Đồ án sấy tiêu thùng quay

Do đó, người ta thường chọn thiết bị sấy thùng quay trong việc sấy các sản phẩm lươngthực, hạt, quả,… Trong phạm vi đồ án môn học này, chúng em sẽ trình bày về quy trình công nghệ vàthiế

1.1 TỔNG QUAN VỀ NGUYÊN LIỆU HẠT TIÊU 6

1.1.1 Tên gọi và phân loại khoa học 6

1.1.2 Thành phần hóa học 8

1.1.3 Phân bố 8

CHƯƠNG 2: PHÂN TÍCH LỰA CHỌN THIẾT BỊ SẤY 10

2.1 TỔNG QUAN VỀ PHƯƠNG PHÁP SẤY 10

2.1.1 Bản chất của quá trình sấy 10

2.1.2 Các thiết bị phù hợp 10

2.1.3 Thiết bị sấy thùng quay 12

2.1.4 sơ đồ và nguyên lý hoạt động của máy sấy thùng 13

2.2 QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ SẤY TIÊU 16

2.2.1 Sơ đồ quy trình công nghệ 16

CHƯƠNG 3: TÍNH TOÁN NHIỆT THIẾT BỊ SẤY 21

3.1 CÁC THÔNG SỐ CỦA TÁC NHÂN SẤY 21

3.1.1 độ ẩm tuyệt đối 21

3.1.2 Độ ẩm tương đối 21

3.1.3 Độ chứa ẩm của không khí ẩm 21

3.1.4 Nhiệt dung riêng của không khí ẩm 21

3.1.5 Thể tích riêng và khối lượng riêng cảu không khí ẩm 21

3.1.6 Entanpi của không khí ẩm 22

3.2.TÍNH CÁC THÔNG SỐ CỦA TÁC NHÂN SẤY 22

3.3 TÍNH CÂN BẰNG VẬT CHẤT 26

3.3.1 Lượng ẩm cần bốc hơi trong một giờ 26

3.3.2 Lượng TNS lý thuyết cần thiết. 27

3.3.3.Nhiệt lượng tiêu hao trong quá trình sấy lí thuyết 28 NHÓM SINH VIÊN THỰC HIỆN: NHÓM 3 Page 1

3.4 TÍNH THIẾT BỊ CHÍNH 28

3.4.1 Tính thời gian lưu của sản phẩm sấy 28

3.4.2 Tính kích thước thùng quay 28

3.5 TÍNH TỔN THẤT NHIỆT: 29

3.5.1 Tổn thất nhiệt do vật liệu sấy mang ra ngoài: 29

3.5.2.Tổn thất nhiệt ra môi trường: 30

3.6 TÍNH TOÁN QUÁ TRÌNH SẤY THỰC TẾ: 33

3.6.1.Tính giá trị tổng tổn thất Δ 33

3.6.2 Xác định các thông số của TNS sau quá trình sấy thực: 33

3.6.3 Lượng TNS thực tế: 34

3.6.4.Lưu lượng thể tích trung bình trong quá trình sấy thực 34

3.6.5.Thiết lập bảng cân bằng nhiệt 35

3.7 Kiểm tra lại giả thiết về tốc độ tác nhân sấy 35

CHƯƠNG 4: TÍNH CHỌN CÁC THIẾT BỊ PHỤ TRỢ 36

4.1 TÍNH CALORIFER CẤP NHIỆT 36

4.1.1 Tính hiệu số nhiệt độ trung bình 37

4.1.2 Tính hệ số cấp nhiệt phía không khí ngoài ống α2 38

4.1.3 Tính hệ số cấp nhiệt phía trong ống α1 41

4.1.4 Hệ số truyền nhiệt K 41

4.1.5 Tính diện tích bề mặt truyền nhiệt và kích thước calorifer 42

4.1.6 Trở lực qua calorifer 42

4.2 TÍNH VÀ CHỌN XYCLON 43

4.3 TÍNH TRỞ LỰC VÀ CHON QUẠT : 45

4.3.1 Tính trở lực: 45

4.3.2 Chọn quạt cho hệ thống sấy thùng quay: 46

NHÓM SINH VIÊN THỰC HIỆN: NHÓM 3 Page 2

dù vậy, ngành nông nghiệp vẫn chưa đem lại hiệu quả tương xứng với vị trí của nó trongnền kinh tế Nguyên nhân chủ yếu hiện nay là do các khâu thu hoạch, bảo quản và chếbiến nông sản tại Việt Nam thực hiện chưa khoa học Điều đó làm giảm giá trị các sảnphẩm khi đưa ra thị trường tiêu thụ.

