Giáo trình kỹ thuật sấy và bảo quản nông sản thực phẩm Nguyễn, Văn Cương Nxb. Đại học Cần Thơ, 2018

Nhằm góp phần làm phong phú nguồn tư liệu phục vụ nghiên cứu, học tập cho bạn đọc, sinh viên, học viên và nghiên cứu sinh ngành Công nghệ, Nhà xuất bản Đại học Cần Thơ ẩn hành và giới thiệu cùng bạn đọc giáo trình “Kỹ thuật sấy và bảo quản nông sản thực phẩm” do TS. Nguyễn Văn Cương, ThS. Nguyễn Hoài Tân biên soạn. Giáo trình có 2 nội dung chính về kỹ thuật sấy và bảo quản nông sản thực phẩm như giới thiệu tổng quan về kỹ thuật sấy, cơ sở lý thuyết về sấy, các hệ thống thiết bị sấy, cách tồn trữ và bảo quản nông sản thực phẩm. Thêm vào đó, cuối mỗi chương còn có nhiều bài tập ôn tập hữu ích cho bạn đọc. Giáo trình là tài liệu học tập có giá trị liên quan kỹ thuật sấy và bảo quản nông sản thực phẩm.

Bién soan: TS NGUYEN VAN CUUNG (Chii bién)

ThS NGUYEN HOAI TAN

GIAO TRINH

KY THUAT SAY VA BAO QUAN

NONG SAN THUG PHAM

& NHA XUAT BAN BAI HOG GAN THO

BIÊN MỤC TRƯỚC XUẤT BẢN THỰC HIỆN BỞI

TRƯNG TÂM HỌC LIỆU TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÀN THƠ

1 Farm produce ~- Preservation

2 Nông sản ~ Bảo quan

1 Nhan đề II Nguyễn, Hoài Tân

664.0284 DDC23

LOT GIỚI THIỆU

Nhằm góp phần làm phong phú nguồn tư liệu phục vụ nghiên cứu, học tập cho bạn đọc, sinh viên, học viên và nghiên cứu sinh ngành Công ngị Nhà xuất bản Đại học Cần Thơ dn hành và giới thiệu cùng ban đọc giáo trình

“Kỹ thuật sấy và bảo quản nông sản thực phâm” do TS Nguyễn Văn Cương,

ThS Nguyễn Hoài Tân biên soạn

Giáo trình có 2 nội dụng chính

các hệ thống thiết bị sấy, cách tổn trữ và bảo quản nông sản thực phẩm Thêm vào đó, cuối mỗi chương còn có nhiều bài tập ôn tập hữu ích cho bạn đọc Giáo trình là tải liệu học tập có giá trị liên quan kỹ thuật sấy và bảo quản nông sản thực phẩm

Nha xuất bản Dai hoc Cần Thơ chân thành cám ớn các tác giả và sự

đóng góp ý kiến của quý thầy cô trong Hội đồng thẩm định trường Đại học Cần Thơ đề giáo trình “Kỹ thuật sắy và bảo quản nông sản thực phẩm” được

bạn đọc

Nhà xuất bản Đại học Cần Thơ trấn trọng giới thiệu đến sinh viên,

giảng viên và bạn đọc giáo trình nảy

NHÀ XUẤT BẢN ĐẠI HỌC CÀN THƠ

LOLNOI DAU

,Kỹ thuật sấy đóng vai trò vô cùng quan trọng trong công nghiệp và

1g, được sử dụng phỏ biển ở nhiều ngành công nghiệp chế biển nông -

lâm - hải sản Sấy không chỉ đơn thuần là tách nước và hơi nước ra khỏi vật

liệu, mà là một quá trình công nghệ phức tạp, đòi hỏi vật liệu sau khi sấy phải đảm bảo chất lượng theo một chỉ tiêu nào đó với mức chỉ phí năng lượng tối thiểu

ộ sấy phù hợp Chế độ say là quy trình tô chức quá tình trao đổi nhiệt

Sẩy và vật liệu sây, độ âm trước và sau quá tình sắy c

thời gian sây tương ứng; hay chế độ,

Do đó, trước khi thiết kế một hệ thông sấy đ

Giáo trình Kỹ thuật quản nông sản thực phẩm liệu giúp tính toán và thiết kế một hệ thống sây cho các sinh viên, kỹ sư các ngành học liên quan nói riêng và độc giả nói chung khi thiết kế hoặc lựa chọn phương pháp sấy Khi biên soạn, nhóm tác giả đã bám sát các yêu cầu đặt ra trong lĩnh vực kỳ thuật sắy và bảo quản nông sản thực phẩm của chương trình học, nên quyền sách này có thẻ được sử dụng đẻ làm tải liệu giảng dạy, học tập trong các ngành học liên quan bậc Đại học, Cao học ở các Trường

Nhóm tác gid xin chân thành cảm ơn quý Thầy, Cô, quý đồng nghiệp

đã đóng góp ý kiến cho nội dung tài liệu này Đặc biệt, chúng tôi xin trân trọng cảm ơn các tác giả của các tài liệu tham khảo được trích dẫn, đây là nguôn tài liệu vô cùng bổ ích giúp chúng tôi hoàn thành giáo trình này,

MUC LUC

Chuong 1 TONG QUAN VE KỸ THUAT SAY

1.1 TAM QUAN TRONG CUA VIEC PHOT SAY

12 NHỮNG YẾU TÓ ẢNH HƯỚNG ĐỀN QUÁ TRÌNH PHƠI NÔNG SAN

1.2.1 Phơi khô tự nhiên

1.2.2 Những khó khăn gặp phải khi phơi nông sản

1.2.3 Những yếu tố ảnh hưởng đến chất lượng sản phẩm khi phơi

CÂU HỎI

Chương 2 CO SO LY THUYET SAY

2.1 KHONG KHi AM

2.1.1 Không khí ẩm chưa bão hòa

2.1.2 Không khí ẩm bão hòa

2.1.3 Không khí ẩm quá bão hòa

2.1.4 Các thông số đặc trưng của không khí am

2.1.5 Dé thị của không khí âm

quá trình nhiệt động của kHông khí âm

VAT LIEU AM

2.2.1 Cae dac\tinh eta vabligu am

2.2.2 Độ âm của vật liệu sấy

2.2.3 Độ âm cân bing (EMC — Equilibrium Moisture Content)

