Nghiên cứu hệ thống sấy sắn khô năng suất cao 5-50 tấn sản phẩm-ngày

Mục tiêu của đề tài là đưa ra được công nghệ và mẫu máy sấy sắn mới đối với Việt Nam nhằm khắc phục cho phương pháp sấy truyền thống cho năng suất thấp và chất lượng không cao... 1.3.2

BỘ CÔNG THƯƠNG TỔNG CÔNG TY MÁY ĐỘNG LỰC VÀ MÁY NÔNG NGHIỆP

VIỆN NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ CHẾ TẠO MÁY NÔNG NGHIỆP

BÁO CÁO TỔNG KẾT ĐỀ TÀI

ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU KHOA HỌC & CÔNG NGHỆ 2012

Cơ quan chủ trì Chủ nhiệm đề tài

Viện CNTKCTmáy nông nghiệp

TS.Nguyễn Đình Tùng ThS Nguyễn Tuấn Anh

DANH SÁCH NHỮNG NGƯỜI THỰC HIỆN ĐỀ TÀI

chuyên môn

Cơ quan

1 Nguyễn Tuấn Anh Thạc sỹ Viện NCTKCT máy nông nghiệp

2 Nguyễn Đình Tùng Tiến sỹ Viện NCTKCT máy nông nghiệp

3 Nguyễn Tường Vân Tiến sỹ Viện NCTKCT máy nông nghiệp

4 Hoa Xuân Tiến Kỹ sư Viện NCTKCT máy nông nghiệp

5 Phan Đức Chiến Thạc sỹ Viện NCTKCT máy nông nghiệp

6 Mai Thanh Huyền Kỹ sư Viện NCTKCT máy nông nghiệp

MỤC LỤC

Mục lục i

Danh mục bảng biểu iii

Danh mục hình iv

LỜI MỞ ĐẦU 1

Chương 1: TỔNG QUAN NGHIÊN CỨU 2

1.1.Tổng quan tình hình nghiên cứu trên Thế giới 2

1.2.Tổng quan tình hình nghiên cứu của Việt Nam 4

1.3 Quy trình công nghệ chế biến sắn khô 6

1.3.1 Quy trình công nghệ chế biến sắn lát khô 6

1.3.2 Quy trình công nghệ chế biến sắn lát quy mô công nghiệp 6

1.3 2.1 Công đoạn tập kết sắn và tiếp liệu 7

1.3.2.2 Công đoạn làm sạch và bóc vỏ 9

1.3.2.3 Công đoạn thái lát 10

1.3.2.4 Công đoạn sấy khô 12

1.3.2.4.1 Phơi………12

3.2.4.2 Sấy vỉ ngang ở Việt Nam……… 13

Chương 2:MỤC TIÊU, NỘI DUNG, PHƯƠNG PHÁP VÀ CƠ SỞ LÝ THUYẾT LỰA CHỌN HỆ THỐNG SẤY SẮN KHÔ NĂNG SUẤT CAO….17 2.1 Mục tiêu……….17

2.2 Nội dung………17

2.3 Phương pháp nghiên cứu……….18

2.4 Cơ sở lý thuyết lựa chọn hệ thống sấy sắn năng suất cao……… 18

2.4.1 Lựa chọn phương pháp làm khô………18

2.4.1.1 Tháp sấy ngăn tự chảy….………18

2.4.1.2 Tháp sấy loại cửa sổ……….…20

2.4.1.3 Tháp sấy ống thổi ……… 21

2.4.1.4 Tháp sấy chóp……… 22

2.4.1.6 Hệ thống tháp sấy sắn và quy trình sấy……….25

2.4.2 Lựa chọn máy thái sắn cho hệ thống tháp sấy……… 27

2.4.2.1 Máy bẻ sắn cải tiến……….………… 27

2.4.2.2 Máy thái trống……… 29

Chương 3:TÍNH TOÁN, THIẾT KẾ VÀ CHẾ TAO HỆ THỐNG SẤY SẮN KHÔ……… 31

3.1 Lý thuyết tính toán………31

3.2 Tính toán hệ thống sấy sắn khô năng suất 5 tấn sản phẩm ngày……….49

3.3 Thiết kế tháp sấy sắn năng suất cao………64

3.3.1 Thiết kế thân tháp……… …65

3.3.2 Thiết kế cửu xả liệu và rải liệu……… …66

3.3.3 Tháp sấy hoàn chỉnh……… 70

3.4 Hệ thống sấy sắn năng suất cao……… 71

Chương 4:KHẢO NGHIỆM HỆ THỐNG SẤY SẮN KHÔ NĂNG SUẤT CAO……… 73

4.1.Mục đích khảo nghiệm……….73

4.2 Nội dung khảo nghiệm ……… 73

4.3.Phương pháp tiến hành khảo nghiệm 73

4.3.1.Xác định năng suất của thiết bị 73

4.3.2 Xác định công suất tiêu thụ của thiết bị 74

4.3.3 Xác định trạng thái của sản phẩm sau khi sấy……….…74

4.4 Khảo nghiệm hệ thống sấy sắn khô 75

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 81

Kết luận 81

Kiến nghị 81

DANH MỤC BẢNG BIỂU

Bảng 2.1: Số liệu máy bẻ sắn cải tiến chạy khảo nghiệm với sắn tưới……… 28

Bảng 2.2 Số liệu máy thái trống khi chạy khảo nghiệm……… 30

Bảng 3.1 Các kích thức cơ bản của tháp ……… 52

Bảng 3.2 Bảng cân bằng nhiệt……….…61

Bảng 3.3 Các thông số chính của quạt……….………….…….63

Bảng 3.4 Các thông kĩ thuật của tháp sấy do tính toán……… ……64

Bảng 4.1: Bảng số liệu khảo nghiệm của hệ thống sấy sấy sắn khô 76

Bảng 4.2 Bảng số liệu thực nghiệm các chi phí cho sản phẩm 79

DANH MỤC HÌNH

Hình 1.1 Sơ đồ ngành kinh doanh sắn ở Thái Lan ……….……… 3

Hình 1.2 Quá trình sấy sắn lát ở Thái Lan 3

Hình 1.3 Sơ đồ công nghệ sấy sắn lát ……… 6

Hình 1.4 Sơ đồ công nghệ chế biến sắn khô quy mô công nghiệp……… 6

Hình 1.5 Thiết bị, máy móc khâu cấp liệu 8

Hình 1.6 Cụm thiết bị cấp liệu và vận chuyển trong khâu chế biến sắn năng suất cao 8

