Tính toán thiết kế máy sấy lúa kiểu sấy tháp tam giác năng suất 6 tấn mẻ

Hàm lượng ẩm của hạt sau mỗi lần qua máysấy có thể giảm từ 2 ÷ 4% phụ thuộc vào độ ẩm ban đầu của hạt, nhiệt độ sấy và tốc độ Quá trình dùng nhiệt để tách lượng nước trong sản phẩm chuyể

Trang 1

án chuy ên ngành Kỹ Thuật Nhiệt

Sấylàmộtquátrìnhtraođổinhiệtvàẩmdẫnđếnviệcloạibỏmộtphầnnướcvà

độẩmrakhỏivậtliệusấybằng phương pháp sấy nóng hoặc phương pháp sấy lạnh Vật

liệu sấy có thể là vậtrắn,bánrắnhoặcchấtlỏngvàkếtthúcquátrìnhsấyởthểrắn,chất

đậmđặchoặctinhdầutronghơinướcđượctáchra

Kỹthuậtsấyđượcsửdụngrộngrãiđểlàmkhôhầuhếtcácloạidượcphẩm,ngũ

cốc,cácloạihạtvànhiềuthựcphẩmkhác,làmtănghiệuquảkinhtếtrongsảnxuất.Quátrìnhsấykhôngchỉđơnthuầnlàquátrìnhtáchnướcvàhơinướcrakhỏivậtliệumàlà

mộtquátrìnhcôngnghệ.Nóđòihỏisaukhisấyvậtliệusấyphảiđảmbảochấtlượng

cao,tiêutốnnănglượngítvàchiphívậnhànhthấp.Trongsấylúaphảiđảmbảolúasau

khisấycótỉlệnứtgãykhixayxátlàthấpnhất

Hiệnnaycórấtnhiềuphươngphápsấykhácnhau,đốivớilúangườitacóthể

dùngcácphươngphápsấynhư:phơinắngtựnhiên,sấythùngquay,sấybuồng,sấytháp

Đồánmônhọcnàynhằmthiếtkếhệthốngsấylúabằngphươngphápsấytháp,năngsuất

6tấn/mẻ,địađiểmtạitỉnhĐồngTháp,hoạtđộngvàovụĐôngXuân,cungcấpnhiệt

bằngphươngphápđốttrấutrựctiếp

Mặcdùđãcónhiềucốgắngnhưngđồánchắcchắnkhôngtránhkhỏicácthiếu

sót.NhómmongnhậnđượcnhiềuýkiếnđónggópcủaThầyCôvàcácbạn

3

Đồ

Trang 2

BỘ MÔN KỸ THUẬT NHIỆT

Tínhtoánthiếtkếmáysấy lúa kiểusấytháptamgiácnăngsuất6tấn/mẻ(cóđảotrộn)

•ĐịađiểmtạitỉnhĐồngTháp

•HoạtđộngvàomùathuhoạchĐôngXuân

•Cungcấpnhiệtlàđốttrấucấptrựctiếp

1.Tìmhiểucôngnghệchếbiếnhoặctạoravậtliệusấy

2.Côngnghệlàmkhôvậtliệusấyđượcgiaovàmáysấyvậtliệunàytrongnướcvà

trênthếgiới

3.Tổngquátcácloạimáysấyđượcloạivậtliệuđượcgiaochosinhviênvàsinhviên

tựlựachọnloạimáysấythíchhợpnhấtđểsấytheoyêucầu

4.Môtảvàtrìnhbàytổngquát,cấutạo,nguyênlýhoạtđộngvàđặcđiểmriêngbiệt

vềloạimáysấymàsinhviênđãlựachọn

5.Thựchiệnbàitoánsấylýthuyếtvàsấythực,baogồm:

• Sinhviệntựtìmhiểubằngtàiliệutracứuvềđộẩmđầuvào,độẩm thành

phẩm,từđólàmcơsởtínhtoánbàitoánsấy

• Thựchiệnbàitoánsấy

• Tínhtoánthiếtkếkhônggiansấyvàhệthống sấy

• Chọncungcấpnhiệtsấygiántiếphaytrựctiếptùytheoloạivậtliệusấyvà

sảnphẩmsấy

6.Tínhtoánthiếtkếbuồngđốtcấpnhiệt

7.Tínhtoánthiếtkếcácthiếtbịphụtùytheohệthốnglựachọn(Cyclonthubụi,quạt,thiếtbịvậnchuyển…)

8.Tínhtoánsơbộhiệuquảđầutưmáysấyvàgiáthànhsấy1kgthànhphẩm

9.Sinhviênlậpquytrìnhthaotácvậnhànhsấyvàbảotrì

10.Cácbảnvẽ

• 01bảntổngthểhệthốngmáysấy(khổgiấyA3)

• 01bảnvẽbuồngsấy(khổgiấyA3,yêucầuvẽ3hìnhchiếu)

• Bảnvẽthiếtkếcácthiếtbịphụcủamáysấy(buồngđốtcấpnhiệt,bộtraođổinhiệt,cyclonthubụi )tùytheotừnghệthốngsấymàsinhviênthiếtkế

Trang 3

Mục lục 5

Thứ tự thiết kế một hệ thống sấy 7

Chương 1: Tổng quan về kỹ thuật sấy 1 Phươngphápsấycổtruyền–phơinắng 9

2 SấyhạtởViệtNamvàtrênthếgiới 10

3 Kháiniệmvềsấy 11

4 Bảnchấtđặctrưngcủaquátrìnhsấy 12

Chương 2: Các loại máy sấy 1 Cácphươngphápsấybằngnhiệt 14

1.1Sấybằngkhôngkhítựnhiên–phơinắng 14

1.2Sấynhântạo 14

2 Cácdạngmáysấycóthểsấyhạtlúa 17

2.1Máysấythùngquay 17

2.2Máysấytháp 19

Chương 3: Vật liệu sấy và Tác nhân sấy 1 Vậtliệusấy–hạtlúa 24

1.1Câylúa 24

1.2Cấutạohạtlúa 26

1.3Cácđặctínhchungcủakhốilúa 27

1.4Cácyêucầuđặctrưngcủahạtlúasausấy 29

1.5Côngnghệsấylúa 30

2 Tácnhânsấy 30

Chương 4: Tính toán thiết kế hệ thống sấy tháp 1 Tínhtoántổngquát 32

1.1Chọnchếđộsấy 33

1.2Cânbằngẩmchotừngvùng 34

1.3Nhiệtđộsấy 36

2 Tínhtoánquátrìnhsấylíthuyết 37

2.1Xácđịnhcácthôngsốngoàitrời 37

2.2Tínhtoánkhóilò 38

2.3Thôngsốcủakhôngkhísauhòatrộn 40

2.4Trạngtháikhôngkhírakhỏithápsấy 44

2.5Tínhthờigiansấy 45

5 Đồ án chuy ên ngành Kỹ Thuật Nhiệt 2.6Lượngkhôngkhícầnthiếtchoquátrìnhsấylíthuyết 47