2.3 TĨNH HOC VA DONG HQC QUA TRINH SAY

2.3.1 Tĩnh học của quá trình sắ

2.3.2 Động học của quá trình sấy

2.4 QUA TRINH SAY LY THUYET

2.4.1 Quá trình sấy lý thuyết của hệ thống

2.4.2 Quá trình sấy lý thuyết của hệ thống sắy lạnh

2.5 CHE DO SAY VA CAC YEU TO ANH HUGNG DEN QUA TRINH SAY 2.5.1 Chế độ sấy

2.5.2 Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình sấy

CÂU HỒI VÀ BÀI TẬP

Chương 3 CAC HE THONG THIET BI SAY

3.1 CAU TRUC CHUNG CUA MOT HE THONG SAY

3.1.1 Budng dét

3.1.2 Quat

3.1.3 Budng say

3.2 HE THONG SAY DOI LUU

3.3 HE THONG SAY THUNG QUAY

3.4 HE THONG SAY BUONG

3.5 HE THONG SAY HAM

3.6 HE THONG SAY THAP

3.6.1 HTS thép dang thùng,

3.6.2 HTS tháp dang chóp

3.6.3 HTS thap kết hợp

3.6.4 HTS thip Kempben

3.7 HE THONG SAY TANG SOI

3.8 HE THONG SAY PHUN

3.9 HE THONG SAY CHAN KHONG

3.10 SAY THANG HOA

3.11 SAY CHAN KHONG - VI SONG

3.11.1 Tỉnh lưỡng cực của phân tử nước

3.11.2 Cơ chế sinh nhiệt trong vật liệu bằng vi sóng

3.11.3 Máy sấy chân không - vi sóng

CÂU HỎI VÀ BÀI TẬP

Chương 4 TÍNH TOÁN THIET KE CAC HE THONG SAY

4.1 PHAN TICH VA LUA CHON MOT HE THONG SAY

4.1.1 Yêu cầu và chức năng của một hệ thống sản xuất

4.1.3 Các yếu tố ảnh hưởng đến sự chọn hệ thống sấy

4.1.4 Các tiêu chuẩn để chọn lựa hệ thống sấy

4.2 TRÌNH TỰ TÍNH TOÁN THIẾT KE MOT HE THONG SAY,

108

120 134

4.3.6 Hệ thống sấy tằng sôi

4.3.7 Hệ thống sấy phun

4.3.8 Hệ thống sấy thăng hoa

4.4 TÍNH TOÁN CÁC THIẾT BỊ PHU CUA HE THONG SAY

4.4.1 Thiết bị trao đôi nhiệt (Calorifer)

4.4.2 Buông đốt

4.4.3 Tinh toán và chọn quạt

4.4.4 Tính toán thiết bị truyền tải

4.5 TINH KINH TE CUA HE THONG SAY,

4.5.1 Chỉ phí cố định (FC = fixed c‹

4.5.2 Chỉ phí luân chuyển hay biến pI

4.5.3 Các bước tính toán cụ thể

CÂU HỎI VÀ BÀI TẬP

Chương 5 TỰ ĐỌNG HÓA TRONG HỆ THONG SAY

5.1 PHUONG PHAP DANH GIA, KIEM TRA CAC THONG SO

S.1.1 Xác định độ ấm của vật liệu sấy

5.1.2 Kiểm tra tính đồng đều của sản phẩm sấy

5.1.3 Kiểm tra chế độ sấy

5.2 TU' DONG HOA TRONG HE THONG SAY

5.2.1 Những vấn đề chung của tự động hóa hệ thống sấy

5.2.2 Tự động điều chỉnh nhiệt độ

CÂU HỎI VÀ BÀI TẬP

Chương 6 TÒN TRỮ VÀ BẢO QUẦN NÔNG SẢN THỰC PHÁM

6.1 KHAI NIEM VE TON TRU VA BAO QUAN NÔNG SẢN

6.2 CAC DIEU KIEN DE TON TRU AN TOAN

6.2.1 Điều kiện trước khi

6.2.2 Khéng ché chim - chuột

6.2.3 Khống chế các loại côn trùng, sâu mọt

6.2.4 Kiém soát vi sinh vật

6.2.5 Sự cân bằng giữa độ ảm của hạt và độ âm tương đối của không khí

6.3 CAC TINH CHAT HAT NONG SAN LIEN QUAN DEN TON TRU’

VA BAO QUAN

6.3.1 Trọng lượng 1000 hat

6.3.2 Trọng lượng thể tích khối hạt rời (bulk density)

6.3.3 Trọng lượng riêng của hạt

6.3.4 Độ xốp của khối hat (Porosity)

ộ âm tác nhân sấy

n trữ

21

21 2n 2"

212 212

6.3.5 Góc chảy tự nhiên và tính tan rời của hạt

6.3.6 Tính tự phân cấp

6.3.7 Tính hấp phụ hơi nước

6.3.8 Tính dẫn nhiệt

6.3.9 Nhiệt dung riêng

6.3.10 Hô hấp của nông sản

6.4 CÁC SINH VẬT GÂY HẠI NÔNG SẢN TRONG BẢO QUẢN

6.5.2 Tôn trữ trong kho

6.5.3 Kỹ thuật thông gió trong kho

CÂU HỎI VÀ BÀI TẬP

Chuong 7 BAO VE MOI TRUONG TRONG SAY VA BAO QUAN

7.1 CAC KY THUAT XU LY BUI SINH RA TRONG QUA TRINH SAY

7.1.1 Tính chất của bụi trong không khí

7.2 GIẢI PHÁP KỸ THUẬT TRONG BẢO VỆ MÔI TRƯỜNG

CÂU HỎI VÀ BÀI TẬP

TÀI LIỆU THAM KHAO

PHU LUC

Phụ lục 1 Thông số vật lý của một số thực phẩm

Phụ lục 2 Thông số vật lý của một số vật liệu

Phu luc 3 Cac tiêu chuẩn đồng dạng chính trong kỹ thuật sấy

Phụ lục 4 Độ âm bảo quản của các hạt ngũ cốc

Phụ lục 5 Thẻ tích không khí âm của 1 kg không khí khô v (mÌ/kgkk)