Hình 1.7 Thiết bị trong công đoạn làm sạch đất cát sau thu hoạch 9

Hình 1.8 Thiết bị trong công đoạn làm sạch bóc vỏ gỗ 10

Hình 1.9 Máy thái sắn lát …….……… 11

Hình 1.10 Hình ảnh các loại máy thái thông dụng……… 11

Hình 1.11 Các công đoạn trong quá trình phơi sắn……….13

Hình 1.13 Máy sấy SV - 500 ……… 13

Hình 1.14 Máy sấy ST-8……… 13

Hình 2.1 Tháp sấy ngăn tự chảy……… ………19

Hình 2.2 Tháp sấy loại cửa sổ ………20

Hình 2.3 Tháp sấy ống thổi ……… ….21

Hình 2.4 Tháp sấy chóp ……… 23

Hình 2.5 Tháp sấy tuần hoàn hạt ….……… 24

Hình 2.6 Kết cấu kênh 25

Hình 2.7 Nguyên lý đảo trộn vật liệu khi sấy 26

Hình 2.8 Kết cấu và hình ảnh cặp rô to máy bẻ ……….28

Hình 2.9 Máy bẻ trước khi khảo nghiệm ….……… 29

Hình 2.10 Sản phẩn sau khi bẻ ……….………….29

Hình 2.11 Rô to và kết cấu máy thái trống……….………….30

Hình 2.12 Thiết bị máy thái băm sắn củ năng suất cao và sản phẩm sau băm 31

Hình 3.1 Các kích thước của kênh……… ………33

Hình 3.2 Thân tháp sấy……… 65

Hình 3.3 Cách bố trí kênh trong tháp……….….66

Hình 3.4 Cơ cấu tháo liệu gián đọan chu kỳ ………67

Hình 3.5 Cơ cấu tháo liệu liên tục tự chảy ……….67

Hình 3.6 Cơ cấu tháo liệu liên tục ……… 68

Hình 3.7 Cụm cửa đóng mở đáy tháp……….……….69

Hình 3.8 Hệ thống rải liệu……… ……….69

Hình 3.9 Kết cấu tháp sấy hoàn chỉnh……….71

Hình 3.10 Sơ đồ công nghệ của hệ thống sấy sắn khô môđun 1 tháp………….71

Hình 4.1 Hệ thống tháp sấy……….83

Hình 4.2 Tủ điện của hệ thống………83

Hình 4.3 Khu máy chạy thực nghiệm……… …84

Hình 4.4 Hệ thống đang chạy thực nghiệm……… 84

Hình 4.5 Cào đảo than trong lò……… …85

Hình 4.6 Đồng hộ hiển thị nhiệt độ……….…85

Hình 4.7 Hình ảnh ra liệu khi sấy khô……….………86

Hình 4.8 Đóng bao sản phẩm sấy khô……….86

LỜI MỞ ĐẦU

Trong nền nông nghiệp Việt Nam sắn là một trong 4 cây trồng chính, có diện tích đứng thứ 3 sau lúa và ngô Sản lượng trung bình đạt 8 triệu tấn/năm Mỗi năm Việt Nam xuất khẩu trên 4 triệu tấn, đứng thứ hai khu vực

Theo ông Phạm Huy Thông, phó cục trưởng Cục trồng trọt (Bộ PTNT) cho biết, trong bối cảnh biến đổi khí hậu làm trái đất nóng lên, nước biển dâng cao, đe dọa an ninh lương thực thế giới và sự cạn kiệt của nguồn nguyên

NN-liệu hóa thạch thì cây sắn được coi là cây trồng đem lại “giải pháp kép” nhằm

đạt cả hai mục tiêu:

• Góp phần đảm bảo an ninh lương thực

• Cung cấp nguyên liệu cho công nghiệp sản xuất nhiên liệu sinh học, từng bước thay thế nhiên liệu hóa thạch

Cây sắn cho thu hoạch tuỳ theo vùng miền trong nước trong vòng từ tháng 10 năm trước cho đến tháng 4 năm sau mà cao điểm (về độ bột) tập trung vào tháng 11 năm trước đến tháng 2 năm sau là thời gian ít nắng (ở miền Trung)

và mùa đông ẩm, mưa ở miền Bắc Vì vậy việc chế biến sắn ngoài biện pháp phơi khô thông thường còn phải dùng biện pháp sấy hoặc kết hợp phơi – sấy

Hiện nay, đang phổ biến phương pháp chế biến sắn khô bằng cách phơi khô hoặc bằng máy sấy vỉ ngang Với phương pháp chế biến như thế sản phẩm thu được có chất lượng không cao, cụ thể là độ ẩm không đồng đều, dễ dính mốc, lát sắn bị mủn, mất bột do chế độ sấy không kiểm soát được, lẫn nhiều cát, sạn và cho năng suất thấp

Xuất phát từ các vấn đề bất cập nêu trên, được sự nhất trí của Bộ Công

Thương nhóm nghiên cứu đã triển khai đề tài “Nghiên cứu hệ thống sấy sắn

khô năng suất cao 5 ÷ 50 Tấn sản phẩm/ngày” Mục tiêu của đề tài là đưa ra

được công nghệ và mẫu máy sấy sắn mới đối với Việt Nam nhằm khắc phục cho phương pháp sấy truyền thống cho năng suất thấp và chất lượng không cao

Chương 1 TỔNG QUAN NGHIÊN CỨU 1.1.Tổng quan tình hình sản xuất sắn lát khô trên Thế giới

Kể từ thập kỉ 70 của thế kỉ trước, người dân Thái đã gọi sắn là “cây thần kỳ” bởi giá trị đa dạng của nó có thể tạo ra vô số sản phẩm quan trọng được sử dụng rộng rãi trong ngành công nghiệp thực phẩm và phi thực phẩm như thức ăn chăn nuôi, rượu, giấy, dệt may, dược phẩm, mỹ phẩm… và gần đây nó đã thực

sự lên cơn sốt do nhu cầu thế giới về nguyên liệu sinh học ethanol tăng mạnh Sắn cũng là loại cây trồng tạo ra giá trị gia tăng từ các sản phẩm rất cao được người Thái xuất khẩu đi hơn 100 quốc gia và vùng lãnh thổ trên thế giới, trong

đó thị trường trọng điểm là các nước ASEAN, đặc biệt là Trung Quốc, Hàn Quốc và thậm trí cả khối EU

Nhu cầu về sắn khô hiện nay rất lớn, ngoài việc dùng làm nguyên liệu cho ngành chế biến thức ăn chăn nuôi và thực phẩm (đối với các các nước Châu Phi), lượng sắn khô cần dùng cho công nghiệp sản xuất cồn Ethanol rất lớn Đây là giải pháp cấp thiết khi nguyên liệu từ các nguồn hóa thạch (dầu, khí gas) ngày càng cạn kiệt

Về công nghệ chế biến sắn khô ở các nước đứng đầu về chế biến sắn như Thái Lan, Indonexia có thuận lợi về thời tiết nắng nhiều trong thời gian thu hoạch sắn Vì vậy chủ yếu công nghệ làm khô sắn là nhờ phơi nắng tự nhiên Ngoài ra ở dạng công nghiệp cũng mới chỉ áp dụng với công nghệ sấy sàn/

Thái Lan cây sắn là cây trồng quan trọng thứ ba Nhưng Thái Lan vẫn chưa thiết lập được đồn điền có tổ chức với quy mô lớn do lệnh cấm của chính sách cải cách đất đai Tổng diện tích trồng sắn của Thái Lan hiện nay là 1,05 triệu ha, còn tổng sản lượng sắn ước tính hơn 20 triệu tấn

Ngành kinh doanh sắn ở Thái Lan được thể hiện theo sơ đồ hình 1.1:

Hình 1.1 Sơ đồ ngành kinh doanh sắn ở Thái Lan

Sản xuất sắn lát ở Thái Lan được thừa nhận là một hoạt động nông nghiệp, các nhà máy đều là của những người nông dân hoặc thương nhân nhỏ Các nhà máy này được trang bị máy móc đơn giản chủ yếu là máy thái lát Sau khi thái sắn được phơi dưới ánh nắng mặt trời trên một nền xi măng, quá trình phơi khô thế này phải mất 2 ÷ 3 ngày Người ta sử dụng phương tiện với một dụng cụ đặc biệt để cào đảo sắn phơi Nhược điểm của phương pháp này là không kinh tế do hao hụt trọng lượng Khi trời bắt đầu mưa phải nhanh chóng thu sắn thành đống phủ vải nhựa, điều này làm kéo dài thời gian sấy Hình 1.2 dưới đây trình bày tóm lược quá trình sấy sắn lát ở Thái Lan