Để cải thiện vấn đề này có rất nhiều phương pháp được đưa ra, trong đó sấy là mộttrong những phương pháp thông dụng nhất hiện nay Sản phẩm sau quá trình sấy có độ

ẩm thích hợp, thuận tiện cho việc bảo quản, vận chuyển, chế biến, đồng thời nâng caochất lượng sản phẩm, tăng cảm quan cũng như giá trị kinh tế

Trong công nghiệp thực phẩm, sấy bằng thùng quay là một trong các phương pháp kháphổ biến do mang lại hiệu quả kinh tế cao, thuận tiện khi vận hành và tiết kiệm thời gian

Do đó, người ta thường chọn thiết bị sấy thùng quay trong việc sấy các sản phẩm lươngthực, hạt, quả,…

Trong phạm vi đồ án môn học này, chúng em sẽ trình bày về quy trình công nghệ vàthiết bị sấy thùng quay để sấy hạt tiêu, năng suất 5000 kg hạt tiêu khô/ngày

Mặc dù đã cố gắng rất nhiều song vẫn còn rất nhiều thiếu sót vì đây là lần đầu tiên làm

đồ án nên chưa có kinh nghiệm Bên cạnh đó trình độ tự nghiên cứu và khả năng tư duycòn giới hạn nên đồ án của nhóm không thể tránh nhiều thiếu sót Qua đồ án này, chúng

em kính mong quý thầy cô chỉ bảo để có thể hoàn thiện tốt hơn đồ án cũng như bài tậplớn mà thầy cô giáo cho chúng em vào những lần sau

Chúng em xin chân thành cảm ơn sự giúp đỡ tận tình của thầy giáo hướng dẫn, cácthầy cô giáo và bạn bè đã giúp đỡ chúng em hoàn thiện đồ án đúng thời hạn

NHÓM SINH VIÊN THỰC HIỆN: NHÓM 3 Page 3

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ VẬT LIỆU ẨM

1.1 TỔNG QUAN VỀ NGUYÊN LIỆU HẠT TIÊU

1.1.1 Tên gọi và phân loại khoa học

 Tên khoa học: Piper nigrum

Hồ tiêu còn gọi là cổ nguyệt, hắc cổ nguyệt, bạch cổ nguyệt (danh pháp hóa học: Piper

nigrum) là một loài cây leo có hoa thuộc họ Hồ tiêu (Piperaceae), trồng chủ yếu để lấy

quả và hạt, thường dùng làm gia vị dưới dạng khô hoặc tươi

Hình 1.1: Cây tiêu

Hồ tiêu là một loại dây leo, thân dài, nhẵn không mang lông, bám vào các cây khácbằng rễ Thân mọc cuốn, mang lá mọc cách Lá như lá trầu không, nhưng dài và thuônhơn Có hai loại nhánh: một loại nhánh mang quả, và một loại nhánh dinh dưỡng, cả hai

NHÓM SINH VIÊN THỰC HIỆN: NHÓM 3 Page 4

Đốt cây rất dòn, khi vận chuyển nếu không cận thận thì cây có thể chết Quả có mộthạt duy nhất.

Hồ tiêu được thu hoạch mỗi năm hai lần Muốn có hồ tiêu đen, người ta hái quả vàolúc xuất hiện một số quả đỏ hay vàng trên chùm, nghĩa là lúc quả còn xanh; những quảcòn non quá chưa có sọ rất giòn, khi phơi dễ vỡ vụn, các quả khác khi phơi vỏ quả sẽ sănlại, ngả màu đen Muốn có hồ tiêu trắng (hay hồ tiêu sọ), người ta hái quả lúc chúng đãthật chín, sau đó bỏ vỏ Loại này có màu trắng ngà hay xám, ít nhăn nheo và ít thơm hơn(vì lớp vỏ chứa tinh dầu đã mất) nhưng cay hơn (vì quả đã chín)

Hình 1.2: Hạt tiêu 1.1.2 Thành phần hóa học

Hồ tiêu cũng rất giàu vitamin C, thậm chí còn nhiều hơn cả cà chua Một nửa cốc hồtiêu xanh, vàng hay đỏ sẽ cung cấp tới hơn 230% nhu cầu canxi 1 ngày/1 người Trongtiêu có 1,2- 2% tinh dầu, 5- 9% piperin và 2,2- 6% chanvixin Piperin và chanvixin là 2

NHÓM SINH VIÊN THỰC HIỆN: NHÓM 3 Page 5

loại ankaloit có vị cay hắc làm cho tiêu có vị cay Trong tiêu còn có 8% chất béo, 36%tinh bột và 4% tro.

