BƯỚC ĐẦU NGHIÊN CỨU SẤY HOA LÀI TRÊN MÁY SẤY CHÂN KHÔNG, MÁY SẤY LẠNH VÀ TÍNH TOÁN THIẾT KẾ MÁY SẤY LẠNH NĂNG SUẤT 10KG MẺ

Bằng cảm quan thì chất lượng của hai máy đều tốt ở nhiệt độ 400C, màu sắc ở máy sấy lạnh có phần tốt hơn máy sấy chân không nhưng sự khác nhau về sản phẩm không rõ nét.. Trong nhiều thiế

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM TP HỒ CHÍ MINH

KHOA CƠ KHÍ & CÔNG NGHỆ

 

LÊ THỊ HOÀN

VŨ HÙNG CƯỜNG

BƯỚC ĐẦU NGHIÊN CỨU SẤY HOA LÀI TRÊN MÁY

SẤY CHÂN KHÔNG, MÁY SẤY LẠNH VÀ

TÍNH TOÁN THIẾT KẾ MÁY SẤY LẠNH

NĂNG SUẤT 10KG / MẺ

TP Hồ Chí Minh

Tháng 08 năm 2007

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM TP HỒ CHÍ MINH

KHOA CƠ KHÍ & CÔNG NGHỆ

 

BƯỚC ĐẦU NGHIÊN CỨU SẤY HOA LÀI TRÊN MÁY

SẤY CHÂN KHÔNG, MÁY SẤY LẠNH VÀ

TÍNH TOÁN THIẾT KẾ MÁY SẤY LẠNH

NĂNG SUẤT 10KG / MẺ

Chuyên ngành: Cơ khí bảo quản và chế biến nông sản thực phẩm

Giáo viên hướng dẫn: Sinh viên thực hiện:

Ths: Nguyễn Văn Xuân Lê Thị Hoàn

Vũ Hùng Cường

TP Hồ Chí Minh Tháng 08 năm 2007

MINISTRY OF EDUCATION AND TRAINING

NONG LAM UNIVERSITY

FACULTY OF ENGINEERING & TECHNOLOGY

 

PRIMARILY RESEARCHING DRY JASMINE ON VACUUM DRIER, HEAT PUMP DRIER AND CALCULATING DESIGN HEAT PUMP

DRIERWITH CAPACITY 10 KG/TME

Speciality: engineerring for preserving abd processing Agriculral products

ơn toàn thể Quý thầy cô trong Khoa Cơ khí – Công nghệ đã dạy bảo tận tình và cho chúng em những kiến thức quý báu làm hành trang vững bước vào đời Và chúng em gửi lời tri ân, lòng biết ơn sâu sắc tới thầy Th.s Nguyễn Văn Xuân đã tận tình hướng dẫn chúng em hoàn thành luận văn của mình

Và cuối cùng chúng mình xin cảm ơn tập thể DH03CC và toàn thể bạn bè đã tận tình giúp

đỡ trong suốt quảng thời gian qua nói chung và trong quá trình làm luận văn nói riêng

TÓM TẮT

Xuất phát từ tình hình thị trường không ổn định của hoa lài Mùa mưa, hoa lài hư hỏng nhiều nên người dân không đáp ứng đủ nhu cầu cho các nhà máy chế biến trà, những cơ sở chiết tinh dầu… Vì vậy mà giá cả hoa lài mùa này tăng vọt Từ tình hình

đó mà bài luận văn này muốn tìm ra một giải pháp bảo quản hoa lài được lâu dài Chúng tôi bước đầu đã khảo nghiệm sấy hoa lài trên máy sấy chân không và máy sấy lạnh Từ nguyên lý hoạt động của mỗi máy mà hai loại máy này là hai loại máy có thể đáp ứng nhu cầu khắt khe của sản phẩm sau khi sấy đối với nhiều loại nguyên liệu Thời gian chúng tôi đã khảo nghiệm sấy hoa lài trên máy sấy chân không và máy sấy lạnh từ ngày 1/7/2007 đến ngày 7/8/2007 tại phòng cơ điện tử khoa Cơ khí – Công nghệ Trình tự thực hiện đề tài của chúng tôi như sau: Chúng tôi đã khảo sát hoa lài khô hiện có trên thị trường để xác định được các yêu cầu chất lượng và ẩm độ đầu ra của sản phẩm, đồng thời đã xác định ẩm độ ban đầu của nguyên liệu Đây là cơ sở để chúng tôi sơ bộ xác lập các thông số cơ bản cho quy trình công nghệ sấy hoa lài Sau nhiều thí nghiệm ban đầu, chúng tôi đã quyết định chọn các khoảng nhiệt độ 380C,

400C, 430C tiến hành trên cả hai máy máy sấy lạnh và máy sấy chân không, với số lần lặp lại là hai lần Từ kết quả thu được vẽ ra đồ thị thể hiện sự giảm ẩm của vật liệu theo thời gian

Kết quả nhận được cho thấy

Đối với máy sấy chân không:

- Về thời gian sấy: ở nhiệt độ 430C thì thời gian sấy là nhanh nhất mất 12 giờ rồi đến 400C mất 18 giờ và cuối cùng chậm nhất là 380C mất 22 giờ

- Về chất lượng sản phẩm: Ở nhiệt độ 430C sản phẩm xấu nhất, hương thơm xuất hiện mùi khét và màu sắc biến sang màu thẩm Ở nhiệt độ 400C thì màu

và hương thơm là tốt nhất, sau đó là màu và hương thơm của sản phẩm ở nhiệt độ 380C

Đối với máy sấy lạnh:

- Về thời gian sấy: nhiệt độ 380C thời gian sấy là lâu nhất mất 22 giờ sau đó là nhiệt độ 400C và nhanh nhất m ất 18 giờ là sấy ở nhiệt độ 430C l à m ất 14 giờ

- Về chất lượng sản phẩm: sản phẩm sấy ở nhiệt độ 400C đạt tốt nhất sau đó là sản phẩm ở 380C và cuối cùng là nhiệt độ 430C

Đối với máy sấy chân không thì về thời gian có nhanh hơn máy sấy lạnh nhưng thời gian sấy không chênh lệch nhiều Bằng cảm quan thì chất lượng của hai máy đều tốt ở nhiệt độ 400C, màu sắc ở máy sấy lạnh có phần tốt hơn máy sấy chân không nhưng sự khác nhau về sản phẩm không rõ nét

Sinh vi ên th ực hi ện: Giáo viên hướng dẫn:

Lê Thị Hoàn Ths Nguyễn Văn Xuân

Vũ Hùng Cường

SUMMARY:

From instable market of jasmine, jasmine is spoiled in rainy season so farmer can not supply enough jasmine for tea makers, pouring ethereal oil, therefore, jasmine price goes up rapidly in this season, we want to find a way to keep jasmine better through this thesis

Primarily, we dried jasmine with vacuum drier and heat pump drier These two kinds of drier can satisfy hard requirements about dried product for many kinds of material We carried out this experiment from 1/7/2007 to 07/08/2008 at the Faculty of Engineering with the following contents:

Firstly, we bought dried jasmine from market and analysed them to know requirements about quality and humidity of product, we also identified the humidity of raw material This is the basis for us to give the basic parameters for drying jasmine technology After many early experiments, we decided to choose drying rezime of

380C, 400C, 430C and carry out at both vacuum drier and heat pump drier with two repeated times

The result of drying:

For vacuum drier:

- The time for drying:

At 430C: drying time is shortest and at the differential drying rezime such as: For 400C, drying time 18 hours

For 380C,drying time 22 hours

- Product quality:

At 430C: product quality is very poor,it has burnt smell and dark color, At 400C: the color and smell is best, At 380C: the product is in average

For heat pump drier:

- The time for drying:

Drying time is shortest at 430C and at the differential drying rezime such as: For 400C,drying time 18 hours

For 380C, drying time 22 hours

Product quality:

Drying time of vacuum drier is shorter than drying time of heat pump drier, not much different With the sense evaluated method, product quality of both kinds of drier is good at 400C, the product color on heat pump drier is better than the product color on vacuum drier, but the difference of product quality is not much

Creator Advisor:

Le Thi Hoan Msc Nguyen Van Xuan

Vu Hung Cuong

MỤC LỤC

Trang

Lời cảm ơn i

Tóm tắt ii

Sumery iv

Mục lục vi

Chương 1: Mở đầu 1

Chương 2: Tra cứu tài liệu sách báo phục vụ trực tiếp đề tài 3

2.1 Tư liệu về hoa lài 3

2.1.1 Hoa lài 3

a Đặc điểm hình thái 3

b Thành phần cơ bản 3

c Giá trị sử dụng 4

2.1.2 Tình hính sản xuất và chế biến hoa lài ở Miền Nam 5

2.2 Lý thuyết cơ bản về sấy 6

2.2.1.Vật liệu sấy 6

2.2.1.1 Độ ẩm vật liệu sấy 6

2.2.1.2 Tốc độ giảm ẩm 7

2.2.1.3 Lượng ẩm cần bốc hơi trong quá trình sấy 7

2.2.1.4 Vật liệu và yêu cầu của sản phẩm 8

2 2.2 Động học quá trình sấy 9

2.2.2.1 Các giai đoạn sấy 9

2.2.2.2 Các yếu tố ảnh hưởng đến vận tốc sấy 9

2.2.2.3 Lựa chọn các phương pháp sấy và chế độ sấy 9

2.2.3 Các yếu tố ảnh hưởng đến kết quả sấy 10

2.2.3.1 Ảnh hưởng của nhiệt độ sấy 10

2.2.3.2 Ảnh hưởng của thời gian sấy 10

2.2.4 Các biến đổi của vật liệu sấy trong quá trình sấy 10

2.2.4.1 Biến đổi hoá lý 10

2.2.4.2 Biến đổi hoá sinh 10

2.4.2.3 Biến đổi cảm quan 11

2.2.5 Các phương pháp sấy nhiệt độ thấp 11

2.2.5.1 Sấy tự nhiên 11

2.2.5.2 Sấy thăng hoa 11

2.2.5.3 Sấy chân không 12

2.2.5.4 Sấy lạnh 12

2.3 Giới thiệu về giản đồ trắc ẩm 12

2.4 Lưu lượng của dòng không khí 13

2.5 Quá trình làm lạnh và giảm ẩm của không khí 13

2.5.1 Quá trình sấy 13

2.5.2 Quá trình làm lạnh, ngưng tụ ẩm 14

2.5.3 Quá trình gian nhiệt bằng điện trở 14

2.6 Những vấn đề về hệ thống lạnh 14

2.6.1 Chu trình lạnh 14

2.6.2 Các vấn đề liên quan đến dàn lạnh 15

2.6.3 Các vấn đề liên quan đến dàn nóng 18

2.6.3.1 Nhiệt độ ngưng tụ 18

2.6.3.2 Phân loại thiết bị ngưng tụ 18

2.6.3.3 Chọn nhiệt độ ngưng tụ 19

2.6.3.4 Công thức tính sơ bộ dàn ngưng tụ 19

2.6.4 Các vấn đề điện trở đốt nóng 19

2.6.5 Một số điều kiện của máy nén 20

2.6.6 Một số thông số về máy nén 20

2.7 Một số vấn đề về quạt 21

2.7.1 Khái niệm quạt 21

2.7.2 Phân loại quạt 21

2.7.3 Vấn đề về động cơ 21

2.8 Xác định những tổn thất của hệ thống 21

2.8.1 Tổn thất trong ống 22

2.8.2 Tổn thất vật liệu 22

2.8.3 Tổn thất cục bộ 22

2.8.4 Tổn thất sàn lỗ 22

2.8.5 Tổn thất lớp hạt 23

Chương 3: Phương pháp và phương tiện 24

3.1 Phương páhp nghiên cứu lý thuyết 24

3.2 Phương pháp nghiên cứư thực nghiệm 24

3.2.1 Phương pháp tiến hành 24

3.2.2.Phương pháp đo đạc 25

3.2.3 phương pháp xử lý và phân tích số liệu 26

Chương 4 Kết quả và thảo luận 27

4.1 Tìm hiểu các máy sấy dùng trong thí nghiệm làm đề tài 27

4.1.1.Tìm hiểu máy sấy chân không 27

4.1.1.1 Cấu tạo 27

4.1.1.2 Nguyên lý hoạt động 28

4.1.1.3 Phạm vi ứng dụng 28

4.1.2 Máy sấy lạnh 29

4.1.2.1 Cấu tạo 29

4.1.2.2 Nguyên lý hoạt động 30

4.1.2.3 Phạm vi ứng dụng 30

4.2 Kết quả sấy 30

4.2.1 Kết quả sấy hoa lài trên máy sấy chân không 30

4.2.2 Kết quả sấy hoa lài trên máy sấy lạnh 36

4.2.3 So sánh máy sấy lạnh và máy sấy chân không 39

4.2.3.1 Ở nhiệt độ 38oC 39

4.2.3.2 Ở nhiệt độ 40 oC 40

4.2.3.3 Ở nhịêt độ 43oC 42

4.3 Bhận xét chung 43

4.4 Tính toán và thiết kế máy sấy lạnh năng suất 10kg/mẻ 44

4.4.1 Mục đích và yêu cầu 44

4.4.2 Chọn dang thiết bị sấy 44

4.4.2.1 Chọn mô hình máy sấy 44

4.4.2.2 Nguyên lý hoạt động 44

4.4.2.3 Chọn tác nhân sấy 45

4.4.3 Tính toán các thông số buồng sấy 46

4.4.4 Tính toán chọn quạt 47

4.4.5 Tính toán quá trình sấy 50

4.4.5.1 Ẩm độ vật liệu trước và sau khi sấy 50

4.4.5.2 Chọn điều kiện sây 50

4.4.5.3 Lượng nước cần lấy đi trong quá trình sấy 52

4.4.5.4 Tính chi phí không khí và khả năng mang ẩm của hạt 52

4.4.5.5 Tính chi phí nhiệt cho quá trình sấy 54

4.4.6 Tính toán năng suất lạnh của hệ thống 55

4.4.6.1 Tính thời gian sấy lý thuyết 55

4.4.6.2 Tính dàn lạnh 55

4.4.6.3 Tính dàn nóng 56

4.4.6.4 Sơ đồ chu trình hệ thống lạnh 56

4.4.6.5 Tính toán chọn dàn bay hơi 58

4.4.6.6 Tính toán cụ thể số lượng dàn bay hơi 58

4.4.6.7 Tính toán chọn dàn ngưng tụ 59

4.4.7 Tính toán máy nén 59

Chương 5: Kết luận và đề nghị 59

5.1 Kết luận 61

5.1.1 Khảo nghiệm sấy hoa lài 61

5.1.2 Tính toán thiết kế máy sấy lạnh năng suất 10 kg/ mẻ 61

5.2 Đề nghị 61

5.2.1 Về khảonghiệm sấy hoa lài 61

5.2.2 Về tính toán thiết kế máy sấy lạnh năng suất 10 kg / mẻ 62

Tham khảo tài liệu 63

Phụ lục 65

Chương 1

MỞ ĐẦU

Cuộc sống của chúng ta rất cần đến hoa, hoa là một bộ phận không thể thiếu đối với nhu cầu thiết yếu của con người Hoa không chỉ làm cho cuộc sống tươi trẻ, đẹp hơn Mà hoa còn có rất nhiều công dụng như: để chữa bệnh, để ướp trà, hay còn cung cấp tinh dầu làm nước hoa, xà bông…

Nhưng ngược lại đời sống của hoa rất ngắn ngủi, nó dễ héo và rủ Vì vậy hoa cần được làm khô để bảo quản được lâu Chúng ta thường tạo hoa khô từ hoa tươi bằng cách phơi chúng ở ngoài ánh nắng mặt trời để chúng tự bốc hơi nước và khô Phương pháp này hạn chế ở chỗ Việt Nam là một nước nhiệt đới, độ ẩm cao, luôn có một mùa mưa, vì thế mà sinh vật phát triển mạnh mẽ dễ làm cho hoa phơi chưa đạt sẽ hư và bất tiện khi tạo hoa khô vào mùa mưa

Mặt khác hoa khô lại là mặt hàng hiếm (chưa phổ biến ) đối với thị trường Việt Nam và thị trường thế giới ngoại trừ một vài nước như Ấn Độ Trong khi đó, hoa lài (nhài) là mặt hàng quý đối với ngành chế biến trà và nước hoa Lài trồng nhiều nhưng lài thường nở rộ vào những lúc không phải là mùa thu hoạch trà hoặc phải vận chuyển

đi xa đến những nhà máy chế biến trà Vì vậy mà rất khó cho sự kết hợp của trà - lài Vấn đề cần đặt ra ở đây là có biện pháp làm cho hoa nhanh khô, tránh được nấm mốc nhưng vẫn giữ được bản chất ban đầu nguyên sơ của nó

Trong nhiều thiết bị sấy hiện có, máy sấy chân không và máy sấy lạnh thuộc loại bốc hơi ẩm ở nhiệt độ thấp là ứng cử tốt để sấy những vật liệu này

Xuất phát từ tình hình đó, được sự chấp thuận của Ban chủ nhiệm khoa Cơ khí Công nghệ - trường ĐH Nông Lâm Tp.HCM, dưới sự hướng dẫn của Thạc sỹ Nguyễn

Văn Xuân chúng tôi thực hiện đề tài “Bước đầu nghiên cứu sấy hoa lài trên máy sấy chân không, máy sấy lạnh và tính toán thiết kế máy sấy lạnh năng suất 10 kg/mẻ”

Mục đích chính của đề tài là nghiên cứu quy trình công nghệ

sấy hoa lài trên máy sấy chân không, máy sấy lạnh và tính toán thiết kế máy sấy lạnh năng suất 10 kg / mẻ.