Hình 1.2 Quá trình sấy sắn lát ở Thái Lan

Vào năm 2008 Thái Lan đã khởi công xây dựng nhiều nhà máy sản xuất ethanol từ sắn lát khô

Ở Ấn Độ sắn lát khô được xuất khẩu chủ yếu sang các nước châu Âu như

Hà Lan, Bỉ, Ý và Nga Sắn lát được thu thập bởi những người trung gian hoặc qua đại lý và các nhà thương nhân Sắn lát chỉ được xuất khẩu khi các nhà nhập khẩu chấp nhận chất lượng của sản phẩm đáp ứng các thông số kĩ thuật xuất khẩu

Còn ở Nigeria để sấy sắn lát thay thế phương pháp phơi ở sân xi măng như mọi nơi họ tiến hành sấy sắn lát khô trong nhà kính Kết quả đạt được của quá trình sấy năng lượng mặt trời này so với sấy tự nhiên là giảm được 30% thời gian sấy Sản phẩm sấy sạch hơn và độ trắng của sản phẩm rất tốt

Tại Trung Quốc sắn lát được dùng làm nguyên liệu để sản xuất ethanol cũng như làm nguồn thức ăn chăn nuôi Đến năn 2008 Trung Quốc đã sản xuất một triệu tấn ethanol, họ đã thỏa thuận với một số quốc gia lân cận để cung cấp nguyên liệu cho ngành công nghiệp sản xuất ethanol

Indonesia đã lên kế hoạch sử dụng sắn lát sản xuất ethanol để pha vào xăng theo tỉ lệ bắt buộc 5% bắt đầu vào năm 2010

Nhận xét: Qua phân tích tìm hiểu trên đây cho thấy, công nghệ sấy sắn khô trên

thế giới nói chung, đặc biệt là ở các nước có lượng sắn lớn như ở Đông Nam Á nói riêng cho thấy rằng Sắn phần lớn vẫn được làm khô bằng phương pháp phơi khô tự nhiên nhờ ánh nắng mặt trời là chủ yếu, bên cạnh đó cũng mới chỉ

áp dụng công nghệ sấy tĩnh vỉ ngang, do đó công suất vẫn chưa đáp ứng được đối với thị trường khi dùng trong ngành công nghiệp chế biến Ethanol

Xuất phát từ lí do trên, việc nghiên cứu và tìm hướng giải quyết bài toán sấy sắn khô năng suất cao để phục vụ cho ngành chế biến Ethanol là hướng đi đúng và quan trọng

1.2.Tổng quan tình hình sản xuất sắn lát ở Việt Nam

Cũng như trên thế giới, Việt Nam cũng đang cần một lượng sắn khô hàng năm rất lớn Theo dự báo mới nhất của Viện nghiên cứu chiến lược, chính sách công nghệ (IPSI) nhu cầu sắn khô cho sản xuất Ethanol từ nay đến năm 2015 là 1,2 triệu tấn/năm (tương đương 3 triệu tấn củ/năm) Ngoài ra nhu cầu sắn khô cho sản xuất thức ăn chăn nuôi với 15% ÷ 20% tỉ trọng là rất lớn, chưa kể tới

nhu cầu sắn khô cho xuất khẩu

Công ty TNHH nhiên liệu sinh học Phương Đông (OBF) là liên doanh giữa Tổng Công ty Dầu Việt Nam (PVOIL) và tập đoàn Itochu Nhật Bản đang triểu khai xây dựng nhà máy sản xuất ethanol từ sắn lát tại huyện Bù Đăng, tỉnh Bình Phước với công suất chế biến 100 triệu lít/năm (dự tính sử dụng 230 nghìn tấn sắn lát khô/năm)

Dự báo nhu cầu nhiên liệu sinh học đến năm 2025 dựa trên giả định tăng trưởng tiêu thụ xăng, dầu là 8,5%/năm với tỉ lệ pha ethanol bắt buộc 5% trong giai đoạn 2012 ÷ 2014 và 10% cho giai đoạn 2015 ÷ 2025 Theo ước tính, năm

2012 nhu cầu ethanol là 300 triệu lít, đến năm 2015 là 457 triệu lít, năm 2020 là

687 triệu lít và năm 2025 là 1 tỉ lít

Về công nghệ chế biến và làm khô sắn ở Việt Nam cũng chưa thể thoát khỏi tình hình chung phơi khô là chính Quy mô công nghiệp cũng mới chỉ áp dụng công nghệ sấy vỉ ngang (sấy sàn), còn đối với bà con nông dân thì dùng công nghệ sấy hầm

Tất cả các công nghệ kiểu trên đều cho ra sản phẩm sắn khô có chất lượng rất thấp, độ ẩm sản phẩm không đồng đều và quy mô nhỏ lẻ

Tồn tại chính của công nghệ sấy sàn dùng cho sắn chính là: Diện tích sàn quá lớn do lớp vật liệu cần sấy mỏng (200 ÷ 250 mm), vì vậy với năng suất

cào đảo để độ ẩm sản phẩm đồng đều là rất khó thực hiện

Còn phơi khô nhờ nắng là biện pháp luôn bị động về thời tiết, bởi thời gian thu hoạch sắn ( từ tháng 10 đến tháng 3 năm sau) là thời gian ít nắng

Chính vì vậy, việc tiến hành đề tài “Nghiên cứu hệ thống sấy sắn khô năng

suất cao 5 ÷ 50 Tấn sản phẩm/ngày” là vấn đề cấp thiết hiện nay

1.3 Quy trình công nghệ chế biến sắn khô

1.3.1 Quy trình công nghệ chế biến sắn lát khô

Việc nghiên cứu, thiết kế thiết bị chế biến sắn thái lát được thực hiện dựa trên sơ đồ công nghệ hình 1.3

Đây là phương pháp đơn giản trong chế biến sắn khô Theo cách này sắn thu hoạch về được rửa sạch rồi bóc vỏ, sau đó thái lát bằng tay hay thủ công có

bề dày từ 3 ÷ 10mm rồi phơi khô nhờ nắng Một số nơi có lò sấy về mùa mưa Sắn lát khô, sắn duôi khô được bán ra thị trường làm thức ăn gia súc hoặc xuất khẩu Chế biến theo cách này thì 1.000kg sắn củ tươi thu được 330 ÷ 365kg sắn lát khô

1.3.2 Quy trình công nghệ chế biến sắn lát quy mô công nghiệp

Hiện nay ngành chế biến sắn lát chủ yếu sử dụng phương pháp phơi là chính chỉ một số ít dùng phương pháp sấy vỉ ngang do đó mà không đáp ứng được đòi hỏi của thị trường sắn khô cho ngành chế biến nhiên liệu ethanol

Sắn củ Làm sạch, bóc vỏ Thái lát Sấy Sản phẩm sắn

Sơ đồ công nghệ chế biến sắn khô quy mô công nghiệp cũng tương tự sơ

đồ công nghệ chế biến thô sơ nhưng tất cả các công đoạn trong quy trình được

sử dụng bằng máy móc cơ khí thay cho phương pháp thủ công

Việc áp dụng công nghệ chế biến theo quy mô công nghiệp mới có thể đáp ứng được nhu cầu về số lượng và chất lượng

Quy trình chế biến sắn thái lát quy mô công nghiệp được khép kín từ khâu bóc vỏ, thái lát, cho đến sấy khô và đóng bao bảo quản

Hình 1.4 Sơ đồ khép kín quy trình chế biến sắn thái lát quy mô công nghiệp

Hình 1.4 Sơ đồ công nghệ chế biến sắn khô quy mô công nghiệp[1]

