tính toán và thiết kế hệ thống máy sấy lúa dạng tháp năng suất 10 tấn giờ.

Hiện nay, trên thế giới có rất nhiều kỹ thuật sấy đã được áp dụng vào quá trình sấy như:  Sấy đối lưu  Sấy tiếp xúc  Sấy bằng năng lượng mặt trời  Sấy chân không  Sấy thăng hoa Việc

LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP

TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ HỆ THỐNG

MÁY SẤY LÚA DẠNG THÁP

NĂNG SUẤT 10 TẤN/GIỜ

Bùi Ngọc Khá Ts Trần Thanh Hùng MSSV: 1117907

Tạ Oai Cường

MSSV: 1117896

Trần Thanh Phong

MSSV: 1117927

Cần Thơ, ngày 23 tháng 5 năm 2015

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ

KHOA CÔNG NGHỆ

LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC

TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ HỆ THỐNG

MÁY SẤY LÚA DẠNG THÁP

NĂNG SUẤT 10 TẤN/GIỜ.

Bùi Ngọc Khá Ts Trần Thanh Hùng MSSV: 1117907

Luận văn được bảo vệ tại:

Hội đồng chấm luận văn tốt nghiệp Bộ môn Tự Động Hóa, Khoa Công Nghệ,

Trường Đại học Cần Thơ vào ngày 23 tháng 5 năm 2015

Có thể tìm hiểu luận văn tại:

1 Thư viện Khoa Công Nghệ, Trường Đại Học Cần Thơ

2 Website: http://www.ctu.edu.vn

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ

KHOA CÔNG NGHỆ

NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN



Cần Thơ, ngày 23 tháng 05 năm 2015

SVTH: Bùi Ngọc Khá ii

Tạ Oai Cường

Trần Thanh Phong

NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN 1



Cần Thơ, ngày 23 tháng 05 năm 2015

NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN 2



Cần Thơ, ngày 23 tháng 05 năm 2015

SVTH: Bùi Ngọc Khá iv

Tạ Oai Cường

Trần Thanh Phong

LỜI CAM ĐOAN

Đề tài “TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ HỆ THỐNG MÁY SẤY LÚA DẠNG THÁP NĂNG SUẤT 10 TẤN/GIỜ” là một đề tài có khả năng ứng dụng vào thực tế cuộc sống Khi chọn đề tài này, chúng em đã lường trước những khó khăn do không

am hiểu về lĩnh vực cơ khí Song chúng em đã nổ lực tự nghiên cứu tìm hiểu và tham khảo ý kiến của thầy cô và bạn bè Vì vậy chúng em đã mạnh dạng chọn đề tài này làm luận văn tôt nghiệp cho mình

Trong quá trình thực hiện đề tài, có thế còn nhiều thiếu sót do kiến thức còn hạn chế nhưng những nội dung trình bày trong quyễn báo cáo này là những hiểu biết và thành quả của chúng em đạt được dưới sự hướng dẫn tận tình của thầy Trần Thanh Hùng

Chúng em xin cam đoan rằng: những nội dung trình bày trong quyển báo cáo luận văn tốt nghiệp này là không phải bản sao chép từ bất kỳ công trình đã có trước nào Nếu không đúng sự thật, chúng em xin chịu mọi trách nhiệm trước nhà trường

Cần Thơ, ngày 23 tháng 05 năm 2015

Nhóm sinh viên thực hiện Bùi Ngọc Khá

Tạ Oai Cường

Trần Thanh Phong

LỜI CẢM ƠN

Với tấm lòng tôn sự trọng đạo, chúng em xin chân thành cảm ơn quý thầy cô

đã tận tình dạy bảo chúng em, và đã truyền đạt cho chúng em những kiến thức quý báu để làm hành trang cho chúng em bước vào đời

Xin chân thành cảm ơn các thầy cô trường Đại học Cần Thơ đã tận tình chỉ cho chúng em trong suốt khóa học vừa qua

Xin cảm ơn thầy Trần Thanh Hùng đã tận tình hướng dẫn và cung cấp tài liệu cho chúng em, thiết bị hoàn thành luận văn này, cũng như truyền thụ những kiến thức kinh nghiệm quý báu trong suốt thời gian thực hiện đề tài

Xin cảm ơn các bạn trong lớp cơ khí đã tận tình giúp đỡ và đóng góp ý kiến thật quý giá để chúng tôi hoàn thành đề tài này

Xin ghi nhớ công ơn của cha mẹ đã không quản mọi gian lao khó nhọc và cả

sự hy sinh cao cả để con được như ngày hôm nay

Một lần nữa xin gửi đến những người thân yêu, các bạn, các anh chị Đã đóng góp ý kiến giúp đỡ về mặt tinh thần, kinh nghiệm, kiến thức một lời biết ơn sâu sắc nhất

Xin chân thành cảm ơn

Bùi Ngọc Khá

Tạ Oai Cường

Trần Thanh Phong

SVTH: Bùi Ngọc Khá vi

Tạ Oai Cường

Trần Thanh Phong

MỤC LỤC

CHƯƠNG 1 xii

GIỚI THIỆU ĐỀ TÀI 1

1.1 ĐẶT VẤN ĐỀ 1

1.2 MỤC TIÊU 2

1.3 YÊU CẦU 2

1.4 HƯỚNG GIẢI QUYẾT 2

1.5 CẤU TRÚC QUYỂN BÁO CÁO 3

CHƯƠNG 2 CƠ SỞ LÝ THUYẾT 5

2.1 TÌNH HÌNH SẢN XUẤT, XUẤT KHẨU VÀ TỔN THẤT SAU THU HOẠCH LÚA GẠO Ở ĐBSCL 5

2.2 PHƯƠNG PHÁP SẤY CỔ TRUYỀN – PHƠI NẮNG 5

2.3 KHÁI NIỆM VỀ SẤY 8

2.4 BẢN CHẤT ĐẶC TRƯNG CỦA QUÁ TRÌNH SẤY 9

2.5 CÁC PHƯƠNG PHÁP SẤY BẰNG NHIỆT (SẤY NÓNG) 10

2.6 SẤY BẰNG KHÔNG KHÍ TỰ NHIÊN (PHƠI NẮNG) 10

2.7 SẤY NHÂN TẠO 13

2.8 CÁC PHƯƠNG PHÁP SẤY NÓNG NHÂN TẠO 13

2.8.1 Sấy tĩnh học (Stationnary drying) 13

2.8.2 Vật liệu sấy được đảo trộn (motive grain drying) 14

2.8.3 Sấy vật liệu ẩm bằng phương pháp trao đôi nhiệt đối lưu không khí 14

2.8.4 Sấy vật liệu ẩm bằng phương pháp sấy tiếp xúc (Contacted drying) 15

2.8.5 Sấy vật liệu ẩm bằng phương pháp sấy bức xạ 15

2.8.6 Sấy vật liệu ẩm bằng phương pháp sấy thăng hoa (Sublimation drying) 15

2.9 CÁC DẠNG MÁY SẤY CÓ THỂ SẤY HẠT LÚA 16

2.9.1 Máy sấy thùng quay (Fluidizer flat dryer) 16

2.9.2 Máy sấy tháp (Tower Dryer- Shaft Grain Dryer) 18

2.9.3 Tháp sấy liên tục 20

2.9.4 Tháp sấy tuần hoàn-sấy theo mẻ 21

2.10 CÔNG NGHỆ SẤY LÚA 21

2.11 TÁC NHÂN SẤY 22

2.12 ỨNG DỤNG 24

CHƯƠNG 3 TÍNH TOÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG MÁY SẤY THÁP 25

