hoa quả sấy chính là sản phẩm thay thế tuyệt vời và có tính tiện dụng Hoa quả sấy được dùng rất là tiện lợi và phổ biến

Mục Lục CHƯƠNG I TỔNG QUAN 1.1 Tổng quan vật liệu sấy hạt điều

1.1 1.1 Tổng quan về phương pháp sấy:

1.1.3 Phân loại quá trình sấy:

Người ta phân biệt ra hai loại:

− Sấy tự nhiên: là quá trình phơi vật liệu ngoài trời Phương pháp này sử dụng nguồn bức xạ của mặt trời và ẩm bay ra được không khí mang đi (nhiều khi được hỗ trợ bằng gió tự nhiên)

+ Ưu điểm: đơn giản, đầu tư vốn ít, bề mặt trao đổi lớn, dòng nhiệt bức xạ từ mặt trời tới vật

có mật độ lớn (tới 1000 w/𝒎𝟐)

+ Nhược điểm: thực hiện cơ giới hoá khó, chi phí lao động nhiều, cường độ sấy không cao, chất lượng sản phẩm không cao, phụ thuộc vào thời tiết, thời gian nhiều,…

− Sấy nhân tạo: là quá trình cần cung cấp nhiệt, được thực hiện trong thiết bị sấy

+ Ưu điểm: quá trình này sấy nhanh, dễ điều khiển và triệt để hơn sấy tự nhiên

+ Nhược điểm: khá tốn kém và cầu kì

Có nhiều phương pháp sấy nhân tạo khác nhau Căn cứ vào phương pháp cung cấp nhiệt có thể chia ra các loại sau:

+ Phương pháp sấy đối lưu: nguồn nhiệt cung cấp cho quá trình sấy là nhiệt truyền từ môi chất sấy đến vật liệu sấy bằng cách truyền nhiệt đối lưu Đây là phương pháp sấy được dung rộng rãi cho cả sấy hoa quả và sấy hạt

+ Phương pháp sấy bức xạ: nguồn nhiệt cung cấp cho quá trình sấy là thực hiện bằng bức xạ

từ một bề mặt nào đó đến vật sấy, có thể dùng bức xạ thường, bức xạ hồng ngoại

+ Phương pháp sấy tiếp xúc: nguồn cung cấp nhiệt cho vật sấy bằng cách cho tiếp xúc trực tiếp vật sấy với bề mặt nguồn nhiệt

+ Phương pháp sấy bằng điện trường dòng cao tần: nguồn nhiệt cung cấp cho vật sấy nhờ dòng điện cao tần tạo nên điện trường cao tần trong vật sấy làm vật nóng lên

+ Phương pháp sấy thăng hoa: được thực hiện bằng làm lạnh vật sấy đồng thời hút chân không

để cho vật sấy đạt đến trạng tháy thăng hoa của nước, nước thoát ra khỏi vật sấy nhờ quá trình thăng hoa

1.2 Tổng quan về vật liệu sấy:

1.2.1 Giới thiệu vật liệu sấy:

1 Nguồn gốc xuất xứ của về cây Điều:

Dù hiện nay được trồng ở nhiều nơi, nhưng nguồn gốc của cây điều là từ khu vực đông bắc Brazil Nó sau đã

được người Tây Ban Nha mang đến Ấn Độ vào thế kỷ 16, đế quốc Bồ Đào Nha Khi đó cũng mang cây điều đến các nước thuộc địa của họ, ở khu vực Châu Phi như Kongo hay Mozambique Cây điều thương mại ngày nay, được trồng chủ yếu ở những nơi, có nhiều mưa và thời tiết ẩm ướt Suốt năm như ở miền Đông Nam Bộ – Việt Nam Từ Ấn Độ, cây điều sau đó đã nhanh chóng lan ra khắp khu vực Đông Nam Á: như Việt Nam, Indonesia, Cambodia,…

Loại cây này rất phù hợp để phát triển tại các khu vực có điều kiện khí hậu nhiệt đới, ở độ cao từ ngang mực nước biển đến 1.000mm, với lượng mưa hàng năm từ 400 đến 4.000 mm

2 Giới thiệu về hạt điều và mô tả cây điều:

Điều hay còn gọi là “Đào lộn hột”: Là loại cây công nghiệp dài ngày, có tên khoa học là Anacardium

occidentale Thuộc họ quả hạch (Anacardiaceae family), cùng họ với cây xoài và hạt dẻ cười