Phụ lục 6 Thông số vật lý của không khí khô

Đồ thị p-v và T-S biểu thị trạng thái hơi nước trong không khí âm

Đồ thị I - đ và các đường đặc tính của không khí âm

Đồ thị t - d và các đường đặc tính thông số trạng thái không khí ảm

Quá trình gia nhiệt Quá trình làm lạnh không khí

Quá trình làm lạnh và gia nhiệt không khí

Sơ đỗ nguyên lý quá trình sấy

Quá trình hòa trộn không khí

Sự trao đổi âm giữa hạt và không khí xung quanh

Đồ thị cân bằng ẩm của lúa và bắp

Đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc giữa âm độ không khí

và âm độ vật liệu sấy

Đường cong sấy Đường cong sa:

Sơ đỗ nguyên lý của hệ thống sấy đối lưu

Sơ đồ nguyên lý và đồ thị I - d HTS có đốt nóng trung gian

Để thị I - d và sơ để HTS hồi lưu một phần

Sơ đồ HTS hồi lưu toàn phần

Sơ đồ nguyên lý buồng đốt nhiên liệu than đá trong hệ thống

Sơ đồ nguyên lý buồng đốt nhiên liệu trấu trong hệ thống sấy

Áp kế chữ U dùng để đo áp suất khí sấy

Các phương pháp sấy theo trạng thái vật liệu sấy

Các dạng cánh khuấy trong thùng sấy

Sơ đồ HTS thùng quay HTS buồng đối lưu cưỡng bức

Cấu tạo HTS tháp Kampben

So đồ nguyên lý của HTS tầng sôi

Chuyên động của dòng TNS qua lớp hạt

Quan hệ Ap = f(w) của dong TNS qua lớp hạt

Sơ đồ bố trí buồng sấy trong HTS sấy phun theo chiều dịch thể

phun và TNS

Kết cấu vòi phun cơ khí

Kết cấu vòi phun khí động

Kết cấu đĩa phun ly tâm

Đồ thị trạng thái pha của nước

Sấy thăng hoa tác động tuần hoàn

Dây tần số của vỉ sóng

Sự thay đổi chiều và quay của phân tử nước khi điện từ

trường thay đối

Cấu tạo máy sấy chân không

(Puschner - Đức)

Sơ đồ nguyên lý của HTS ding không khí làm TNS không có hồi lưu

Đồ thị I - d của quá trình sấy lý thuyết

Đồ thị I - d của các quá trỉnh sấy thực khi A<0

Sơ đồ nguyên lý và đồ thị I - d của HTS hồi lưu một phần

Sơ đỗ nguyên lý vã đỗ thị Ï - d của quá trình sấy có đốt nóng

trùng giản

Sơ đồ nguyên lý và đồ thị I - d của HTS dùng khói lò làm TNS

Biểu đồ xác định độ chênh lệch trung bình nhiệt độ khi say

Đồ thị I - d của quá trình sấy tháp

Đồ thị I - d quá trình sấy thực HTS tầng sôi

Sự thay đổi nhiệt độ của TNS và VLS

Quá trình sấy thực và cách xác định nhiệt độ t;

Cấu tạo calorifer khí - hơi

Cấu tạo buông đốt nhiên liệu lỏng

Cấu tạo buồng đốt ghi nằm ngang,

Đặc trưng quạt ly tâm hạ áp và trung áp

Sơ đồ tiết diện ngang của đai chuyền

Sơ đồ điện của tủ sấy bằng dòng điện cao tần

Dụng cụ xác định độ âm của VILS theo phương pháp chưng cất

Sơ đồ cấu tạo của âm kế đây tóc

Sơ đồ của ẩm kế ngưng tụ

Cấu tạo của psychometre

Cấu tạo của ống đo tốc đội

Cấu tạo và sơ đồ của phong tốc kế

Sơ đồ điều chinh nhi:

Mọt gạo (trái) và vòng đời của nó (phải)

Các loại vi sinh vật phá hại nông sản

Đồ thị cân bằng ẩm của lúa và gạo và mí

Tên trữ lúa trong bao chất đống có phủ bạt

Cách chất bao tồn trừ nông sản

Kho tổn trữ hạt rời

Một kiểu thông gió trong kho

Sự hư hỏng hạt trong kho do côn trùng

'Tổn trữ gạo trong nhà máy xay

Kho Silo bằng kim loại đáy côn

Kho silo day bing

Kết cấu buồng khử bị

Kích thước cơ bản cyclon

Bộ lọc bụi kiểu cửa chớp,

Kết cấu của túi lọc

Kết cấu thiết bị lọc bụi kiểu ướt

“Thiết bị lọc bụi tĩnh điện kiểu ống

DANH MUC BANG

Bang 1.1 Ảnh hưởng của loại sân phơi trên tỷ lệ tắm sau khi xay xát đối với lúa

Bảng 1.2 Ảnh hưởng của loại sân phơi trên tốc độ bốc âm

Bảng 2.1 Độ rỗng của một số loại hạt rời

Bảng 2.2 Trọng lượng nước mắt đi (kg) khi sấy 1000 kg hạt

(tính theo cơ sở ướt)

Bang 2.3 Độ ẩm cân bằng của lúa theo nhiệt độ và độ âm tương

của không khí

Bảng 2.4 Độ ẩm cân bằng của một số loại hạt và hạt giống

Bảng 2.5 Các hằng số K, N, C trong phương trình EMC Henderson bổ sung

Bang 2.6 Nhiệt bốc hơi của lúa mì, bắp, cao lương ở các nhiệt độ

và độ âm khác nhau

Bảng 2.7 Giá tri cua hé sé k vam

Bảng 3.1 So sánh chỉ phí sấy lúa khi sử dụng các loại chất đốt khác nhau

Bảng 3.2 Đặc trưng kỹ thuật các Model Máy sấy DCP

Bang 4.1 Bảng giá trí thực nghiệm tôn thất qua nền q (W/m2)

Bảng 4.2 Kết quá cân bằng nhiệt của 3 giai đoạn

Bảng 4.3 Quan hệ giữa chế độ sây với kích thị ;à chủng loại gỗ

Bảng 4.4 Quan hệ giữa chế độ sấy với kích thước và chũng loại gỗ

Bảng 4.5 Tốc độ sấy và thời gian sấy tương ứng

Bảng 4.6 Chế độ sấy khoai tây

Bang 4.16 Chế độ sấy ngô giống

y lúa trong máy sấy tinh vĩ ngang Bảng 4.18 Chế độ sấy thức ăn dạng viên cho tôm cá