Các yêu cầu công nghệ đối với các công đoạn trong dây chuyền chế biến sắn thái lát

Mỗi công đoạn trong dây chuyền chế biến sắn thái lát đều phải được chú trọng và phải được đáp ứng yêu cầu về công nghệ

1.3 2.1 Công đoạn tập kết sắn và tiếp liệu

Sản phẩm sắn thái lát tốt hay xấu phụ thuộc rất nhiều công đoạn này Muốn có sản phẩm tốt ta cần có nguyên liệu đầu vào phải đảm bảo chất lượng,

-Sắn phải được thu hoạch đúng mùa nếu không tỉ lệ tinh bột sẽ bị giảm do tinh bột chuyển hoá thành đường làm giảm chất lượng sản phẩm

-Thời gian thu hoạch đến lúc chế biến phải ngắn nhất, tránh để sắn lâu ngày chảy mủ và biến màu rất khó cho khâu tẩy trắng

-Vận chuyển bảo quản củ sắn phải cẩn thẩn tránh vỡ nát làm giảm tỉ lệ thu hồi

Với năng suất lớn khâu tiếp liệu không thể thực hiện bằng sức lao động được, trong trường hợp này phải dùng thiết bị cơ khí

Thiết bị cơ khí trong khâu tiếp liệu gồm:

Máy xúc lật để gom và lấy sắn củ từ các đống sắn củ ở sân chứa đưa lên thùng chứa (phễu cấp liệu), hình 1.5

Phễu cấp liệu có cơ cấu lắc để điều tiết lượng sắn củ cho khâu làm sạch, hình 4

Băng tải củ bẩn là thiết bị vận chuyển củ sắn từ phễu cấp liệu lên thiết bị làm sạch (hình 1.6) Băng tải được thiết kế và chế tạo theo năng suất của dây chuyền, kết cấu băng có gân để chống hiện tượng củ lăn trở lại khi vận chuyển lên cao

Hình 1.5 Thiết bị, máy móc khâu cấp liệu

Hình 1.6 Cụm thiết bị cấp liệu và vận chuyển trong khâu chế biến

sắn năng suất cao

1.3.2.2 Công đoạn làm sạch và bóc vỏ

Với quy mô công nghiệp công đoạn này được thực hiện bằng thiết bị cơ khí Yêu cầu công nghệ của công đoạn này:

-Đảm bảo độ sạch đất cát và bóc vỏ gỗ ≥ 70%

-Giảm tối thiểu rạn nứt, biến dạng củ sắn sau khi làm sạch

Nguyên lý bóc vỏ nhờ sự cọ sát giữa củ với củ và giữa củ với các chi tiết của máy Làm sạch trong môi trường nước

Trong dây chuyền chế biến sắn năng suất cao Khâu làm sạch củ sắn được thực hiện gồm 02 công đoạn:

+ Công đoạn làm sạch đất cát bám dính sau thu hoạch Thiết bị được dùng trong công đoạn này là máy rửa lồng nan làm việc liên tục (hình 1.7)

+ Công đoạn bóc vỏ gỗ và làm sạch củ sắn Thiết bị trong công đoạn này cũng được dùng bằng lồng nan trong môi trường phun nước (hình 1.8)

Hình 1.7 Thiết bị trong công đoạn làm sạch đất cát sau thu hoạch

Hình 1.8 Thiết bị trong công đoạn làm sạch bóc vỏ gỗ

Trong công đoạn làm sạch củ sắn bằng các lồng rửa kiểu nan (hình 2.18) làm việc liên tục, các chất thải được thu gom để đưa ra ngoài:

Đất cát bám dính và một phần vỏ gỗ khi rửa khô được phễu thu và dùng

xe cải tiến vận chuyển ra ngoài

Vỏ gỗ và các tạp chất khác sau lồng rửa nước được thiết bị thu chất thải rắn kiểu lồng gom lại để tránh đi theo nước thải ra ngoài làm ô nhiễm môi trường

1.3.2.3 Công đoạn thái lát

Đây là công đoạn quan trọng nhất trong công nghệ chế biến sắn thái lát Với quy mô công nghiệp công đoạn này được thực hiện bằng thiết bị cơ khí

Yêu cầu công nghệ của công đoạn này:

-Lát thái phải đều, không rạn nứt

-Thiết bị dễ chế tạo, dễ thao tác

năng suất của các loại máy thái lát này không cao thông thường khoảng 2 tấn/h Năng suất của các máy thái không cao do kết cấu của máy cũng như miệng vào của máy không cho phép máy có năng suất cao được

Vậy ta có kết cấu và hình ảnh của một số số máy thái lát sau:

Hình 1.9 Máy thái sắn lát

1-Bánh đai; 2-Trục ngang; 3-Tấm đáy buồng thái; 4-Bộ phận tăng đĩa thái; 5-Trục đứng; 6-May ơ; 7-Bộ phận cánh đĩa; 8-Bộ phận khung máy; 9-Phễu cấp liệu;

10-Nắp máy thái; 11-Phễu thoát liệu

Hình 1.10 Hình ảnh các loại máy thái thông dụng

1.3.2.4 Công đoạn sấy khô

Làm khô sắn lát bằng phương pháp sấy Ở công đoạn sấy khô yêu cầu được đặt ra tương đối khắt khe:

-Độ khô phải đồng đều đạt tiêu chuẩn bảo quản ≤ 12,5%

-Nhiệt độ sấy phải đảm bảo có thể điều chỉnh, không được sấy quá cao làm hồ hoá tinh bột (tức làm chín sắn) ảnh hưởng tới chất lượng của sản phẩm

-Độ thất thoát thấp nhất do quá trình cào đảo khi sấy

Thông thường để làm khô sắn chíp hiện nay có các phương pháp sau:

1.3.2.4.1 Phơi

Ở Việt Nam phơi được áp dụng ở mọi nơi, và được áp dụng cho tất cả các loại sản phẩm nông nghiệp Phơi là phương pháp truyền thống cũng là phương pháp chính của các hộ gia đình ở Việt Nam Người Việt Nam phơi sắn ở mọi nơi ngay cả ở ngoài bãi, trên đồi, ngoài vườn, sân nhà và sân đình v v… Nơi nào tiện lợi cho việc vận chuyển và thu gom là ở đó có thể phơi được Phương pháp phơi vừa tốn diện tích phơi vì lớp nguyên liệu phơi mỏng, vừa tốn lượng nhân công lớn, thời gian phơi dài do đó thời tiết càng quan trọng hơn và sản phẩm thu

được có chất lượng không cao

Ở những nơi dùng phương pháp phơi để kinh doanh thì thời tiết rất quan trọng Do nước ta là nước có khí hậu nhiệt đới do đó mà mưa nắng bất thường ảnh hưởng rất lớn tới quá trình phơi Những khi phơi sắn gần khô mà gặp cơn mưa bất chợt đến nhanh, sắn không thu kịp sẽ rất dễ bị hỏng và khi phơi lại lượng sắn này không đảm bảo chất lượng do đó các hộ kinh doanh đã phải bỏ luôn lượng sắn đó đi gây ô nhiễm môi trường xung quanh Quy trình phơi sắn ở Việt Nam thể hiện ở hình 1.11