Thường dùng hạt tiêu đã rang chín, thơm cay làm gia vị Tiêu thơm, cay nồng và kíchthích tiêu hoá, có tác dụng chữa một số bệnh

Hạt tiêu cũng rất giàu chất chống oxy hóa, chẳng hạn như beta carotene, giúp tăngcường hệ miễn dịch và ngăn ngừa sự hủy hoại các tế bào, gây ra các căn bệnh ung thư vàtim mạch

1.1.3 Phân bố

Ở nước ta hồ tiêu được phân bố thành các vùng sản xuất chính ở Bắc Trung Bộ, Duyênhải Trung Bộ, Tây Nguyên, vùng Đông Nam Bộ và đồng bằng sông Cửu Long, trong đóTây Nguyên và Đông Nam Bộ là 2 vùng sản xuất chính Sản xuất hồ tiêu thường hìnhthành các vùng nổi tiếng như: Tân Lâm (Quảng Trị), Lộc Ninh (Bình Phước), Bà Rịa (BàRịa– Vũng Tàu), Phú Quốc (Kiên Giang), Dak R’Lắp (Đăk Nông), Chư Sê (Gia Lai),điều này tạo điều kiện thuận lợi cho việc quy hoạch thành các vùng sản xuất hàng hóa tậptrung, đạt chất lượng xuất khẩu cao

Việt Nam hiện là một nước xuất khẩu tiêu đứng hàng đầu thế giới thế nhưng chủ yếuxuất khẩu ở dạng thô Vì thế vấn đề bảo quản tiêu hạt để xuất khẩu hết sức quan trọng vàcần thiết trong nền kinh tế quốc dân

Hình 1.3: lượng và giá xuất khẩu bình quân hồ tiêu năm 2017-2018

Vấn đề bảo quản tiêu nhìn chung là khó, vì tiêu là môi trường thuận lợi rất thích hợpcho sâu mọt phá hoại Muốn bảo quản lâu dài thì hạt phải có chất lượng ban đầu tốt, có

độ ẩm an toàn Vì vậy, quá trình sấy hạt sau thu hoạch có vai trò quan trọng trong bảoquản, chế biến cũng như nâng cao chất lượng hạt Với phương pháp này sẽ bảo quản hạttiêu được lâu hơn, dễ dàng trong quá trình vận chuyển, ứng dụng nhiều trong quá trìnhchế biến các sản phẩm ăn liền

NHÓM SINH VIÊN THỰC HIỆN: NHÓM 3 Page 6

2.1.1 Bản chất của quá trình sấy

Sấy là quá trình tách nước (ẩm) ra khỏi vật bằng nhiệt

-Bức xạ-Dẫn nhiệt-Đối lưu nhiệt-Năng lượng điện trường cao tần

2.1.2 Các thiết bị phù hợp

Phương pháp sấy chia ra làm hai loại lớn là sấy tự nhiên và sấy nhân tạo

a Sấy tự nhiên

Là quá trình phơi vật liệu ngoài trời, sử dụng nguồn nhiệt bức xạ của mặt trời ẩm bay

ra được không khí mang đi

-Ưu điểm : đơn giản, đầu tư vốn ít, bề mặt trao đổi nhiệt lớn, dòng nhiệt bức xạ từ mặttrời đến có mật độ lớn

- Nhược điểm:

+Khó thực hiện cơ giới hóa, chi phí lao động nhiều

+Nhiệt độ thấp nên cường độ sấy không cao

+Sản phẩm dễ bị ô nhiễm do bụi và sinh vật, vi sinh vật

+Chiếm diện tích mặt bằng sản xuất lớn

+Nhiều sản phẩm nếu sấy tự nhiên chất lượng sản phẩm không đạt yêu cầu

b Sấy nhân tạo

NHÓM SINH VIÊN THỰC HIỆN: NHÓM 3 Page 7

sấy nhân tạo được thực hiện trong các loại thiết bị sấy để cung cấp nhiệt cho các vậtliệu ẩm sấy nhân tạo có nhiều dạng, tùy theo phương pháp truyền nhiệt mà trong kỹ thuật

có thể chia làm nhiều dạng

Được thực hiện trong các thiết bị sấy

-Ưu điểm: Khắc phục được những nhược điểm của phương pháp sấy tự nhiên

-Nhược điểm :

+Phức tạp khi chế tạo các thiết bị

+Chi phí đầu tư lớn

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

+ Phương pháp sấy đối lưu:

Nguồn nhiệt cung cấp cho quá trình sấy là nhiệt truyền từ môi chất sấy đến vật liệu sấybằng cách truyền nhiệt đối lưu Đây là phương pháp được dùng rộng rãi hơn cả cho sấyhoa quả và sấy hạt

Sấy đối lưu được thực hiện trong nhiều thiết bị sấy như: thiết bị sấy buồng, sấy hầm,sấy bằng băng tải, thiết bị sấy kiểu tháp, thiết bị sấy thùng quay, thiết bị sấy tầng sôi vv

