Tính toán, thiết kế và chế tạo hệ thống sấy chân không với năng suất 2 kg nguyên liệu mẻ

Chính vì thế, sấy chânkhông có những ưu điểm như sau: do quá trình sấy tiến hành sấy ở nhiệt độ thấp và áp suất thấp do đó sản phẩm sấy chân không giữ được hầu như đầy đủ các tính chấtđặ

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP.HCM

KHOA CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC

BỘ MÔN CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT NHIỆT

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

TÍNH TOÁN THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO

HỆ THỐNG SẤY CHÂN KHÔNG

VỚI NĂNG SUẤT 2KG MÍT/MẺ

GVHD: TH.S NGUYỄN LÊ HỒNG SƠN

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP.HCM

KHOA CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC

BỘ MÔN CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT NHIỆT

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

TÍNH TOÁN THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO

HỆ THỐNG SẤY CHÂN KHÔNG

VỚI NĂNG SUẤT 2KG MÍT/MẺ

GVHD: TH.S NGUYỄN LÊ HỒNG SƠN

SVTH : LÊ HOÀNG LINH MSSV: 15147105

CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

Độc lập – Tự do – Hạnh phúc

*** Tp Hồ Chí Minh, ngày tháng năm 2019NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

2 TRẦN VƯƠNG THÀNH PHÚ 15147115

Lớp: 151470A Ngành: Công nghệ kỹ thuật Nhiệt

1.Tên đề tài: Tính toán, thiết kế và chế tạo hệ thống sấy chân không với

năng suất 2 kg nguyên liệu/mẻ.

2 Nhiệm vụ của đề tài:

- Tính toán, thiết kế và chế tạo máy sấy chân không với năng suất 2 kgnguyên liệu/mẻ

- Khảo nghiệm đánh giá khả năng hoạt động của máy

3 Ngày giao nhiệm vụ khóa luận:

4 Ngày hoàn thành khóa luận:

5 Giáo viên hướng dẫn: TH.S NGUYỄN LÊ HỒNG SƠN

Phần hướng dẫn: Toàn bộ khóa luận.

Nội dung và yêu cầu khóa luận tốt nghiệp đã được thông qua bởi Trưởng Bộ mônCông nghệ kỹ thuật Nhiệt

PHIẾU NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN

2 TRẦN VƯƠNG THÀNH PHÚ 15147115

Lớp: 151470A Ngành: Công nghệ kỹ thuật Nhiệt

Tên đề tài: Nghiên cứu tính toán, thiết kế và chế tạo hệ thống sấy chân không với

năng suất 2 kg nguyên liệu/mẻ.

Giáo viên hướng dẫn: TH.S NGUYỄN LÊ HỒNG SƠN

NHẬN XÉT

1 Về nội dung đề tài & khối lượng thực hiện:

2 Ưu điểm:

3 Khuyết điểm:

4 Đề nghị cho bảo vệ hay không?

5 Đánh giá loại:

6 Điểm:……….(Bằng chữ: )

Giáo viên hướng dẫn

(Ký & ghi rõ họ tên)

CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

Độc lập – Tự do – Hạnh Phúc

*******

PHIẾU NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN

2 TRẦN VƯƠNG THÀNH PHÚ 15147115

Lớp: 151470A Ngành: Công nghệ kỹ thuật Nhiệt

Tên đề tài: Nghiên cứu tính toán, thiết kế và chế tạo hệ thống sấy chân không với

năng suất 2 kg nguyên liệu/mẻ.

Giáo viên phản biện:

NHẬN XÉT 1 Về nội dung đề tài & khối lượng thực hiện:

2 Ưu điểm:

3 Khuyết điểm:

4 Đề nghị cho bảo vệ hay không?

5 Đánh giá loại:

6 Điểm:……….(Bằng chữ: )

Tp Hồ Chí Minh, ngày tháng năm 2019

Giáo viên phản biện

(Ký và ghi rõ họ tên)

LỜI CẢM ƠN

Với lòng biết ơn sâu sắc nhất, chúng tôi xin gửi đến quý Thầy, Cô ở KhoaCông nghệ kỹ thuật Nhiệt – Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật Thành phố Hồ ChíMinh đã truyền đạt vốn kiến thức quý báu cho chúng tôi trong suốt thời gian học tạitrường

Đồ án tốt nghiệp chuyên ngành: Công nghệ kỹ thuật Nhiệt với đề tài: Nghiên cứu tính toán, thiết kế và chế tạo hệ thống sấy chân không với năng suất 2 kg nguyên liệu/mẻ là kết quả của quá trình cố gắng của nhóm và sự giúp đỡ động viên

khích lệ của các thầy, cô Thông qua bài viết này nhóm chúng tôi xin gửi lời cảm ơnđến các thầy, cô trong Bộ môn Công nghệ kỹ thuật Nhiệt

Đặc biệt, chúng tôi xin chân thành cảm ơn thầy Nguyễn Lê Hồng Sơn đãnhiệt tình giúp đỡ và hỗ trợ chúng tôi trong suốt thời gian thực hiện đồ án; dành rấtnhiều tâm huyết và theo dõi sát sao tiến độ hoàn thành đồ án tốt nghiệp của nhómchúng tôi

Đồng thời do trình độ và kinh nghiệm thực tiễn còn hạn chế nên bài luận vănkhông thể tránh khỏi những thiếu sót, chúng tôi rất mong nhận được ý kiến đónggóp từ phía thầy, cô để chúng tôi rút kinh nghiệm và hoàn thành tốt hơn

Chúng tôi xin chân thành cảm ơn!