Hình 1.11 Các công đoạn trong qua trình phơi sắn

a thái sắn; b mang sắn đi phơi; c phơi sắn; d cào đảo sắn; e gom sắn đã khô

để đóng bao; g đóng bao

3.2.4.2 Sấy vỉ ngang ở Việt Nam

Sấy vỉ ngang ở Việt Nam được sử dụng dùng để sấy nhiều loại nông sản khác nhau như sấy lúa, ngô và sắn…, phương pháp này được áp dụng chủ yếu trong các hộ gia đình cũng như các cơ sở sản xuất nhỏ, lẻ Chúng có thể sấy được nhiều loại nông sản mà giá thành hệ thống sấy rẻ, không đòi hỏi trình độ cao, nhưng lại cần nhiều nguồn nhân lực Hệ thống sấy vỉ ngang đa phần được

xây bằng gạch, có lớp sàng bên trên Nguồn nhiệt thì được cấp chủ yếu bằng phế phụ phẩm có sẵn ở những nơi sử dụng thường là lõi ngô khi sấy ngô, trấu khi

sấy lúa, thân cây và than khi sấy sắn

Quá trình sấy cho sản phẩm có độ ẩm không đều bởi ít được cào đảo và

do quá trình cào đảo khó khăn Nếu muốn sấy một lượng lớn sản phẩm trong ngày thì yêu cầu diện tích mặt sàng sấy lớn cùng với một lượng người lao động rất nhiều do đó mà chi phí nhân công cao, cần diện tích mặt bằng lắp đặt lớn mà sản phẩm ra có chất lượng không đồng đều

- Máy sấy vỉ ngang SV-500

Máy sấy SV-500 (hình 1.12) là máy sấy tĩnh vỉ ngang, do Viện Cơ điện Nông nghiệp và Công nghệ sau thu hoạch thiết kế, chế tạo Máy có cấu tạo đơn giản, chắc chắn, dễ vận hành, dễ tháo lắp để di chuyển giữa các hộ nông dân Máy có thể dùng để sấy các loại nông sản như ngô, thóc, khoai, sắn, măng, quả,

củ làm thuốc… Máy sấy SV-500 có năng suất từ 500 – 700 kg/mẻ (tuỳ theo nguyên liệu là ngô hay thóc,…), và gồm các bộ phận chính sau: [9]

Hình 1.12 Sơ đồ máy sấy vỉ ngang SV – 500 [9]

1 quạt sấy; 2 cửa hòa khí; 3 cửa cấp than; 4 cửa lấy xỉ; 5 lò và buồng hòa khí;

6 sàn sấy; 7 buồng phân thối; 8 cửa tháo sản phẩm; 9 buồng sấy; 10 đồng hồ

chỉ thị nhiệt

Máy sấy vỉ ngang SV-500 có cấu tạo (hình 1.4) có cụm lò đốt 5 được xây

hòa khí 2 Khí nóng từ lò được quạt ly tâm 1 là quạt trung áp đẩy vào buồng phân phối 7 khí nóng đi qua sàn sấy 6 vào buồng sấy 9 Không khí nóng được điều chỉnh theo nhiệt độ sấy, nhiệt độ theo dõi được nhờ đồng hồ chỉ thị nhiệt

10 Buồng sấy làm băng tôn dày 1,5 ÷ 2 mm có thể tháo lắp dễ dàng Buồng sấy

9 chứa vật liệu sấy, vật liệu sấy được làm khô bởi không khí nóng trong một khoảng thời gian nhất định tùy thuộc vào từng loại vật liệu sấy mà thời gian sấy khác nhau Sau khi độ ẩm vật sấy đạt tới độ ẩm bảo quản sản phẩm sẽ được lấy

ra từ cửa tháo liệu 8

Nhận xét:

- Như vậy trong sơ đồ chế biến sắn lát khô với năng suất cao thì hiện tại các khâu cấp liệu, rửa và bóc vỏ gỗ có thể nâng được lên rất cao Các khâu này hoạt động giống như trong hệ thống chế biến tinh bột sắn mà Viện đã nghiên cứu thiết kế và chế tạo thì các máy này có thể có năng suất từ 20 – 30t/h Do đó

nhóm đề tài kế thừa nghiên cứu đó vào trong hệ thống chế biến sắn năng suất cao

- Còn công đoạn thái lát thì các máy thái mới chỉ đạt được 2-3T/h mà hệ thống máy thái này gần như nơi miệng vào có các họng thái vào là nhỏ khi củ sắn vào có hướng nằm ngang rất dễ tắc tại đây Nên ở đây luôn luôn phải có người đứng trực để giải thoát cho hiện tượng tắc đọng này đó là sự lãng phí cần phải được loại bỏ thì hệ thống mới liên hoàn được Điều thứ hai là phải nâng được công suất máy thái lên thì mới tiết kiệm được thời gian cấp liệu ban đầu nếu quá nhiều máy thái mà chỉ có một hệ thống cấp vào sẽ làm cho hệ thống cồng kềnh và chi phí lên quá cao cũng chưa phải là phương pháp tối ưu

Chính vì vậy mà việc nghiên cứu cải tiến máy thái sắn năng suất cao phù hợp với hệ thống sấy sắn khô năng suất cao là ta phải giải quyết một số tồn tại trên như đầu vào phải liên tục khi cấp liệu sắn hổ đốn và năng suất máy phải được nâng lên nhưng cũng phải đảm bảo cho quá trình sấy sau này không bị ảnh hưởng Nhằm đáp ứng các tiêu chí trên cầm phải nghiên cứu về các loại máy thái sao cho phù hợp

- Còn về các phương pháp làm khô hiện nay nếu như sử dụng phơi hay sấy vỉ ngang sẽ rất mất diện tích cũng như tốn rất nhiều nhân công Điều này làm tăng rất nhiều chi phí ban đầu cũng như làm tăng giá thành sản phẩm do cần lượng nhân công lớn

Để khắc phục các nhược điểm này cần phải nghiên cứu về các phương pháp làm khô khác nhằm nâng cao năng suất của hệ thống mà diện tích hệ thống không được lớn hay diện tích phải nhỏ hơn vài lần đối với sấy vỉ ngang

Chương 2 MỤC TIÊU, NỘI DUNG, PHƯƠNG PHÁP VÀ CƠ SỞ LÝ THUYẾT LỰA

CHỌN HỆ THỐNG SẤY SẮN KHÔ NĂNG SUẤT CAO

2.1 Mục tiêu

cao nhằm đáp ứng được nhu cầu thực tiễn của các doanh nghiệp và nền kinh tế thị trường đòi hỏi

Lựa chọn được mẫu máy phù hợp, thiết lập được quy trình sấy sao cho hiệu quả khi sấy sắn khô

Thiết kế, chế tạo hệ thống sấy sắn khô năng suất cao 5 ÷ 50TSP/ngày phục vụ bảo quản và chế biến sắn khô trong và ngoài nước

Khảo nghiệm và đánh giá về hệ thống sấy sắn khô năng suất cao mà viện nghiên cứu chế tạo

2.2 Nội dung

- Nghiên cứu tổng quan về tình hình sản xuất sắn khô trong và ngoài nước cùng các phướng pháp thường dùng cho việc sấy sắn khô

- Nghiên cứu, lựa chọn hệ thống sấy sắn khô năng suất cao từ đó đưa ra

sơ đồ công nghệ và quy trình công nghệ cho quá trình sấy sắn khô trên hệ thống sấy mà nhóm đề tài lựa chọn

- Thiết kế, tính toán một số thiết bị chính trong hệ thống sấy sắn khô năng suất cao

- Chế tạo 01 máy chính trong dây chuyền ở đây là chế tạo máy sấy sắn khô trong hệ thống mà nhóm đề tài đã lựa chọn và khảo nghiệm hệ thống sấy sắn

2.3 Phương pháp nghiên cứu

khoa học trong và ngoài nước nhằm tìm ra những biện pháp tốt nhất cho hệ thống để nâng cao tính hiệu quả và tránh tình trạng lãng phí