2.7Tínhkiểmtralạinhiệtđộsấy 48

2.8Cânbằngnhiệtcủaquátrìnhsấylíthuyết 49

3 Xácđịnhkíchthướccơbảncủathápsấy 51

Trang 4

3.1Mángdẫnkhíthải 51

3.2Mángdẫntácnhânsấy 53

4 Tínhtoánquátrìnhsấythựctế 54

4.1Tổnthấtnhiệtramôitrườngxungquanh 54

4.2Tổnthấtnhiệtdovậtliệusấymangđi 58

4.3Cácthôngsốsauquátrìnhsấythực 60

4.4Tínhtoáncânbằngnhiệtcủaquátrìnhsấythực 62

5 Tínhtoánvùnglàmmát 65

6 Tínhtiêuhaonhiênliệu 66

7 Bốtríkênhdẫnvàkênhthải 66

Chương 5: Các thiết bị phụ của tháp sấy 1 Buồngđốt 69

2 Thiếtbịlọcvàkhửbụitừthápsấy 71

3 Tínhchọnquạt 73

4 Máyvậnchuyểnkiểugàutải 82

5 Máyvậnchuyểnkiểubăngtải 83

Chương 6: Tính toán giá thành sản phẩm 86

Chương 7: Vận hành và bảo trì hệ thống sấy 88

Chương 8: Bản vẽ 90

Tổng kết 91

Phụ lục 92

Tài liệu tham khảo 94

6

Đồ

Chọnphươngphápsấynónghaysấylạnhlàtùythuộcvàoyêucầucôngnghệmà

chủyếulànhiệtđộvàđộẩmcủatácnhânsấytrướckhivàothiếtbịsấyhaynhiệtđộmà

Trang 5

hệthốngsấynóng,dođộchênhlệchphânápsuấtPab–Pamcóthểđạtđượcrấtlớnnên

cườngđộsấylớn.Hơnnữahệthốngsấynóngkhôngphảidùngmáylạnhvàmáyhútẩm

nênchiphíđầutưrẻhơnvàvậnhànhđơngiảnhơn

Saukhiđãquyếtđịnhphươngphápsấy,tachọnhệthốngsấy.Khiđócầncăncứ

vàohìnhdángvậtliệusấyvànăngsuấtsấycũngnhưkinhphíđầutưchophépđểchọn

dạnghệthốngsấythíchhợp.Trongtrườnghợpsấycácloạinôngsảndạnghạtthìtacũng

cóthểnghĩđếnhệthốngsấybuồng,hệthốngsấyhầm,hệthốngsấytháp,hệthốngsấy

thùngquaycũngnhưhệthốngsấykhíđộnghoặchệthốngsấytầngsôi.Căncứvàođặc

điểmcủacáchệthốngsấynày,năngsuấtsấyyêucầuvànhữngnhântốkháctacóthể

chọnđượchệthốngsấythíchhợp.Đểsấylúasơbộkhimớithuhoạch,vìthờigiansấy

chỉvàichụcngàymộtvụlạiphânbốrảirácởtừnghộgiađìnhnênhiệnnayngườitasử

dụnghệthốngsấybuồngđốilưutựnhiên,hệthốngsấytĩnh.Ngượclại,ởcáckhobảo

quảnhoặccácnhàmáyxayxát,ngườitathườngdùnghệthốngsấytháphoặcsấykhí

động.Chọndạnghệthốngsấycũnglàbàitoánkinhtếkĩthuật

Saukhiđãchọnđượchệthốngsấythíchhợp,tacăncứvàoyêucầumàchủyếulànhiệtđộvàđộẩmmàvậtliệusấycóthểchịuđượcđểchọnchếđộsấythíchhợp.Đốivớilúagiốngthìnhiệtđộsấykhoảng40÷420Cvàlúathươngphẩm50÷900C

Ngoàira,nhiệtđộtácnhânsấyrakhỏithiếtbịsấycũngcầnchọnđủbéđểgiảm

tổnthấtnhiệtdotácnhânsấymangđinhưngcũngphảiđủlớnđểxatrạngtháibãohòa

đểtránhhiệntượngđọngsươnglênbềmặtvậtliệuđãđượcsấykhô

Ngoàihệthốngsấylạnh,nguồnnănglượngchỉcóthểlàđiệnthìtrongcáchệ

thốngsấynóng,nguồnnănglượngngoàiđiệnnăngcòncóthểlàhơinước,khíđốtdầu

mỏ,thanđá,củivàcácphếliệucôngnôngnghiệpkhácnhưtrấu,bãmía…Tachọndạngnănglượngtrêncơsởđiềukiệncụthểnơixâydựnghệthốngsấyvàtínhtoánkinhtế.Ở

ĐồngTháp,trấulànguồnnănglượngdồidàovànódồidàođếnmứcngườitakhôngbiếtphảilàmgìđểsửdụnghếtnóngoàiviệcđổbỏnóvớilạichiphícho1kgtrấurấtrẻ.Do

đó,hệthốngsấynàydùngtrấulàmnguồnnănglượngđốttrựctiếpđểlấykhóitừbuồng

7

Đồ

đốtgianhiệtchokhôngkhícấpvàokhônggiansấy.Vìvậy,tacầnthiếtkếthêmbuồng

Trang 6

lượngcầnthiếttrongmộtgiờ.Khốilượngtácnhânsấytrongmộtgiờlàmộttronghaicơ

sởđểchọnquạt(cùngvớicộtáp).Tínhtoáncáctổnthấtnhiệt

Tínhthểtíchbuồngđốt,tínhcycloneevàcácthiếtbịkhác

Đểchọnđượcquạtchúngtacầnbốtrícụthểhệthốngsấyvàcăncứvàoviệcbố

trínàyđểtiếnhànhtínhtrởlựchệthống.Khiđãcótổngtrởlựcvàlưulượngtácnhân

sấycầnthiếttrongtínhtoáncânbằngnhiệt-ẩmcủathiếtbịsấytasẽchọnđượcquạt

Nộidungtínhtoánhiệuquảkinhtếcủamộthệthốngsấyđãđượcthiếtkếgồm

cácphần:

• Đánhgiáhiệuquảsửdụngnănglượng

• Xácđịnhchiphíđầutư,chiphívậnhànhvàchiphíbảodưỡng

Từxưa,conngườibiếtđếnkỹthuậtsấynhưlàcáchchếbiếnvàbảoquảnthực

phẩmthôngdụngvàtạomùivịđặctrưngchomónănkhichếbiến.Phơinắnglàmột

phươngphápcổđiểnvàsửdụngrộngrãinhấtkhimàconngườichưabiếtđếnkỹthuật

Trang 7

ỞViệtnam,nhữngngườingưdândùngánhnắngmặttrờiđểlàmkhôcá,mựcvàcácloạihảisảnkhácđểbảoquảnsửdụnglâungày,tạonênnhưngmónănđặctrưngvề

hươngvị.Nhữngngườinôngdâncũngvậy,họdùngcáchtươngtựđểlàmkhôcácloạicá

ởsông,hồ,ruộngvàothờiđiểmdồidàođểsửdụngvàonhữngthờiđiểmkhanhiếm

Ngoàirangườitacòndùngcáchphơinắngđểchếbiếnnhiềuloạibánh,hoaquảvàđồ

dùngkhác

Hình 1-1:Phơi cá dưới ánh nắng mặt trời

ỞchâuÂu,ngườitadùngkhóinóngđểsấykhôthịt,cávàthựcphẩmkhác,tạo

thànhcácloạithựcphẩmhungkhóiđểdựtrữtrongmùađông.Ởnhiềudântộckháccũngvậy,ngườitasửdụngkhóihoặchơinóngđểlàmkhôvàbảoquảnnhiềuloạithựcphẩm