Các nhiệm vụ cụ thể của luận văn bao gồm:

- Tìm hiểu cấu tạo, nguyên lý hoạt động của máy sấy lạnh và máy sấy chân không hiện có

- Thực hiện sấy hoa lài trên máy sấy chân không và máy sấy lạnh với nhiều chế độ sấy khác nhau

- Xác định quy trình và chế độ sấy thích hợp trên cơ sở phân tích các kết quả thử nghiệm

- Tính toán thiết kế máy sấy lạnh 10 kg / mẻ

Đề tài được thực hiện tại Khoa Cơ khí - Công nghệ, bộ môn Máy sau thu hoạch và Chế biến nông sản thực phẩm, bộ môn Cơ điện tử, Trung tâm năng lượng và chuyển giao công nghệ trường Đại Học Nông Lâm Tp HCM từ ngày 1/7/2007 đến ngày 7/8/2007

A Phần phục vụ cho khảo nghiệm hoa lài

2.1 Tư liệu về hoa lài

2.1.1 Hoa lài

a Đặc điểm hình thái

Cây có nguồn gốc từ Ấn Độ nhiều nơi còn gọi là cây hoa nhài

Cây bụi nhỏ nữa thẳng, nữa hơi bò dài Cành non có lông mềm, gốc thân hóa gỗ cao khoảng 2m Lá đơn nguyên dạng trái xoan mọc cách, màu xanh bóng đậm cả hai mặt, phiến lá hơi gợn sóng, dài 6 – 8 cm Ở ngọn ít hoa Hoa màu trắng, thơm ngát Quả hình cầu màu đen có đài bao bọc ở ngoài

Tên khác của hoa lài là: Arabian.Jasmine – Jasmine

Hiện nay, để xuất khẩu hoa lấy hương liệu các nhà làm vườn ở thành phố gây trồng chủng có cánh kép ( Jasmimu Sambacvar Florapleno Hort )

và jasminum sambacl, hoa lài ở Việt Nam chủ yếu là loại sambac Thành phần chính là tinh dầu hương thơm độc đáo của hoa lài mà con người đã chú ý gây trồng và sử dụng

nó nhiều năm nay Angiêri ( từ năm 1900 ), ý (1920 ), Sicile (1924), Ai Cập (1925),

Nga (1920), Marốc (1950), Tây Ban Nha (1965)…đặc biệt Pháp gây trồng hoa lài từ năm 527, năm 1960 thu hoạch được 538 tấn hoa ở Việt Nam, cây lài có mặt ngót một thế kỷ nay ở làng hoa Ngọc Hà ( Hà Nội ), làng hoa Gò Vấp ( Tp HCM )

Về thành phần hoá học: tinh dầu hoa lài gồm 260 cấu tử thơm bao gồm các nhóm chứa: rượu, andehyt, ketone, este…

Hiện nay trên thế giới đã xác định được 100 chất thơm, trong đó cần kể đến một

số chất thơm chính có trong hầu hết các loại tinh dầu hoa lài như:

Benzil axetate methyl anthranilate vanilin

Benzil benzoate Engénol jasmin cétolactone

Benzil alcohol phytol linalol

cis – jasmone Geraniol Indol Riêng đối với hoa lài Việt Nam, sơ bộ xác đinh được một số thành phầm hoá học chính như sau:

Bảng 2.1: Thành phần hoá học của hoa lài ( từ internet

http:// www cayxanhcaycanhthanglong.com.vn )

Hoa lài Việt Nam thơm ngát dễ chịu, có các thành phần chất thơm chính tương tự các thành phần chất thơm của hoa lài trên thế giới Hoa lài Miền Nam thơm ngát hương hơn hoa lài Miền Bắc, ngược lại hoa lài Miền Bắc có độ thơm đậm đà trầm ấm hơn hoa lài Miền Nam

%

Linalyl Axtate

%

1

Hoa lài miền

băc (cây lài 3

tuổi)

2 Hoa lài miền

nam( cây lài

3 tuổi)

* Hương hoa lài còn còn có thể làm sạch không khí nơi công cộng bằng cách xịt hơi tinh dầu Nếu tẩm nước hoa có hương hoa lài vào khăn tay hay quần áo thì sẽ làm tiêu tan nổi buồn và giảm mệt mỏi cho con người

* Cây hoa lài còn dùng để chữa bệnh

- Hoa có vị cay, thanh nhiệt, gây sảnh khoái, chữa đau bụng và tiêu chảy

Ở Trung Quốc, người ta dùng hoa lài dưới dạng thức ăn – vị thuốc với tác dụng bổ tỳ, ích phế, bổ âm, tiêu thấp, chữa ho, khạc ra máu do phổi hư, trướng bụng, kém ăn…

- Rể hoa lài: trị đau nhức do sai khớp, tụ máu do viêm tấy

- Lá: dùng để chữa sưng tấy và lở loét có mủ ở da đầu trẻ nhỏ

Nhưng giá trị lớn nhất của hoa lài vẫn là dùng để ướp trà tạo hương vị thơm ngát cho người sử dụng

2.1.2 Tình hình sản xuất và chế biến hoa lài ở Việt Nam

Do tốc độ tăng trưởng của ngành công nghiệp chế biến trà và các ngành mỹ phẩm ngày càng cao kéo theo sự gia tăng của diện tích trồng hoa lài ở nhiều địa phương của TPHCM

Hiện nay, có nhiều xã như xã Nhị Bình – Hóc Môn, Thanh Xuân – Quận 12 Tp HCM, cây lài được xem như là một cây chủ lực, có giá trị kinh tế cao, được nông dân quan tâm phát triển, có thể chọn thay thế các loại cây trồng khác kém hiệu quả hơn Năng suất bình quân đạt 8.5 – 10 tấn /ha/ năm Giá trị sản xuất đạt từ 110 – 130 triệu đồng /ha/ năm Diện tích trồng của xã Nhị Bình là 368 ha (gồm cây hoa lài xen cây ăn trái), diện tích của ba xã quận 12 Tp HCM là trên 300 ha

Cây hoa lài là một loại cây trồng khác với loại cây hoa màu khác, khi thu hoạch giúp người trồng có thu nhập hàng ngày Nhiều hộ dân nhờ cây bông lài này đã xoá đói, giảm nghèo và giải quyết được việc làm ở nông thôn Người dân cho biết “ cây bông lài rất dễ trồng mà lại hiệu quả cao, thời điểm thu hoạch thường từ 13 giờ đến 17 giờ hàng ngày, trồng một công lài có hiệu quả gấp 10 lần trồng lúa ” Từ hiệu quả bông lài người dân coi đây là loại cây trồng lấy ngắn nuôi dài nên thường xuyên trồng xen các loại hoa màu khác, vừa tốn ít tiền đầu tư vừa thuận tiện trong việc chăm sóc

mà có hiệu quả hơn trồng đơn thuần một loại cây trồng

Nhưng vấn đề đặt ra hiện nay mà mọi người dân trồng lài đang quan tâm là đầu

ra cho cây bông lài thường không ổn định, chủ yếu bán cho các đại lý hoặc cơ sở chế

biến trà trong tỉnh do bông lài chủ yếu là dùng để ướp trà và thời gian vận chuyển quá ngắn trong ngày Một khó khăn của người nông dân nữa là: “bông lài hầu hết chỉ dùng trong công nghiệp ướp trà Lài ra bông nhiều trái với mùa trà, mùa lạnh là khi trà trổ lá non, thu hoạch, khi ấy lại hiếm bông lài Mùa nóng, lài ra bông nhiều nhưng năng suất trà thấp Vì sự tỷ lệ nghịch ấy nên giá lài cứ trồi sụt thất thường” Thị trường không ổn định cho người dân trồng lài

2.2 Lý thuyết cơ bản về sấy

Trong đó: W0: Ẩm độ tuyệt đối (%)

Ga : Khối lượng ẩm độ chứa trong không khí sấy (kg)

Gk: Khối lượng vật khô tuyệt đối (kg)