- Nghiên cứu lý thuyết đối với các thiết bị chính trong hệ thống Nhằm thiết kế và chế tạo ra được những mẫu máy có năng suất phù hợp với hệ thống sấy nhóm đề tài lựa chọn

Từ mẫu máy chế tạo ra phải được đem đi khảo nghiệm để đánh giá chính xác hơn về kết cấu, cấu tạo hay quy trình vận hành của hệ thống Nhằm tìm ra những ưu, nhược điểm của cả hệ thống Từ đó để khắc phục cải tạo và nâng cao chất lượng cho hệ thống nhằm đáp ứng được những yêu cầu của các doanh nghiệp đòi hỏi

2.4 Cơ sở lý thuyết lựa chọn hệ thống sấy sắn năng suất cao

2.4.1 Lựa chọn phương pháp làm khô

Để nâng cao năng suất sấy, giảm diện tích lắp đặt cũng như giảm nhân công của một hệ thống sấy thì phương pháp sấy tháp là có thể đáp ứng được các tiêu chí Hơn nữa nguyên liệu sấy là sắn không phải các dạng hạt và độ ẩm đầu vào của sắn rất cao > 60% ẩm và kích thước sắn đầu vào không đồng nhất tuyệt đối vậy cần có quy trình và chế độ sấy cho phù hợp Xuất phát từ các tiêu chí và đặc điểm của nguyên liệu sấy này nhóm đề tài lựa chọn thiết bị sấy kiểu tháp

2.4.1.1 Tháp sấy ngăn tự chảy

Đây là loại tháp sấy có nhiều ngăn dốc làm việc liên tục, tháp sấy loại

ngăn cố định (hình 2.1) chia thành ba khoang: khoang trên cùng chứa hạt mới đổ vào máy Lượng nhiệt dùng ở khoang đun nóng sơ bộ do lượng khí thải ở khoang sấy đi lên cung cấp khi nhiệt độ cần đun nóng hạt thấp hoặc phải dùng nguồn nhiệt ở ngoài đưa vào khi cần đun nóng hạt lên nhiệt độ cao trước khi vào khoang sấy Tiếp đến là khoang sấy gồm nhiều ngăn dốc Các ngăn tạo với nhau thành các rãnh vừa cho lớp hạt tự chảy, vừa khống chế chiều dày lớp hạt trên các ngăn Không khí lạnh được đun nóng lên khi qua bộ phận sưởi 4 sẽ thổi qua các lớp hạt mỏng trên từng ngăn sấy

Tốc độ tự chảy của hạt trên

các ngăn sấy phụ thuộc vào tốc độ

tháo liệu ở khoang làm nguội và

cũng chính dựa váo sự điều chỉnh

tốc độ tự chảy này để khống chế thời

gian sấy Khoang dưới cùng của tháp

là khoang làm nguội hạt sau khi sấy

nhằm hạ nhiệt độ của hạt tới xấp xỉ

nhiệt độ của không khí lạnh ngoài

trời Ở khoang này chỉ dùng quạt

thổi không khí lạnh ngoài trời đi qua

lớp hạt vừa ở vùng sấy ra Đối với

hạt còn có độ ẩm cao thì có thể được

sấy khô thêm ở khoang làm nguội

này khi không khí ngoài trời khô, có

độ ẩm tương đối thấp

Hình 2.1: Tháp sấy ngăn tự chảy [5]

Tháp sấy gồm nhiều ngăn, mỗi ngăn lắp trong một khung vỏ hình chữ nhật nối bằng bích Do vậy tùy theo thời gian sấy yêu cầu của mỗi loại hạt mà có thể lắp thêm số ngăn cần thiết Nếu thời gian sấy dài mà không thể lắp tháp sấy quá cao được thì cho hạt tuần hoàn lại hai hoặc nhiều lần qua tháp sấy bằng đường gầu tải [5]

2.4.1.2 Tháp sấy loại cửa sổ

Tháp sấy này cũng thuộc loại tháp sấy ngăn cố định, làm việc liên tục chuyên dùng để sấy hạt Nó gồm nhiều dãy hộp có tiết diện chữ nhật xếp sát nhau các thành bên của chúng có dập các khe rãnh dốc, hợp với nhau thành các hốc trống như các cửa sổ (hình 2.2) Đối với khoang sấy dựa vào các cửa trên suốt chiều cao của các hộp để thổi gió nóng vào dãy cửa này và cho thoát gió thải ở dãy cửa kia Cò đối với khoang làm nguội thì thổi ngay không khí lạnh

ngoài trời vào Giữa hai dãy cửa thổi và thoát khi là lớp hạt tự chảy trong các hộp thẳng đứng theo vận tốc chảy thích hợp với thời gian sấy cần thiết Điều chỉnh vận tốc chảy của lớp hạt bằng cơ cấu tháo liệu lắp ở đáy tháp

Hình 2.2: Tháp sấy loại cửa sổ [5]

Trong thời gian làm việc toàn

tháp phải chứa đầy hạt, còn tác nhân

sấy sẽ thổi từ dãy cửa vào sang dãy cửa thoát, xuyên qua lớp hạt đang tự chảy để lấy ẩm Số hạt chảy cạnh cửa thoát, vì chúng tiếp xúc với tác nhân có nhiệt độ thấp và hầm ẩm cao Để sấy hạt được đều hơn nên dùng phương pháp thổi tác nhân sấy theo phương pháp nằm ngang qua lớp hạt Như vậy theo chiều cao của khoang sấy, với dãy cửa trên sẽ thổi tác nhân từ trái sang phải và với dãy cửa dưới sẽ thổi tác nhân ngược lại

từ phải sang trái đối với mỗi hộp của tháp (hình 2.2)

Tháp sấy cửa sổ này thường

làm giảm độ ẩm của hạt được

khoảng5 ÷ 6% đối với mỗi lần sấy

Loại tháp sấy này được chia thành

ba khoang theo chiều cao của tháp

Khoang trên cùng là vùng sấy một

chiếm 3/8, khoang sấy hai chiếm 1/4

và khoang làm nguội ở dưới chiếm

3/8 [5]

2.4.1.3 Tháp sấy ống thổi

Sấy hạt, còn hay dùng với tháp sấy ống thổi Đó là một tháp rỗng 7 (hình 2.3) thân trụ nối với đáy và nắp là hai chóp nón Thành tháp là thép tấm có dập rãnh chữ nhật 20 x 2 mm để khí thải thoát ra ngoài Theo đường tâm tháp đặt ống trung tâm 3 để dẫn tác nhân sấy qua các ống nhánh 4 tới tâm ống thổi 5 Thành các ống thổi được khoan nhiều lỗ nhỏ cho tác nhân sấy thổi

vào khối hạt nằm xung quanh để sấy

khô chúng Đặt ống dập rãnh chữ

nhật 6 bao lấy ống trung tâm 3 để

ngăn cách khối hạt tiếp xúc với ống

Hạt sẽ được gầu tải 8 cấp vào

tháp Có hai cách sấy: hoặc sấy khối

hạt tĩnh trong tháp cho tới khi khô,

trong khi sấy thi gầu tải không làm

việc hoặc trong khi sấy dùng gầu tải

8 vừa tháo liệu lại vừa cấp liệu cho tháp sấy để khối hạt di động nhiều lần trong tháp sấy Đây là phương pháp sấy tuần hoàn nhưng theo mẻ Tác nhân sấy là không khí được quạt gió 1 đẩy qua bộ phận

theo ống trung tâm 3, tám ống nhánh

4 vào tám ống thổi 5 Tác nhân sấy nóng sẽ phì ra qua các lỗ trên thành ống chui vào lớp hạt để sấy khô chúng rồi thoát ra ngoài qua các lỗ chữ nhật trên thành tháp.[5]