vàngũcốc

ỞTrungquốc,ngườitadùngánhsángmặttrờivàmộtsốkỹthuậtchếbiếnkhác

đểsấykhôcácloạicỏ,cây,hoa,quảvàhạtdùngđểlàmthuốc.ỞViệtNamvàmộtsố

nướckhácởchâuÁcũngvậy

9

Đồ

Trang 8

Hình 1-2:Dùng ánh nắng mặt trời để làm khô sản phẩm

Ngàynay,kỹthuậtsấyhiệnđạipháttriểnđãgiúpconngườicảithiệnnhiềuvề

chấtlượng,thờigiansấy,thờigianbảoquản,năngsuấtvàhiệuquảkinhtếđượcnâng

cao.Nhưngởmộtphươngdiệnnàođó,kỹthuậtsấycổtruyềnvàphươngphápthủcông

cònmangđậmtínhnghệthuậtvàbítruyềnnênvẫngiữđượcvịtrícủanómàkỹthuật

hiệnđạivẫnkhôngthểthaythếđược

Nước ta là một nước nông nghiệp do đó các nông sản được sản xuất ra ngày một

nhiều, nhất là các sản phẩm đặc sản của vùng nhiệt đới có giá trị xuất khẩu cao, ngày

càng chiếm tỉ trọng lớn trong toàn bộ thu nhập của ngành nông nghiệp Các sản phẩm nàymuốn 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 …

Trênthếgiới,hàngtrămtriệutấnlúamì,bắp,đậunành,gạovàcácloạihạtkhác

nhưlúamiến,hạthướngdương,hạtbobo,đạimạch,yếnmạchvàmộtsốloạikhácđượcsấykhôbằngmáysấyhạt.Trongnôngnghiệpởcáccácquốcgia,sấylàviệcgiảmẩmtừkhoảng17-30%đếnkhoảngtừ8đến15%,tùytheotừngloạihạt.Độẩmđầuracủahạt

cuốiquátrìnhsấyphảiđủchoviệcbảoquản.Hạtcàngcónhiềudầuthìđộẩmlưutrữ

càngphảithấp.Ngũcốcthườngđượcsấykhôchotới14%,trongkhicácloạihạtdầu,

đến12,5%(đậunành),8%(hướngdương)và9%(đậuphộng).Sấyđượcsửdụngnhưlà

mộtphươngphápđểlưutrữantoàn,đểngăncảnvikhuẩnpháttriển.Tuynhiên,nhiệtđộthấptronglưutrữcũngđượckhuyếnkhíchđểchốngcácphảnứngvàcácquátrìnhsinh

hóađặcbiệtlàsựpháttriểncủacôntrùngvàmọt.Nhiệtđộbảoquảntốiđakhoảng18°C

10

Đồ

Cácmáysấylớnnhấtthườngđượcápdụngđểcơkhíhóanôngnghiệpởngoài

đồngruộngđangpháttriểnvàđangđượcmởrộngcácloại máysấyhỗnlưuđượcưathích

ở Châu Âu, trong khi người Mỹ chỉ thích đưa lúa của họ một lần qua máy sấy ỞArgentina,cảhailoạinàyđềuđượctìmthấy.Máysấydòngliêntụcđạtđượcnăngsuất

100tấnhạtkhô/giờ Độdàycủalớphạtđểkhôngkhíđiquamáysấyliêntụctrong

khoảngtừ0,15mtrongmộtsốdòngmáysấyhỗnhợpcóthể0,3mtrongmộtvònglưu

Loạimáysấyđượcsửdụngchủyếulàloạitrongđồngruộng,đặcbiệtlàởMỹvàÂu

Châu.Nóthườngbaogồmmộtthùng,với khôngkhíẩmnóngthổitheochiềungangtheomộtốngtrụởbêntrongthôngquamộttấmkimloại,sauđóthôngquamộtthùngxoay,

Trang 9

đượcthảirabênngoài.Thườngthìlàmkhôhạtnhiềulầntừ1giờđến4giờtùythuộcvàobaonhiêunướcphảiđượctáchra,loạihạtgì,nhiệtđộkhôngkhívàbềdàylớphạt.Tại

HoaKỳ,máysấyđốilưungượcliêntụccóthểđượcthấytrongtrangtrại,chỉsửdụngmộtthùngđểsấy,hạtđượcđưavàoởđỉnhcủathùngđểhạtthíchnghidầndầnvàlàmkhôhạt

sơbộởtrênvàlấyradầndầnởdướicùngcủathùngkhihạtđãkhôhoàntoàn Sấyhạtlàmộthoạtđộngmangtínhsảnxuấtvànghiêncứu

Ngàynay,cóthểđểmôphỏnghiệusuấtcủamáysấyvớimộtchươngtrìnhmáy

tínhdựatrêncáccôngthức(cácmôhìnhtoánhọc)làđạidiệnchocácthôngsốthamgiavàoviệclàmkhô:tínhchấtvậtlý,tínhchấthóahọc,nhiệtđộnglựchọcvànhiệtvàkhối

lượngliênkết.Gầnđây,sựđòihỏicủaxãhộiđượcdựđoánchắcchắnđểđiềuchỉnhcácthamsốđểthiếtlậpmộttỷlệsấyhợplýđểnhanhchónglàmkhôhạt,hạnchếtiêuthụ

nănglượng,vàđạtđượcchấtlượnghạt.Mộtđiểnhìnhtrongthamsốchấtlượngsấylúa

mìlàchấtlượngtạobộtvàtỷlệphầntrămnẩymầm.Cònđốivớilúanướclàgiảmtốiđa

độnứtgãycủahạtkhixayxát

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 đến14% Phần lớn hạt thu hoạch về có độ ẩm cao hơn, trong điều kiện những mùa mưa độ

ẩm của 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 đến 20 ÷ 30% Với độ ẩm của hạt lớn hơn14% 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

11

Đồ

Những hạt và những sản phẩm chưa được sấy, bao giờ cũng chứa một lượng nướcthừa 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 hưởng không tốt đến kỹ thuật xay xát Sản lượng bột giảm, chiphí 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 phơi khô thì quá trình thủy phân chất béo 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 thành quá trình chín sinh lí thì nhờ quá trình sấy quá trình

Trang 10

chín sinh lí được rút ngắn, hạt có được đặc tính kỹ thuật thích hợp của nó Sấy khô sản

phẩm là một quá trình rất phức tạp: khi sấy cần đảm bảo giữ được tính chất của sản

phẩm, đảm bảo chất lượng và giữ 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.