Cây điều là loại cây thường xanh, sinh trưởng nhanh và có thể đạt chiều cao tới 20 m Nhưng chiều cao thông thường khi trưởng thành là khoảng từ 7 tới 12 m Cây điều là loài thực vật với hoa đực và hoa lưỡng tính, phát triển trên cùng một cây và tại cùng một cuống Lá mọc so le, cuống ngắn Hoa nhỏ, màu tím hoặc trắng có mùi thơm dịu

3 Giới thiệu về hạt điều:

Có một sự thật không phải ai cũng biết về trái điều Đây là loại trái khô, không tự mở, hình thận, dài khoảng từ

2 tới 3 cm, vỏ ngoài cứng, mặt hõm vào Cuống trái phình to, có hình dạng giống trái lê hay đào, màu đỏ hoặc vàng

Chính vì điểm đó mà chúng ta, ngay cả những người trồng điều lâu năm, cũng thường cho rằng phần cuống quả phình ra là trái, còn quả thật đính vào là hạt Do dó mà có tên đào lộn hột (tức đào có hột nằm ngoài trái)

Do đó nhiều người thường nhầm đào lộn hột (điều) là thực vật hạt trần Nhưng đào lộn hột (điều) chính xác là thực vật hạt kín Hạt hình thận, giàu dầu béo

Quả giả (cuống quả) rất giàu vitamin C Có thể ăn tươi, hoặc ép lấy dịch cho lên men làm rượu nhẹ, nước giải khát lên men Tuy nhiên không nên ăn nhiều trái tươi vì gây tưa lưỡi

4 Giới thiệu hạt điều có nhân:

Nhân điều ăn rất ngon và giàu dinh dưỡng Nó thường được sử dụng làm đồ ăn vặt/ăn nhẹ (snack) trong nhiều thế kỷ qua

Nhân điều là thành phần quan trọng trong các món bánh kẹo, và là nguyên liệu để nấu các món ăn, đặc biệt là trong ẩm thực của người châu Á Nhân điều cũng được sử dụng như là một thành phần không thể thiếu trong sôcôla, bánh quy và kem

Trong những năm gần đây, sữa điều đã trở thành một loại đồ uống phổ biến Không chứa lactose để thay thế sữa

bò đối với những người không hấp thụ lactose

Hình 1- 1 Trái Điều Khi Còn Non

Hình 1-2 Hạt Điều Khi Chín

1.22 Tiêu Chuẩn Chọn Hạt Điều Phù Hợp:

1 Theo kích cỡ hạt

Hạt điều được xuất khẩu ra nước ngoài chắc chắn phải kích cỡ đồng nhất thơm ngon và bổ dưỡng, không có hạt lép, hạt nhỏ lẫn lộn Kích cỡ của hạt điều ảnh hưởng tới chất lượng và giá bán của loại hạt này Cho nên, phải chọn loại đã được lựa chọn kích cỡ đồng nhất, loại bỏ tối đa các hạt đã bị sâu bệnh tấn công

Hình 1-4 Lựa chọn điều theo hình dạng

3 Theo màu sắc

Không chỉ dựa theo kích cỡ và hình dạng của hạt để phân loại hạt điều mà các công ty xuất khẩu hạt điều còn phải dựa theo màu sắc Lý do chính là các loại hạt điều sau khi rang sấy có thể giữ nguyên màu trắng hoặc ngả vàng Nếu độ ngả vàng càng nhiều tương đương với việc độ khô tăng, độ ẩm giảm Nếu hạt điều màu sắc vàng sáng đồng nhất, không có dấu hiệu bị sậm màu hoặc ngả màu xanh, đen thì đó là những hạt điều ngon, đảm bảo chất lượng tuyệt đối Màu sắc vàng xuyên suốt mọi vị trí của nhân, không phải bên ngoài thấy vàng, nhưng bên trong lại trắng, màu sắc đồng nhất

1.23 Quy Trình Xử Lý Hạt Điều

Thu hái hạt điều

chờ quả điều rụng

Tách hạt điều ra khỏi quả điều

Hạt điều thô phơi nắng

Dò kim loại và khử trùng

Đóng hút chân không

và xuất khẩu

Sơ Đồ Quy Trình Xử Lý Hạt Điều

1)Thu hái hạt điều chờ quả điều rụng

Khi hạt điều ra quả thì lúc quả điều chín chúng sẽ tự rời xuống măt đất Lúc đó người nông dân sẽ tiến hành thu

lượm chúng, nếu bạn dùng tay thu hoạch quả điều trước khi chín hẳn thì chúng sẽ làm giảm chất lượng hạt điều sau này