Bảng 4.24 Chế độ sấy các loại rau mùi

Bang 4.25 Chế độ sấy nam

Bang 4.26 Chế độ sấy nam

Bảng 4.27 Cường độ bay hơi âm và chế độ sấy của một số VLS

khối lượng khi sấy hạt mỳ với tốc

Bảng 4.33 Chế độ sấy tháp của bắp, đậu

Bang 4.34 Tốc độ đốt nóng hạt trong quá trình sấy

Bang 4.35 Chế độ sấy lúa mì

Bảng 4.36 Chế độ sấy bắp (ngô)

Bảng 4.37 Giá trị cường độ bóc hơi

Bang 4.38 Chế độ sấy phun sữa bột

Bang 4.39 Các đặc trưng của buồng đốt nhiên liệu rắn

Bảng 4.40 Tiết điện ngang và tốc độ tối đa của đai chuyền

Bang 4.41 Tính toán chỉ phí của công cụ, máy móc

Bảng 4.42 Tính thời gian hoàn vốn khi không kể khấu hao

Bang 4.43 Tính thời gian hoàn vốn có thêm phần thu hồi năm cuối

Bang 6.1 Thoi gian tồn trữ an toàn ở các mức âm độ và nhiệt độ của hạt

khác nhau

Bảng 6.2 Góc chảy tự nhiên của một số loại hạt

Bảng 7.I Kích thước của cyclon

Bảng 7.2 Giá trị k, a,n của một số vật liệu

DANH MUC TU VIET TAT

ĐBSCL Đồng bằng sông Cửu Long

VLS Vật liệu sấy

TBTT Thiết bị truyền tải

EMC (Equilibrium Moisture Content) Am d@ can bing

áp suất của không khí ẩm, phân áp suất của hơi nước và của

không khí khô chứa trong không khí âm

thể tích riêng của hơi nước chưa bão hòa, (m`/kg)

Độ Am tương đối của không khí

khối lượng riêng của không khí ẩm (kg/ m`)

Entanpi của không khí âm (kl/kg) entanpi của không khí khô, hơi nước có trong không khí ẩm (kIkg)

độ âm của hạt trước và

hiệu suất nhiệt buồng đố

nhiệt trị của nhiên liệu

hệ số trao đổi nhiệt đối lưu (W/m?K) thời gian sấy

Chương 1

TONG QUAN VE KY THUAT SAY

1.1 TAM QUAN TRONG CUA VIEC PHOT SAY

yy 18 qué trinh lam khé san phim nhim mye dich phue vy cho bảo quản, sơ chế trong chế biến, hoặc tạo ra thành phẩm sau cùng Theo cách truyền thống, sau khi thu hoạch, nông sản thường được làm khô bằng cách

phơi nắng trên sân gạch, sân xi-măng, trên tắm bạt trải trên sân đất, hoặc đôi

khi phơi ngay cả trên lề đường giao thông Các phương pháp phơi khô này tốn nhiều công lao động và rất vất vả, đặc biệt trong mùa mưa bão Ngoài

ra, việc phơi sản phẩm dưới ánh nắng mặt trời bị ảnh hưởng rất nhiều bởi

thời tiết, độ hao phí rất lớn, chất lượng sản phẩm bị giảm, tốn công lao động, nhất là trong những ngày mùa thu hoạch

Đồng bằng sông Cửu Long (ĐBSCL) với sản lượng nông sản cao

hàng năm, nhất là trong vụ Hè Thu, việc phơi khô nông sản gặp nhiều khó khăn; cần phải sấy khô bằng máy sáy Các tiêu chuẩn khi phát triên máy sấy phù hợp cho khư Vực ở ĐBSCL cần chứ ý như sau:

1 Chỉ phí đầu tư phải phù hợp với Khả năng của đa số các nông hộ

hoặc trang trại:

2 Kiến thức về kỹ th

sản nên được trang

It sấy và những điểm cần chú ý trong sấy nông

j cho người trực tiếp vận hành máy

5 Máy sấy phải được lắp đặt nơi thuận tiện giao thông, đẻ đảm bảo

điều kiện vận chuyền nông sản phẩm

1.2 NHUNG YEU TO ANH HUONG DEN QUÁ TRÌNH PHƠI

NONG SAN

Bất kỳ loại nông sản phẩm nào cũng có chứa bên trong một lượng

nước nhất định được gọi là độ am hay thủy phần Lượng nước này cần được

lấy bớt đi đến một mức độ nào đó, để đảm bảo an toàn trong tồn trữ,

làm giống, hoặc chế biền ở công đoạn tiếp theo Tùy theo thời vụ thu hoạch,

mà độ ẩm của nông sản khi thu hoạch có khác nhau Thí dụ: khi thu hoạch lúa vào mùa khô, độ âm hạt từ 20% + 24% Ở độ âm này, nếu đẻ nông s dạng “đồng” hoặc “trong bao” quá 24 giờ thì chất lượng và tỷ lệ gạo nguyên sau xay xát, hoặc tỷ lệ nây mắm khi làm giống sẽ giảm nhiều Khi thu hoạch lúa ở mùa mưa, độ ẩm thường từ 24% + 28%, đôi khi trên 30% Nếu đề nông sản ở âm độ này trong bao quá 12 giờ thì hạt bắt đầu có hiện tượng bị nóng, nắm mốc phát sinh, quá trì

tượng nây mằm; làm giảm nghiêm trọng chất lượng gạo và tỷ lệ nay mam

của hạt về sau

Phơi/sấy là quá trình lấy bớt ẩm ra khỏi vật liệu (nông sản) Quá trình này gồm hai quá trình: truyền nhiệt và truyền khối Nghĩa là: nhiệt lượng từ môi trường xung quanh được truyền vào bên trong hạt, làm cho nước bên trong khuếch tắn ra ngoài và bay ra môi trường xung quanh Hạt nông sản từ khi thu hoạch ngoài đồng đến khi đưa vào tồn trừ, thường trải qua các giai đoạn khô như sau:

Giai đoạn 2: Hạt được làm khô trước khi bảo quản nhờ phơi/sấy,

đến độ âm thích hợp (lúa ~ 14%) cho tồn trữ, xay xát; hoặc bảo quản lâu dài

1g ~ 12 = 13%)

Nông sản có thê được làm khô bằng phương pháp tự nhiên theo truyền

thống là phơi nắng, hoặc phương pháp nhân tạo băng thông gió cưỡng bức hay say bing may