+ Độ ẩm tương đối: là tỷ số giữa khối lượng ẩm chứa trong vật với khối lượng của vật ẩm (W)

Trong đó: G = Ga + Gk là khối lượng vật ẩm (kg)

+ Liên hệ giữa độ ẩm tuyệt đối và độ ẩm tương đối:

từ công thức (4.1) và (4.2) ta được:

G G

W G

G

w

a a

+ Trong kỷ thuật sấy độ ẩm cân bằng có ý nghĩa rất lớn, nó xác định giới hạn của quá trình sấy, dùng để xác định độ ẩm bảo quản mỗi loại vật liệu trong mỗi điều kiện khác nhau

+ Ẩm độ vật liệu quyết định thời gian bảo quản Mỗi 1% sai biệt làm ảnh hưởng đến hoạt động của nấm mốc, hư hỏng vật liệu trong quá trình mua bán bảo quản nông sản

+ Độ ẩm vật liệu: có nhiều phương pháp đo ẩm độ nhưng trong thực tế thường dùng hai phương pháp sau:

- Phương pháp tủ sấy: đặt khay chứa vật liệu vào trong tủ sấy có nhiệt độ không đổi ( 100 – 105 0 C ) sấy cho đến khi đem ra cân khối lượng không đổi từ đó tiến hành tính ẩm độ Phương pháp tủ sấy là phương pháp có độ chính xác cao ( ± 0.02 ), là phương pháp dùng để so sánh, đánh giá các phương pháp khác Tuy nhiên mất nhiều thời gian

- Phương pháp gián tiếp: điện trở hoặc điện dung của vật liệu thay đổi theo ẩm dộ của vật liệu Dựa vào tính chất này, người ta gián tiếp xác định độ ẩm của vật liệu bằng phương pháp điện trở Phương pháp gián tiếp là phương pháp đo rất nhanh đọc được ẩm độ sau vài giây Tuy nhiên độ chính xác không cao do tùy thuộc vào hình dạng kích thước vật liệu, độ ẩm , độ bẩn… ở khoảng ẩm độ thấp sai số (± 0.3 % ) nhưng ở ẩm độ cao sai số có thể là ((±3 % )

2.2.1.2 Tốc độ giảm ẩm

Tốc độ sấy tùy thuộc vào tốc độ giảm ẩm của vật liệu khác nhau, tùy thuộc vào hình dạng vật liệu

2.2.1.3 Lượng ẩm cần bốc hơi trong quá trình sấy

Khối lượng ẩm Ga (kg) chứa trong G (kg) của vật liệu có thể tính theo ẩm độ vật liệu

Theo ẩm độ tương đối:

Nếu ta gọi G1 và G2 là khối lượng vật liệu sấy vào và ra khỏi vật liệu sấy và G3 là lượng ẩm cần bốc hơi trong quá trính sấy thì phương trình cân bằng có dạng:

1

2 2 1 1

3

* 100

W

* 100

W G

* 100

) W 100 (

2

W - 100

W 100

W 100

W 100

W 100

2.2.1.4 Vật liệu và yêu cầu của sản phẩm

- Nguyên liệu, bán sản phẩm và sản phẩm sấy rất đa dạng, có thể khác nhau về nguồn gốc thực vật hoặc động vật, có thể khác nhau về mức độ ngậm nước, có thể ở dạng đặc, dạng lỏng, dạng hạt, dạng tấm, dạng thanh…

- sản phẩm của quá trình sấy là sản phẩm đã sấy khô, đạt đến ẩm độ yêu cầu Wyêu cầu>Wtới hạn, phải đồng đều về độ ẩm và trạng thái trong khối sản phẩm, ít biến đổi so với tính chất ban đầu ( cấu trúc, cảm quan, hàm lượng chất dinh dưỡng…)hoặc khả năng phục hồi tính chất ban đầu được nhanh chóng

2.2.2 Động lực quá trình sấy

2.2.2.1 Các giai đoạn sấy:

+ Giai đoạn làm nóng vật: giai đoạn này bắt đầu từ khi đưa vật vào buồng sấy cho tiếp xúc với không khí nóng cho tới khi nhiệt độ của vật đạt đến bằng nhiệt độ nhiệt kế ướt (tư ) Trong quá trình này toàn bộ vật sấy được gia nhiệt Ẩm độ của vật cũng giảm nhưng rất ít còn nhiệt độ thì tăng dần từ nhiệt độ ban đầu đến nhiệt độ ẩm kế ướt Giai đoạn làm nóng vật xẩy ra nhanh

+ Giai đoạn tốc độ sấy không đổi: kết thúc giai đoạn gia nhiệt nhiệt độ vật sấy bằng nhiệt độ kế ướt, tiếp tục cung cấp nhiệt, ẩm trong vật sẽ hóa hơi còn nhiệt độ của vật giữ không đổi, nên nhiệt cung cấp chỉ để làm hóa hơi nước lúc này tốc độ bay hơi

ẩm của vật không đổi Ẩm thoát ra trong giai đoạn này là ẩm tự do Khi ẩm độ của vật đạt đến trị số tới hạn thì giai đoạn này kết thúc chuyển sang giai đoạn tốc độ sấy giảm dần

+ Giai đoạn tốc độ sấy giảm dần: kết thúc giai đoạn tốc độ sấy không đổi ẩm tự

do trong vật đã bay hơi hết còn lại trong vật ẩm liên kết Nên năng lượng để bốc hơi

ẩm này lớn hơn so với ẩm tự do và càng tăng lên khi độ ẩm của vật càng nhỏ, do vậy tốc độ bay hơi ẩm trong giai đọan này nhỏ hơn giai đoạn tốc độ sấy không đổi Quá trình sấy càng tiếp diễn độ ẩm của vật liệu sấy càng giảm tốc độ sấy cũng giảm cho đến khi ẩm độ của vật giảm đến bằng độ ẩm cân bằng ứng với điều kiện môi trường không khí ẩm trong buồng sấy Cần chú ý tới điều kiện đó để chọn ẩm dộ của vật để kết thúc quá trình sấy

2.2.2.2 Các yếu tố ảnh hưởng vận tốc sấy:

- Kết cấu vật liệu sấy, thành phần, tính chất hóa học của sản phẩm

- Hình dạng và kết cấu của vật liệu sấy

- Bề mặt bốc hơi và thể tích của vật liệu sấy

- Độ ẩm ban đầu và độ ẩm cuối của sản phẩm sấy

- Độ ẩm, nhiệt độ của dòng tác nhân

- Trạng thái khi sấy của vật liệu sấy

2.2.2.3 Lựa chọn các phương pháp sấy và chế độ sấy

Không phải máy sấy hiện đại thì cho ra sản phẩm tốt nhất mà đối với từng loại máy sấy thì thích ứng với mỗi loại sản phẩm khác nhất định

Căn cứ vào đặc điểm cấu tạo của từng loại vật sấy, chất lượng sản phẩm sau sấy mà ta chọn chế độ và phương pháp sấy tối ưu Căn cứ vào năng suất sấy và hiệu quả kinh tế

mà ta lựa chọn và thiết kế chế tạo hệ thống sấy phù hợp

Khi lựa chọn chế độ sấy phải đặc biệt chú ý đến việc hạn chế tối đa hoạt động của các enzim làm tối màu sản phẩm

Khi lựa chọn công nghệ sấy phải dựa trên tính chất vật ẩm trước khi sấy, trong khi sấy và sau khi sấy Cần chú ý đến nhiệt độ sấy và tốc độ sấy vì chúng có ảnh hưởng rất lớn đến kết quả sản phẩm sau sấy

2.2.3 Các yếu tố ảnh hưởng đến kết quả sấy

2.2.3.1 Ảnh hưởng của nhiệt độ sấy: ứng với mỗi sản phẩm và ứng với mỗi ẩm

độ thì sẽ có một nhiệt độ sấy thích hợp Nếu sấy nhiệt độ thấp hơn nhiệt độ đó thì sản phẩm lâu khô còn nếu sấy lớn hơn nhiệt độ đó thì dễ làm cho sản phẩm bị biến tính Nhưng nhiệt độ sấy đó phải đảm bảo khi sấy xong sản phẩm thì sản phẩm phải khô đồng đều, đồng thời giữ được giá trị thương phẩm

2.2.3.2 Ảnh hưởng của thời gian sấy: thời gian sấy của mỗi loại nông sản tùy thuộc vào đặc tính của sản phẩm Thông thường chọn nhiệt độ sấy và thời gian sấy phụ thuộc vào mục đích sử dụng của sản phẩm sấy