+Phương pháp sấy tiếp xúc:

Trong phương pháp này người ta cung cấp nhiệt cho vật sấy bằng cách cho tiếp xúctrực tiếp vật sấy với bề mặt nguồn nhiệt

Phương pháp sấy tiếp xúc có thể thực hiện trong các thiết bị như: thiết bị sấy tiếp xúcvới bề mặt nóng, thiết bị sấy tiếp xúc kiểu tang quay vv

+Phương pháp sấy bằng điện trường dòng cao tần :

Nguồn nhiệt cung cấp cho vật sấy nhờ dòng điện cao tần tạo nên điện trường cao tần trong vật sấy làm vật nóng lên

+Phương pháp sấy thăng hoa:

Được thực hiện bằng làm lạnh vật sấy đồng thời hút chân không để cho vật sấy đạt đếntrạng thái thăng hoa của nước, nước thoát ra khỏi vật sấy nhờ quá trình thăng hoa

NHÓM SINH VIÊN THỰC HIỆN: NHÓM 3 Page 8

Hình 2.1: Máy sấy thùng quay

Hệ thống sấy thùng quay là một hệ thống sấy làm việc liên trục chuyên dùng để sấy hạt

hồ tiêu Máy sấy thùng quay là 1 thùng hình trụ đặt nghiêng 1– 6o, có 2 vành đai đỡ, vànhđai này tỳ vào con lăn đỡ khi thùng quay Hồ tiêu vào sấy qua phễu nạp vật liệu Hồ tiêutrong thùng không quá 20- 25% thể tích thùng Sau khi sấy xong, thành phẩm qua bộphận tháo sản phẩm Hồ tiêu ra ngoài

Bên trong thùng có lắp các cánh đảo để xáo trộn Hồ tiêu làm cho hiệu suất sấy đạtđược cao hơn, phía cuối thùng có hộp tháo sản phẩm còn đầu thùng cấm vào lò đốt hoặcnối với ống tạo tác nhân sấy Giữa thùng quay, hộp tháo và lò có cơ cấu bịt kín để khôngkhí và khói lò không thoát ra ngoài Ngoài ra còn có xyclone để thu hồi sản phẩm baytheo khí và thải khí sạch ra môi trường

NHÓM SINH VIÊN THỰC HIỆN: NHÓM 3 Page 9

Khí nóng và Hồ tiêu đi ngược chiều hoặc cùng chiều ở bên trong thùng Phía đầu chỗnạp liệu bên trong thùng sấy có lắp cánh xoắn 1 đoạn khoảng 700- 1000mm, chiều dàicủa đoạn này phụ thuộc vào đường kính của thùng.

Tốc độ không khí nóng đi trong thùng không quá 3 m/s để tránh Hồ tiêu bị cuốn nhanh

ra khỏi thiết thùng Vận tốc quay của thùng là 5– 8 vòng/phút

Các đệm ngăn trong thùng chứa có tác dụng phân phối vừa có tác dụng phân phối đềucho Hồ tiêu theo tiết diện thùng, đảo trộn vật liệu vừa làm tăng bề mặt tiếp xúc Hồ tiêu vàkhông khí nóng

Dùng loại đệm ngăn phân phối hình chữ nhật và kiểu vạt áo được xếp trên toàn bộ tiếtdiện của thùng, khi thùng quay Hồ tiêu đảo trộn nhiều lần, bề mặt tiếp xúc giữa Hồ tiêu

và không khí nóng lớn

-Ưu điểm:

+ Quá trình sấy đều đặn và mãnh liệt nhờ sự tiếp xúc tốt giữa Hồ tiêu vàkhông khí nóng Cường độ sấy lớn, có thể đạt 100 kg ẩm bay hơi/m3.h

+ Thiết bị gọn có thể cơ khí và tự động hóa hoàn toàn

+ Máy sấy thùng quay được đặt trưng bởi công suât lớn và mức tiêu thụ nănglượng thấp Nó được thiết kế với cơ cấu hợp lý, hoạt động thân thiện với môi trường, íttạo ô nhiễm

+ Được cung cấp với giá cả cạnh tranh so với các máy cùng loại, đồng thời

có hiệu suất cao hơn Máy sấy quay vận hành dễ dàng, hoạt động ổn định, tỷ lệ trục trặcthấp, có độ bền cao, sấy khô được nhiều loại vật liệu

-Nhược điểm:

+Vật liệu bị đảo trộn nhiều nên dễ bị tạo bụi, vỡ vụn Do đó nhiều trườnghợp sẽ làm giảm chất lượng sản phẩm sấy