3.1 XÁC ĐỊNH TRẠNG THÁI KHÔNG KHÍ TRƯỚC VÀ SAU KHI SẤY

(DÙNG ĐỒ THỊ KHÔNG KHÍ ẨM) 26

3.1.1 Các kí hiệu sử dụng 26

3.1.2 Phần mềm vẽ đồ thị không khí ẩm 27

3.1.3 Xác định trạng thái không khí trước và sau khi sấy (dùng độ thị không khí ẩm) 27

3.2 XÁC ĐỊNH KÍCH THƯỚC CƠ BẢN CỦA THÁP SẤY 28

3.3 KHE DẪN TÁC NHÂN SẤY 29

3.4 LƯU LƯỢNG KHÍ SÂY CẦN THIẾT 29

3.5 CỘT ÁP 30

3.6 CÔNG SUẤT CẦN THIẾT CHO QUẠT 32

3.7 BỘ PHẬN NHẬP LIỆU 32

4.8 BẢNG VẼ CƠ KHÍ 36

CHƯƠNG 4 THIẾT KẾ BỘ PHẬN GIÁM SÁT 40

4.1 THIẾT KẾ MẠCH ĐIỆN TỬ 40

4.1.1 Sơ đồ khối tổng quát 40

4.1.2 Khối xử lý trung tâm 40

4.1.3 Bộ ADC của MSP430G2553 41

4.1.4 Khối cảm biến nhiệt độ, độ ẩm 45

4.1.5 Khối điều khiển nhiệt độ 49

4.1.6 Khối hiển thị 50

4.1.7 Tập lệnh của LCD 52

4.1.8 Điều khiển relay 54

4.2 THIẾT KẾ PHẦN CỨNG 56

4.3 THIẾT KẾ PHẦN MỀM 57

CHƯƠNG 5 KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 62

5.1 KẾT QUẢ 62

5.2 HẠN CHẾ 62

5.3 KIẾN NGHỊ 63

SVTH: Bùi Ngọc Khá viii

Tạ Oai Cường

Trần Thanh Phong

DANH MỤC BIỂU HÌNH

Hình 2.1: Phơi cá dưới ánh nắng mặt trời 6

Hình 2.2: Dùng ánh nắng mặt trời làm khô sản phẩm 6

Hình 2.3: Phơi lúa tự nhiên 11

Hình 2.4: Máy sấy tĩnh 14

Hình 2.5: Sấy vật liệu bằng phương pháp trao đổi nhiệt đối lưu không khí 15

Hình 2.6: Máy sấy thùng quay cấp nhiệt trực tiếp 17

Hình 2.7: Máy sấy thùng quay cấp nhiệt gián tiếp 17

Hình 2.8: Máy sấy tháp tam giác 19

Hình 2.9: Máy sấy tháp tròn 19

Hình 2.10: Máy sấy tháp kiểu hình thoi 20

Hình 3.7: Đồ thị thể hiện mối quan hệ nhiệt độ và điện trở 24

Hình 3.8: Hình ảnh thật tế của nhiệt điện trở 24

Hình 4.1: Sơ đồ cấu tạo máy sấy 25

Hình 4.2: Giao diện của phần mềm đồ thị không khí ẩm 27

Hình 4.3: Cấu tạo vít tải 33

Hình 4.4: Bản vẽ cơ khí về thân tháp 37

Hình 4.5: Bản vẽ cơ khí vít tải 38

Hình 4.6: Bản vẽ cơ khí cắt ngang của toàn máy sấy 38

Hình 4.7: Mô hình máy sấy lúa dạng tháp 39

Hình 5.1: Sơ đồ khối mạch 40

Hình 5.2: Sơ đồ chân của MSP430G2553 41

Hình 5.3: Cấu trúc bên trong của MSP430G2553 41

Hình 5.5: Hình ảnh thực tế 45

Hình 5.6: Hình ảnh thực tế 46

Hình 5.7 Sơ đồ chân 46

Hình 5.8: Gửi tín hiệu start 47

Hình 5.9: Đọc tín hiệu từ bit 0 48

Hình 5.10: Đọc tín hiệu từ bit 1 48

Hình 5.11: Sơ đồ chi tiết khối cảm biến 49

Hình 5.13: Sơ đồ chân LCD 50

Hình 5.14: Sơ đồ chi tiết khối hiện thị 54

Hình 5.15: Hình ảnh thực tế 55

Hình 5.16: Sơ đồ các chân 55

Hình 5.18: Sơ đồ chi tiết của toàn mạch 56

Hình 5.19: Module giám sát hệ thống sấy lúa 57

Hình 5.20: Lưu đồ giải thuật 60

SVTH: Bùi Ngọc Khá x

Tạ Oai Cường

Trần Thanh Phong

DANH MỤC BIỂU BẢNG

Bảng 2.1: Ảnh hưởng của loại sân phơi trên tỷ lệ tấm sau khi xay xát đối với lúa 12

Bảng 2.2: Ảnh hưởng của loại sân phơi trên tốc độ ẩm 12

Bảng 3.2: Các thông số của hạt lúa 22

Bảng 4.1: Các thông số và số liệu trong tháp sấy 28

Bảng 4.2: Xác định – hệ số ma sát 31

Bảng 4.3: Năng suất của vít tải theo đường kính vít và tốc độ đề nghị 33

Bảng 5.1: Các thanh ghi ADC10 42

Bảng 5.2: Chức năng của các chân 51

Bảng 5.3: Các tập lệnh của LCD 52

Bảng 5.4: Các lệnh đến thanh ghi của LCD thường dùng 53

Bảng 5.5: Kết quả thử nghiệm trên lúa 61

TÓM TẮT

Hiện nay, hình thức làm khô hạt lúa sau khi thu hoạch ở địa phương vẫn còn thủ công, chủ yếu là phụ thuộc vào ánh nắng mặt trời nhưng không chủ động được khi điều kiện khí hậu bất lợi, hoặc sấy vĩ ngang thì không đảm bảo được chất lượng của hạt lúa như: màu sắc, mùi đặc trưng của hạt, tỉ lệ nảy nầm Xuất phát từ những vấn đề đó, nhóm đã quyết định thiết kế máy sấy lúa dạng tháp Sau bốn tháng tìm hiểu nghiên cứu, gia công, mô hình máy sấy lúa dạng tháp đã được thiết kế và chế tạo thử nghiệm Kết quả thử nghiệm cho thấy hệ thống máy sấy hoạt động khá tốt,

do có hệ thống giám sát như đo nhiệt độ từ môi trường sấy (dùng cảm biến LM35),

đo độ ẩm của hạt,(dùng cảm biến DHT22) điều khiển được nhiệt độ khi cần thiết, thông qua vi điều khiển MSP430G2553 Nhờ hệ thống giám sát này mà hạt lúa sau khi sấy không bị không làm thay đổi về thành phần dinh dưỡng hạt, hạt vẫn còn nguyên không bị gãy Đây là bước đầu của tự động hóa trong việc sấy lúa dạng tháp Để có thể tự động hóa toàn bộ hệ thống thì cần thêm thời gian nghiên cứu và chế tạo Tuy nhiên máy cũng có thể áp dụng tại địa phương để bảo quản hạt lúa sau thu hoạch, đáp ứng nhu cầu của người dân

Từ khóa: Cảm biến nhiệt độ LM35, độ ẩm DHT22, MSP430G2553, máy sấy tháp

is not broken This is the first step of automatic drying in, tower form To be able to automate the entire system, more time is needed to research and manufacture However, this new machine can also be applied locally to preserve the rice grain after harvest in order to meet the needs of the people

Keywords: LM35 temperature sensor, humidity DHT22 , MSP430G2553, tower dryer

Title: Calculation and design of an 10 tons/hour drying tower system.