2.2.4 Các biến đổi của vật liệu sấy trong quá trình sấy

2.2.4.1 Biến đổi lý hóa:

- Biến đổi vật lý: vật sấy có hiện tượng co giảm thể tích, tăng độ giòn Có hiện tượng nóng chảy tập hợp các chất hòa tan lên bề mặt, kèm theo sự đóng rắn làm tắc nghẽn mao quản làm giảm sự bốc hơi nước

- Biến đổi hóa lý: có sự khếch tán ẩm bên trong vật ra bên ngoài và sự bốc hơi ẩm

từ bên ngoài ra môi trường xung quanh Có sự chuyển pha ẩm từ lỏng sang hơi và chịu ảnh hưởng của hệ keo trong quá trình sấy

2.4.2.2 Biến đổi hóa sinh:

- Biến đổi hóa học: tốc độ các phản ứng hóa học trong vật liệu tăng lên như các phản ứng oxy hóa khử, phả ứng tạo màu phi enzin giữa protein và đường khử, phản ứng phân hủy protein ở nhiệt độ cao và ẩm độ giảm dần

- Biến đổi sinh học: chủ yếu là biến đổi trên tế bào vật liệu, chất lượng dinh dưỡng và vệ sinh thực phẩm Sấy làm tế bào bị biến tính, vi sinh vật bị ức chế hay bị tiêu diệt

2.4.2.3 Biến đổi cảm quan

- Sấy làm giảm sắc tố hay làm giảm hẳn màu do tác dụng của nhiệt độ Thường thì sản phẩm có màu thẫm hay màu nâu do phản ứng cramel hóa, phản ứng tạo melanoid và oxy hóa các polyphenol Tỷ lệ nâu hóa sẽ gia tăng cùng với sự gia tăng của nhiệt độ

- Làm mất màu tự nhiên của sản phẩm do các chất thơm bị bay hơi cùng với ẩm

và sự phân hủy nhiệt độ đồng thời có một số mùi lạ được tạo ra như mùi khét

- Nồng độ, cường độ vị tăng, nhất là vị ngọt và vị mặn Vị chua đôi khi giảm do axit bị bay hơi theo ẩm

- Kích thước trạng thái sản phẩm bị biến dạng về hình dáng đồng thời tăng tính đàn hồi, dai và giòn

2.2.5 Các phương pháp sấy nhiệt độ thấp

2.2.5.1 Sấy tự nhiên ( hong phơi )

Hong phơi là phương pháp đơn giản, ít tốn kém và được sử dụng rộng rãi Hong phơi cũng được quan tâm đúng mức và được chú ý cân nhắc khi lựa chọn và áp dụng các phương pháp sấy hiện đại Ở hầu hết các nước, sấy tự nhiên được sử dụng và được coi là một phương pháp sấy trước ( sơ bộ ) nhằm giảm độ ẩm của một số vật liệu trước khi đưa và sấy công nghiệp Nhưng với phong tục tập quán của người dân Việt Nam thì phương pháp này là phương pháp phổ biến để làm khô nguyên liệu Tuy nhiên, phương pháp này hoàn toàn phụ thuộc vào thời tiết, rất khó chủ động cho mùa

vụ và sản phẩm của quá trình này độ ẩm sẽ không đều, mùi có thể sẽ giảm nhiều nên không đáp ứng được với nhu cầu thị hiếu của các nghành có liên quan đến sản phẩm phơi

2.2.5.2 Sấy thăng hoa

Hệ thống sấy lạnh trong đó ẩm trong vật liệu sấy ở dạng rắn trực tiếp biến thành hơi đi vào tác nhân sấy Trong sấy thăng hoa người ta duy trì nhiệt độ vật liệu T< 273

K, áp suất tác nhân p <610 Pa Do đó khi vật liệu sấy nhận được nhiệt lượng thì nước trong vật liệu sấy ở dạng rắn sẽ chuyển trực tiếp thành hơi nước đi vào tác nhân sấy

2.2.5.3 Phương pháp sấy chân không:

Nguyên lý cơ bản của sấy chân không là sự phụ thuộc áp suất điểm sôi của nước

Nó sẽ tạo ra một sự chênh lệch áp suất trong vật liệu và ngoài vật liệu qua đó hình thành nên một dòng ẩm chuyển động từ trong vật liệu ra ngoài Điều đó có nghĩa là ở một nhiệt độ áp suất nhất định sẽ có một điểm sôi nhất định Hay nhiệt độ vật liệu sấy T< 273K, áp suất tác nhân sấy bao quanh vật liệu p> 610 Pa thì khi vật liệu sấy nhận được nhiệt lượng, các phần tử nước ở thể rắn không chuyển trực tiếp thành hơi để đi vào tác nhân sấy mà trước khi chuyển thành hơi đi vào môi trường, nước ở thể rắn phải chuyển sang thể lỏng

2.5.5.4 Phương pháp sấy lạnh:

Tác nhân sấy là không khí được khử ẩm bằng phương pháp làm lạnh hoặc bằng các máy khử ẩm hấp thụ và sau đó được đốt nóng hoặc làm lạnh đến nhiệt độ mà công nghệ yêu cầu rồi mới cho đi qua vật liệu sấy Khi đó, do phần áp suất hơi nước trong tác nhân bé hơn phần áp suất hơi nước trên bề mặt vật liệu sấy mà ẩm từ dạng lỏng bay hơi đi vào tác nhân sấy Sau đó hơi nước trong không khí ẩm được ngưng tụ

2.3 Giới thiệu về giản đồ trắc ẩm

Giản đồ trắc ẩm đựơc vẽ từ phương pháp thống kê các thông số nhiệt động học của không khí dưới những điều kiện bình thường của môi trường (áp suất khí quyển) cho nên nó cũng chỉ được áp dụng trong những điều kiện làm việc như vậy

Giản đồ trắc ẩm cho 7 tính chất nhiệt động học của không khí ẩm tại một atmosphere: Nhiệ độ bầu khô, nhiệt độ bầu ướt, nhiệt độ bảo hoà, ẩm độ tuyệt đối, thể tích riêng, enthalpy

Kết cấu của giản đồ trắc ẩm:

- Trục tung thể hiện độ ẩm tuyệt đối của không khí Mdb (kg H20 / kgkkk)

- Trục hoành thể hiện nhiệt độ bầu khô của không khí Db(0C)

- Các đường nghiêng hướng xuống từ trái sang phải và song song với nhau chỉ nhiệt độ bầu ướt của không khí Wb(0C)

- Đường enthalpy nằm nghiêng, hướng xuống từ trái sang phải song song theo hướng gần giống với hướng của đường nhiệt độ bầu ướt I (kJ /kgkkk)

- Trục hoành biểu hiện nhiệt độ bầu ướt của không khí bằng 0% Đường cong bắt đầu từ góc trái phía dưới của giản đồ và hướng lên về phía tay phải biểu thị độ

ẩm tương đối không đổi của không khí Mwb (%)

- Các đường thẳng rất dốc hướng xuống từ trái sang phải và không chính xác song song với nhau để chỉ các giá trị không đổi của thể tích riêng của không khí v(m3/kgkkk)

- Nếu biết được giá trị của hai tính chất bất kỳ trên sẽ xác định được một điểm trên giản đồ và từ đó có thể xác định được năm tính chất còn lại

2.4 Lưu lượng của dòng không khí:

Lưu lượng của dòng không khí đi qua hệ thống phải tuỳ thuộc vào vận tốc của dòng không khí, thể tích buồng lạnh vì vận tốc của dòng không khí qua hệ thống quá nhỏ nên lưu lượng cũng khá thấp

Lý do vận tốc của dòng không khí nhỏ vì thời gian để không khí ngưng tụ và gia nhiệt tại các dàn lạnh, điện trở khá dài

2.5 Quá trình làm lạnh và giảm ẩm của không khí

2.5.1 Quá trình sấy:

Trong quá trình sấy, không khí trong buồng sấy chuyển động nhờ quạt qua ống hồi lưu tới dàn bay hơi Tại đây không khí ẩm bị ngưng tụ một lượng nước nên ẩm độ giảm

Sau đó không khí sấy qua điện trở để đạt được nhiệt độ sấy thích hợp, không khí sấy lúc này có ẩm độ thấp mà ẩm độ trong vật liệu sấy khá cao Do sự chênh lệch áp suất trong và bên ngoài vật liệu nên ẩm độ trong vật liệu thoát ra ngoài

2.5.2 Quá trình làm lạnh, ngưng tụ ẩm

Trong quá trình làm lạnh không khí thường được làm lạnh đến nhiệt độ ngưng tụ bằng cách cho luồng không khí đi qua dàn lạnh khi nhiệt độ của nó được hạ xuống dưới nhiệt độ ngưng tụ Kết quả là ẩm độ không khí giảm