Sấy là một quá trình tách ẩm ra khỏi sản phẩm (hoặc chuyển nước trong sản phẩmsang thể hơi) Quá trình này được thực hiện do sự chênh lệch áp suất của hơi nước ở môitrường xung quanh (Pxq) và trên bề mặt của sản phẩm (Psp) Để làm cho lượng ẩm trên bềmặtsảnphẩmbayhơicầncóđiềukiệnPsp>PxqhayPsp-Pxq=∆P.Trịsố∆Pcànglớnthì

độẩmchuyểnramôitrườngxungquanhcàngmạnh.Pspphụthuộcvàonhiệtđộsấy,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 bề mặt dẫnđến sự khuếch tán bên trong Đó là kết quả của sự phá vỡ mối cân bằng tương đối trong

sản phẩm cũng là do sự thay đổi nhiệt độ và sự phân chia nước không đồng đều trong sảnphẩm Trong sản phẩm (và nhất là hạt) sự vận chuyển nước bắt đầu từ nơi có độ ẩm cao

đến nơi có độ ẩm thấp Sự chênh lệch độ ẩm ở những phần khác nhau của hạt là nguyên

nhân của sự khuếch tán bên trong khi sấy 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

Pxqcàngtăngvàđộẩmcủasảnphẩmngàycànggiảmđếnmộtlúcnàođósẽđạtđượctrị

sốcânbằng.KhiđóPxq=Pspvàđộẩmđóđượcgọilàđộẩmcânbằng.Tạiđộẩmcân

bằng thì ∆P = 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 hạt 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 ẩm 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 giảm trong quá trình sấy Đối với hầu hết các loại máy sấy hạt, tốc độ sấy

Trang 11

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 vào độ ẩm ban đầu của hạt, nhiệt độ sấy và tốc độ

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

1.1 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

Phơi nắng là phương pháp không tốn kém về nhiên liệu Nó thúc đẩy quá trình

chín sinh lí của hạt, có khả năng diệt trừ nấm Aspergillus, Penicilium, côn trùng, sâu,

mọt… bởi tác dụng của ánh nắng mặt trời Nhưng phơi nắng có nhược điểm là không chủđộng và phụ thuộc vào điều kiện thời tiết rất lớn, nhất là các vùng canh tác 2 vụ: mùa khô

Trang 12

rất ngắn ngũi không cho phép phơi nắng tự nhiên một cách nhanh chóng Phơi nắng còn

tốn nhiều công lao động và không cơ giới hóa được Thời gian để đạt được độ ẩm an toànthường dài, nhất là đối với các hạt giống có yêu cầu ẩm độ gần bằng 12% Tuy vậy, trongthực tế sản xuất hiện nay, người ta vẫn áp dụng phương pháp phơi nắng đối với các loại

ngũ cốc và một số nông sản khác Những sản phẩm cần phơi trải thành những lớp mỏng

nên mặt đất hay chiếu, phên…nên gặp rất nhiều bất tiện: dễ bị lẫn đất cát, dễ bị ẩm khi

gặp mưa Hiện nay có rất nhiều phương pháp để cải tiến kỹ thuật này Sấy nhân tạo là

một trong những phương pháp đó

Hình 2-1: Phơi lúa tự nhiên

1.2 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 cần thiết để có đượcsản phẩm đồng nhất đem ra thị trường Sấy khô nhân tạo là phương pháp sấy nhờ có tác

14

Đồ

án chuy ên ngành Kỹ Thuật Nhiệt 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 này tốn nhiều nhiệt năng

1.2.1 Các phương pháp sấy nóng nhân tạo:

Người ta phân biệt nhiều phương pháp sấy nhân tạo khác nhau, tuy nhiên khi phânloại 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 vật liệu ẩm có chuyển động như sau:

a Sấy tĩnh học (Stationary 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 lớp này rất quan trọng (tới

60 cm hạt) Phương pháp này muốn tốt phải tạo điều kiện lưu lượng không khí nóng phùhợp cho sấy hạt đồng đều

Người ta đã làm thí nghiệm và thấy rằng: sấy khô bằng không khí ở 600C phải cólưu lượng riêng 300m3/h cho 1m3 hạt Số này thực tế thể hiện ở độ dày của lớp hạt là 5

Trang 13

cm Nếu lớp này quá dày hạt sẽ bị ẩm ở phía trên, còn phía dưới lại quá khô Để đồng đềukhi sấy người ta làm động tác xáo trộn hạt khi tháo hạt ra khỏi máy sấy hoặc quạt đồng

đều hạt khi đã qua khỏi máy sấy

Hình 2-2: Máy sấy tĩnh

b 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 tĩnhvào khoảng 20 ÷ 30 cm 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 khô không đồng đều

Lượng không khí có thể tùy theo loại máy sấy Có loại dùng lượng không khí lớn

6000 ÷ 8000 m3/h/1m3 sản phẩm, có loại thấp hơn khoảng 2000 ÷ 4000 m3/h/1m3 sản

15

Đồ

án chuy ên ngành Kỹ Thuật Nhiệt phẩm Lượng không khí nóng lớn làm tăng công suất lò sấy nhưng có thể làm cho sản

phẩm sấy bị dòn, gãy khi chế biến Ví dụ: đối với ngô hay xảy ra hiện tượng nung hạt

Nhiều công trình nghiên cứu của Mĩ 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 nhanhthì hạt sẽ dễ vỡ (do sức căng bề mặt)

1.2.2 Sấy vật liệu ẩm bằng phương pháp trao đổi nhiệt đối lưu không khí

Phương pháp này dùng khí nóng hoặc hỗn hợp không khí nóng với khói lò để làmkhô 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 ϕ lớn,nhiệt độ 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 tăng 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 không khí nóng khác có độ ẩm thấp và nhiệt độ cao tiếp tục

Trang 14

đi vào buồng sấy.

1 Buồng đốt

2 Buồng hòa trộn

3 Quạt

4 Buồng sấy

Hình 2-3: Sấy vật liệu ẩm bằng phương pháp trao đổi nhiệt đối lưu không khí

1.2.3 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 bằngcách 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 được sấy khô Hơi nước từ vật liệu được thoát ra ngoài thông qua một quạt hút ẩm

1.2.4 Sấy vật liệu ẩm bằng phương pháp sấy bức xạ (Radiation drying)

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 sấy đến nhiệt độ bay hơi ẩm trong vật sấy, làm giảm độ ẩm của nó

đến mức yêu cầu

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

Sấy thăng hoa là quá trình làm giảm độ ẩm của vật sấy bằng thăng hoa (từ thể rắnthành thể hơi)

Sấy thăng hoa có ưu điểm rất lớn mà các phương pháp sấy khác không có:

16

Đồ

• Sản phẩm sấy có chất lượng cao (giữ nguyên màu sắc, cấu trúc, hương vị, tính

thủy hóa…)

• Giữ được hoạt tính sinh học

Trong công nghiệp chế biến và bảo quản thực phẩm, sấy thăng hoa được ápdụng để sấy thịt, cá, rau quả đóng hộp…và trong cả ngành sản suất dược phẩm Muốn

bảo quản lâu dài thì sản phẩm sấy thăng hoa phải được đóng hộp có độ kín cao

Trong các thiết bị sấy đối lưu, năng lượng vật liệu sấy nhận được bằng 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 Tácnhân sấy trong thiết bị sấy đối lưu thường là không khí nóng hoặc khói lò Thiết bị sấy

đối lưu có thể sấy lúa có thể có các dạng sau:

2.1 Máy sấy thùng quay (Rotary dryer – Drum dryer)

Thiết bị sấy thùng quay cũng là một thiết bị sấy chuyên dùng để sấy các vậtliệu dạng hạt rời, các loại muối kim loại trong sản xuất hóa chất, các loại ngũ cốc: lúa,

Trang 15

ngô, đậu … hoặc bột nhão, cục (bột nhẹ, CaCO3) có độ nhão ban đầu lớn khó tự dịch

chuyển nếu dùng thiết bị sấy tháp 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 traođổi 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

17

Đồ

Hình 2-4: Máy sấy thùng quay cấp nhiệt trực tiếp

Trang 16

Hình 2-5: 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 một phần sản phẩm

bay theo và thải vào môi trường Tốc độ chuyển động của tác nhân trong thùng sấythường vào khoảng 1 ÷ 3 m/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

18

Đồ

* Truyền nhiệt đối lưu giữa dòng tác nhân và bề mặt lớp vật liệu nằm ở phía dướithùng sấy

* 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 kính 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

2.2 Máy sấy tháp (Tower Dryer – Shaft Grain Dryer)

a Cấu tạo, nguyên lí hoạt động và đặc điểm:

Hệ thống máy sấy gồm calorifer hoặc cấp nhiệt trực tiếp từ buồng đốt hòa trộn vớikhông 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 chiềurộng và chiều dài Trong tháp sấy người ta bố trí hệ thống kênh dẫn và thải tác nhân xen

kẽ nhau ngay 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

Trang 17

trao đổi nhiệt sấy và nhận thêm ẩm đi vào các kênh thải ra ngoài Vật liệu sấy chuyển

động từ trên xuống dưới từ tính tự chảy 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 dẫn 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 tháp, 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 dzích dzắc trong tháp sấy Để tăng năng suất thiết bị

ngoài phương pháp mở rộng dung lượng của tháp thì ở một mức độ đáng kể người ta còntìm 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 ÷ 0.7 m/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 (đọng lại trong các đoạn ống, dẫn đến quạt thải…)

Các loại máy sấy tháp phổ biến:

• Máy sấy tháp tam giác

• Máy sấy tháp tròn

• Máy sấy tháp hình thoi

19

Đồ

Hình 2-6: Máy sấy tháp tam giác

Trang 19

Hình 2-9: Máy sấy tháp

21

Đồ

Hình 2-10 : Máy sấy tháp kiểu hình thoi

b Tháp sấy liên tục.

Hạt qua tháp sấy một lượt rồi bin ủ và “nghỉ” ở đó một thời gian (từ 2 đến 24 giờ

tùy chế độ sấy và loại hạt), sau đó hạt lại qua tháp sấy lượt thứ hai và cứ tiếp tục như thế

lượt thứ 3, 4 … Mục đích của bin ủ là cho ẩm độ ở trung tâm hạt có thời gian ra ngoài bề

Trang 20

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 ra 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 phầntăng năng suất thiết bị và nâng cao chất lượng sản phẩm Khoảng cách tối thiểu giữa kênhdẫn và kênh thải phụ thuộc vào kích thước hạt cần sấy Khoảng cách này có thể lấy từ 70

÷ 100 mm 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 ÷ 100 mm

hoặc lớn hơn

Do các 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

22

Đồ

c Tháp sấy tuần hoàn – sấy theo mẻ.

Hạt đi qua tháp sấy được gàu tải đưa trở lại tháp Thời gian ủ thực chất là thời gianhạt 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 máy sấy tháp, nhiệt độ dùng trong chế độ sấy tuần hoàn phải

thấp hơn so với sấy liên tục

Thực sự, chọn chế độ nhiệt cho máy sấy là một bài toán cân đối kinh tế Tăng

nhiệt độ sấy thì giảm chi phí vì thời gian sấy nhanh hơn nhưng hao hụt giá trị hạt vì giảmchất lượng

Máy sấy tháp có các 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 ẩm độ rất tốt [14]

d 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 (ω = 20 ÷ 30%) và có thể

dịch chuyển dễ dàng từ trên đỉnh tháp xuống dưới nhờ chính trọng lượng của nó Đôi khitrong 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 hoặcđịnh kì

Tómlại:Trongcácloạimáysấycóthểsấyđượchạtlúanhưtrên,tachọnmáysấythápvớicácưuđiểmcóthểápdụngthựctếtạiđịaphương

Trang 21

Đồ

1.1 Cây lúa

Lúa là một trong năm loại cây lương thực chính của thế giới, cùng với ngô (Zea

Mays L.), lúa mì (Triticum sp tên khác: tiểu mạch), sắn (Manihot esculenta Crantz, tên

khác khoai mì) và khoai tây (Solanumtuberosum L.).

Trang 22

Hình 3-1: Cây lúa

Lúa có nguồn gốc ở vùng nhiệt đới và cận nhiệt đới khu vực đông nam châu Á vàchâu Phi Nó cung cấp hơn 1/5 toàn bộ lượng calo tiêu thụ bởi con người Lúa là các loàithực vật sống một năm, có thể cao tới 1-1,8 m, đôi khi cao hơn, với các lá mỏng, hẹp bản(2-2,5 cm) và dài 50-100 cm Các hoa nhỏ thụ phấn nhờ gió mọc thành các cụm hoa phânnhánh cong hay rủ xuống, dài 30-50 cm Hạt là loại quả thóc (hạt nhỏ, cứng của các loại

cây ngũ cốc) dài 5-12 mm và dày 2-3 mm Cây lúa non được gọi là mạ Sau khi ngâm ủ,

người ta có thể gieo thẳng các hạt thóc đã nảy mầm vào ruộng lúa đã được cày, bừa kỹ

24

Đồ

án chuy ên ngành Kỹ Thuật Nhiệt hoặc qua giai đoạn gieo mạ trên ruộng riêng để cây lúa non có sức phát triển tốt, sau mộtkhoảng thời gian thì nhổ mạ để cấy trong ruộng lúa chính Sản phẩm thu được từ cây lúa

là thóc khoảng 85 ngày sau khi gieo xuống ruộng Sau khi xát bỏ lớp vỏ ngoài thu được

sản phẩm chính là gạo và các phụ phẩm là cám và trấu Gạo là nguồn lương thực chủ yếucủa hơn một nửa dân số thế giới (chủ yếu ở châu Á và châu Mỹ La tinh), điều này làm

cho nó trở thành loại lương thực được con người tiêu thụ nhiều nhất

c lúa trổ “đòng” đều d hạt lúa đã chín sinh lí

Trang 23

e thu hoạch lúa f đưa lúa vào tháp sấy

25

Đồ

Hình 3-2: các giai đoạn phát triển của cây lúa – hạt gạo

1.2 Cấu tạo hạt lúa

Hạtlúanhìnbênngoàicócácthànhphầnchínhlà:màylúa,vỏtrấu,vỏhạt,nội

nhũvàphôi

Awn: râu lúa Lemma: vỏ Starchy endosperm: nội nhũ tinh bột Aleurone: hạt alơron

Tegmen: vỏ Palea: mày Pericap: vỏ hạt Sterile: vỏ bao nhỏ Embryo: mầm, phôi Scutellum: vảy nhỏ Epiblast: lá mặt

Trang 24

Coleoptile: lá bao mầm Plumule: chồi mầm Radicle: rễ mầm Coleorhize: thân mầm Rachilla: cuống hạt