1.2.1 Phơi khô tự nhiên

Hạt nông sản được phơi năng trên nền sân gạch (xi-măng), nền dat,

trên vải bạt, trên nong - nia bang tre Phương pháp này ít tốn kém nhưng không thể thực hiện được vào những ngày mưa bão Các kết quả nghiên cứu cho thấy, không phơi được nông sản trong mùa mưa bão, nên độ hao hụt thường rất cao, có thé trén 10%, đặc biệt là hao hụt về chat lượng, giảm tỷ lệ

nây mâm đối với hạt giống, tốn kém nhiều chỉ phí và lao động trong suốt

Trong mùa nắng, phơi hạt lớp mỏng dưới 5 cm khi trời nắng gắt

thường không có lợi, do tốc độ bốc âm quá nhanh, hạt bị quá nóng, làm cho

tỷ lệ gạo nguyên thu được khi xay xát giảm, hoặc giảm tỷ lệ nay mam

Bang 1.1 Ảnh hưởng của loại sân phơi trên tỷ lệ tắm sau khi xay xát đối với lúa

lệ tắm thu được khi xay (%)

bóng mát nắng gắt

Sân đất nên 47 10,2

Phơi trên đệm cói trải trên sân đất 3 104

Phơi trên đệm cói trải trên sân xi-măng 43, 93

Phơi trên đệm cói trải trên đất cỏ 5,7 10,9

(Nguồn: Auriol - Sở nông sản lúa gạo Đồng Dương)

Bảng 1.2 Ảnh hưởng của loại sân phơi trên tốc độ bốc âm

Thực tế, người dân thường chỉ quan tâm tiến

nông sản, mà không để ý dén vige trời nắng gắt

nấy mầm của hạt giống và tỷ lệ gạo nguyên thu hồi:

ệc phơi nhanh khô làm ảnh hưởng đến tỷ lệ

1.2.2 Những khó khăn gặp phải khí phơi nông sản

Phụ thuộc hoàf toàn vào thời tiết, nhất là trong mùa mưa bão, gây

giảm chất lượng hạt

Cần phải có diện tích mặt bằng đủ rong dé làm sân phơi hoặc chỗ phơi

Chỉ phí lao động cao, nhất là trong thời điểm mùa vụ, trong mùa mưa

lượng hạt bị giảm do kỹ thuật phơi không đúng, ngay cả khi trời nắng tốt; hạt bị hư do không đủ năng trong mùa mưa; hạt bị nhiễm bản do

chim, gà, vịt; hạt bị lẫn tạp chất như sạn - cát; hạt khô không đều do lớp

phơi quá dây và số lần cio dio khong di

a, Anh nang mặt trời: có ảnh hưởng trực tiếp đến quá trình phơi, là nguồn nhiệt cơ bản làm cho nước trong hạt/nông sản bốc hơi và trở nên khô

Bức xạ nhiệt từ mặt trời thay đổi theo thời gian trong ngày (sáng, trưa,

chiều) và theo mùa

b Nhiệt độ: có ảnh hưởng đến tốc độ khô của nông sản Trong thực

té, sự tăng giảm nhiệt độ diễn biến tỷ lệ thuận với bức xạ Nhiệt độ không khí càng cao thì phơi càng nhanh khô Nếu độ nhiệt ở sân cao quá 45 °C mà

nông sản không được cảo đảo thường xuyên thì hạt dễ bị rạn nứt

e; Độ ẩm của không khí: ảnh hưởng trực tiếp đến tiến trình khô của hạt Nếu độ ẩm tương đối của không khí môi trường cảng thấp, thì cảng thuận lợi cho việc làm khô sản phẩm khi phơi

e Sân phơi: đây là điều kiện tiên quyết cần phải có để phơi nông sản

Hai yếu tố chính của sân phơi có ảnh hưởng đến việc phơi nông sản là vật

liệu làm sân và màu sắc của sân

+ Vật liệu làm sân phơi cố định: trên thực tế có nhiều loại như

xi-măng, gạch nung, đất nện Ngoài ra, trên mặt nền có sẵn còn sử dụng vải bat, nong nia, vi tre, dém cói thay cho sân phơi

+ Màu sắc của sân phơi: các vật liệu dùng để phơi nông sản nếu có

mau cing sm thi mite độ hấp thu bức xạ nhiệt cing cao, nên mức độ khô cảng nhanh và độ ran gay hạt cũng sé tăng trong trường hợp trời nắng tốt

T Kỹ thuật phơi: có ảnh hưởng rõ rệt đến chất lượng hạt, trong đó

ba yếu tố cần được chú ý là: độ dày lớp nông sản, số lần cào đảo và hướng

Độ đầy lớp nông sản phơi càng nhỏ thì phơi càng mau khô Trong mùa mưa, vào những ngày ít nắng, nêu có điều kiện đủ chỗ phơi thì bề dày lớp nông sản nên nhỏ hơn 5 cm Tuy nhiên, trong những ngày nắng gắt, trên sin xi-mang sim màu không nên phơi nông sản quá mỏng dưới 5 em và phải cào đảo thường xuyên, để tránh hạt bị rạn bên trong hạt do tốc độ bốc

âm quá nhanh và hạt bị quá nóng

Trong suốt quá trình phơi, nên cào đảo nông sản thường xuyên Số lần cảo đảo cảng nhiễu thì nông sản càng mau khô và độ rạn nứt bên trong của hạt cảng íL Các kết quả nghiên cứu cho thầy rằng: nêu cứ 30 phút cào đảo,

một lần thì tốc độ giảm âm nhanh gấp 1,5 lẫn so với 1 giờ mới cào đảo, và

độ ran nứt hạt cũng giảm I,5 lần

CÂU HỖI

1 Hãy nêu tầm quan trọng của việc phơi, sấy?

2 Trình bày những yếu tố ảnh hưởng đến chất lượng sản phẩm khi phơi?

3 Cho biết những khó khăn của việc phơi, sấy thủ công?

Chuong 2

CƠ SỞ LÝ THUYET SAY

2.1 KHÔNG KHi AM

'Không khí âm là hỗn hợp giữa không khí khô (gồm hỗn hợp của O› và

N2), hoi nước và một số ít thành phần các chất khí khác xem như không đáng

kể Lượng hơi nước có trong không khí Âm tuy rất nhỏ, nhưng có ảnh hưởng quan trọng đối với con người Không khí âm được ứng dụng rất phổ biến trong các ngành công nghiệp, chế biến nông sản thực phẩm; đặc biệt: không khí âm có liên quan chặt chẽ với quá trình sáy, quá trình tăng ẩm, giảm ẩm,

kỹ thuật thông gió và điều hòa không khí, vệ sinh môi trường Ngoài ra,

im cũng đóng vai trò là một môi chất trong các máy nhiệt

Hơi nước trong không khí có pI suất rất nhỏ (khoảng 15 + 20 mmHg)

và được khuếch tán đều trong không gian chứa nó Trong không khí âm (hỗn hợp giữa không khí khô và hơi nước) các phân từ khí và hơi khuếch tan đồng đều nhau, nên có thể xem hơi nước và không khí có tính chất sau:

T, Tụ và T — nhiệt độ không khí ẩm, hơi nước và không khí khô

P ph và pk~ áp suất của không khí ẩm, phân áp suất của hơi nước và của không khí khô chứa trong không khi dm

Tùy vào trạng thái của hơi nước bên trong không khí âm, không khí

ẩm được chia thành 3 loại: không khí âm chưa bão hòa, bão hòa và quá bão hòa

2.1.1 Không khí ẫm chưa bão hòa

Giả sử không khí ẩm ở nhiệt độ nào đó, nếu hơi nước trong không khí

âm ở trạng thái hơi quá nhiệt, thì không khí âm đó được gọi là không khi chưa bão hòa (trạng thái B - Hình 2.1) Không khí âm chưa bão hòa là

thái thường gặp trong thực tế Ở trạng thái này, không khí có thể tiếp tục cho nước bốc hơi vào và đạt tối đa ở trạng thái bão hòa

2.1.2 Không khí ẩm bão hòa

Khi cho nước tiếp tục bay hơi thêm vào không khí chưa bão hòa (t= const), không khí âm sẽ đạt đến trạng thái bão hòa Phân áp suất pa của

hơi nước tăng dần và đạt đến mức tối đa bằng áp suất bão hòa (p›), tương,

ứng với nhiệt độ t (trạng thai A, Hinh 2,1)

Như vậy, khi một v được đặt trong môi trường không khí âm chưa bão hòa, thì hơi nước trong vật có thể khuốch tán vào môi trường và làm cho vật khô dẫn Nếu vật đặt vào trong môi trường không khí âm bão

hòa, thì hơi nước không thể khuếch tán vào môi trường và vật không thể

khô được

Hình 2.1 Đồ thị p-v và T-S biểu thị trạng thái hơi nước trong không khí âm

2.1.3 Không khí Ẩm quá bão hòa

Không khí âm quá bão hòa là không khí ẩm có hơi nước ở trạng thái hơi bão hòa âm (điểm k) Không khí m quá bão hòa là trang thai khong b vững, vì một lượng hơi nước sẽ ngưng tụ lại và sẽ tách ra, còn không khí âm

sẽ trở về trạng thái bão hòa

Để biến đổi không khí ẩm chưa bão hòa (ở điểm B) thành không khí

âm bão hòa, thường có 2 biện pháp sau:

(2) Làm lạnh dần không khí (pn = const) tir BD, dim D gọi là điểm đọng sương với nhiệt độ đọng sương (ta) Không khí ẩm có nhiệt độ dưới nhiệt độ đọng sương, thì một phần hơi nước sẽ được ngưng tụ

2.1.4 Các thông số đặc trưng của không khí ấm

Không khí âm là một hỗn hợp giữa không khí khô và hơi nước Trạng thai không khí âm có ảnh hưởng trực tiếp đến quá trình sấy và bảo quần sân phẩm Theo Dalton, áp suất của không khí âm bằng tông áp su:

nước (p›) và áp suất của không khí khô (px) như công thức 2.2 Hai thông số

đặc trưng biểu thị trang thái của không khí âm thường gặp nhất là độ âm và nhiệt độ

Độ ẩm tương đối của không khí là tỷ số giữa độ ẩm tuyệt đối của

không khí với độ âm tuyệt đối đạt lớn nhất p›.ma‹, ứng với một nhiệt độ nào

đó của không khí âm

* v` - thể tích riêng của hơi âm bão hịa, (mỶ/kg)

© po (Phmax) — áp suất riêng của hơi ấm bão hịa, (N/m?),

Thay các giá trị tương ứng vào cơng thức 2.6, sẽ thu được:

Py Giá trị @ thay đổi từ 0 — 1 (hoặc từ 0 — 100%) Nếu œ = 0 thi trong khơng khí khơng cĩ hơi nước, lúc đĩ khơng khí là khơng khí khơ tuyệt đối

khả năng hút âm của khơng khí Giá trị của độ ẩm tương đối cảng nhỏ, thì điều kiện cân bằng càng khác nhau, khả năng sảy của khơng khí càng lớn

2.1.4.3 Độ chứa họ (d)

Độ chứa hơi (d) của khơng khí ẩm là tỷ số giữa khối l

(ms) va khối lượng khơng khí khơ (m;) chứa trong khơng khi

quan trọng của khơng khí ẩm, đặc trưng

ma — khối lượng của hơi nước, kg

= my — khdi lượng của khơng khí khơ, kg

=m = my + mụ — khối lượng tổng cộng của khơng khí ẩm

- Khối lượng riêng của khơng khí ẩm là tỷ số giữa khỗi lượng m và

thể tích V

b) Nhiệt độ bầu ướt (ta): Khi cho nước bay hơi trong điều kiện

entanpi không đổi đến trạng thái bão hòa, nhiệt độ ứng với trạng thái bão hòa đó là nhiệt bằu tới

chứa hơi không đồi (d = const) Khi đó, nhiệt độ hỗn hợp giảm dần xuống đến một mức nào đó thì đạt trạng thái bão hòa (ọ = 1) Nhiệt độ tương ứng

với trạng thái này gọi là nhiệt độ đọng sương Nếu tiếp tục giảm nhiệt độ, thi

trong hon hợp bắt đầu xuất hiện những hạt sương (giọt nước) do hơi nước

ngưng tụ, và độ chứa âm d bắt đầu giảm xuống

Vậy nhiệt độ đọng sương là giới hạn việc làm lạnh không khí âm cho đến trạng thái bão hòa @ = 1 khi d= const