2.5.3 Quá trình gia nhiệt bằng điện trở

Trong quá trình gia nhiệt không khí sấy được làm nóng đến một nhiệt độ cần thiết khi

đó sẽ làm thay đổi nhiệt độ bầu khô, nhiệt độ bầu ướt, enthalpy, thể tích riêng, độ ẩm tương đối của không khí

2.6 Những vấn đề về hệ thống lạnh

2.6.1.Chu trình lạnh:

Hệ thống lạnh trong máy sấy chỉ yêu cầu đưa nhiệt độ tới nhiệt độ động sương cho nên trong phần này ta chỉ nêu chu trình khô Chu trình khô là chu trình có hơi hút về máy nén là hơi bão hòa khô

TL

Các quá trình của chu trình khô:

1-2: Quá trình nén hơi đoạn nhiệt từ áp suất bay hơi và nhiệt độ vùng bay hơi lên

áp suất ngưng tụ Quá trình này tiến hành trong vùng hơi quá nhiệt

2-3: Quá trình làm mát và ngưng tụ hơi môi chất đẳng áp, thải nhiệt cho nước và không hkí làm mát

3-4: Quá trình tiết lưu đẳng enthalpy từ áp suất ngưng tụ, nhiệt độ ngưng tụ

xuống áp suất bay hơi, nhiệt độ bay hơi

4-1: Quá trình bay hơi đẳng áp, đẳng nhiệt để thu nhiệt của môi trường lạnh

Tính toán chu trình khô

- Năng suất lạnh riêng khối lượng:

Dàn lạnh là một bộ phận trong thiết bị trao đổi nhiệt của hệ thống, thiết bị này

trao đổi nhiệt với bên ngoài, làm cho không khi ẩm đạt dến nhiệt độ ngưng tụ, ngưng

tụ hơi nước tại đây

Nhiệt độ bay hơi: Bình thường người ta phân biệt ba cấp nhiệt độ bay hơi

khác nhau:

- Nhiệt độ bay hơi thấp từ -400C đến -250C

- Nhiệt độ bay hơi trung bình từ -250C đến -100C

- Nhiệt độ bay hơi cao từ -100C đến 100C

* Phân loại thiết bị bay hơi:

- Phân loại dựa vào trạng thái môi trường làm lạnh người ta chia ra:

+ Thiết bị bay hơi làm lạnh chất tải lạnh lỏng ( nước, nước muối)

+ Thiết bị bay hơi làm lạnh không khí Riêng loại bốc hơi làm lạnh không khí người ta chia ra dàn lạnh tĩnh và dàn lạnh quạt

- Phân loại dựa vào mức độ choán chỗ của môi chất lỏng trong thiết bị Trên cở sở này người ta chia ra loại ngập và loại không ngập

+ Loại thiết bị bay hơi ngập, môi chất lỏnh ( NH3, Frenon) bao phủ toàn bộ bề mặt trao đổi nhiệt ( thường là loại cấp lỏng từ dưới lên)

+ Loại thiết bị bay hơi không ngập thì dung môi chất lỏng không bao phủ toàn bộ

bề mặt trao đổi nhiệt, một phần bề mặt trao đổi nhiệt dùng để quá nhiệt hơi về máy nén ( thường là loại cấp lỏng từ trên xuống)

 Chọn nhiệt độ sôi của tác nhân lạnh t 0 :

Nhiệt độ t0 được chọn theo nhiệt độ phòng lạnh và có thể chọn như sau:

T0 = tb - ∆ t0 (2.22) Trong đó: tb : Nhiệt độ phòng

∆ t0 : Hiệu nhiệt độ yêu cầu

Đối với dàn bay hơi trực tiếp, nhiệt độ bay hơi lấy thấp hơn nhiệt độ phòng từ 7 –

100C tuỳ thuộc chế độ chuyển động của không khí trong phòng Trong một số trường hợp đặc biệt có thể lấy ∆ t0 = 5 – 6 0C Đối với các thiết bị lạnh thương nghiệp và đời sống thường chọn ∆ t0 = 8 – 13 0C do diện tích dàn bay hơi nhỏ và hệ số truyền nhiệt nhỏ



Trong đó: F là diện tích truyền nhiệt của dàn lạnh (m2)

Q năng suất lạnh của dàn (W)

k hệ số truyền nhiệt (W/m2 K)

∆ t0 hiệu nhiệt độ trung bình logarit giữa môi chất lạnh và chất tải lạnh

) (

) (

ln

) (

) (

0 2

0 1

0 2 0 1 0

t t

t t

t t t t t

b b

b b

Trong đó: t0: nhiệt độ bay hơi của môi chất lỏng, 0C

tb1 : nhiệt độ không khí vào dàn, 0C

tb2 : nhiệt độ không khí ra khỏi dàn, 0C

Ngày nay người ta thường dùng các loại thiết bị trao đổi nhiệt có các loại cánh khác nhau để tăng thêm hiệu quả trong việc trao đổi nhiệt cũng như trong việc giảm thiểu trọng lượng và hình dạng máy làm cho hệ thống nhỏ, gọn hơn nhiều

Dàn lạnh cánh phẳng được sử dụng rộng rãi có bề dày 0,4 – 0,5 mm làm bằng thép mềm, bằng đồng hay hợp kim nhôm Loại có gờ ở trong cánh làm bằng nhôm dẻo

có bề dày 0,2 mm Bước cánh của dàn lạnh chọn từ 2 - 4,5 mm nếu làm việc ở nhiệt

độ dương, và từ 10 -15 mm nếu làm việc ở nhiệt độ âm và có bị đóng tuyết

Các ống của dàn lạnh có cánh phẳng thường bằng đồng và có đường kính từ 9 –

18 mm hay bằng thép có đường kính 25 mm

Các ống trong dàn lạnh được liên kết với nhau bằng các đoạn ống cong hình chữ

U Giữa đoạn ống thẳng và đoạn ống cong hình chữ U thường được nối với nhau bằng mối hàn hoặc dán keo

Các đại lượng hình học quan trọng của bề mặt cánh là:

Diện tích cánh :

c ng

n c

S

d n

H b

S d

Diện tích tiết diện cho không khí đi qua:

kh kh

kh kh

G f

tr kh

kh

S

h d

S

d f

1 1

c

c ng kh

S

h d

S

f

L     (2.30)

Trong đó: kh: vận tốc dòng không khí qua dàn (m/s)

kh : khối lượng riêng của không khí khô (kg/m3)

dtr: đường kính trong của ống trơn (m)

dng : đường kính ngoài của ống trơn (m)

- Nhiệt đới khô từ 500C đến 550C

2.6.3.2 Phân loại thiết bị ngưng tụ:

* Thiết bị ngưng tụ làm mát bằng nước gồm có các loại sau:

- Thiết bị ngưng tụ ống chùm nằm ngang cho NH3 và Freon

- Thiết bị ngưng tụ ống chùm thẳng đứng cho NH3

- Thiết bị ngưng tụ kiểu ống lồng nằm ngang cho NH3 và Freon

- Thiết bị ngưng tụ làm mát bằng nước kết hợp với không khí: dàn ngưng tưới

* Thiết bị ngưng tụ làm mát bằng không khí: Dàn ngưng cưỡng bức, dàn ngưng tự nhiên, dàn ngưng kiểu tấm

Trong các hệ thống lạnh cỡ lớn và cỡ trung bình chỉ làm mát bằng nước và kết hợp

2.6.3.3 Chọn nhiệt độ ngưng tụ tk:

Nhiệt đô tk được chọn phụ thuộc vào nhiệt độ môi trường làm mát của thiết bị ngưng tụ

Đối với dàn ngưng làm mát bằng không khí, hiệu nhiệt độ của môi chất lạnh ngưng tụ

và không khí là 8 – 100C Nhiệt độ của không khí vào và ra có độ chênh lệnh từ 6 –

80C đối với dàn ngưng NH3 và 3 – 4 0C với dàn ngưng Freon

2.6.3.4 Công thức tính sơ bộ dànngưng tụ:

trong đó: F là diện tích truyền nhiệt của dàn lạnh (m2)

Q: năng suất của dàn lạnh (W)

K : hệ số truyền nhiệt (W/m2K)

t: hiệu nhiệt độ trung bình logarit

2 2

2 1

1 2

ln

w k

w k

w w

t t

t t

t t t

trong đó: tk : là nhiệt độ ngưng tụ ( 0C)

tw1: Nhiệt độ không khí vào dàn (0C)

tw2: nhiệt độ không khí ra khỏi dàn (0C)