Hình 3-3: Cấu tạo hạt lúa

26

Đồ

• Màylúa:trongquátrìnhsấyvàbảoquản,màylúarụngralàmtănglượngtạpchấtvà

bụitrongkhốihạt

• Vỏtrấu:bảovệhạtgạo,chốngcácảnhhưởngcủamôitrườngvàsựpháhoạicủasinh

vật,nấmmốc

• Vỏhạt:baobọcnộinhũ,thànhphầncấutạochủyếulàlipitvàprotit

• Nộinhũ:làthànhphầnchínhcủahạtlúa,chứa90%làgluxit

• Phôi:nằmởgócdướinộinhũ,cónhiệmvụbiếncácchấtdinhdưỡngtrongnộinhũđể

nuôimầmkhihạthạtlúanảymầm

Cácthànhphầnhóahọccủahạtlúa:

1.3 Các đặc tính chung của khối lúa

a Tính tan rời: là đặc tính khi đổ lúa từ độ cao h xuống mặt phẳng nằm ngang,

lúa tự dịch chuyển để tạo thành khối có dạng chóp nón Góc tạo thành bởi đường sinh vớimặt phẳng đáy nằm ngang của hình chóp gọi là góc nghỉ hay góc nghiêng tự nhiên của

khối hạt Về trị số thì góc nghỉ tự nhiên bằng góc ma sát giữa hạt với hạt nên còn gọi là

góc ma sát trong, kí hiệu ϕ1 Dựa vào độ tan rời này để xác định để xác định sơ bộ chất

lượng và sự thay đổi chất lượng của lúa trong quá trình sấy và bảo quản Đối với lúa, gócnghỉ khoảng từ 32 ÷ 400

Nếu ta để hạt trên một mặt phẳng và bắt đầu nghiêng mặt phẳng này cho tới khi

hạt bắt đầu trượt thì góc giới hạn giữa mặt phẳng ngang và mặt phẳng trượt gọi là góc

trượt (góc ma sát ngoài), kí hiệu ϕ2 Trường hợp không phải là một hạt mà là một khối

hạt thì góc trượt có liên quan và phụ thuộc vào góc nghiêng tự nhiên

NướcGluxitProtitLipitXenluloTroVitaminB113%

Trang 25

Hình 3-4 : các góc trong khối hạt

Góc nghỉ và góc trượt càng lớn thì độ rời càng nhỏ, ngược lại góc nhỏ thì khả

năng dịch chuyển lớn, nghĩa là độ rời lớn

27

Đồ

Độ rời của khối hạt dao động trong khoảng khá rộng tùy thuộc vào các yếu tố nhưkích thước, hình dạng hạt và trạng thái bề mặt hạt, độ ẩm của hạt, số lượng và loại tạp

chất trong khối hạt Đối với góc trượt còn thêm một yếu tố quan trọng nữa là loại vật liệu

và trạng thái bề mặt vật liệu trượt

Loại hạt có dạng hình cầu, bề mặt hạt nhẵn như đậu, loại hạt không có hình cầu và

bề mặt hạt xù xì như lúa thì góc nghỉ và góc trượt lớn

Độ tạp chất của khối hạt càng cao đặc biệt là nhiều tạp chất rác thì độ rời càng

nhỏ Độ ẩm của khối hạt càng cao thì độ rời càng giảm

Trong bảo quản, độ rời của khối hạt có thể thay đổi tùy thuộc vào điều kiện bảo

quản Nếu bảo quản quá lâu hay đã xảy ra quá trình tự bốc nóng làm cho khối hạt bị nén

chặt, độ rời giảm hay thậm chí có khi mất hẳn độ rời

b Tính tự phân loại: khối hạt có cấu tạo từ nhiều thành phần khác nhau (lúa

chắc, lúa lép, tạp chất…), không đồng chất (khác nhau về hình dạng, kích thước, tỉtrọng…), do đó trong quá trình di chuyển chúng tự tạo nên những vùng khác nhau về chấtlượng gọi là tính tự phân loại của khối hạt Hiện tượng tự phân loại ảnh hưởng xấu đến

việc làm khô và bảo quản hạt Những vùng nhiều hạt lép và tạp chất sẽ dễ bị hút ẩm, dễ

bị cuốn theo tác nhân sấy trong quá trình sấy

c Độ xốp của khối hạt: Độ xốp của vật liệu ε là phần thể tích bị chiếm chỗ do

khoảng không gian giữa các hạt Giá trị của độ xốp phụ thuộc vào hình dạng hạt, cách màchúng sắp xếp trong khối hạt (những hạt nhỏ có thể lấp đầy các khoảng trống giữa các hạtlớn) Trong quá trình sấy, khối hạt cần có độ xốp (lỗ hổng) cần thiết cho quá trình truyềnnhiệt và truyền ẩm với tác nhân sấy được dễ dàng

ρ

Trong đó:

ρv:mậtđộkhốihạtchứatrongđơnvịthểtíchđó(khốilượngthểtích)

ρh:khốilượngriêngcủahạtchứatrongđơnvịthểtíchđó

d Tính dẫn nhiệt và tính truyền nhiệt: quá trình dẫn nhiệt và truyền nhiệt trong

khối hạt luôn tiến hành theo hai phương pháp song song đó là dẫn nhiệt và đối lưu Đại

lượng đặc trưng cho khả năng dẫn nhiệt của lúa là hệ số dẫn nhiệt λ = 0.12 ÷ 0.2kCal/m.h.độ và sự trao đổi nhiệt đối lưu giữa lớp hạt nóng và lớp hạt nguội mới vào Cả

hai đặc tính này của lúa đều rất nhỏ nhưng chúng cũng có ảnh hưởng đến quá trình sấy

vε −= 1

Trang 26

e Tính hấp thụ và nhả các chất khí, hơi ẩm trong quá trình sấy thường là hiện

tượng ở bề mặt Vì vậy, trong quá trình sấy luôn xảy ra nhiều giai đoạn: sấy ⇒ ủ ⇒ sấy

⇒ ủ….để giúp độ ẩm trong nhân hạt có thời gian di chuyển ra bề mặt hạt, làm cho lúa

được khô đều và ít bị nứt gãy khi xay xát

28

Đồ

Lúasaukhisấycóthểđượcdùnglàmlươngthựchoặcđểlàmgiống,dựtrữ.Vì

vậy,lúasaukhisấycầnđảmbảođượccácyêucầusau:

• Hạtlúacònnguyênvẹnvỏtrấubaobọchạtgạo

• Hạtlúacòngiữnguyênhìnhdạng,kíchthướcvàmàusắc

• Cómùivịđặctrưngcủalúavàkhôngcómùikhác(mùitácnhânsấy )