Hinh1-5 Người nông dân thu hái hạt điều

2) Tách hạt điều ra khỏi quả

Sau khi trái điều rụng, người thu hoạch điều sẽ sử dụng con dao để tách hạt điều thô ra khỏi quả điều một nhanh

gọn Trong khi tách hạt điều thô khỏi quả điều, không nên để lại phần nào của quả điều trên đầu hạt điều Chất lượng của hạt điều thô sẽ bị ảnh hưởng lớn nếu trái điều và hạt điều thô không tách rời khỏi hạt một cách gọn gàng

Hình 1-6 Điều chưa tách hạt Hình 1-7 Điều sau khi tách Hạt

3) Phơi nắng hạt điều thô

Sau khi tách hạt điều thô xong, thì người dân thường phải phơi hạt điều thô đã thu hái dưới ánh nắng mặt trời tối thiểu 2 ngày Thường thì sau khi thu hoạch Hạt điều thô nguyên vỏ được phơi khô dưới ánh nắng mặt trời và

liên tục đảo đều cho đến khi độ ẩm của hạt trong vỏ cứng trong khoảng từ 8-10% là tốt nhất Tại Bình Phước

người ta sẽ phơi hạt đã thu hoạch trên nền bê tông, thảm phơi hoặc bạt trong 5 đến 6 ngày Để kiểm tra độ ẩm hạt điều chính xác của hạt điều, người ta không thể đo sự quan sát hay chạm mà họ sử dụng công cụ máy đo độ ẩm và nhiệt độ hạt điều để đo lường chính xác hơn

Hình 1-7 phơi nắng hạt điều thô, liên tục đảo đều cho Hạt điều

đến khi độ ẩm của ha trong vỏ cứng trong khoảng từ 8-10% là tốt nhất

4) Bảo quản hạt điều thô và chờ bảo quản:

Hạt điều thô sau khi thu hoạch sẽ được đem đi phơi khô tới khi đạt độ ẩm từ 8 – 10% thì bắt đầu thu hoạch Sau

đó, hạt điều thô được sàng lọc và phân loại theo kích thước Trong lúc sàng lọc này người ta thường cắt và loại

bỏ các tạp chất như đất, đá, tạp… có lẫn trong hạt điều thô để cho chúng có giá trị hơn

Sau khi được phân loại, hạt điều thô sẽ được đựng trong các túi bao bố hoặc bao đay và bảo quản theo lô Hạt

điều thô khô phải được bảo quản ở nơi thoáng khí tráng ánh nắng mặt trời Không bao giờ được bảo quản hạt điều

thô trong túi ni lông vì nó ảnh hưởng xấu đến chất lượng hạt điều thô mà các bạn bảo quản Trong kho bảo quản

hạt điều Thô người ta thường bảo quản chúng thành từng đóng có tổ chức trên các pallet gỗ được đánh số thứ tự, giữ khoảng cách với tường nhà kho

5) Hấp hạt điều thô:

Sau khi hạt điều thô được phơi khô được chuyên chở tới nhà máy sản xuất và chế biến hạt điều Để tách vỏ cứng hạt điều thô người ta thường sử dụng phương pháp Hấp Hơi hạt điều thô rồi mới chẻ hạt điều lấy nhân Việc hấp hạt điều thô trước khi tách vỏ được áp dụng rộng rãi trong các nhà máy chế biến hạt điều quy mô vừa với sự hỗ trợ của lò hơi Hấp hạt điều thô được thực hiện bằng phương pháp luộc gián tiếp hoặc trực tiếp Phương pháp gián tiếp bao gồm hấp hạt điều trong một nồi riêng, trong khi phương pháp trực tiếp bao gồm việc đặt hạt điều vào cùng một nơi có nước đang sôi Quá trình hấp hơi nước giúp vỏ hạt điều được mền hơn từ đó có loại dễ dàng loại bỏ lớp vỏ cứng này với nỗ lực tối thiểu