Kích thước mỗi chóp và khoảng cách giữa chúng khác nhau, tùy thuộc vào các loại máy cụ thể Khoảng không gian trong các chóp dùng để thổi và thải tác nhân sấy, còn không gian xen giữa các chóp dùng để chứa hạt tự chảy

Qua thực nghiệm thấy rằng: vận tốc thổi tác nhân đi qua lớp hạt cần sấy

có ảnh hưởng lớn trong giai đoạn vận tốc sấy không đổi Ví dụ khi tăng vận tốc tác nhân từ 0,1m/s ÷ 0,.5m/s thì thời gian sấy giảm đi 1,5 lần Nếu tăng vận tốc tác nhân tới 0,5 ÷ 0,7m/s đồng thời giảm chiều dày lớp hạt mà tác nhân cần thải qua xuống 110mm thì thời gian sấy còn giảm đi nhiều tương ứng với sự tăng

lớp hạt không lớn, thường từ 0,2m/s, còn vận tốc tự chảy của hạt thường điều chỉnh thấp hơn vận tốc tác nhân.[2-6-7]

Khi bố trí số chóp trong tháp sấy người ta thường chọn số chóp căn cứ vào giới hạn của vận tốc khí thải ra khỏi chóp là 6m/s, vì nếu chọn vận tốc thải

ra lớn hơn dễ mang theo hạt [2-6-7]

2.4.1.5 Tháp sấy chóp hồi lưu hạt

Những năm gần đây người để tăng hiệu quả quá trình sấy người ta trộn một phần hạt khô (sản phẩm của quá trình sấy) với hạt ẩm đem ủ rồi mới cho vào tháp sấy Trong trường hợp này ta gọi là hệ thống sấy tháp tuần hoàn hạt, lượng hạt tuần hoàn không cần làm nguội

Quá trình sấy diễn ra trong hình 2.5 như sau: Dòng hạt ẩm từ bên ngoài cùng hạt khô lấy từ đáy hai tháp cũng được gầu tải 1 đổ vào thùng ủ 4 Thời gian ủ tùy thuộc vào từng loại vật liệu sấy Dung tích thùng ủ phụ thuộc vào thời gian ủ và năng suất của hai tháp sấy Trong quá trình ủ diễn ra các quá trình truyền nhiệt từ hạt khô sang hạt ẩm và truyền ẩm từ hạt ẩm sang hạt khô Nhờ vậy khi dòng hạt chảy xuống hai tháp làm việc song song thì quá trình sấy sẽ nhanh hơn, sản phẩm đồng đều hơn Tác nhân sấy được đốt nóng bằng các caloriphe để có nhiệt độ ban đầu phù hợp với các vùng sấy khác nhau từ đỉnh tháp xuống đáy tháp Tác nhân sấy của mỗi vùng do mỗi quạt đẩy vào từng khoang phân phối nằm giữa hai tháp sấy Từ khoang phân phối tác nhân đi vào các chóp (kênh gió) lớp dưới rồi chui qua lớp hạt để thực hiện quá trình sấy, sau

đó đi vào các chóp lớp trên và đi ra ngoài [4-5]

1- gầu tải; 2- các quạt; 3 các tháp sấy;4 thùng

ủ vật sấy; 5- các khoang phân phối tác nhân sấy;

6- gầu tải sản phẩm

2.4.1.6 Hệ thống tháp sấy sắn và quy trình sấy

Sau khi nghiên cứu ta lựa chọn được một hệ thống tháp sấy đáp ứng được một số chỉ tiêu như sau:

- Sấy theo công nghệ kiểu sấy tháp ta đạt được các chỉ tiêu cao nhất về chất lượng sản phẩm sau sấy cũng như các chỉ tiêu khác như:

- Năng suất cao, có thể đạt tới hàng chục, hàng trăm tấn sản phẩm cho 01 dây chuyền

- Diện tích lắp ráp thiết bị không nhiều, chỉ chiếm khoảng 25% so với công nghệ sấy sàn có cùng năng suất

- Chất lượng sản phẩm cao, độ sạch, độ khô đồng đều do quá trình đảo liệu bằng cơ khí trong quá trình sấy

- Đáp ứng được kế hoạch thu mua sắn củ trong thời vụ, nhất là trường hợp

vụ thu hoạch sắn củ ở miền Bắc, miền Trung chỉ kéo dài không lâu khoảng 3 ÷ 4 tháng/năm

* Nguyên lý làm việc của máy sấy tháp như sau:

Sắn sau khi được làm nhỏ nhờ máy thái, được thiết bị gầu tải chuyển lên tháp sấy Tháp sấy được thiết kế và chế tạo theo dạng tháp sấy chóp(hình 2.4), trong đó có lắp rất nhiều kênh Vật liệu được nạp vào nằm xen kẽ giữa các kênh

Kênh của tháp sấy sắn (hình 2.6) được chia ra 02 loại: kênh cấp gió nóng

và kênh thải khí ẩm ra ngoài sau khi khí nóng được thổi qua lớp vật liệu sấy

Hình 2.6 Kết cấu kênh

Trong quá trình sấy kiểu tháp, vật liệu được đảo trộn thường xuyên theo nguyên lý (hình 2.7) như sau: Khi muốn đảo trộn, ta mở cửa ra liệu phía đáy tháp sấy, sắn sẽ được gầu tải đổ trở lại tháp Trong quá trình đảo trộn vật liệu dịch chuyển trong tháp từ trên xuống dưới Trong quá trình đảo trộn quá trình sấy vẫn thực hiện bình thường Trong lúc đó ở sấy sàn khi muốn đảo trộn bắt buộc phải ngừng sấy, thời gian đảo trộn ở sấy sàn là thời gian không có tác dụng làm khô sản phẩm

Hình 2.7 Nguyên lý đảo trộn vật liệu khi sấy

* Nhận xét: Như vậy kết luận rằng có thể sấy sắn bằng phương pháp tháp

sấy với một số đặc điểm cần phải cải thiện và kết hợp một số ưu điểm của các loại sấy tháp khác nhau như sau:

đối lưu cưỡng bức vừa có một phần nguyên liệu được sấy tiếp xúc với bề mặt kênh cấp nhiệt Ngoài ra hệ thống sấy tháp chóp cũng cho lớp nguyên liệu không quá lớn < 250 mm Ta thiết kế có thể lựa chọn khoảng chiều dày lớp liệu này

và lượng nước bốc hơi lớn Để cho sản phẩm có độ đồng đều thì hệ thống phải được đảo liên tục trong tháp giống như trong tháp sấy tự chảy và tháp sấy ống thổi Quy trình sấy của tháp sấy phải giống như phương cách sấy của tháp sấy ống thổi

trước khi đưa vào tháp sấy phải tạo ra được các dạng hình thù giống như các loại hạt Hoặc chúng có thể là các hình đa giác, hình hộp chữ nhật , hoặc hình lập phương Vậy phải nghiên cứu sâu hơn về máy thái để chọn được loại máy thái tạo ra các mảnh sắn có hình thù thích hợp cho hệ thống tháp sấy