CHƯƠNG 1 GIỚI THIỆU ĐỀ TÀI

1.1 ĐẶT VẤN ĐỀ

Ngày nay, trong sản xuất và chế biến lương thực thực phẩm, kỹ thuật sấy chiếm một vài trò rất quan trọng Đặt biệt là trong lĩnh vực công nghệ sau thu hoạch, nông sản sau thu hoạch cần phải tiến hành sấy khô để bảo quản lâu dài và phục vụ cho các quá trình chế biến

Cũng như các loại nông sản khác, lúa sau thu hoạch có độ ẩm cao, dễ ẩm mốc

và nảy mầm, ảnh hướng nghiêm trọng đến chất lượng, thành phần dinh dưỡng của lúa Bên cạnh đó, độ ẩm của lúa phải đạt đến 1 giá trị nhất định (thông thường từ 13,5% -14%) mới đạt yêu cầu cho quá trình bóc vỏ trong công nghệ xay xát

Hiện nay, trên thế giới có rất nhiều kỹ thuật sấy đã được áp dụng vào quá trình sấy như:

 Sấy đối lưu

 Sấy tiếp xúc

 Sấy bằng năng lượng mặt trời

 Sấy chân không

 Sấy thăng hoa

Việc nghiên cứu ứng dụng kỹ thuật sấy tháp đã được nhiều nhà khoa học trên thế giới tiến hành từ những năm 60, nhiều thiết bị sấy có năng suất từ vài tấn đến hàng trăm tấn giờ đã được đưa vào sản xuất để sấy các vật liệu có dạng hạt có kích thước từ 1mm - 2mm đến 35mm - 40mm Trong cuộc công nghiệp hóa, hiện đại hóa đất nước, việc tiếp thu công nghệ tiên tiến trên thế giới là nhu cầu tất yếu

Hiện nay nước ta vẫn là nước nông nghiệp, đang trong quá trình thực hiện công nghiệp hóa và hiện đại hóa đất nước Mặt khác với những yếu tố điều kiện tự nhiên thuận lợi, rất phù hợp với phát triển các ngành nghề nông nghiệp, nước ta có hệ thống sông ngòi rất phù hợp cho việc phát triển cây lúa Vì vậy, nông nghiệp vẫn là một ngành cần được ưu tiên đầu tư từ trước đến nay Đồng bằng sông Cửu Long (ĐBSCL), vựa lúa trọng điểm của cả nước sản xuất và cung ứng hơn 20 triệu tấn

lý, trong kỹ thuật trồng, đặt biệt là các thiết bị kỹ thuật dùng trong khâu thu hoạch

và sản xuất

Vì vầy, đề tài “Tính toán và thiết kế hệ thống máy sấy lúa dạng tháp 10 tấn/giờ” vừa giúp chúng ta hiểu rõ hơn về cách bảo quản lúa tốt hơn, phục vụ cho việc xuất khẩu gạo Đồng thời, góp phần thực hiện công nghiệp hóa- hiện đại hóa đất nước

1.2 MỤC TIÊU

Mục tiêu chung là thiết kế hệ thống máy sấy lúa năng suất 10 tấn/giờ nhằm phục vụ cho việc bảo quản của lúa sau khi thu hoạch

1.3 YÊU CẦU

Tính toán và thiết kế bản vẽ chi tiết về máy sấy dạng tháp

- Thiết kế mạch điều khiển dùng MSP430G2553 để giám sát hệ thống máy sấy

- Mạch điều khiển có khả năng đọc được nhiệt độ, độ ẩm, hiển thị lên LCD

- Mạch điều khiển được nhiệt độ của tác nhân sấy, đóng ngắt vít tải thông qua relay

1.4 HƯỚNG GIẢI QUYẾT

- Tìm hiểu về cầu tạo của máy sấy tháp, và các đặc tính của vật liệu sấy để chọn chế độ sấy phù hợp

- Tìm hiểu về cảm biến đo nhiệt độ (LM35), và thiết bị điều khiển được tác nhân sấy

- Tìm hiều về cảm biển đo độ ẩm (DHT22), vật liệu sấy để chọn nhiệt độ sấy cho phù hợp

- Thiết kế, thi công mô hình sấy tháp và phần cứng mạch điều khiển

- Xây dựng giải thuật điều khiển trên vi điều khiển, ứng dụng các giải thuật điều khiển lên vi điều khiển, trực tiếp giám sát được hệ thống sấy lúa dạng tháp

1.5 CẤU TRÚC QUYỂN BÁO CÁO

Chương 1: Giới thiệu về Đề tài

 Đặt vấn đề

 Mục tiêu

 Yêu cầu

 Hướng giải quyết

 Cấu trúc quyển báo cáo

Chương 2: Cơ sở về lý thuyết

 Tình hình sản xuất, xuất khẩu và tổn thất sau thu hoạch lúa gạo ở ĐBSCL

 Phương pháp sấy cổ truyền - phơi nắng

 Khái niệm về sấy

 Bản chất đặc trưng của quá trình sấy

 Các phương pháp sấy bằng nhiệt (sấy nóng)

 Sấy bằng không khí tự nhiên (phơi nắng)

 Sấy nhân tạo

 Các phương pháp sấy nhân tạo

 Các dạng máy sấy có thể sấy lúa

 Ứng dụng

Chương 3: Vật liệu và tác nhân sấy

 Vật liệu sấy hạt lúa

 Công nghệ sấy lúa

 Tác nhân sấy

Chương 4: Tính toán thiết kế hệ thống máy sấy tháp

 Xác định trạng thái không khí trước và sau khi sấy (dùng đồ thị không khí ẩm

 Xác định kích thước cơ bản của tháp sấy

 Khe dẫn tác nhân sấy

 Lưu lượng khí sấy cần thiết

 Cột áp

CHƯƠNG 2

CƠ SỞ LÝ THUYẾT

2.1 TÌNH HÌNH SẢN XUẤT, XUẤT KHẨU VÀ TỔN THẤT SAU THU

HOẠCH LÚA GẠO Ở ĐBSCL

Đồng bằng sông Cửu Long (ĐBSCL) có tổng diện tích đất khoảng 3,94 triệu

hecta, chiếm 12,1% tổng diện tích đất của cả nước Nó là vựa lúa lớn nhất cả nước

với tổng diện tích gieo trồng 3,86 triệu hecta với sản lượng hàng năm đạt khoảng 21

triệu tấn, chiếm 50% tổng sản lượng lúa của cả nước Xuất khẩu gạo trung bình

hằng năm của cả nước 6,5 đến 7,0 triệu tấn với giá trị khoảng 3,2-3,7 tỉ USD nhưng

ĐBSCL đóng góp đến 90-95% khối lượng Sản xuất lúa của ĐBSCL trong những

năm gần đây có những bước phát triển đáng kích lệ, đóng góp quan trọng cho an

ninh lương thực quốc gia và ổn định kinh tế vĩ mô của Việt Nam Mặt dù vậy, tổn

thất sau thu hoạch còn cao (đến 13,7%) nhất là ở khâu phơi sấy (4,2%) Theo tính

toán sơ bộ, nếu giá trung bình của mỗi kg lúa là 5.000 đồng, thì tổn thất sau thu

hoạch hằng năm của ĐBSCL lên đến 13.700 tỉ đồng (5.000.000 đ/tấn x 20.000.000

tấn lúa/năm x13,7%), tương đương 652 triệu đô la Mỹ Trong đó, khâu phơi sấy

chiếm tối thiểu là 33% của tổng mất mát ĐBSCL có 3 vụ lúa trong năm, thì tổn thất

trong khâu phơi sấy của vụ lúa Hè Thu là cao nhất Ngoài ra, giá gạo xuất khẩu của