2.1.4 sơ đồ và nguyên lý hoạt động của máy sấy thùng

Hiện nay, máy sấy thùng quay được sử dụng để sấy khô các loại vật liệu dạng bột hoạthạt nhỏ ẩm ướt Máy có cấu tạo chuyên biệt cho việc làm khô nhanh chóng các vật liệu

Nó vận hành đơn giản, tiêu thụ điện năng thấp và được sử dụng rộng rãi trong nhiềungành công nghiệp

NHÓM SINH VIÊN THỰC HIỆN: NHÓM 3 Page 10

Hình 2.2: Sơ đồ thiết bị sấy thùng quay

Máy sấy thùng quay gồm 1 thùng hình trụ (1) đặt nghiêng với mặt phẳng nằm ngang1- 60C Toàn bộ trọng lượng của thùng được đặt trên 2 bánh đai đỡ (2).

Bánh đai được đặt trên bồn con lăn đỡ (3), khoảng cách giữa 2 con lăn cùng 1 bệ đỡ(11) có thể thay đổi để điều chỉnh các góc nghiêng của thùng, nghĩa là điều chỉnh thờigian lưu vật liệu trong thùng Thùng quay được là nhờ có bánh răng (4) Bánh răng (4) ănkhớp với bánh răng dẫn động (12) nhận truyền động của động cơ (10) qua bộ giảm tốc.Vật liệu ướt được nạp liên tục vào đầu cao của thùng phễu chứa (14) và được chuyểndọc theo thùng nhờ các đệm ngăn Các đệm ngăn vừa có tác dụng phân bố đều vật liệutheo tiết diện của thùng, đảo trộn vật liệu vừa làm tăng bề mặt tiếp xúc giữa vật liệu sấy

và tác nhân sấy Cấu tạo của đệm ngăn phụ thuộc vào kích thước của vật liệu sấy, tínhchất và độ ẩm của nó, thùng quay 5– 8 vòng/phút Vật liệu khô ở cuối máy sấy được tháoqua cơ cấu tháo sản phẩm (5) rồi nhờ băng tải xích (13) vận chuyển vào kho

Không khí thải được quạt (7) hút vào hệ thống tách bụi, để tách những hạt bụi cuốntheo khí thải Các hạt bụi nhỏ được tách ra, hồi lưu trở lại bằng tải xích (13) Khí sạchthải ra ngoài

2.2 QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ SẤY TIÊU

2.2.1 Sơ đồ quy trình công nghệ

NHÓM SINH VIÊN THỰC HIỆN: NHÓM 3 Page 12

Nguyên liệu

Sàng tạp chất

Sàng đá

Phân loại tỉ trọng xoắn ốc

Xử lý vi

Làm nguội tiêuCân

Đóng bao

Bảo quản

 Công đoạn 1: Làm sạch

Để chế biến tiêu đen, tiêu được hái cả chum quả khi thấy chùm có lác đác quả chínhoặc quả đã chuyển sang vàng Dùng máy tách hạt để tách hạt ra khỏi chum ngay hay cóthể để dồn 2– 3 ngày mới tách hạt tùy theo khối lượng tiêu thu hái được Để việc tách hạtđược dễ dàng người ta thường ủ quả trong bao hay dồn đống lại rồi lấy bạt phủ lên trongvòng 12– 24 giờ, sau đó mới đem tách hạt

Hạt tiêu nguyên liệu được đưa vào một hộp nạp liệu xây chìm dưới đất sau đó đượcchuyển vào sang tạp chất thông qua một gầu tải Sàng tạp chất hoạt động dựa trên nguyên

lý khí động học, nguyên lý phân cách về trọng lượng và nguyên lý phân cách về thể tích

Do vậy, sàng tạp chất có thể tách được khoảng 90% lượng tạp chất lẫn trong hạt tiêugồm: tạp chất nhỏ hơn hạt tiêu, tạp chất lớn hơn hạt tiêu và tạp chất nhẹ hơn hạt tiêu (baogồm cả bụi)

Ngoài ra do có gắn một bộ phận từ tính nên sàng tạp chất còn có tác dụng tách sắt théplẫn trong nguyên liệu

Hạt tiêu nguyên liệu sau khi rời khỏi sàng tạp chất có kích thước trong khoảng từ 2,5

mm đến 6,5 mm

 Công đoạn 2: Tách đá sạn

Hạt tiêu trước khi vào máy tách đá sạn vẫn còn lẫn những hạt sạn kích cỡ với hạt tiêu.Máy tách đá sạn hoạt động dựa trên nguyên lý khác biệt về tỷ trọng của hạt tiêu cùngkích cỡ Hạt tiêu nhẹ hơn sẽ được một luồng khí nâng lên tạo thành một dòng chảy songsong với lưới sàng để chảy ra ngoài Trong khi đó hạt sạn nặng hơn sẽ rơi xuống va đậpvới các hạt của rãnh lưới và chảy ngược về sau để thoát ra ngoài