Hình 1-8 Hạt điều được hấp trong nồi hơi

Quá trình hấp hạt điều thô thường diễn ra khá đơn giản như sau:

1 Hạt điều thô thường được hấp trong lò hơi 30 – 45 phút

2 Nhiệt độ nước khi hấp hạt điều thô phải ở mức 100 độ C

3 Sau đó, hạt điều đã hấp được đưa ra khỏi lò hơi và đặt ngoài trời để phơi

4 Thời gian đặt ngoài trời là tầm khoảng 12 giờ để cho hạt điều nguội bớt và giúp loại bỏ vỏ hạt điều

5 Các lò hơi được sử dụng để tạo ra hơi nước có nhiều công suất khác nhau tùy thuộc vào nhu cầu của nhà máy

6) Tách vỏ cứng:

Hạt điều thô được chuyển đến nhà máy để chuẩn bị cho quá trình cắt vỏ (phần cứng bên ngoài – vỏ hạt

điều) và bóc vỏ trấu Đầu tiên, sau khi hấp để làm mền vỏ hạt điều Sau khi hấp xong, hạt điều thô được dùng dao

chuyên dụng cắt bỏ lớp vỏ bên ngoài để lấy phần hạt điều nhân bên trong Đây là công đoạn rất khó, đòi hỏi người thợ phải có tay nghề cao để tách vỏ mà không làm vỡ nhân bên trong của hạt điều

Hình 1-9 Hạt điều thô được chuyển đến nhà máy để chuẩn bị cho quá trình cắt vỏ

Hình 1-11 Hạt điều đặt trong máy sấy khô

8) Loại bỏ vỏ lụa hạt điều

Vỏ lụa của phần bên trong của hạt điều nhân phải được loại bỏ để chúng ta có thể lấy được hạt điều nhân trắng

Quá trình tách vỏ lụa được thiết kế để loại bỏ lớp vỏ lụa mềm bên trong này sau khi nhân được lấy ra khỏi lò Nhân được sử dụng để tách vỏ lụa sau khi để ngoài trời trong thời gian 12 giờ Việc làm mát này sẽ giúp ích trong

quá trình lột vỏ lụa hạt điều được dễ dàng hơn Từng hạt được bóc tách riêng để lấy hạt trắng Các loại hạt màu

trắng này sau đó được gửi đến bộ phận phân loại

Hình 1-12 Hạt điều nhân lúc chưa loại bỏ vỏ lụa

9) Phân loại màu sắc và Kiểm tra chất lượng Hạt điều

Quá trình phân loại được thiết kế để phân loại hạt điều nhân trắng thành các cấp khác nhau Hạt Điều nhân trắng được chia thành nhiều loại khác nhau Quá trình phân loại thường dựa trên kích thước, màu sắc và kết cấu

của các loại hạt

Hình 1-13 Một số phân loại thông dụng của hạt điều bao

gồm: ww180, ww240, ww320, ww450,WS, LWP

10) Dò Kim Loại:

Hạt điều nhân trước khi đóng gói; phải kiểm tra qua máy dò kim loại để loại bỏ tạp chất Hạt điều được đóng vào

bao ni lông 22,68kg với nhiều kích cỡ khác nhau để bán tại thị trường địa phương và trong hộp thiếc 11,34kg để gửi cho người khác

Phân loại thiết bị sấy

Do điều kiện sấy trong mỗi trường hợp sấy khác nhau nên có nhiều kiểu thiết bị sấy khác nhau, vì vậy có nhiều cách phân loại thiết bị sấy:

Dựa vào tác nhân sấy: ta có thiết bị sấy bằng không khí hoặc thiết bị sấy bằng khói lò, ngoài ra còn có các thiết bị

sấy bằng các phương pháp đặc biệt như sấy thăng hoa, sấy bằng tia hồng ngoại hay bằng dòng điện cao tần

Dựa vào áp suất làm việc: thiết bị sấy chân không, thiết bị sấy ở áp suất thường

Dựa vào phương pháp cung cấp nhiệt cho quá trình sấy: thiết bị sấy tiếp xúc, thiết bị sấy đối lưu, thiết bị sấy

bức xạ …

Dựa vào cấu tạo thiết bị: phòng sấy, hầm sấy, sấy băng tải, sấy trục, sấy thùngquay, sấy tầng sôi, sấy phun… Dựa vào chiều chuyển động của tác nhân sấy và vật liệu sấy: cùng chiều, ngược chiều và giao chiều