2.6.4 Các vấn đề về điện trở đốt nóng:

Lượng nhiệt điện trở cần cung cấp: Qdt = mk * (H1 – H4 ) (2.34)

Ta có: mk: khối lượng không khí qua điện trở

H1: enthalpy của không khí qua điện trở

H4 enthalpy của không khí sau khi qua dàn lạnh

2.6.5 Một số điều kiện của máy nén:

Máy nén lạnh là một máy nén đặc biệt dùng trong kỷ thuật lạnh để hút hơi ở áp suất thấp, nhiệt độ thấp sinh ra ở dàn bay hơi nén lên áp suất cao để đẩy vào dàn ngưng tụ, đảm bảo tuần hoàn của môi chất lạnh

Công suất, chất lượng, tuổi thọ và độ tin cậy của hệ thống lạnh đều do máy nén lạnh quyết định

* Thể tích hút thực tế: là thể tích thực tế của hơi môi chất lạnh ở trạng thái hút mà

máy nén hút và nén lên áp suất cao, đẩy vào dàn ngưng tụ theo điều kiện làm việc của hệ thống lạnh Thể tích hút thực tế bao giờ cũng nhỏ hơn thể tích hút lý thuyết

Vtt = Vlt * (2.36) Trong đó:  là hệ số cấp bằng thương số giữa thể tích hút thực tế và thể tích hút lý thuyết, phụ thuộc vào nhiều yếu tố khác nhau

* năng suất khối lượng của máy nén:

Là khối lượng môi chất lạnh mà máy nén thực hiện được trong một đơn vị thời gian, hay còn gọi là lưu lượng khối lượng của máy nén

Vlt: thể tích hút lý thuyết của máy nén (m3)

: khối lượng riêng của hơi hút về máy nén (kg/m3)

+ Năng suất lạnh của máy nén:

Hay còn gọi là công suất lạnh của máy nén là tích giữa năng suất lạnh riêng khối lượng và năng suất khối lượng mà máy nén thực hiện trong một đơn vị thời gian

Q0 = m* q0 (kW) (2.37) Trong đó: Q0: Năng suất lạnh của máy nén (kW)

m:Năng suất khối lượng (kg/s)

q0:Năng suất lạnh riêng khối lượng (kJ/kg)

q0:Chính là năng suất lạnh của 1kg môi chất lạnh sau khi qua tiết lưu, nó cũng chính là hiệu enthalpy vào và ra khỏi dàn bay hơi

q0 = h1 – h4 (kJ/kg) (2.38) trong đó: h1: enthalpy ra khỏi dàn bay hơi về máy nén (kJ/kg)

h4: enthalpy lỏng sau khi ra khỏi tiết lưu và dàn bay hơi (kJ/kg)

2.7 Một số vấn đề về quạt

2.7.1 Khái niệm quạt:

Trong hệ thống sấy quạt có hai nhiệm vụ:

+ Mang nhiệt đến vật sấy, để làm nóng vật sấy và bốc hơi nước từ vật liệu

+ Mang hơi nước đi thoát khỏi vật liệu sấy

2.7.2 Phân loại quạt:

+ Quạt hướng trục: nhận luồng không khí vào và đẩy không khí ra theo cùng hướng của trục quạt Các cánh quạt quay trong vỏ quạt

+ Quạt ly tâm: hút không khí dọc theo trục, nhờ lực ly tâm đưa ra quanh vỏ và đẩy gió

ra theo hướng thẳng của trục quạt

Quạt ly tâm có ưu điểm: ít ồn hơn quạt hướng trục

+ Chọn quạt ly tâm hay hướng trục là tuỳ vào áp suất với thiết kế đơn giản và chế tạo thủ cung thì cùng công suất, nếu tỉnh áp nhỏ hơn 500 Pa, quạt hướng trục cho lượng gió cao hơn Sử dụng quạt ly tâm cần áp suật cao hơn 600  900 Pa

Sấy hoa nhài cần lượng gió không lớn nên ta dùng quạt ly tâm để đáp ứng được yêu cầu của máy sấy và nguyên liệu sấy

2.7.3 Vấn đề về động cơ

Tuỳ theo sử dụng quạt loại nào công suất bao nhiêu mà động cơ vận hành thích hợp

2.8 Xác định những tổn thất của hệ thống sấy đường kính ống và độ nhớt của không khí

2.8.1 Tổn áp trong ống: Tổn áp trong ống là do ma sát của ống, chiều dài ốngm

L V

L = chiều dài ống (m) V = vận tốc trung bình trong ống (m/s)

D = đường kính ống (m),  = khối lượng riêng không khí (kg

2.8.2 Tổn thất do ma sát

Phát sinh tổn thất ma sát là do tác nhân sấy thực tế có độ nhớt khi chuyển động Do đó, tổn thất do ma sát xẩy ra theo toàn bộ chiều dài ống dẫn Tổn thất do ma sát phụ thuộc chế độ chuyển động của tác nhân và độ nhám của ống dẫn

O

V

P

∆ Plỗ = tổn áp qua sàn lổ (Pa) Vm = vận tốc qua bề mặt (m/s)

 = Tỷ lệ khoảng trống của hạt Ol = Tỷ lệ lỗ của sàn

2.10.5 Tổn thất qua lớp hạt

Theo Shedd: ∆ Phạt = f (Vm)

m V

a

trong đó Vm là vận tốc bề mặt lớp hạt, m/s

Vm = Lưu lượng gió / tiết diện lớp hạt thẳng góc với dòng không khí

a, b là hằng số phụ thuộc vào vật liệu

Tổn áp qua lớp hạt còn phụ thuộc vào:

- Các phần tử mịn lẫn trong khối hạt: Nhiều tạp chất mịn ∆ Phạt tăng

- Ẩm độ hạt: ẩm độ hạt giảm thì tăng

Chương 3

PHƯƠNG PHÁP VÀ PHƯƠNG TIỆN

3.1 Phương pháp nghiên cứu lý thuyết

Phương châm cơ bản là tiếp cận các nguồn tư liệu có liên quan từ sách báo, tạp chí, và các thông tin từ mạng internet…tiếp đến là kế thừa công trình nghiên cứu đi trước có nội dung liên quan đến phạm vi nghiên cứư của đề tài Bao gồm:

- Đặc tính hình thái, thành phần hoá học, giá trị sử dụng…của hoa lài

- Các phương pháp làm khô hoa lài

- Lý thuyết về sấy, làm cơ sở cho việc tính toán thiết kế một máy sấy lạnh năng suất

10 kg / mẻ như mục đích đề tài đã nêu

3.2 Phương pháp nghiên cứu thực nghiệm

Sấy hoa lài là lĩnh vực tương đối mới và chúng tôi chưa tiếp cận được nguồn tài liệu nào đã công bố, đề cập các vấn đề liên quan đế quy trình công nghệ, thiết bị sử dụng

và các thông số cơ bản của công nghệ sấy hoa lài Do vậy phần nghiên cứu thực nghiệm chỉ là bước đầu nghiên cứư sấy hoa lài với một vài thay đổi về nhiệt độ sấy, rút ra vài nhận xét về sự liên quan của nhiệt độ sấy đến thời gian sấy và chất lượng của sản phẩm sấy…

Quy trình thực hiện cũng được tiến hành trên cả máy sấy chân không và máy sấy lạnh, với mục đích so sánh chất lượng sản phẩm nhận được từ hai máy sấy

3.2.1 Phương pháp tiến hành

Tiến hành sấy ở các mức nhiệt độ khác nhau ở cả hai máy sấy, máy sấy chân không

và máy sấy lạnh Mỗi máy đều sấy ở nhiệt độ 380 C, 400 C, 430 C

Máy sấy lạnh và máy sấy chân không sấy tương ứng với từng nhiệt độ trên với số lần lặp lại là hai lần Mỗi lần cân vật liệu để lấy số liệu là 2 giờ

hoa lài và áp dụng công thức tính toán nêu ở phần tra cứu tài liệu sẽ tính được ẩm độ ban đầu

- Đo dung khối của lài tươi: Dùng một hộp hình chữ nhật hoặc hình lập phương

có thể tích đã xác định Bỏ lài tươi vào trong hộp, bỏ nhẹ nhàng sao cho hoa lài không

bị nén cho đến khi đầy hộp Sau đó tiến hành cân hoa lài trong hộp bằng cân điện tử có

độ chính xác đến 0.01g rồi tính dung khối theo công thức:

 dung khối của hoa lài

m: khối lượng hành trong hộp ( kg )

V: thể tích hộp ( m3 )