NHÓM SINH VIÊN THỰC HIỆN: NHÓM 3 Page 13

 Công đoạn 3: Phân loại tỷ trọng xoắn ốc

Hạt tiêu sau quá trình làm sạch, phân loại kích cỡ, tách đá sạn và phân loại bằng khíđộng học vẫn còn khác nhau về hình dạng: móp méo hoặc tròn hay còn lẫn những cọngtiêu

Máy phân loại hình dạng kiểu oắn ốc được cấu tạo bởi những vách ngăn xoắn ốcquanh trục thẳng đứng Hỗn hợp hạt tiêu gồm hạt tiêu biến dạng và hạt tròn được nạp vàomiệng trên của máy phân loại Bởi vì hạt tiêu chảy xuống theo chiều xoắn ốc dưới tácđộng của trọng lực Các hạt tròn xoay tròn trên gia tốc tăng dần đến một điểm mà chúngxoay tròn theo độ nghiêng vách ngăn nằm rìa ngoài và được tách ra, còn những hạt biếndạng khi rơi tự do trên máng xoắn ốc bị lực ma xát cao hơn tốc độ dòng chảy không bằnghạt tròn Do đó các hạt biến dạng chảy gần hơn trục của máy xoắn ốc và được đưa rangoài

 Công đoạn 4: Rửa và xử lí vi sinh bằng hơi nước

Để khử các vi sinh vật có hại nhất là khuẩn Salmonella, người ta sử dụng hơi nước với

áp suất từ 2– 3 kg/cm2 có nhiệt độ từ 120– 1400C để phun vào hạt tiêu trong thời gianngắn nhất (khoảng 20– 40 giây) Trong quá trình hấp thụ hơi nước nóng hạt tiêu đượcchuyển qua trống trích ly nước trước khi qua hệ thống sấy

 Công đoạn 5: Sấy

Đối với các nguyên liệu hạt, người ta thường áp dụng phương pháp sấy đối lưu Khôngkhí nóng được dùng làm tác nhân sấy có nhiệt độ, độ ẩm, tốc độ phù hợp, chuyển độngchảy trùm lên vật sấy làm cho ẩm trong vật sấy bay hơi rồi đi theo tác nhân sấy ra ngoài.Không khí có thể chuyển động cùng chiều, ngược chiều hoặc cắt ngang dòng chuyểnđộng của sản phẩm Sấy đối lưu thực hiện liên tục

NHÓM SINH VIÊN THỰC HIỆN: NHÓM 3 Page 14

Hình 2.3: Sơ đồ sấy nguyên liệu

 Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình sấy:

- Nhiệt độ sấy:

Hạt hồ tiêu là sản phẩm chịu nhiệt kém: trên 900C thì đường fructose bắt đầu bịcaramel hoá, các phản ứng tạo ra melanoidin, polime hoá các hợp chất cao phân tử xảy ramạnh Còn ở nhiệt độ cao hơn nữa, nó có thể bị cháy Do vậy, để sấy hạt Hồ tiêu thườngdùng chế độ sấy ôn hoà Tuỳ theo loại nguyên liệu, nhiệt độ sấy không quá 80- 900C Quá trình sấy còn phụ thuộc vào tốc độ tăng nhiệt của vật liệu sấy Nếu tốc độ tăngnhiệt quá nhanh thì bề mặt mặt quả bị rắn lại và ngăn quá trình thoát ẩm Ngược lại, nếutốc độ tăng chậm thì cường độ thoát ẩm yếu

- Độ ẩm không khí:

Muốn nâng cao khả năng hút ẩm của không khí thì phải giảm độ ẩm tương đối của

nó xuống Sấy chính là biện pháp tăng khả năng hút ẩm của không khí bằng cách tăngnhiệt độ

Thông thường khi vào buồng sấy, không khí có độ ẩm 10- 13% Nếu độ ẩm củakhông khí quá thấp sẽ làm hạt hồ tiêu vỏ bị khô trên bề mặt, làm ảnh hưởng xấu đến quátrình thoát hơi ẩm tiếp theo Nhưng nếu độ ẩm quá cao sẽ làm tốc độ sấy giảm

Khi ra khỏi lò sấy, không khí mang theo hơi ẩm của hồ tiêu nên độ ẩm tăng lên Nếukhông khí đi ra có độ ẩm quá thấp thì sẽ tốn năng lượng Ngược lại, nếu quá cao sẽ dễ bị

NHÓM SINH VIÊN THỰC HIỆN: NHÓM 3 Page 15

đọng sương, làm hư hỏng hồ tiêu Người ta điều chỉnh độ ẩm của không khí ra bằng cáchđiều chỉnh tốc độ lưu thông của nó và lượng hồ tiêu chứa trong lò sấy.