Việt Nam luôn thấp hơn của Thái Lan từ 30USD/tấn đến 100 USD/tấn tùy theo

từng thời kì Thị trường lúa gạo Việt Nam chủ yếu là thị trường gạo cấp thấp

(chiếm 85%) và thiếu ổn định Vì vậy, đời sống của nông dân trồng lúa ở ĐBSCL

chưa được cải thiện tương ứng với sự đóng góp của họ Cùng với một số yếu tố

khác, những điều này góp phần làm cho tương lai của nền sản xuất lúa ở vùng

ĐBSCL chưa được bền vững

2.2 PHƯƠNG PHÁP SẤY CỔ TRUYỀN – PHƠI NẮNG

Từ xưa, biết đến kỹ thuật sấy như là cách chế biến và bảo quản thực phẩm

thông dụng và tạo mùi vị đặc trưng cho món ăn khi chế biến Phơi nắng là một

phương pháp cổ điển và sử dụng rộng rãi nhất khi mà con người chưa biết đến kỹ

thuật sấy hiện đại

SVTH: Bùi Ngọc Khá 6

Tạ Oai Cường

Ở Việt Nam, những người ngư dân dùng ánh nắng mặt trời để làm khô cá, mực và các loại hải sản khác để bảo quản sử dụng lâu ngày, tạo nên những món ăn đặc trưng về hương vị (như hình 2.1) Những người nông dân cũng vậy, họ dùng cách tương tự để làm khô các loại cá ở sông, hồ, ruộng vào thời điểm dồi dào để sử dụng vào những thời điểm khan hiếm Ngoài ra người ta còn dùng cách phơi nắng

để chể biến nhiều loại bánh, hoa quả và đồ dùng khác

Hình 2.1: Phơi cá dưới ánh nắng mặt trời

Ở châu Âu, người ta dùng khói nóng để sấy khô thịt, cá và thực phẩm khác, tạo thành các loại thực phẩm hung khói để dự trữ trong mùa đông Ở nhiều dân tộc khác cũng vậy, người ta sử dụng khói hoặc hơi nóng để làm khô và bảo quản nhiều loại thực phẩm và ngũ cốc

Ở Trung quốc, người ta sử dụng ánh sáng mặt trời và một số kỹ thuật chế biến khác để sấy khô các loại cỏ, cây, hoa, quả và hạt dùng để làm thuốc Ở Việt Nam và một sô nước khác ở châu Á cũng vậy (như hình 2.2)

Hình 2.2: Dùng ánh nắng mặt trời làm khô sản phẩm

Ngày nay, kỹ thuật sấy hiện đại phát triển đã giúp con người cải thiện nhiều

về chất lượng, thời gian sấy, thời gian bảo quản, năng suất và hiệu quả kinh tế được nâng cao Nhưng ở một số phương diện nào đó, kỹ thuật cổ truyền và phương pháp thủ công còn mang đậm tính nghệ thuật và bí truyền nên vẫn giữ được vị trí của nó

mà kỹ thuật hiện đại vẫn không thể thay thế được

Nước ta là một nước nông nghiệp do đó các nông sản được sản xuất ra một nhiều, nhất là các sản phẩm đặc sản của vùng nhiệt đới có giá trị xuất khẩu cao, ngày càng chiểm tỉ trọng lớn trong toàn bộ thu thập của ngành nông nghiệp Các sản phẩm này muốn bảo quản được tốt thì phải có độ ẩm nhỏ nhưng độ ẩm này ít có được sau khi thu hoạch Vì vậy hầu hết các sản phẩm nông nghiệp cần phải thông qua quá trình phơi sấy để làm khô tới thủy phần yêu cầu của bảo quản Sấy là phương pháp tương đối hiệu quả, tạo nên tiền đề để bảo quản tốt sản phẩm Mặt khác có nhiều sản phẩm chỉ có thông qua khâu phơi sấy mới đảm bảo phẩm chất tốt, nâng cao được giá trị thương phẩm như chè, cà phê, thuốc lá, lúa gỗ, giấy, sữa bột…

Trên thế giới hàng trăm triệu tấn lúa mì, bắp, đậu nành, gạo và các loại hạt khác như lúa miến, hạt hướng dương, hạt bo bo, đại mạch, yếu mạch và một số loại khác sấy khô bằng máy sấy hạt Trong công nghiệp ở các quốc gia, sấy là việc làm giảm ẩm từ khoảng 17-30% đến khoảng từ 8 đến 15% tùy theo từng loại hạt Độ ẩm đầu ra của hạt cuối quá trình sấy đủ cho việc bảo quản Hạt càng có nhiều dầu thì độ

ẩm lưu trữ càng thấp Ngũ cốc thường được sấy khô cho tới 14%, trong khi các hạt dầu, đến 12,5% đậu nành , 8% hướng dương và 9% đậu phộng Sấy được sử dụng như là một phương pháp để lưu trữ an toàn, để ngăn cản vi khuẩn phát triển Tuy nhiên nhiệt độ thấp trong lưu trữ cũng được khuyến kích để chống các phản ứng và các quá trình sinh hóa đặc biệt là sự phát triển của côn trùng và mọt Nhiệt độ bảo quản tối đa là 180c

Các máy sấy lớn nhất thường được áp dụng để cơ khí hóa nông nghiệp ở ngoài đồng ruộng đang phát triển và đang được mở rộng các loại máy sấy hỗn lưu được ưu thích ở Châu Âu, trong khi người Mỹ chỉ thích đưa lúa của họ một lần qua máy sấy Ở Argentina, cả hai loại này đều được tìm thấy Máy sấy dòng liên tục

Ngày nay, có thể để mô phỏng hiệu suất của máy sấy với một chương trình máy tính dựa trên các công thức (các mô hình toán học) là đại diện cho các thông số tham gia vào việc làm khô: tính chất vật lý, tính chất hóa học, nhiệt động lực học và nhiệt và khối lượng liên kết Gần đây, sự đòi hỏi của xã hội được dự đoán chắc chắn

để điều chỉnh các tham số để thiết lập một tỉ lệ sấy hợp lý để nhanh chóng làm khô hạt, hạn chế tiêu thụ năng lượng, và đạt được chất lượng hạt Một điển hình trong tham số chất lượng sấy lúa mì là chất lượng tạo bột và tỷ lệ phần trăm nảy mầm Còn đối với lúa nước là giảm tối thiểu độ nứt gãy của hạt gạo khi xay xát

2.3 KHÁI NIỆM VỀ SẤY

Hạt và các sản phẩm nông nghiệp trước khi nhập kho bảo quản đều phải có

độ ẩm ở mức độ an toàn Điều kiện thích hợp của độ ẩm để bảo quản hạt là ở giới hạn từ 12 đến 14% Phần lớn hạt thu về có độ ẩm cao hơn, trong điều kiện những mùa mưa độ ẩm khí quyển cao nên sự thoát hơi nước tự nhiên của hạt chậm lại cho nên có nhiều trường hợp hạt ngô, lúa nhập kho có độ ẩm lên từ 20 đến 30% Với độ

ẩm của hạt lớn hơn 14% thì hoạt động sống tăng, hô hấp mạnh, lô hạt bị ẩm và nóng thêm Đó là những điều kiện thuận lợi cho sự phát triển của vi sinh vật và côn trùng,

lô hạt tự bốc nóng và làm cho hạt bị hỏng Để tránh hiện tượng trên ta phải đảm bảo