• Hạtlúakhôngbịrạnnứt,gãyvụnvàđặcbiệtlàlúagiốngphảiđảmbảokhảnăngnảy

mầmcủahạtsaukhisấy

• Saukhisấy,lúaphảiđạtđộẩmbảoquản,nếukhôngsẽlàmôitrườngtốtchomối,mọtpháhoại

Hình 3-5: Tóm tắt qui trình công nghệ

ỞĐồngBằngSôngCửuLong,vụđôngxuânlàmùavụmàbàconnôngdântrôngchờnhiềunhất.Đốivớinhữngvùngcólũlụtthìsaumùalũlụtthìlượngphùsabồiđắp

chođấttrồngrấtlớnnênvụlúađôngxuâncónăngsuấtlúarấtcao.Mặtkhác,vụđông

xuâncóthờitiếtkháthuậnlợichoviệccanhtáclúa.Ởmùavụnàytrờirấtítmưanênbàconnôngdâncóthểđểlúachíntrêncâyđếnđộẩmhạtcònkhoảng20 ÷ 25%thìthu

hoạchnhưngnếuđểlúachíntrêncâynhưthếthìsaukhithuhoạchtỉlệrơirụngrất

nhiều,làmthấtthoáthạtlúa.Đểgiảiquyếttìnhtrạngnàythìngaykhicâylúađược

khoảng85ngày,độchíncủahạtkhoảng80%,độẩmhạtkhoảng27%thìbàconnông

Trang 27

Cònđốivớicáctrungtâmnôngsản,nhàmáyxayxáthaycáckhochứalúalớnthìngười

29

Đồ

tadùngphươngphápsấylúađểnhanhchóngđạtđộẩmyêucầuchoquátrìnhxayxátvàbảoquản

Hình 3-6: thu hoạch lúa trên đồng ruộng

Lúalàvậtliệudạnghạt,cóthểđượcsấyvớinhiềuloạimáysấykhácnhau.Ởđây,

tadùngthiếtbịsấythápđểsấylúa.Tácnhânsấylàhỗnhợpkhóivàkhôngkhítươiđượchòatrộnvớinhaurồiđượcdẫnquacáckênhdẫnđểtraođổinhiệt,ẩmvớikhốilúađượcchảytựnhiêntừtrênxuốngnhờchínhtrọnglượngcủachúngrồisauđókhíthảivàocáckênhthảiđểthảiramôitrường.Đâylàthiếtbịchuyêndùngđểsấyhạt,vớitácnhânsấy

làkhôngkhínóngsẽđảmbảoyêucầuvệsinhchohạtlúa,chếđộsấykhôngquácaodo

đóđápứngđượcyêucầusửdụnglúalàmgiống,làmthựcphẩmhaybảoquảnchúng

Bảng3-1: Các thông số của hạt lúa

Trongkĩthuậtsấycácloạivậtliệuẩmbằngphươngphápđốilưu,ngườitathườngdùngcácmôichấtnhưkhôngkhí,khóilòhoặccácloạikhítrơvàhơinướcquánhiệtđểlàmtácnhânsấy

Độ ẩm sau thu hoạch ≈ 20÷ 27%[6]

Độ ẩm cần đạt được để bảo quản ≈ 14%

Độ ẩm cân bằng trong quá trình sấy ≈ 13%

≈ 1.31 m /kgKhối lượng của 1000 hạt/kg ≈26.5x10-3

40 ÷ 42 C Lúa làm giống

Trang 28

30

Đồ

án chuy ên ngành Kỹ Thuật Nhiệt như:N2,O2,CO2vàmộtsốkhíkhác.Khinghiêncứuvềkhôngkhíẩm,taxemnólàmộtthànhphầnđồngnhấtvàkhisấykhôngkhíthườngởápsuấtkhíquyển,nhiệtđộtrong

phạmvitừvàichụcđộđếnvàitrămđộC.Khitínhtoán,taxemkhôngkhílàkhílí

tưởng

Khảnăngsấycủakhôngkhíthểhiệnbởisựchênhlệchgiữanhiệtđộbầukhôvà

nhiệtđộbầuướt(∆t=tk–tư)hoặcsựchênhlệchgiữaápsuấtbãohòavàápsuấthơi

riêngphần(∆P=Pb–Ph)cũngnhưchênhlệchhàmẩm(∆d=db–dh).Bằngsựthayđổi

trạngtháicủakhôngkhí,ngườitacóthểtạoracácchếđộsấykhácnhauphùhợpvới

từngloạivậtliệusấykhácnhau

Nhưchúngtađãbiết,ngoàikhôngkhíẩm,khóilòcũnglàtácnhânsấyphổbiến

Khóilòcóthểđượctạoranhờđốtnhiềuloạinhiênliệukhácnhautrongđóchủyếulà

nhiênliệuhóathạch(thanđá)vàcácnhiênliệugốcsinhkhốikhácnhưcủi,trấu,bã

mía…Khóilòthườngđượcsửdụngtrongcácthiếtbịsấyvớitưcáchlànguồncungcấp

giántiếpđểđốtnóngtácnhânsấy(trongcaloriferkhôngkhí–khóilò)hoặcvớitưcách

làtácnhânsấytrựctiếp,vừacungcấpnhiệtchovậtliệusấyvừamangẩmthảivàomôi

trường

Trongkhóilòchỉcóhaithànhphầnlàkhóikhôvàhơinước.Nếusửdụngkhóilòvớitưcáchlàmộttácnhânsấythìtrongtínhtoántasẽxemkhóilònhưlàmộtdạngnào

đócủakhôngkhíẩm,vàvìthếtacóthểdùngđồthịI–dcủakhôngkhíẩmđểbiểudiễn

cáctrạngtháihayquátrìnhnhiệtđộngcủakhóilò.Haynóicáchkhác,khóilòcũngcó

cácthôngsốnhưentanpyI,độchứaẩmd, độẩmtươngđốigiốngnhưkhôngkhíẩm

Khóilòđượcsinhradođốttrấu,nguồnnhiênliệurấtdồidàoởvùngĐồngBằng

SôngCửuLong.Trongbàiđồán,dùngkhóilòlàmtácnhânsấytrựctiếpbằngcáchđốt

trấucấpnhiệt

Hình 3-7: Trấu nhiều đến mức người ta phải đổ bỏ

Trang 29

Đồ

án chuy ên ngành K ỹ Thuật Nhiệt

Theo giả thiết:

Độẩmcânbằngcủalúalàωcb=13%(trang25[1])

Theo giả thiết ban đầu và đặc tính của vật liệu sấy ta chọn hệ thống sấy lúa là hệ thốngsấy tháp tam giác

Độ ẩm sau thu hoạch ωvào≈ 20÷ 27% chọn ωvào≈ 27%

Độ ẩm cần đạt được để bảo quản ωra≈14%

Độ ẩm cân bằng trong quá trình sấy ωcb≈ 13%

≈ 1.31 m /kgKhối lượng của 1000 hạt/kg ≈26.5x10-3

40 ÷ 42 C Lúa làm giống

Với độ ẩm tuyệt đối là ωkcb = ωcb 13

Trang 30

Đồ

Trongmáysấytháp,ngườitathườngphânthànhhaivùngchính:vùngsấyvà

vùnglàmmát.Ởđây,tachọn3vùngsấyvà1vùnglàmmát.Vùngsấyđểgianhiệtvà

táchẩmtronghạtlúa;Vùnglàmmátđểlàmmáthạtlúasaukhisấycónhiệtđộcao,

nhằmnângcaochấtlượnghạtlúa

Mụcđíchcủaviệcphânthànhnhiềuvùngsấy,cóvùnglàmmátvàcóđảotrộn:

lúalàloạihạtcócảẩmbềmặtvàẩmbêntrongnhânhạt,phânthànhnhiềuvùngsấyvới

cácnhiệtđộsấykhácnhauđểkhilúatừtrêncaorơixuốngquavùngsấy1cónhiệtđộ

caosẽlấyđiẩmbềmặtcủahạtlúa,sauđólúaquavùngsấy2,3đểẩmbêntrongnhân

hạtcóthờigiandichuyểnrabềmặthạtdochênhlệchnhiệtđộvàphânápsuấthơinước.Vớiviệcđảotrộnnhiềulầnsẽđảmbảohạtlúakhôngbịứngsuấtnhiệtgâygãyvỡkhi

xayxát(mỗilầnđảotrộnsẽgiảmđượclượngẩm khoảng 2 ÷ 4%)