- Lưu thông của không khí:

Trong quá trình sấy, không khí có thể lưu thông tự nhiên hoặc cưỡng bức Trong các

lò sấy, không khí lưu thông tự nhiên với tốc độ nhỏ (nhỏ hơn 0,4 m/s), do vậy thời giansấy thường kéo dài, làm chất lượng sản phẩm sấy không cao Để khắc phục nhược điểmnày, người ta phải dùng quạt để thông gió cưỡng bức với tốc độ trong khoảng 0,4- 4,0 m/strong các thiết bị sấy Nếu tốc độ gió quá lớn (trên 4,0 m/s) sẽ gây tổn thất nhiệt lượng

- Độ dày của lớp sấy:

Độ dày của lớp hạt Hồ tiêu cũng ảnh hưởng đến quá trình sấy Lớp nguyên liệucàng mỏng thì quá trình sấy càng nhanh và đồng đều, nhưng nếu quá mỏng sẽ làm giảmnăng suất của lò sấy Ngược lại, nếu quá dày thì sẽ làm giảm sự lưu thông của không khí,dẩn đến sản phẩm bị "đổ mồ hôi" do hơi ẩm đọng lại Đối với nguyên liệu hạt tiêu, tachọn chế độ sấy ở 50– 600C cho thiết bị sấy thùng quay

 Công đoạn 6: Làm nguội sau sấy và phân loại

Sau khi sấy, hạt tiêu được đưa vào một thùng làm nguội và một lần nữa hạt tiêu đượctách tạp chất gồm bụi vỏ hạt tiêu phát sinh sau quá trình sấy Sau đó hạt tiêu được đưavào máy phân loại hình dạng kiểu xoắn ốc (lần 2)

 Công đoạn 7: Cân định lượng tự động

Hạt tiêu thành phẩm được đưa vào thùng chứa để trữ hoặc được đưa vào hệ thống cân

tự động định lượng theo yêu cầu Sản phẩm thu được: tiêu đen sạch đạt tiêu chuẩn ASTA

CHƯƠNG 3: TÍNH TOÁN NHIỆT THIẾT BỊ SẤY

NHÓM SINH VIÊN THỰC HIỆN: NHÓM 3 Page 16

Độ ẩm tương đối của không khí ẩm là tỉ số giữa lượng hơi nước chứa trong không khí

ẩm với lượng hơi nước lớn nhất có thể chứa trong không khí ẩm đó trong cùng một nhiệt độ

φ = *100 [%]

3.1.3 Độ chứa ẩm của không khí ẩm

Độ chứa ẩm của không khí ẩm là khối lượng hơi nước chứa trong 1 kg không khí khô

d = *1000 [g/]

3.1.4 Nhiệt dung riêng của không khí ẩm

Khi đã coi không khí ẩm là hỗn hợp cảu khí lý tưởng thì có thể xác định nhiệt dungriêng của không khí ẩm theo công thức nhiệt dung riêng cảu hỗn hợp khí lý tưởng

3.1.5 Thể tích riêng và khối lượng riêng cảu không khí ẩm

Thể tích riêng của không khí ẩm là v:

v= = [m3/kg]

Khối lượng riêng cảu không khí ẩm là ρ

ρ = = [kg/m3]

3.1.6 Entanpi của không khí ẩm

Trong kĩ thuật sấy người ta tính entanpy I của không khí ẩm là entanpy của nó ứng với một kg không khí khô Do đó, đơn vị của I là J/kgkk

NHÓM SINH VIÊN THỰC HIỆN: NHÓM 3 Page 17

Entanpy của không khí ẩm bằng:

I= ik + d.ia

Trong đó: ik và ia tương ứng là entanpy của 1kg không khí khô và 1kg hơi nước

Thay ik = Cpkt và ia = r + Cpat vào công thức trên ta được:

I = Cpkt+ d(r+Cpat)Trong đó: Cpk, Cpa tương ứng là nhiệt dung riêng của không khí khô và hơi nước và r lànhiệt ẩn hóa hơi Có thể lấy Cpk = 1,004 kJ/kg.K, Cpa = 1,842 kJ/kg.K và r = 2500 kJ/kg.Khi đó entanpy của không khí ẩm bằng :

I = 1.004*t + d(2500 + 1.842t) [kJ/kgkk] (Theo trang 29 – tài liệu [1])

3.2.TÍNH CÁC THÔNG SỐ CỦA TÁC NHÂN SẤY

Trạng thái không khí ngoài trời: được biễu diễn bằng trạng thái A, xác định bằng cặpthông số (t0, o)

Do vật liệu sấy là hạt tiêu có thể được trồng và thu hoạch nhiều vụ trong một năm, tuynhiên tính theo mùa mưa, ít nắng thì thiết bị sẽ làm việc tốt quanh năm Vì vậy, ta chọntrạng thái A theo giá trị nhiệt độ và độ ẩm trung bình của Buôn Ma Thuột.