độ ẩm của hạt xuống khoảng 14% Do đó, đối với một nước nông nghiệp nhiệt đới khí hậu nóng ẩm mưa nhiều như nước ta thì sấy là một phương pháp rất quan trọng Những hạt và những sản phẩm chưa được sấy, bao giờ cũng chứa một lượng nước thừa trong bản thân chúng Ví dụ hạt thu hoạch có độ ẩm 37% thì có tới 23% trọng lượng là nước thừa Hạt ẩm ảnh hướng không tốt đến kỹ thuật xay xát Sản lượng bột giảm, chi phí năng lượng tăng lên, bột dính vào máy chế biến và làm máy nhanh bị hư hỏng; hạt thu được và sản phẩm chế biến từ hạt sẽ bảo quản khó và chỉ tiêu phẩm chất sẽ thấp Ở những hạt đã sấy hay đã phơi khô thì quá trình thủy phân chất béo sẽ thực hiện chậm, hiện tượng đắng của hạt và sản phẩm chế biến giảm, côn trùng sâu mọt sẽ bị tiêu diệt

Những hạt bị bốc nóng ở thời kì đầu, nhờ quá trình phơi sấy, hạt trở lại bình thường, quá trình tự bốc nóng dừng lại và những tính chất kỹ thuật của hạt được phục hồi Hạt còn tươi chưa hoàn toàn thành quá trình chín sinh lí thì nhờ quá trình sấy quá trình sinh lí được rút ngắn, hạt có được đặc tính kỹ thuật của nó Sấy khô sản phẩm là một quá trình phức tạp, khi sấy cần đảm bảo giữ được tính chất của sản phẩm, đảm bảo chất lượng và giử nó ở trạng thái tốt

Quá trình sấy thực chất là quá trình dùng nhiệt năng để làm bốc hơi một phần lượng nước có trong sản phẩm Quá trình này phụ thuộc vào cấu tạo, kích thước, dạng liên kết của vật liệu sấy và tính chất hóa học của sản phẩm và trạng thái bề mặt của sản phẩm hút ẩm

2.4 BẢN CHẤT ĐẶC TRƯNG CỦA QUÁ TRÌNH SẤY

Sấy là một quá trình tách ẩm ra khỏi sản phẩm (hoặc chuyển nước sản phẩm trong sản phẩm thành thể hơi) Quá trình này được thực hiện do sự chênh lệch áp suất của hơi nước ở môi trường xung quanh(Pxp) và trên bề mặt của sản phẩm(Psp)

Để làm cho lượng ẩm trên bề mặt sản phẩm bay hơi cần có điều kiện Psp>Pxp hay Psp – Pxp =∆ > 0 Trị số ∆ càng lớn thì độ ẩm truyền ra môi trường xung quanh càng mạnh Psp phụ thuộc vào nhiệt độ sấy, độ ẩm ban đầu của vật liệu sấy và phụ thuộc vào tính chất liên kết của nước với sản phẩm

Sự thoát ẩm trên bề mặt tăng lên khi nhiệt độ và tốc độ của luồng không khí tăng, khi độ ẩm tương đối giảm và áp suất không khí giảm Do vậy sự thoát ẩm trên

Sự thay đổi về mặt phân bố nhiệt độ ở những điểm khác nhau của hạt làm cho sự vận chuyển độ ẩm tăng từ chỗ có nhiệt độ cao đến nơi có nhiệt độ thấp

Quá trình sấy có thể được tiếp xúc tiến nhanh hơn nhờ sự tăng nhiệt độ không khí hoặc nhiệt độ của hổn hợp không khí và khói lò(t), giảm độ ẩm tương đối của không khí( ), tăng vận tốc không khí(v) và nhờ sự giảm áp suất không khí trong môi trường (B) Trong quá trình sấy, càng về sau hơi nước của môi trường xung quanh càng nhiều, tức là áp suất Pxq càng tăng và độ ẩm của sản phẩm ngày càng giảm đến một lúc nào đó sẽ đạt được chỉ số cân bằng Khi đó Pxq = Psp và độ

ẩm đó được gọi là đổ ẩm cân bằng thì ∆ = 0, quá trình sấy ngừng lại

Đối với hạt lúa, ẩm hiện diện ở hai nơi: ở bề mặt của hạt (ẩm bề mặt) và ở nhân hạt (ẩm bên trong) Ẩm bề mặt sẽ nhanh chóng bay hơi khi được tiếp xúc với không khí nóng thổi qua nó, còn ẩm bên trong nhân hạt sẽ bay hơi chậm hơn bởi vì đầu tiên nó phải di chuyển từ nhân hạt ra bề mặt hạt và kết quả là ẩm bề mặt và bên trong sẽ bay hơi với tốc độ khác nhau Kết quả của sự chênh lệch này là tốc độ sấy

và hàm lượng ẩm được lấy đi sẽ được giảm trong quá trình sấy Đối với hầu hết các loại máy sấy hạt, tốc độ sấy thường nằm trong khoảng 0.5%/h ÷ 1%/h Hàm lượng

ẩm của hạt sau mỗi lần qua máy sấy có thể giảm từ 2 ÷ 4% phụ thuộc và ẩm độ ban đầu của hạt, nhiệt độ sấy và tốc độ tác nhân sấy

2.5 CÁC PHƯƠNG PHÁP SẤY BẰNG NHIỆT (SẤY NÓNG)

Quá trình dùng nhiệt để tách lượng nước trong sản phẩm chuyển thành hơi thoát ra môi trường gọi là phương pháp sấy bằng nhiệt

2.6 SẤY BẰNG KHÔNG KHÍ TỰ NHIÊN (PHƠI NẮNG)

Đó là phương pháp lợi dụng ánh nắng mặt trời để làm khô hạt và sản phẩm (như hình 2.3) Phơi nắng là phương pháp không tốn kém về nhiên liệu Nó thúc đấy quá trình chín sinh lí của hạt, có khả năng diệt trừ nấm Aspergillus, Penicilium,

côn trùng, sâu, mọt, bởi tác dụng của ánh sáng mặt trời Nhưng phơi nắng có nhược điểm là không được chủ động và phụ thuộc vào điều kiện thời tiết rất lớn, nhất là các vùng canh tác 2 vụ: mùa khô rất ngắn ngủi không cho phép phơi nắng tự nhiên một cách nhanh chóng Phơi nóng còn tốn nhiều nhân công lao động và không cơ giới hóa được Thời gian để đạt được độ ẩm an toàn thường dài, nhất là đối với các hạt giống có yêu cầu độ ẩm gần bằng 12% Tuy vậy, trong thực tế sản xuất hiện nay, người ta vẫn áp dụng phương pháp phơi nắng đối với các loại hạt ngũ cốc và một số nông sản khác Những sản phẩm cần phơi trải thành từng lớp mỏng trên nền mặt đất, hay chiếu, đệm, nên gặp rất nhiều bất tiện, dễ bị lẫn đất cát, dễ bị ẩm khi gặp mưa

Hình 2.3: Phơi lúa tự nhiên

Hạt được phơi nắng trên sân gạch/xi – măng, trên nền đất, trên vải bạt, trên nong nia bằng tre,.v.v Phương pháp này ít tốn kém nhưng không thể thực hiện được vào những ngày có mưa dầm Theo các kết quả thăm dò, do không thể phơi nắng được nông sản trong mừa mưa nên độ hao phí hạt thường rất cao, có khi lên đến trên 10%, nhất là hao phí về chất, giảm tỉ lệ nảy mầm với hạt giống và tốn kém rất nhiều chi phí và lao động trong suốt quá trình phơi