Lúacóđộẩmđầuvàolà27%,độẩmđầuralà14%nênđộẩmcầntáchrakhỏilúa

là13%.Đốivớicácloạihạt,đểchochấtlượnghạtổnđịnhsaumỗilầnsấythìđộgiảm

ẩmmỗilầnđảotrộnkhoảng2÷4%.Tachọnsơbộgiảmẩmmỗilầnlà3.25%nênsẽ

phảiđảotrộn13/3.25=4lầnhay(1+1+1+0.25)×4=13

Ta chọn phân bố giảm ẩm trong 3 vùng sấy và vùng làm mát như sau:

Trang 31

• Vùnglàmmát4:ω41=ω32=14.25%,ω42 = 14%,ωtb4=14.125%

Lượng ẩm cần bốc hơi trong một giờ theo công thức:

Do đó, khối lượng lúa còn lại ở vùng 1: G12 = G11 – W1 =6000 – 81 = 5919 kg

• Lượng ẩm cần bốc hơi trong một giờ trong vùng sấy 2

W2= G12 ω 21 − ω 22

100− ω22

= 5919 × 26 − 25

100 − 25 = 79 kg

Do đó, khối lượng lúa còn lại ở vùng 2: G22 = G12 – W2 = 5919 – 79 = 5840 kg

100 − 24

= 77kg

• Lượng ẩm cần bốc hơi trong một giờ trong vùng làm mát

W4= G32 ω 41 − ω 42

100 − ω42

= 5763× 24 − 23 75

100 − 23.75 = 19 kg

Do đó, khối lượng lúa còn lại: G42 = G32 – W4 = 5763 – 19 = 5744 kg

Tổng lượng ẩm đã lấy ra trong quá trình sấy và quá trình làm mát lần I:

WI=W1+W2+W3+W4= 81+79+77+19=256kghay WI=G11–G42=6000–5744=256kg

Lần đảo trộn II

100 − 22.75

= 74kg

W2= G12 ω 21 − ω 22

100− ω22

= 5670 × 7522 − 21 75

100 − 21.75 = 72 kg

100 − 20.75

= 71kg

Trang 32

Dođó,khốilượnglúacònlại:G42=G32–W4=5527–17=5510kg

WII=W1+W2+W3+W4= 74+72+71+17=234kghay WII = G11 – G42 = 5744 – 5510= 234 kg

Lần đảo trộn III

100 −19.5

= 68kg

Dođó,khốilượnglúacònlạiởvùng1:G12=G11–W1=5510–68=5442kg

W2= G12 ω 21 − ω 22

100− ω22

= 5442 × 19 5 − 18 5

100 −18.5 = 67 kg

100 −17.5

= 65kg

W4= G32 ω 41 − ω 42

100− ω42

= 5310 × 17 5 − 17 25

100 −17.25 = 16 kg

Dođó,khốilượnglúacònlại:G42=G32–W4=5310–16=5294kg

WIII = W1 + W2 + W3 + W4 = 68 + 67 + 65 + 16 = 216 kghay WIII = G11 – G42 = 5510 – 5294= 216 kg

Lần đảo trộn IV

100 −16.25

= 63kg

W2= G12 ω 21 − ω 22

100− ω22

= 5231× 16 25 − 25 15

100 −15.25 = 62 kg

100 −14.25

= 60kg

W4= G32 ω41 − ω42

100− ω42

= 5109 × 14 25 − 14

100 −14 = 15 kg

Dođó,khốilượnglúacònlại:G42=G32–W4=5109–15=5094kg

Trang 33

WIV=W1+W2+W3+W4=63+62+60+15=200kghay WIV=G11–G42=5294–5094=200kg

Từ đó:

Tổnglượngnướcvùng1táchđượcqua4lầnđảotrộn:ΣW1=286kg

Tổnglượngnướcvùnglàmmáttáchđượcqua4lầnđảotrộn:ΣW4=67kg

LầnđảotrộnthứItáchđượclượngnước:WI=256kg

LầnđảotrộnthứIItáchđượclượngnước:WII=234kg

LầnđảotrộnthứIIItáchđượclượngnước:WIII=216kg

LầnđảotrộnthứIVtáchđượclượngnước:WIV=200kg

Tổng lượng nước đã tách được:

W=ΣW1+ΣWII+ΣWIII+ΣWIV=WI+WII+WIII+WIV=906kg

Khối lượng lúa còn lại sau sấy:

G42=G11–W=6000–906=5094kg

♦ Nhiệtđộtác nhân sấylàkhóilòhòatrộnvớikhôngkhítươiđểsấylúathườngtừ

500 ÷ 900Cnêntachọnnhiệtđộtácnhânvàovàraởcácvùngsấyvàvùnglàmmátnhư

sau: Nếu lấy nhiệt độ đầu ra của tác nhân sấy ở từng vùng bé hơn nhiệt độ tới hạn của hạt

từ50÷100Cthìnhiệtđộracủatácnhânsấyđượcchọntheođiềukiệnti2≤(5÷10)+thi.(vớithilànhiệtđộtớihạncủahạtởtừngvùngsấy)

• Vùngsấy1:t11=850C,t12=480C

• Vùngsấy2:t21=700C,t22=400C

• Vùngsấy3:t31=600C,t32=350C

• Vùng làm mát: t41 = 280C, t42 = 350C

♦ Nhiệtđộvật liệu sấyvàovàrakhỏicácvùng,tachọnnhiệtđộvậtliệusấyvàovàra

khỏicácvùngtheonguyêntắc:nhiệtđộvàovùngsaubằngnhiệtđộracủavùngtrước:

Trang 34

Hình 4-1: Sơ đồ nguyên lí hệ thống máy sấy tháp

Hình 4-2: Đồ thị I – d: Quá trình sấy bằng khói lò

Trang 35

Cpk = 1.0048 kJ/kgđộ: nhiệt dung riêng của không khí khô

Cpa = 1.842 kJ/kgđộ: nhiệt dung riêng của hơi nước

r = 2500 kJ/kg: ẩn nhiệt hóa hơi

Trấu có thành phần làm việc như sau:

Nhiệt trị cao của trấu:

= 339 × 37.13 + 1030 × 4.12 −109 × (31.6 − 0.04) − 25 × 9 = 13165.63 kJ

kg = 3145 kCal

kg

Thể tích không khí khô lí thuyết cần thiết để đốt cháy hoàn toàn 1kg trấu:

Định dạng
Số trang	71
Dung lượng	2,52 MB