A: to= 23.4oC

o = 81%

(Tra theo trang 8 - tài liệu [2])

- Phân áp suất bảo hòa của hơi nước trong không khí ẩm theo nhiệt độ:

- Độ chứa ẩm.

/kgkk]

- Entanpy của không khí.

NHÓM SINH VIÊN THỰC HIỆN: NHÓM 3 Page 18

[m3

/kgkk]

Hình 3.1 Đồ thị I – D của quá trình sấy lý thuyết

Không khí được đưa vào calorifer và được đốt nóng đẳng ẩm (d1 = do) đến trạng thái B(d1, t1) Trạng thái B cũng là trạng thái của tác nhân sấy vào thùng sấy

NHÓM SINH VIÊN THỰC HIỆN: NHÓM 3 Page 19

Không khí được quạt đưa vào calorifer và được đốt nóng đẳng ẩm (d1 = do) đến trạngthái B (d1, t1) Điểm B là điểm nhiệt độ sấy sao cho nguyên liệu sấy không bị cháy Trạngthái B cũng là trạng thái của tác nhân sấy vào thùng sấy.

Nhiệt độ t1 tại điểm B là nhiệt độ cao nhất của tác nhân sấy, do tính chất của vật liệusấy và chế độ công nghệ quy định Nhiệt độ của tác nhân sấy ở B được chọn phải thấphơn nhiệt độ hồ hóa của tinh bột Do hạt tiêu chứa khoảng 36% tinh bột, ban đầu độ ẩmcủa vật liệu sấy cao, nếu vật liệu tiếp xúc với tác nhân sấy nhiệt độ cao thì lớp bề mặt củahạt tinh bột bị hồ hóa và tạo thành một lớp keo mỏng bịt kín bề mặt thoát ẩm từ tronglòng vật liệu ra ngoài

Theo tài liệu [3] thì ta chọn nhiệt độ sấy là 55oC

Trạng tháikhông khí vào thiết

bị sấy (B)

Trạng tháikhông khí ra khỏithiết bị sấy (B)

3.3.1 Lượng ẩm cần bốc hơi trong một giờ

Gọi G1 (kg/h), ω1 và G2(kg/h), ω2 tương ứng là khối lượng và độ ẩm tương đối củatiêu đi vào và đi ra khỏi TBS Do đây là thiết bị sấy thùng quay liên tục nên chúng ta sẽchia sản lượng 5000kg ra sấy trong vòng 24h và được chia là hai thùng sấy, vì vậy mỗigiờ số sản phẩm sấy mà chúng ta thu được là 104kg đối với một thùng và sấy liên tụctrong vòng 24h sẽ thu được số sản phẩm sấy theo như yêu cầu

NHÓM SINH VIÊN THỰC HIỆN: NHÓM 3 Page 21

 t ≈ 28.9

oC

Độ ẩm tương đối đầu vào ω1=80%

Độ ẩm tương đối đầu ra ω2=13% [http://peppervietnam.com/tieu-chuan-viet-nam/]Khối lượng hồ tiêu đi ra khỏi thùng sấy G2 = 104 kg/h

- Năng suất thiết bị sấy theo nhập liệu:

3.3.2 Lượng TNS lý thuyết cần thiết.

Lưu lượng thể tích TNS trước quá trình sấy bằng:

- Lượng nhiệt tiêu tốn cho cả quá trình sấy:

Q0=L0(I1-I0)=325574.4 [kJ/h]

3.4 TÍNH THIẾT BỊ CHÍNH

3.4.1 Tính thời gian lưu của sản phẩm sấy

Chọn thời gian lưu sản phẩn sấy là 1h, mỗi ngày chia làm 3 ca, mỗi ca 8h và chia làm

V: Thể tích thùng quay

G1 : Khối lượng vật liệu đi vào thùng quay, [kg/h]

 =1: Thời gian sấy [giờ]

ρv = 450 :Khối lượng riêng của vật liệu sấy, [kg/m3]

[http://peppervietnam.com/tieu-chuan-viet-nam/]

 = (0,20,3) : hệ số điền đầy, chọn  = 0,25

Xác định đường kính và chiều dài thùng sấy:

Chúng ta chọn tỷ số: L/D = 3,5 hay L= 3,5D Khi đó đường kính thùng sấy được xácđịnh bởi đẳng thức:

NHÓM SINH VIÊN THỰC HIỆN: NHÓM 3 Page 23