2.1.4.5 Entanpi của không khí ẩm (1)

* Cụ, Cc — nhiệt dung riêng của hơi nước, không khí khô, (kl/kg 9C)

= t nhiệt độ không khí Am, °C)

*m — nhiệt hóa hơi của nước, (ki/kg)

Từ các giá trị trên, entanpi có thể được xác định theo công thức:

2.1.5 Đồ thị của không khí ấm

2.1.5.1 Đồ thị I— d

Để giải bài toán xác định các thông số trạng thái của không khí ẩm

được thuận lợi; đồ thị I - đ được sử dụng, với trục tung biéu diễn entanpi (1), trục hoành biểu diễn độ chứa hơi (đ) của một lượng không khí âm có chứa

1 kg không khí khô Đô thị I - d được biểu diễn ở Hình 2.2, góc giữa đường

6 mét nhigt 49-44 chon, qua bang hoi mude tim durge pimax, cứ mỗi giá

tri clia @ sé cho mét gid trị của d; nối các điểm lại ta được đường @ = const

và do đó d cũng tăng, nên đường biểu diễn đi từ trái sang phải; khi nh

tiến đến nhiệt độ bão hòa của hơi nước ứng với áp suất khí quyền tp thì

Phma —> p và d —> œ, có nghĩa là đường = 100% nhận đường ty làm tiếp tuyến

Hình 2.2 Đồ thị I - d và các đường đặc tính của không khí âm

Xác định trạng thái của không khí ẩm

Không khí âm được xem là một hỗn hợp trong đó có các thông số trạng thải đã biết Do đó chỉ cân biết hai thông số thì có thé xác định được

¡ trị các thông số trang thải còn lại, và sẽ xác định được trạng thải của

Hai đường gi va ti cắt nhau tại điểm 1 Cách xác định các thông số

trạng thái của không khí tại điểm 1 như sau:

~ Độ chứa hơi dị (g/kg): từ 1 vẽ theo đường song song với trục tung đ= const

- Entanpi li: từ 1 vẽ đường thẳng song song với trục Ï = const

at cla hoi nude pn: là giao điểm của đường pr(d) voi

- Nhiệt độ dong song t: 18 nhigt d6 tại giao điểm của đường dị và

= 100%.

- Nhiệt độ bầu ướt tu là nhiệt độ tại giao điểm của đường l¡ và

@= 1009

~ Độ chứa âm diuas: là giá trị d giao giữa đường lưới ọ = 100%

~ Phân áp suất p:ma: là giá trị áp suất tại điểm giao của dissx với ph(d)

Ngoài dé thj I - d, các thông,

được xác định qua đồ thị t- d

215.2 Dé thjt-d

Hình 2.3 biểu diễn đồ thị t - d, với trục hoành là nhiệt độ bầu khô của

không khí ẩm tụ, trục tung cho giá trị độ chứa hơi d, phía trên trái có một

trục chéo phụ cho giá trị entanpi I

rạng thái của không khí ẩm còn có tỉ

Để xác định trạng thái của không khí, cần biết trước ít nhất hai thông

số của không khí Nếu biết được nhiệt độ t¡ và độ ẩm tương đối ọi, sẽ xác

định được trạng thái 1 Từ đó, các thông số trạng thái còn lại của điểm

1 sẽ được xác định như được biểu điễn ở Hình 2.3,

2.1.6 Các quá trình nhiệt động của không khí ấm

2.1.6.1 Quá trình gia nhiệt không khí ẩm

Quá trình này thường gặp khi đốt nóng một cách đơn thuần bằng nguồn nhiệt (không có sự bốc hơi); như đốt nóng không khí bằng điện trở hoặc bằng hơi nước ngưng tụ trong ống

Hinh 2.4 Qué trinh gia nhigt

~ Trong quá trình gia nhiệt không có sự bốc hơi thêm vào không khí

dm nén di = do = const

- Đây là quá trình này nhận nhiệt, nên entanpi và nhiệt độ không khí

âm tăng lên; độ âm tương đối của không khí giảm xuống ( i> (› )

- Nhiệt lượng cung cấp cho quá trình ứng với 1 kg không khí khô là: qịa =Is— hi, ki/kg kk va véi dong khdng khi G kg thi: Qo = GÚ: — DỊ)

~ Không khí m bị làm lạnh dưới nhiệt độ đọng sương t› < ta, thì quá

trình làm lạnh xây ra: đầu tiên là từ | —> A (không ngưng tụ âm), sau đó làm

3 Qué trinh ting im

“Trong một số trường hợp, cần phải tăng ẩm trong môi trường không

khí đẻ đáp ứng yêu cầu làm việc cụ thê nào đó

Biện pháp tăng ẩm phổ biến là phun nước ở nhiệt độ môi trường vào dòng không khí ẩm chưa bão hòa, nước lấy an nhiệt hóa hơi từ không khí để bay hơi, làm cho nhiệt độ không khí giảm xuống và độ ẩm ọ tăng

Trong quá trình này, xem như I = const vì nước lấy ẩn nhỉ

khí và lại đưa lại vào không khí Nhiệt độ thấp nhất mà không khí ra có tỉ

đạt được là tp và được gọi là nhiệt kế ướt tu (ts = ty) Dd thi T-d cho thay

khi nhiệt độ t: tương đối cao và ảm độ ạ› thấp, không khí có thể nhận thêm

hơi nước bốc hơi, độ giảm At = (t — tu) rất lớn; ngược lại nếu ọ› lớn thi At

này rất nhỏ

Hình 2.8 Sơ đồ nguyên lý quá trình sấy

3.1.6.4 Quá trình hòa trộn không khí

Qué trình hòa trộn kì ông khí thường gặp trong thiết bị điều hòa không

nhiệt (calorifer) tổng hợp.