Nguyên lý của quá trình sấy

Quá trình sấy là một quá trình chuyển khối có sự tham gia của pha rắn rất phức tạp vì nó bao gồm cả quá trình khuyếch tán bên trong và cả bên ngoài vật liệu rắn đồng thời với quá trình truyền nhiệt Đây là một quá trình nối tiếp, nghĩa là quá trình chuyển lượng nước trong vật liệu từ pha lỏng sang pha hơi, sau đó tách pha hơi ra khỏi vật liệu ban đầu

Động lực của quá trình là sự chênh lệch độ ẩm ở trong lòng vật liệu và bên trên bề mặt vật liệu Quá trình khuyếch tán chuyển pha này chỉ xảy ra khi áp suất hơi trên bề mặt vật liệu lớn hơn áp suất suất riêng phần của hơi nước trong môi trường không khí chung quanh Vận tốc của toàn bộ quá trình được qui định bởi giai đoạn nào chậm nhất

Ngoài ra tùy theo phương pháp sấy mà nhiệt độ là yếu tố thúc đẩy hoặc cản trở quá trình di chuyển ẩm từ trong lòng vật liệu sấy ra bề mặt vật liệu sấy Trong các quá trình sấy thì môi trường không khí ẩm xung quanh có ảnh hưởng rất lớn và trực tiếp đến vận tốc sấy

Cấu tạo chung của buồng sấy

Buồng sấy là không gian thực hiện quá trình sấy khô vật liệu Đây là bộ phận quan trọng nhất của một hệ thống, thiết bị sấy Tùy theo phương pháp sấy, loại thiết bị sấy mà buồng sấy có dạng khác nhau Ví dụ thiết bị sấy nguồn,

bộ phận buồng sấy có thể nhỏ như một cái tủ, có thể lớn như một căn phòng

Trong thiết bị sấy hầm, buồng sấy là một buồng có chiều dài lớn như một đường hầm (tuynen) Trong thiết bị sấy phun, buồng sấy là một buồng hình trụ đứng hay nằm ngang Trong thiết bị sấy khí động, buồng sấy là một ống hình trụ để đứng, có chiều cao lớn

Bộ phận cung cấp nhiệt cho thiết bị sấy

Tùy theo hệ thống sấy khác nhau, bộ phận cung cấp nhiệt cũng khác nhau Ví dụ, trong thiết bị sấy bức xạ, bộ phận cung cấp nhiệt khá đơn giản, có thể là các đèn hồng ngoại, các ống dây điện trở, hay các tấm bức xạ gia nhiệt bằng chất lỏng hay khí đốt

Thiết bị sấy đối lưu dùng mỗi chất sấy là không khí, chất tải nhiệt là hơi nước thì bộ phận cấp nhiệt là calorife khí – khói

Bộ phận thông gió và tải ẩm cho thiết bị sấy

Bộ phận này có nhiệm vụ tải ẩm từ vật sấy vào môi trường Khi sấy bức xạ việc thông gió còn có nhiệm vụ bảo vệ vật sấy khỏi quá nhiệt

Các thiết bị sấy dưới áp suất khí quyển đều dùng môi chất đối lưu ( tự nhiên hay cưỡng bức) để tải ẩm Trong các thiết bị này đều cần tạo điều kiện thông gió tốt hơn trên bề mặt vật liệu để ẩm thoát ra từ vật được môi chất mang

Bộ phận cấp vật liệu và lấy sản phẩm từ buồng sấy

Bộ phận này cũng khác tùy thuộc vào loại thiết bị sấy Trong thiết bị sấy buồng và hầm vật liệu sấy để trên các khay đặt thành tầng trên các xe goòng

Việc đẩy xe vào và lấy ra có thể bằng thủ công hay cơ khí Trong thiết bị sấy hầm dùng băng tải, vật liệu được đưa vào và lấy ra khỏi hầm bằng băng tải Trong thiết bị sấy phun, vật liệu đưa vào bằng bơm qua vòi phun Sản phẩm được lấy ra dưới dạng bột bằng các tay gạt và vít tải

Bộ phận đo lường, điều khiển thiết bị sấy

Bộ phận này có nhiệm vụ đo nhiệt độ, độ ẩm tương đối của môi chất sấy tại các vị trí cần thiết t1, φ1, t2, φ2 … đo nhiệt độ khói lò Tự động điều chỉnh nhiệt độ, độ ẩm môi chất vào thiết bị nhằm duy trì chế độ sấy theo đúng yêu cầu