Trong mùa nắng, phơi hạt lớp mỏng dưới 5cm khi trời nắng gắt thường không có lợi do tốc độ bốc ẩm quá nhanh và hạt bị quá nóng làm cho tỉ lệ tấm khi xay xát tăng cao hay tỉ lệ nảy mầm giảm Giá trị tỉ lệ tấm sau khi được phơi trên các loại sân được cho trong bảng 2.1

(Nguồn: Kỹ Thuật Sấy Nông Sản Thực Phẩm [1])

Qua bảng 2.1 cho thấy, phơi lúa ở nhiệt độ vừa phải thì tỉ lệ tấm khi xay xát thấp hơn so với phới lúa dưới nhiệt độ cao Nhưng trong thực tế, nông dân thường chú trọng đến phơi nông sản thế nào cho mau khô mà không để ý đến việc phơi nông sản trên sân xi-măng đen khi trời nắng gắt làm ảnh hưởng đến tỷ lệ nảy mầm của hạt giống và tỷ lệ thu hồi gạo xay xát Sự ảnh hưởng tốc độ giảm ẩm trên từng

sân phơi được cho trong bảng 2.2

Bảng 2.2: Ảnh hưởng của loại sân phơi trên tốc độ ẩm

Loại sân phơi Tốc độ giảm ẩm, %/2 giờ phơi

Qua bảng 2.2 cho thấy, có ảnh hướng đến tốc độ giảm ẩm của lúa, đặc biệt

là phơi trên sân xi măng thì tốc độ giảm ẩm rất nhanh từ 1- 1,3 % trong 2 giờ và thấp nhất là phơi sân gạch men tốc độ giảm ẩm từ 0,6 – 1,0%

Hiện nay có rất nhiều phương pháp để cải tiến kỹ thuật này Sấy nhân tạo là một trong những phương pháp đó

Loại sân phơi

Tỉ lệ tấm khi xay, % Phơi trong bóng

Phơi trên đệm cói trải trên sân đất 5,1 10,4

Phơi trên đệm cói trải trên xi-măng 4,3 9,3

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

2.7 SẤY NHÂN TẠO

Khi cần làm khô một khối lượng lớn sản phẩm trong thời gian ngắn bất kể điều kiện thời tiết thế nào thì phải sử dụng phương pháp sấy nhân tạo Phương pháp này đắt tiền hơn và phức tạp hơn phương pháp sấy tự nhiên nhưng nó là điều kiện cần thiết để có được sản phẩm đồng nhất đem ra thị trường Sấy khô nhân tạo là phương pháp sấy nhờ có tác nhân sấy đốt nóng (khói lò hoặc không khí nóng) tiếp xúc trực tiếp với vật liệu sấy, làm nóng vật liệu sấy và lấy nước của nó đi Quá trình sấy này tốn nhiều nhiệt năng

2.8 CÁC PHƯƠNG PHÁP SẤY NÓNG NHÂN TẠO

Người ta phân biệt nhiều phương pháp sấy nhân tạo khác nhau, tuy nhiên khi phân loại phương pháp sấy khi xét riêng về vật liệu sấy trong buồng sấy thì người ta chia: sấy vật liệu ẩm tĩnh tại và sấy liệu ẩm có chuyển động

2.8.1 Sấy tĩnh học (Stationnary drying)

Áp dụng để sấy hạt là chủ yếu, hạt được giữ yên cố định trong một quá trình sấy, hạt được trải thành lớp nằm ngang và được không khí lưu thông từ dưới lên trên Độ dày này rất quan trọng (tới 60cm hạt) Phương pháp này muốn tốt phải tạo điều kiện lưu lượng không khí nóng phù hợp cho sấy hạt đồng đều

Người ta đã làm thí nghiệm và thấy rằng, sấy khô bằng không khí ở 600c phải có lưu lượng riêng 300m3/h cho 1m3 hạt Số hạt này thực tế thể hiện ở độ dày của lớp hạt là 5 cm Nếu lớp này quá dày hạt sẽ bị ẩm ở trên, còn phía dưới lại quá khô Để đồng đều khi sấy người ta làm động tác xáo trộn hạt khi tháo ra khỏi máy sấy hoặc quạt đồng đều hạt khi đã qua khỏi máy sấy Máy sấy tĩnh học được thể hiện trên hình 2.4

SVTH: Bùi Ngọc Khá 14

Tạ Oai Cường

Hình 2.4: Máy sấy tĩnh 2.8.2 Vật liệu sấy được đảo trộn (motive grain drying)

Lớp hạt được chuyển động trong lò sấy, bề dày nhỏ hơn trong trường hợp sấy tĩnh vào khoảng 20÷30cm và có những bộ phận răng trộn hạt trong quá trình hạt đi qua buồng sấy, do đó khắc phục được hiện tượng lớp hạt không đều

Lượng không khí có thể tùy theo loại máy sấy Có loại dùng lượng không khí lớn 6000÷80001m3/h/-1m3 sản phẩm, có loại thấp hơn khoảng 2000÷4000 m3/h/-1m3sản phẩm Lượng không khí nóng lớn làm tăng công suất lò sấy nhưng có thể làm cho sản phẩm bị dòn, gãy khi chế biến

Ví dụ đối với ngô hay xảy ra hiện tượng nung hạt Nhiều công trình nghiên cứu của

Mỹ đã chứng minh ảnh hưởng xấu của việc sấy khô nhanh đối với ngô làm cho nhiều hạt bị rạn nứt, nếu sau khi sấy mà hạt bị làm lạnh nhanh thì hạt sẽ dễ vỡ (do sức căng bề mặt)

2.8.3 Sấy vật liệu ẩm bằng phương pháp trao đôi nhiệt đối lưu

không khí

Phương pháp này dùng khí nóng hoặc hỗn hợp không khí nóng với khói lò

để làm khô sản phẩm Không khí sau khi được đốt nóng được đưa vào buồng sấy đốt nóng sản phẩm và đến lúc nào đó nước trong sản phẩm sẽ bốc hơi Khi vào buồng sấy, không khí nóng có độ ẩm thấp, nhiệt độ cao, khi đó hơi nước trong sản phẩm bốc ra có độ ẩm lớn, nhiệt độ ẩm thấp nên không khí nóng hút độ ẩm của sản phẩm bốc ra để đưa ra ngoài làm cho độ ẩm của không khí nóng lên, nhiệt độ giảm xuống, do đó khả năng hút ẩm giảm dần Muốn quá trình sấy tiếp tục mạnh ta

phải cho luồng không khí nóng chứa ẩm cao thoát ra ngoài và cho luồng khí nóng khác có độ ẩm thấp và nhiệt độ cao và liên tục đi vào buồng sấy Sơ đồ thể hiện sấy vật liệu ẩm bằng phương pháp trao đổi nhiệt đối lưu không khí như hình 2.5

Hình 2.5: Sấy vật liệu bằng phương pháp trao đổi nhiệt đối lưu không khí 2.8.4 Sấy vật liệu ẩm bằng phương pháp sấy tiếp xúc (Contacted

drying)

Vật liệu sấy được đốt nóng thông qua chất tải nhiệt hoặc qua thành dẫn nhiệt bằng cách cho khói lò hoặc hơi nước đi qua phần dưới của buồng sấy, ngăn cách phần trên chứa vật liệu ẩm nhờ tiếp xúc với thành thiết bị đã đốt nóng mà làm cho sản phẩm nóng lên và sấy khô Hơi nước từ vật liệu được thoát ra ngoài thông qua một quạt hút ẩm