Sấy hoa lài ở các mức nhiệt độ đã nêu ở trên Hoa lài để nguyên cả bông Tiến hành cân với độ chính xác 0.01 g để xác định khối lượng Sau đó cho hoa lài vào khay đem vào sấy ở cả máy sấy chân không và máy sấy lạnh với nhiệt độ sấy 380C,

400C,430 C Sấy đến khi ẩm độ đạt yêu cầu ( 7 %) thì dừng lại Trong quá trình sấy, cứ hai giờ lấy ra cân khối lượng hoa lài để lấy số liệu, rồi từ đó tính toán ẩm độ Từ kết quả đó thể hiện trên đồ thị và rút ra nhiệt độ sấy thích hợp nhất đối với từng loại máy sấy để được sản phẩm tốt nhất

3.2.2 Phương pháp đo đạc

* Đo ẩm độ đầu vào:

- Dụng cụ gồm: cân điện tử chính xác 0,01 g và tủ sấy

- Phương pháp:

Dùng cân có độ chính xác 0, 01 g để cân khối lượng bì (lon) sau đó lấy ngẫu nhiên hoa lài trong đống vật liệu sấy bỏ vào lon và cân tổng khối lượng cả bì và vật liệu Xác định ẩm độ mỗi mẻ sấy như vậy chúng tôi tiến hành cân từ ba đến bốn mẫu

và sau khi cân xong đem các mẫu này vào tủ sấy để sấy ở nhiệt độ 800 C Sau một thời gian nhất định mạng ra cân lại, cân đến khi nào khối lượng không đổi Từ khối lượng trước khi sấy ở tủ sấy và sau khi sấy ở tủ sấy bằng công thức tính toán nêu ở phần tra cứu tài liệu chúng tôi tính được ẩm độ đầu vào của vật liệu

Hình 3.1: Tủ sấy và cân điện tử

* Đo lượng giảm ẩm:

Lúc đầu cân khối lượng ban đầu đem đi sấy đối với từng máy sấy Sau đó đối với từng mẽ và đối với từng máy sấy, cứ sau 2 giờ, chúng tôi tiến hành cân tổng nguyên liệu trên các khay Căn cứ vào khối lượng đầu vào và khối lượng cứ sau 2 giờ Bằng công thức tính toán đã nêu ở phần tra cứu tài liệu chúng tôi tính được ẩm độ mà vật liệu đạt được tương ứng với mức thời gian khảo sát Sau khi đã thu thập được số liệu đầy đủ cho quá trình sấy, ta tiến hành vẽ đường giảm ẩm rút ra kết luận cho từng

mẻ sấy, và rút ra kết luận cho từng máy sấy

3.2.3 Phương pháp xử lý và phân tích số liệu

* Phương pháp xử lý số liệu

Sử dụng phần mềm excel phục vụ cho việc tính toán, xử lý các số liệu thu thập và thể hiện chúng trên các biểu đồ Từ các biểu đồ, rút ra các nhận xét về thời gian sấy và tốc độ giảm ẩm của từng nhiệt độ của từng máy và so sánh hai máy với nhau

* Phương pháp phân tích

Dựa trên đồ thị giảm ẩm theo cơ sở ướt để đánh giá

- Tiến hành kiểm tra sản phẩm sấy qua các chỉ tiêu:

+ Độ ẩm của sản phẩm sau khi sấy

+ Phân tích tính cảm quan về màu sắc và hương thơm

Chương 4

KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN

4.1 Tìm hiểu các máy sấy dùng trong thí nghiệm làm đề tài

4.1.1 Tìm hiểu máy sấy chân không

4.1.1.1 Cấu tạo

Hình 4.1: Mô hình máy sấy chân không

1 Buồng sấy 2.Đồng hồ đo áp suất 3.Ống dẫn hơi

4 Nắp bình ngưng 5 Bình ngưng 6.Ống dẫn nước 1

7.Ống dẫn nước 2 8 Bộ phận lọc nước 9 Tháp giải nhiệt

10 Bơm chân không 11.Mô tơ điện 12 Bơm nước

- Buồng sấy: Cấu tạo hình trụ gia nhiệt bằng điện trở đặt ở dưới đáy Trong

buồng sấy được đặt các khay nhờ các giá đỡ để chứa vật liệu sấy.Cửa buồng sấy được đóng kín nhờ bulông

- Bơm chân không được nối vào bình ngưng bằng ống dẫn và được đặt bên ngoài

buồng sấy

- Hệ thống thoát ẩm và ngưng tụ hơi ẩm: hơi ẩm từ vật liệu sấy qua ống (3) vào

bình ngưng (5) Tại đây được thải ra ngoài qua qua ống dẫn

nước làm mát đi từ đường hút qua ống đẩy của bơm nước đi vào bình ngưng

Ngoài ra còn có đồng hồ báo áp suất trong buồng sấy (1), Tủ điện điều khiển toàn

bộ hoạt động của máy

4.1.1.2 Nguyên lý hoạt động

Vật liêu sấy được xếp vào các khay sấy đặt trong buồng sấy (1) Đóng kín nắp rồi cho máy hoạt động Khoảng 2 phút sau áp suất trong buồng sấy đạt đến gần 0,08 bar Do có sự chênh áp giữa bên trong và bên ngoài bề mặt của vật liệu sấy hơi ẩm bắt đầu thoát ra ngoài Nhiệt độ trong buồng sấy tăng lên nhờ điện trở đốt nóng đặt phía dưới đáy càng đẩy nhanh tốc độ bốc ẩm Hơi ẩm được bơm chân không (10) hút

đi qua chùm ống trong bình ngưng tại đây phần lớn hơi ẩm ngưng tụ chảy xuống dưới đáy bình Không khí khô và các khí không ngưng khác được bơm hút đẩy ra ngoài theo đường nước Bơm nước (11) có nhiệm vụ cung cấp nước làm mát liên tục vào trong bình ngưng tụ (5) Tháp giải nhiệt có tác dụng làm mát nước nóng từ bơm chân không và bình ngưng tụ chảy ra Phía sau buồng sấy có một van điện từ được điều khiển bằng timer định thì hoạt động tuần hoàn theo 1 chu kỳ định trước Nếu ta định thì 3 phút mở và 10 phút đóng thì van sẽ hoạt động như sau: Sau 10 phút đóng thì van sẽ mở và duy trì trong 3 phút lúc này khí nóng từ buồng đốt (nơi gắn điện trở) lọt vào bên trong buồng sấy (do sự chênh áp) Nguồn không khí đối lưu này thúc đẩy quá trình bốc ẩm nhanh hơn nhờ bơm hút đẩy khí vừa lọt vào ra ngoài, làm tăng hiệu quả sấy

4.1.1.3 Phạm vi ứng dụng

Máy sấy chân không là máy sấy thường dùng cho những vật liệu sấy cao cấp

và đòi hỏi yêu cầu khắt khe của sản phẩm như: màu sắc, mùi vị, hình dạng bề ngoài…

4.1.2 Máy sấy lạnh

Hình 4 2: Mô hình máy sấy lạnh

1.Quạt 2 Van khí trời 3.Van hồi lưu 4.Van xã

5 Ống ra buồng sấy 6 Buồng sấy 7 Cửa buồng sấy 8 Đèn hồng ngoại

9 Khay sấy 10 Lưới tản gió 11 Ống vào buồng sấy 12 Điện trở 13.Buồng gia nhiệt 14 Tủ điều khiển 15.Dàn ngưng phụ 16 Buồng tách ẩm 17.Máng nước 18 Dàn bay hơi 19.Quạt dàn ngưng chính

20.Dàn ngưng chính 21 Ống sấy nhiệt

4.1.2.1 Cấu tạo máy sấy lạnh

- Buồng sấy (6) Trong buồng sấy đặt các khay sấy (9) chứa vật liệu nhờ các giá đỡ

- Dàn ngưng tụ : gồm có dàn ngưng chính (20) và dàn ngưng phụ (15), là bộ phận trong thiết bị trao đổi nhiệt của hệ thống Thiết bị này trao đổi nhiệt với bên ngoài làm cho không khí ẩm đạt đến nhiệt độ ngưng tụ, ngưng tụ hơi nước tại đây

- Dàn bay hơi (18): tại đây tác nhân làm ngưng tụ hơi nước và trở nên khô Hơi nước được ngưng tụ và được thải ra ngoài

- Điện trở (12): có nhiệm vụ đốt nóng trước khi tác nhân vào buồng sấy

Ngoài ra gồm có đèn hồng ngoại làm tăng nhiệt độ khi sấy nếu sấy ở nhiệt độ cao, có van khí trời để làm tươi không khí, van hồi lưu để hồi lưu không khí về dàn bay hơi Gồm có tủ điều khiển để điều khiển toàn bộ hoạt động máy sấy lạnh