2.4.2 Lựa chọn máy thái sắn cho hệ thống tháp sấy

Từ nhận xét ở chương 1 và nhận xét ở mục 2.4.1 ta cần phải tìm ra được loại máy thái có được các đặc điểm như: Máy thái phải có năng suất cao hơn so với máy thái lát, máy thái phải đảm bảo cấp liệu liên tục mà không bị ứ đọng tại miệng vào đáp ứng được cho quy mô công nghiệp ngoài ra các mảnh sắn sau khi thái phải có hình thù phù hợp cho hệ thống tháp sấy Xuất phát từ những yêu cầu trên nhóm đề tài nhận thấy rằng đối với máy thái lát nếu nâng công suất máy lên thì có thể nâng được nhưng vẫn bị tắc miệng vào và các mảnh sắn sau khi thái không phù hợp cho hệ thống tháp sấy

2.4.2.1 Máy bẻ sắn cải tiến

Xuất phát từ những yêu cầu trên nhóm đề tài đã nghĩ tới máy bẻ sắn khô

mà Viện nghiên cứu thiết kế chế tạo máy nông nghiệp đã nghiên cứu trong đề tài mang mã số:202-07RD/HĐ-KHCN [1]

viên như đầu vào ta mong muốn Máy bẻ sắn này đã được cải tiến chút ít để sử dụng với sắn tươi Từ máy bẻ sắn khô đã được cải tạo lại răng, các răng đã được làm sắc thành những lưỡi dao nhằm làm tăng khả năng cắt Và đã được chạy khảo nghiệm với các thông số theo bảng 2.1

Mẻ 1 chạy với dao dày 9mm có làm sắc cạnh

Mẻ 2 và 3 chạy với dao dày 5mm làm sắc lưỡi dao

Bảng 2.1: Số liệu máy bẻ sắn cải tiến chạy khảo nghiệm với sắn tươi

Sau khi chạy khảo nghiệm máy bẻ sắn cải tiến cho năng suất 9,5 t/h Máy tạo ra các mảnh sắn có hình thù đa giác rất thích hợp cho hệ thống tháp sấy nhưng các mảnh sắn này có kích thước không đều và hiện tượng bị dập bét còn nhiều và trên bề mặt các mảnh sắn có một lượng lớn nước điều này gây ảnh hưởng lớn tới quá trình sấy trong sấy tháp Hình 2.10 hình ảnh về sản phẩm của máy bẻ cải tiến

STT KL

vào

(kg)

Thời gian chạy (s)

Năng suất (kg/h)

Tỷ lệ

SP đạt (%)

Tỷ lệ vụn (%)

Công suất đc (Kw)

Tốc độ roto (hai trục) (vg/p)

Lượng nước

1, Trục chủ động 2, Trục bi động 3, Đai ốc hãm

đó thu được đầu vào cho mỏy sấy là những loại nguyờn liệu tương đối hợp lý

Nhưng năng suất của những máy thái lát này không cao, do miệng vào nhỏ chỉ

áp dụng cho thủ công còn công nghiệp thì khó áp dụng để sấy lượng lớn trong ngày Dựa trên nguyên lý này đã chế tạo ra được máy thái trống và đã được đem

đi khảo nghiệm và thu được với những thông số theo bảng 2.2

Máy thái trống (hình 2.11 và 2.12) là phương án thay thế hữu hiệu nhất cho khâu làm nhỏ củ sắn trong dây chuyền chế biến sắn khô năng suất cao

Máy thái trống làm việc theo nguyên lý cắt – thái dạng rôto trống, với hai dạng dao động với mục đích cắt (băm sơ bộ), sau đó cắt thái lần hai kết hợp với dao tĩnh dạng tấm kê để tăng hiệu quả cắt thái mục đích giảm thiểu khả năng “ép dập) để tránh hiện tượng “ướt”/có nước khi cắt thái nhằm mục đích cho bề mặt vật liệu sau khi cắt thái khô

Năng suất cao nhờ số lượng cặp dao động được thiết kế, chế tạo và lắp ráp theo ý muốn Chính vì vậy năng suất của máy có thể lên tới gần chục tấn củ trên

01 giờ làm việc

Sản phẩm của máy thái trống (hình 2.12) là những mảnh sắn nhỏ có kích thước 0,5 ÷ 3cm Nhờ có kích thước nhỏ nên quá trình sấy khô được thực hiện

dễ dàng và nhanh hơn so với kiểu thái lát

Bảng 2.2 Số liệu máy thái trống khi chạy khảo nghiệm

STT KL

vào

(kg)

Thời gian chạy (h)

Năng suất (kg/h)

Tỷ lệ

SP đạt (%)

Tỷ lệ vụn (%)

Công suất đc (kW)

Tốc độ Roto (vg/p)

Lượng nước

T.T Ký hiệu Tên gọi S.lg K.lg Vật liệu Tờ Ghi chú

01 MTT 00 - 00 - 01 Vách bên rô to 02 02

05 08

Trục rô to May ơ roro Tấm bắt dao thái Tấm dẫn hướng

01 03 03

CT38 Dao khía Dao thái

CT 45 Gang Tấm định chiều dày 03 Tấm kê dao thái

Thép

Đồng

09 Đồng

MTT 00 - 00 - 02 MTT 00 - 00 - 05 MTT 00 - 00 - 08

Ch.năng Tên họ Chữ ký Ngày T.K T.K.T T.P KTTC

Số lg Khối lựơng Tỷ lệ Tờ: Số tờ:

MTT - 00 - 00 - 00

hệ thống sấy sắn khô

ro to máy thái trống

1 : 4 01

Ng T Anh

Ng Đ Tùng Bản cụm

Hỡnh 2.11 Rụ to và kết cấu mỏy thỏi trống

Hỡnh 2.12 Thiết bị mỏy thỏi trống sắn củ năng suất cao và sản phẩm sau thỏi

Kớch thước mảnh sắn sau băm cú thể điều chỉnh to nhỏ bằng việc điều chỉnh khe hở giữa cỏc cặp dao động (khe hở 02 trục bắt dao)

* Như vậy nhúm đề tài lựa chọn mỏy thỏi cho hệ thống thỏp sấy là mỏy thỏi trống cú năng suất trung bỡnh gần 7t/h Mỏy đỏp ứng được gần như toàn bộ cỏc yờu cầu đặt ra Cú năng suất cao, nguyờn liệu đầu vào liờn tục khụng bị ứ đọng tiện lợi cho cụng nghiệp khi cấp liệu bằng mỏy múc sản phẩm sau khi thỏi

cú được cỏc dạng hỡnh tương ứng như yờu cầu của sấy thỏp đũi hỏi

Kết luận:

Nhóm đề tài đã lựa chọn được máy thái với năng suất khoảng 7 t/h Sản phẩm của máy thái tạo ra là các mảnh sắn có hình thù thích hợp cho hệ thống sấy tháp và đáp ứng được cho quy mô sấy năng suất cao

Đã lựa chọn được hệ thống sấy tháp với kết cấu là tháp sấy chóp nhưng công nghệ sấy là hồi lưu hạt theo mẻ

Chương 3 TÍNH TOÁN, THIẾT KẾ VÀ CHẾ TAO HỆ THỐNG SẤY SẮN KHÔ

3.1 Lý thuyết tính toán

* Tính toán khối lượng nguyên liệu ẩm đưa vào và lượng ẩm bốc hơi khỏi quá trình sấy

được khối lượng vào hoặc ra theo độ ẩm phải phù hợp theo định luật bảo toàn

G1 là khối lượng vật liệu ẩm ban đầu đưa vào sấy (kg)

G2 khối lượng vật liệu sau khi sấy (kg)

ω1 độ ẩm ban đầu của vật liệu (%)

ω2 độ ẩm cuối của vật liệu sau khi sấy (%)

Từ công thức (3-1) ta có:

( ) (2 ωω1)2