2.8.5 Sấy vật liệu ẩm bằng phương pháp sấy bức xạ

Sấy bức xạ là quá trình sử dụng năng lượng của các tia bức xạ phát ra từ vật bức xạ để làm nóng vật liệu sấy đến nhiệt độ bay hơi ẩm trong vật sấy, làm giảm độ

ẩm của nó đến mức yêu cầu

2.8.6 Sấy vật liệu ẩm bằng phương pháp sấy thăng hoa

2.9 CÁC DẠNG MÁY SẤY CÓ THỂ SẤY HẠT LÚA

Trong các thiết bị sấy đối lưu, năng lượng vật liệu sấy nhận được bằng phương phương pháp truyền nhiệt đối lưu, do đó tác nhân sấy đồng thời là chất mang nhiệt để cung cấp năng lượng cho vật liệu sấy và mang ẩm thoát ra từ vật liệu sấy thải vào môi trường Tác nhân sấy trong thiết bị sấy đôi lưu thường là không khí nóng hoặc khói lò Thiết bị sấy đối lưu có thể sấy lúa có thể có các dạng sau:

2.9.1 Máy sấy thùng quay (Fluidizer flat dryer)

Thiết bị sấy thùng quay cũng là một thiết bị sấy chuyên dùng để sấy các vật liệu dạng hạt rời, các loại muối kim loại trong sản xuất hóa chất, các loại ngũ cốc như lúa, ngô, đậu, hoặc bột nhão, cục (bột nhẹ, CaCO3) có độ nhão ban đầu lớn khó

tự dịch chuyển nếu dùng thiết bị sấy thấp Tác nhân sấy là khí nóng hoặc khói lò

Kết cấu máy sấy thùng quay:

Hệ thống sấy thùng quay gồm thùng sấy hình trụ tròn, calorifer và hạt hút

ẩm Trong thùng sấy đặt các cánh xáo trộn và đôi khi còn tạo thành các vùng riêng biệt Nhờ các cánh xáo trộn mà vật liệu sấy được đưa lên và rơi xuống để tăng cường quá trình trao đổi nhiệt ẩm Phần chính của thiết bị sấy thùng quay là ống trụ tròn đặt nghiêng với mặt phẳng ngang một góc nghiêng độ dốc 1/15 ÷1/50 Tốc độ quay của thùng có thể điều chỉnh từ 1÷8 vòng/phút Trong thùng quay tùy theo tính chất của vật liệu sấy, người ta có thể đặt các cánh xáo trộn, vách ngăn để tăng cường quá trình sấy Một số hình ảnh minh họa cho máy sấy thùng quay được thể hiện như hình 2.6 và hình 2.7

Hình 2.6: Máy sấy thùng quay cấp nhiệt trực tiếp

Hình 2.7: Máy sấy thùng quay cấp nhiệt gián tiếp Đặc điểm của hệ thống máy:

Vật liệu sấy từ phễu nạp liệu đi vào thùng sấy cùng chiều với tác nhân Sau khi thực hiện quá trình sấy, tác nhân được đưa qua cyclone để thu hồi hồi một sản phẩm bay theo và thải vào môi trường Tốc độ chuyển động của tác nhân trong thùng sấy thường vào khoảng 1÷3m/s

Khi sấy cơ chế trao đổi nhiệt giữa tác nhân với vật liệu gồm:

 Truyền nhiệt đối lưu giữa dòng tác nhân chuyển động vuông góc với dòng vật liệu rơi từ trên xuống

 Dẫn nhiệt từ bề mặt thùng sấy và cánh xáo trộn đến lớp vật liệu

 Tỉ số giữa chiều dài thùng quay L(m) và đường kình thùng sấy D(m) thường lấy trong khoảng L/D=3.5÷7

Nhận xét:

 Máy sấy thùng quay ít được sử dụng để sấy lúa

 Máy sấy thùng quay thường được dùng để sấy các sản phẩm đắt tiền

 Máy sấy thùng quay thường có năng suất thấp

 Máy sấy thùng quay dùng để sấy vật liệu có độ ẩm cao

2.9.2 Máy sấy tháp (Tower Dryer- Shaft Grain Dryer)

Cấu tạo, nguyên lí hoạt động và đặc điểm:

Hệ thống máy sấy gồm bộ phận cấp nhiệt trực tiếp từ buồng đốt hòa trộn với không khí tươi, hệ thống quạt và các thiết bị phụ trợ khác

Tháp sấy là một không gian hình hộp mà chiều cao lớn hơn rất nhiều so với chiều rộng và chiều dài Trong tháp sấy người ta người ta bố trí hệ thống kênh dẫn kênh thải và thải tác nhân xen kẽ nhau trong lớp vật liệu sấy (đặc điểm này khác với các thiết bị sấy buồng và hầm) Tác nhân sấy từ kênh dẫn gió nóng luồng lách qua lớp vật liệu thực hiện quá trình trao đổi nhiệt sấy và nhận thêm ẩm đi vào các kênh thải

ra ngoài Vật liệu sấy chuyển động từ trên xuống do trọng lượng bản thân của chúng Tháp sấy nhận nhiệt do trao đổi nhiệt đối lưu giữa dòng tác nhân chuyển động vừa ngược chiều vừa cắt ngang và do nhận nhiệt từ bề mặt kênh dẫn và kênh thải qua lớp vật liệu nằm trên các bề mặt đó Vì vậy trong thiết bị sấy, nhiệt lượng vật liệu sấy nhận được gồm 2 thành phần: thành phần đối lưu giữa tác nhân sấy với khối lượng hạt và thành phần dẫn nhiệt giữa bề mặt các kênh gió nóng, kênh thải

ẩm với chính lớp vật liệu nằm trên đó

Khi sấy hạt di chuyển từ trên cao (do gàu tải hoặc vít tải đưa lên) xuống mặt đất theo chuyển động thẳng đứng hoặc dƶích dƶắctrong tháp sấy Để tăng năng xuất

thiết bị ngoài phương pháp mở rộng dung lượng của tháp sấy thì ở một mức độ đáng kể người ta còn tìm cách tăng tốc độ tác nhân chuyển động qua lớp hạt Tốc độ này có thể từ 0.2÷ 0.3m/s đến 0.6÷0.7m/s hoặc lớn hơn Tuy nhiên, tốc độ tác nhân khi ra khỏi ống góp kênh thải theo kinh nghiệm không nên vượt quá 6m/s để tránh hạt bị cuốn theo tác nhân đi vào hệ thống thải ẩm (động lại trong các đoạn ống, dẫn đến quạt thải) Các loại máy sấy tháp phổ biến hiện nay như: máy sấy tháp tam giác, máy sấy tháp tròn, máy sấy tháp hình thoi, được minh họa như hình 2.8, hình 2.9, hình 2.10

Hình 2.8: Máy sấy tháp tam giác

ra bề mặt để dễ bốc hơi Chênh lệch ẩm độ quá nhiều giữa bề mặt hạt và tâm hạt sẽ gây ứng suất làm gãy, vỡ hạt Điều này là tối kị khi sấy lúa, khi xay gạo sẽ bị bể thành tấm

Kết cấu và cách bố trí các kênh dẫn và kênh thải ẩm có một ý nghĩa đặc biệt đến sự dịch chuyển của lớp hạt và độ sấy đồng đều của sản phẩm Nói cách khác nó góp phần tăng năng suất thiết bị và nâng cao chất lượng sản phẩm Khoảng cách tối thiểu giữa kênh dẫn và kênh thải phụ thuộc vào kích thước cần sấy Khoảng cách này có thể lấy từ 70÷ 100mm Hạt có kích thước bé ta lấy giới hạn dưới và ngược lại Các kích thước khác không đóng vai trò quan trọng Theo kinh nghiệm, khoảng

cách tối thiểu giữa hai kênh cho vật liệu sấy chuyển động phụ thuộc vào từng loại vật liệu và có thể từ 70÷100mm hoặc lớn hơn