2.3 Phân loại các nguyên vật liệu ẩm và các trạng thái của nước trong nguyên

vật liệu

1.2.3.1 Các dạng vật liệu ẩm

Về hóa lý của vật liệu ẩm: là liên kết các hệ phân tán với nhau, những pha phân

tán và môi trường phân tán đó Những pha phân tán đều có cấu trúc mạng và ở khung

không gian của thể rắn đó được phân tán đồng đều ở môi trường khác

Về tính chất lý học của vật liệu ẩm: vật liệu ẩm có thể chia thành ba loại như sau

Đặc trưng của vật liệu keo đó là có tính chất dẻo dai và ở kết cấu dạng hạt Ẩm vật

liệu là liên kết hấp thụ Những vật keo đều có đặc điểm chung đó là sấy xong thường bị

co rút lại mà chúng vẫn dẻo (ví dụ như là tinh bột…)

Vật liệu ẩm xốp mao dẫn: Ẩm tại dạng liên kết cơ học bởi áp lực mao quản gọi là

lực mao dẫn ( ví dụ như đường ăn và muối ăn…)

Vật liệu mao dẫn keo xốp: loại này thì chúng đều có mang tính chất của 2 nhóm

trên Ở cấu trúc chúng tính chất nó thuộc xốp mao dẫn, bảng chất thì nó lại là vật keo (

ví dụ thủy sản…)

1.2.3.2 Các trạng thái của nước trong nguyên vật liệu

Những liên kết ẩm và ẩm tới vật khô thì nó ảnh hưởng đến sấy rất lớn Do đó nó

ảnh hưởng đến quá trình sấy

Vật đang trạng thái ẩm được tập hợp của ba pha: Khí hơi, rắn, lỏng Những vật

đem đi sấy thường là vật xốp mao dẫn và có thể keo xốp mao dẫn Mao dẫn thường chứa các ẩm lỏng và hơi khí tương đối lớn (nó xốp) và khối lượng phần trăm của nó so với phần lỏng, rắn thì ta có thể bỏ qua Do đó trong kỹ thuật sấy người ta chỉ coi phần rắn và phần lỏng

Từ đó ta có bảng chất của liên kết, Vậy ta có thể xếp chúng thành 3 nhóm: Liên

kết về cơ lý, hóa lý, hóa học.10

Tại liên kết hóa học:

Liên kết này vật khô bền vững, và giữ ẩm tốt mà tại đây phân tử nước là một bộ

phận ở thành phần hóa học của chính phân tử vật ẩm đó

Dạng ẩm này có thế gọi là ẩm liên kết và nó chỉ có thể tách ra được khi có phản

ứng hóa học hoặc là ta có thể gia nhiệt nó ở nhiệt độ cao Tính chất hóa lý của vật sấy thây đổi sau khi ta tách ẩm

Nó có thể tồn tại ở một dạng liên kết phân tử ví dụ như là muối Hydrat ( MgCl2 6H2O) và nó có thể ở dạng liên kết ion ( Ca (OH)2)

Ở quá trình sấy nhiệt độ có thể giao động từ 12 đến 150 độ C Không tách đươc

ẩm của nó ở liên kết hóa học

Liên kết hóa lý:

Liên kết này không đòi hỏi nghiêm ngặt về tỷ lệ thành phần liên kết Có hai loại:

Liên kết hấp phụ và liên kết thẩm thấu Liên kết hấp phụ của nước có gắn liền với các

hiện tượng xảy ra trên bề mặt giới hạn của các pha (rắn hoặc lỏng) Các vật ẩm thường

là các vật keo, có cấu tạo hạt Bán kính tương đương của hạt từ 10-9 ÷ 10-7 m Do cấu

tạo hạt nên vật keo có bề mặt trong rất lớn, vì vậy nó có năng lượng bề mặt tự do không

đáng kể Khi tiếp xúc với không khí ẩm hay trực tiếp với ẩm, ẩm sẽ xâm nhập vào các

bề mặt tự do này tạo thành liên kết hấp phụ giữa ẩm và bề mặt

Liên kết thẩm thấu là sự liên kết hóa lý giữa nước và vật rắn khi có sự chênh lệch

nồng độ các chất hòa tan ở trong và ngoài tế bào Khi nước ở bề mặt vật thể bay hơi thì

nồng độ của dung dịch ở đó có tăng và nước ở sâu bên trong nó sẽ thấm ra ngoài Ngược

lại thì ta đặt vật thể vào bên trong nước thì nước đó sẽ thấm vào trong

Liên kết cơ lý:

Đây là dạng liên kết giữa ẩm và nguyên vật liệu được tạo thành do có sức căng bề mặt của ẩm trong các mao dẫn hay trên bề mặt ngoài của vật liệu Liên kết cơ học bao gồm các liên kết cấu trúc và liên kết mao dẫn, liên kết dính ướt

Liên kết cấu trúc:

Mà liên kết giữa ẩm và vật liệu hình thành trong quá trình vật liệu.11

Ví dụ: Như nước ở trong các tế bào động vật, do vật đông đặc khi nó chứa sẵn

nước Để tách ẩm thì trong trường hợp liên kết cấu trúc ta có thể làm ẩm bay hơi đi, nén ép vật hoặc phá vỡ các cấu trúc vật Sau khi ta tách ẩm, thì có thể bị thay đổi tính chất hoặc là thay đổi pha

Liên kết các mao dẫn của vật:

Những vật ẩm được cấu tạo mao quản mà chính trong các vật này thường có các mao quản Các vật thể này được ngâm trong nước thì nó sẽ bị nước sâm nhập vào qua các mao quản Vật này được đặt trong môi trường ẩm thì hơi nước thoát ra sẽ ngưng tụ trên bề mặt mao quản, và theo mao quản mà nó có thể xâm nhập vào vật

Liên kết dính ước:

Loại liên kết này nguyên nhân chính là do nước bám dính vô vật liệu sấy Loại

ẩm liên kết này phải dùng phương pháp bay hơi để tách chúng mà nó còn có thể tách

ra khỏi nhưng phương pháp cơ học: thấm, lau v.v…

1.2.4 Cơ chế thoát ẩm khỏi vật liệu trong quá trình sấy:

Quá trình làm khô là quá trình diễn ra hết sức rất phức tạp Nếu quá trình cung cấp nhiệt ngừng lại thì sẽ làm cho quá trình khô sẽ dừng lại Do vậy khi ta làm khô vật liệu phải được cung cấp một lượng nhiệt nhất định để nguyên vật liệu sấy nhiệt độ cần thiết

Nhiệt cung cấp cho vật liệu là Q được đưa tới bằng ba phương thức là: Bức xạ,

truyền dẫn nhiệt và đối lưu

Sự cân bằng nhiệt khi làm khô được biểu hiện [1], [5]:

Q = q1 + q2 + q3 (1.1) Trong đó:

Q: Sẽ là nhiệt lượng cung cấp cho nguyên liệu

q1: là hiệt lượng làm cho các phân tử hơi và hơi nước tách ra trong nguyên vật liêu

q2: Là nhiệt lượng để cắt các mối liên kết giữa nước và protit trong nguyên vật liệu

sấy

q3: Là nhiệt lượng dung để làm khô các tổ chức tế bào

Trong khi sấy khô ta còn phải tính đến nhiệt lượng cần làm nóng dụng cụ, thiết bị

q4 và nhiệt lượng tổn thất ra môi trường bên ngoài q5.12

Trong quá trình làm khô thì nước ở trong vật liệu chuyển dần ra ngoài và đi vào

trong không khí và làm cho không khí xung quanh ẩm lên, nếu không khí ẩm đó đứng

yên thì chỉ đến một khoản nào đó quá trình làm khô sẽ dừng lại

Quá trình chuyển ẩm trong vật liệu sấy thì bao gồm có hai quá trình:

- Quá trình khuếch tán ngoại

- Quá trình khuếch tán nội

1.2.4.1 Khuếch tán ngoại

Trong quá trình làm khô sự chuyển động của nước dạng hơi mà ở bề mặt nguyên

vật liệu sấy, nó đưa ra ngoài môi trường thì được gọi quá trình này là khuếch tán ngoại

Nước bay hơi một lượng do bởi sự khuếch tán ngoại xảy ra với những điều kiện cần: Áp

suất hơi nước bão hòa trên bề mặt nguyên vật liệu Pbh lớn hơn áp suất riêng phần của hơi nước trong không khí p, và sự chênh lệch đó chính là:

W: Là lượng nước bay hơi, kg

F: Là diện tích bay hơi, m2

U: Là thời gian bay hơi, h

Pbh: Là áp suất của hơi nước bão hòa trên bề mặt nguyên vật liệu, mmHg

Ph: Là Áp suất hơi nước riêng phần của hơi nước trong không khí, mmHg

B: Là hệ số bay hơi

Ẩm chuyển đi từ bề mặt vật liệu sấy ra môi trường sấy xung quanh cần được bù

lại bằng cách chuyển ẩm từ bên trong nguyên vật liệu sấy ra đến bề mặt của nó

1.2.4.2 Khuếch tán nội [1], [5]

Do sự chênh lệch về độ ẩm giữa các lớp tạo nên sự chuyển động của hàm ẩm ở

trong các nguyên liệu từ lớp này đến lớp khác để tạo sự cân bằng được gọi là khuếch tán nội

Động lực của các quá trình khuếch tán nội xảy ra do độ chênh lệch độ ẩm giữa các

lớp trong và ngoài nguyên vật liệu, với việc chênh lệch áp suất lớn thì đó là gradient có13

độ ẩm càng lớn thì việc khuếch tán nội diễn ra nhanh lên Nó được tiến hành bởi lực khuếch tán, thẩm thấu và bởi lực tác động của mao quản,

𝑑𝑊

𝑑𝑈

= 𝐾 𝐹 𝑑𝑐

𝑑𝑥

; (1.4)

Ta có:

W: Là lượng nước khuếch tán; kg

U: Là thời gian của khuếch tán; h

𝑑𝑐

𝑑𝑥: Là Gradient độẩm;

K : Là hệ số của khuếch tán;

F : Chính là bề mặt khuếch tán; m2

Và ngoài ra thì quá trình của khuếch tán nội tiếp tục được diễn ra do có sự chênh

lệch về nhiệt với từng lớp một bên trong và các lớp của nguyên liệu ngoài bề mặt của chúng Từ các nghiên cứu thì

ta có thể dể nhìn thấy ẩm di chuyển từ nới nhiệt độ cao tới nơi nhiệt độ thấp Sự dịch chuyển của nước do sự chênh lệch nhiệt độ mà gây nên được gọi là: Sự truyền dẫn nhiệt ẩm phần Vì vậy; tùy thuộc vào những phương thức sấy, máy sấy mà dòng di chuyển tới tác dụng của nồng độ ẩm rồi nó duy chuyển dưới tác dụng của nhiệt độ và có hai loại đó là duy chuyển cùng chiều và ngược chiều Trường hợp hai dòng cùng chiều nó sẽ làm tăng quá trình thoát

ẩm và tiết kiệm thời gian sấy Ở trường hợp còn lại thì ngược lại

1.2.4.3 Sự liên quan giữa khuếch tán nội và ngoại

Khuếch tán nội và khuếch tán ngoại, chúng liên quan mật thiết với nhau, nghĩa là

khuếch tán ngoại sẽ được thực hiện rồi mới tới sự khuếch tấn nội, tiến trình như vậy độ ẩm sẽ được giảm dần đi Trường hợp khuếch tán nội cao hơn ngoại sẽ dẫn tới quá trình thoát ẩm nhanh hơn,

và điều ấy khó xảy ra Nước khuếch tán nội trong vật liệu thì nó sẽ nhỏ thời gian bay

hơi Trường hợp khuếch tán nội nhỏ hơn ngoại sẽ dẫn tới quá trình bay hơi bị gián đoạn

Việc trải qua làm khô ở giai đoạn đầu Lượng nước bên trong vật liệu khá lớn, việc chênh lệch về độ ẩm khá cao

Do thế khuếch tấn nội sẽ hợp với ngoại, vì vậy thời gian diễn ra khá nhanh Tầm ở quá trình cuối, vật liệu bên trong lúc này ẩm sẽ ít đi, thời gian14 bay hơi tại vị trí ngoài nhanh hơn nhưng thời gian khuếch tán nội chậm dần

đi, nên thời gian sấy bề mặt ngoài sẽ nhanh hơn và nó tự tạo một lớp màng ảnh hưởng trực tiếp đền khuếch tán nội Cho nên nó sẽ tác động đến quá trình sấy

1.2.5 Những giai đoạn của quá trình sấy