Hinh 2.9 Quá trình hòa trộn không khí

~ Theo định luật bảo toàn năng lượng và khối lượng:

~ Theo điều kiện cân bằng âm: Gidi + Gado = Gads

- Vật liệu eo: là vật Âm có tính dẻo do có cấu trúc hạt

- Vật liệu xốp mao dẫn: vật âm có chứa nước hoặc hơi ẩm ở dạng,

liên kết cơ học do áp lực mao quản hay còn gọi là lực mao dẫn

~ Vật liệu keo xốp mao dẫn: vật âm có tính chất gồm các tính chất

hai nhóm trên

Về cầu trúc, vật liệu âm luôn có các khoảng trống tế vỉ chứa nước và

khí Khi vật liệu được say khô để trong không khí ảm, vật liệu sẽ hap thu âm trong không khí vào các khoảng trồng, rồi ẩm lại ngưng tụ lại thành lỏng

a Độ rỗng

Độ rỗng (độ xốp) của khối vật liệu sấy là tỷ số của tong thê tích phần

rồng giữa các hạt vật liệu (không kê phần rỗng bên trong hạt) và thể tích của

cả khối vật liệu, được tính bằng %

Độ rỗng của vật liệu sấy có ảnh hưởng rất lớn đến thời gian sấy Khi

độ rỗng của khối vậ

cấp liệu vào buồng sấy, không nên làm nén vật liệu Giá trị độ

loại vật liệu rời được cho trong Bảng 2.1

liệu càng lớn thì thời gian sấy càng ngắn Do đó khi

ông một số

b Kích thước hạt vật liệu sấy

Hạt vật liệu được đặc trưng bởi 3 đường kính: lớn nhất (dau), trung gian (đn) và nhỏ nhất (dnn)

- Đường kính lớn nhất: là kích thước lớn nhất của diện tích chiếu

cực đại

- Đường kính nhỏ nhất: là kích thước ngắn nhất của diện tích chiếu

cực tiểu

- Đường kính trung gian: là đường kính tối thiểu trên diện tích chiếu

cực đại và thường được giả định bằng đường kính dài nhất của diện tích chiếu cực tiểu

Bảng 2.1 Độ rỗng của một số loại hạt rời

thị trường và công nghiệp ch „ trung gian và tối thiêu ít khi được dùng trong biên

~ Đối với các loại hạt và hạt giống: kích thước là: chiều dài, rộng và dày

- Đối với các loại rau và quả: chiều đài là kích thước d

ng song với cuống, đường kính là kích thước lớn nhất vuông góc

~ Đường kính hình học trung bình d; được xác định:

Khi không thể hoặc rất khó xác định 3 kích thước khác nhau trên,

nhưng có thể đo được khối lượng (mẹ) và khối lượng riêng (p;), thì kích

thước đặc trưng là đường kính của hình cầu tương đương d: xác định như sau:

Py

c Sự liên kết giữa Ấm và vật liệu sấy

Nước (âm) tồn tại trong vật liệu sấy ở dạng tự do và dạng liên kết

lượng nước bao phi toàn bể mặt vật liệu, lớp nước

Liên kết hóa học: gồm liên kết ion và phân tử

nước đã trở thành một bộ phận trong thành phần hóa học của phân tử vật

âm Liên kết hóa học giữa âm và chất khô rất bền vững: Trong quá trình sấy,

i ng không cần tách nước liền kết hỏa học ra khỏi vật liệu sấy

khoảng rỗng của vật liệu và

kết dính ướt Khi sấy, sau khi nước tự do trên bề mặt bay hơi, nước liên kết

cơ lý từ bên trong vật liệu chuyền dần đến bề mặt, rồi tiếp tục chuyển vào

môi trường có tác i liệu, không lấy hết nước bên trong

hòa tan ở trong và ngoài tế bảo

2.2.2 Độ ấm của vật liệu sấy

Độ ẩm của vật liệu sấy biểu diễn lượng ẩm có chứa trong va

được định nghĩa và xác định theo cơ sở ướt và cơ sở khô

2.2.2.1 Độ ẩm theo cơ sở ướt (wet basis)

Độ ẩm của vật liệu tinh ¿heo cơ sở ưới (wap %) là phần trăm của

trọng lượng âm (nước) chứa trong toàn bộ khối hạt âm Độ âm cua hi

theo cơ sở ướt thường được sử dụng phô biến trong sấy, chế biến và

bán nông sản Do đó, khi nói độ âm của nông sản, người ta hiểu đó là đi tính theo cơ sở ướt Độ âm này có thể được xác định bằng máy đo độ âm hoặc dùng tủ sấy

G là trọng lượng tổng cộng của khối vật liệu ẩm

Ga — là trọng lượng chất khô (phần không phải là nước của hạt)

Gm = (Gw ~ Ga) ~ là trọng lượng nước chứa trong vậ

2.2: Có 100 kg nông sản tươi ở độ ẩm won = 20%, sau khi sấy khô đến độ âm 139 Hỏi lượng nước bay hơi đi là bao nhiều kg?

Hướng dẫn:

Theo định nghĩa độ âm, 100 kg nông sản ở độ ẩm 20% có chứa 20 kg

nước và 80 kg là chất khô Khi sấy, nước sẽ bay đi nhưng chất khô không thay đôi

Goi Gm la trong lượng nước còn I

còn là 100 kg) Theo định nghĩa, có thê viết

Do đó lượng nước bay hơi là: 20 kg ~ 11,96 kg = 8,04 kg

Xée định trọng lượng hạt khô sau khi sấy:

Thí dụ Có 200 kg hạt đậu ở độ âm 32% được sáy khô đến độ ẩm

19%, Hỏi trọng lượng của đậu khô sau khi sấy là bao nhiêu?

32-

= 200 2008219) _ 990 39,1 167,91g

Thi du 2.4: Khi sáp 4 tấn lúa tươi sạch,

1494 Hỏi lượng nước cân Ì

làm khô là bao nhiêu?

Bang 2.2 Trọng lượng nước mắt đi (kg) khi sấy 1000 kg hạt (tính theo cơ sở ướt)

Độ Ấm sau khi phơi hoặc sấy (%)

Trọng lượng hạt khô sau khi sdy bang 1000 kg trừ cho số tra được ở Bảng 2.2

2.2.3 Độ ấm cân bằng (EMC — Equilibrium Moisture Content)

2.2.3.1 Khái niệm về sự cân bằng Ẩm

Bắt kỳ một loại vật liệu âm nào khi để tự do trong môi trường không, khí Am, thi sẽ có sự trao đổi âm giữa vật liệu và không khí âm Khi vật liệu khô dé trong không khí có độ ẩm cao, thì vật liệu sẽ hút âm từ không khí, hiện tượng này giống như để phân bón urê qua đêm, phân urê sẽ bị rỉ nước

do hút âm từ không khí ẩm Trái lại vật Am để trong không khí khô ráo có

độ am thấp, thì vật âm sẽ bay hoi dm va din dan trở nên khô hơn