Do đó hạt ngũ cốc chỉ chịu được một giới hạn nhất định về nhiệt độ và độ ẩm nên hệ thống sấy tháp thường được tổ chức sấy phân vùng Sau vùng sấy cuối cùng vật liệu sấy thường được làm mát đến gần nhiệt độ môi trường để đưa vào kho bảo quản

2.9.4 Tháp sấy tuần hoàn-sấy theo mẻ

Hạt đi qua tháp sấy được vít tải đưa trở lại tháp Thời gian ủ thực chất là thời gian hạt ở trong gàu tải và ở trong thùng chứa trên buồng sấy nên tương đối ngắn, khoảng 0.5 giờ Vì thế cùng với một tháp sấy cho máy sấy là một bài toán cân đối kinh tế Tăng nhiệt độ sấy thì làm giảm chi phí vì thời gian sấy nhanh hơn nhưng hao hụt giá trị hạt vì giảm chất lượng

 Máy sấy tháp có ưu điểm sau:

- Sản phẩm trong máy sấy tháp có thể lấy ra liên tục hoặc định kì

- Chi phí sấy thấp

- Năng suất lớn và rất lớn

- Chất lượng tốt và ổn định

- Tiêu thụ năng lượng thấp

- Máy sấy tháp cho độ đồng nhất rất tốt

2.10 CÔNG NGHỆ SẤY LÚA

Lúa là vật liệu dạng hạt, có thể được sấy với nhiều loại máy sấy khác nhau

Ở đây, ta dùng thiết bị sấy tháp để sấy lúa Tác nhân sấy là hỗn hợp khí nóng và không khí tươi được hòa trộn với nhau rồi được dẫn qua các kênh dẫn để trao đổi nhiệt, ẩm với khối lúa được chảy tự nhiên từ trên xuống nhờ chính trọng lượng của chúng rồi sau đó khí thải vào các kênh thải để thải ra môi trường Đây là thiết bị chuyên dùng để sấy hạt, với tác nhân sấy là không khí nóng sẽ đảm bảo yêu cầu vệ sinh cho hạt lúa, chế độ sấy không quá cao do đó đáp ứng được yêu cầu sử dụng lúa giống, làm thực phẩm hay bảo quản chúng Các thông số đặc trưng của hạt lúa sau khi thu hoạch được thể hiện như hình 3.2

Độ ẩm cân bằng trong quá trình sấy ≈13%

Khối lượng của 1000 hạt/kg ≈26.5x10-3

Khối lượng riêng của hạt lúa ≈500kg/m3

Nhiệt độ sấy thích hợp 50÷900c Lúa thương phẩm

Không khí là loại tác nhân sấy rẻ tiền thường có sẵn trong tự nhiên, không độc hại, không làm bẩn sản phẩm Thành phần không khí gồm hỗn hợp nhiều chất khí khác nhau như: N2, O2, CO2 và một số khí khác Khi nghiên cứu về không khí ẩm,

ta xem nó là một thành phần đồng nhất và khi sấy không khí thường ở áp suất khí quyển, nhiệt độ trong phạm vi từ vài độ đến vài trăm độ C Khi tính toán, ta xem không khí là khí lí tưởng

Khả năng sấy không khí thể hiện bởi sự chênh lệch giữa nhiệt độ bầu khô và nhiệt độ bầu ướt (∆ =tk – tu) hoặc sự chênh lệch hàm ẩm (∆d=db –dh) Bằng sự thay

đổi trạng thái không khí, người ta có thể tạo ra các chế độ sấy khác nhau phù hợp với từng loại vật liệu sấy khác nhau

Như chúng ta đã biết, ngoài không khí ẩm, khói lò của chất đốt, nhiệt lượng tỏa

ra của nhiệt điện trở cũng là tác nhân sấy phố biến Nhiệt lượng tỏa ra là do đốt nhiệt điện trở, dùng để đốt nóng tác nhân sấy hoặc với tư cách là tác nhân sấy trực tiếp, vừa cung cấp nhiệt cho vật liệu sấy vừa mang ẩm thải vào môi trường

Nhiệt điện trở là thiết bị điện có điện trở thay đổi tương ứng theo nhiệt độ Có 2 loại nhiệt điện trở:

- Nhiệt điện trở kim loại: là sự thay đổi giá trị điện trở tuyến tính dương với nhiệt độ, khi nóng thì giá trị điện trở tăng và khi lạnh thì giá trị điện trở giảm

Quan hệ giữa điện trở và nhiệt độ:

(Nguồn: Sách Các Bộ Cảm Biến Trong Kỹ Thuật Đo Lường Và Điều Khiển[3] R(T) = R0[1+AT+BT2+C(T-100)3],

R0: điện trở danh định tại nhiệt độ T0.

∆T: chênh lệch nhiệt độ so với nhiệt độ chuẩn T0

: Hệ số dẫn nhiệt

SVTH: Bùi Ngọc Khá 24

Tạ Oai Cường

Hình 3.7: Đồ thị thể hiện mối quan hệ nhiệt độ và điện trở

- Nhiệt điện trở bán dẫn là thiết bị có điện trở thay đổi tương ứng với nhiệt độ Có

độ ổn định và độ nhạy rất cao Bao gồm 2 loại: + PTC ( Postive Temperatur Coefficient): Nhiệt điện trở bán dẫn có hệ số nhiệt điện trở dương, giá trị điện trở tăng khi nhiệt độ tăng

+ NTC (Negative Temperatur Coeffcient): Nhiệt điện trở bán dẫn có hệ số nhiệt điện trở âm, giá trị điện trở giảm khi nhiệt độ tăng

Nhiệt điện trở được chế tạo nhiều hình dáng khác nhau, phần tử nhạy cảm hoặc được bọc bởi lớp bảo vệ hoặc để trần như hình 3.8

Hình 3.8: Hình ảnh thật tế của nhiệt điện trở 2.12 ỨNG DỤNG

Thiết bị sấy tháp là thiết bị sấy chuyên dụng để sấy các loại hạt cứng như thóc, ngô, đậu, có độ ẩm ban đầu không lớn lắm ( =20÷30%) và có thể dịch chuyển dễ dàng từ trên đỉnh tháp xuống dưới nhờ chính trọng lượng của nó Đôi khi trong thiết

bị sấy tháp người ta còn đặt các kết cấu cơ khí để làm chậm hoặc tăng cường tốc độ

dịch chuyển của khối hạt Sản phẩm trong máy sấy tháp có thể lấy ra liên tục hoặc

định kỳ

Tóm lại: Trong các loại máy sấy có thể sấy được hạt lúa như trên, ta chọn

máy sấy tháp với các ưu điểm có thể áp dụng thực tế tại địa phương

CHƯƠNG 3 TÍNH TOÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG MÁY SẤY THÁP

Hình 4.1: Sơ đồ cấu tạo máy sấy Nguyên lý hoạt động:

Quá trình sấy được thực hiện như sau: vật liệu nhờ vít tải nâng lên đỉnh tháp rồi

cơ cấu nhập liệu đưa nó ra vào tháp Vật liệu chuyển động rơi xuống nhờ có trọng

lực, từ từ lấp đầy ngăn chứa vật liệu sấy trong tháp Sau khi sấy vật liệu được đưa ra

khỏi ngoài qua cửa tháo liệu