MỤC LỤC

DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT VÀ KÝ HIỆU

Fr – Tiêu chuẩn Prandtl, v/a

Gr – Tiêu chuẩn Grashof,

3 / 2

g L t vβ ∆

Nu – Tiêu chuẩn Nusselt, αL/λ

Pe – Tiêu chuẩn Peclet, ωL a/

Pr – Tiêu chuẩn Prandtl, v/a

Re – Tiêu chuẩn Reynolds, ωL v/

Ra – Tiêu chuẩn Rayleigh, Gr.Pr

DANH MỤC CÁC BẢNG

Bảng 1.1 Ưu và nhược điểm của phương pháp sấy tự nhiên……… 19

Bảng 1.2 Ưu và nhược điểm của phương pháp sấy bằng thiết bị……….19

Bảng 1.3 Ưu và nhược điểm của phương pháp sấy bơm nhiệt……….23

Bảng 1.4 Phân loại khoa học của mít……….……… 29

Bảng 1.6 Thành phần dinh dưỡng trong 100g phần ăn được của múi mít tươi ….32

Bảng 1.6 Thông số kỹ thuật tủ sấy chân không hình trụ ngang YZG-600 Φ×L… 34

Bảng 1.7 Thông số kỹ thuật máy sấy chân không kiểu tủ hộp vuông FZG-15…….35

Bảng 1.8 Thông số kỹ thuật máy sấychân không vi sóng WHZ-0……… 36

Bảng 3.1 Các thông số trạng thái tại các điểm nút của chu trình……… 62

Bảng 4.1 Bảng thông số của thiết bị đo độ ẩm GM610………78

Bảng 4.2 Bảng thông số sấy chân không……… 81

Bảng 4.3 Thông số hệ thống lạnh của máy sấy chân không……….82

Bảng 4.4 Đặc tính kỹ thuật của hệ thống sấy chân không……… 84

Bảng 4.5 Bảng so sánh kinh tế giữa sấy chân không và sấy đối lưu………85

DANH MỤC CÁC HÌNH ẢNH

Hình 1.1 Sơ đồ nguyên lý hệ thống sấy thăng hoa DS-7……….……….20

Hình 1.2 Hệ thống sấy chân không……….……… 21

Hình 1.3 Sơ đồ nguyên lý sấy bơm nhiệt……….……….22

Hình 1.4 Sơ đồ sấy bằng không khí……….……….……… 25

Hình 1.5 Đường cong sấy……….……….……….… 27

Hình 1.6 Đường cong tốc độ sấy sấy giảm tốc……….……… 27

Hình 1.7 Một số hình ảnh về mít………

……… 29

Hình 1.8 Máy sấy chân không trụ tròn YZG-600.……….……… 34

Hình 1.9 Máy sấy chân không kiểu tủ FZG-15……….………35

Hình 1.10 Máy sấy chân không vi sóng WHZ-0……….……….36

Hình 1.11 Thùng sấy chân không cánh đảo……….……….36

Hình 1.12 Máy sấy chân không trụ tròn (Trung tâm năng lượng)……….… 37

Hình 1.13 Sơ đồ thiết bị sấy chân không băng tải.……….……… 37

Hình 2.1 Hệ thống sấy chân không……….……… 40

Hình 2.2 Sơ đồ nguyên lý của hệ thống sấy……….……….43

Hình 3.1 Đồ thị T-s……….……… 61

Hình 3.2 Đồ thị lgP-h……….……… 61

Hình 3.3 Sơ đồ mạch điện của tủ điện……….……….68

Hình 3.4 Hệ thống sấy chân không……….……… 68

Hình 3.5 Bình chứa gas cao áp……….……….68

Hình 3.6 Máy nén……….……….……….……… 69

Hình 3.7 Van chặn……….……….……….……… 69

Hình 3.8 Phin lọc……….……….……….………

69 Hình 3.9 Công cụ kiểm soát áp suất……….……….…………69

Hình 3.10 Thiết bị ngưng tụ - đóng băng………….……… 70

Hình 3.11 Bơm chân không………….……….……….…… 70

Hình 3.12 Bình tách lỏng………….……….……….……… 70

Hình 3.13 Van điện từ……… ….……….……….………….70

Hình 3.14 Dàn nóng……….……….71

Hình 3.15 Màn hình điều khiển……….………

……… 71

Hình 3.16 Mặt trong buồng sấy……….………

71 Hình 3.17 Van tiết lưu……….……… 71

Hình 4.1 Thiết bị đo độ ẩm GM610 76……….………77

Hình 4.2 Một số loại Ampe kìm……….……… 77

Hình 4.3 Cách sử dụng Ampe kìm……….……… 78

Hình 4.4 Hình ảnh mít trước khi sấy……….………82

Hình 4.5 Hình ảnh mít sau khi sấy ở nhiệt độ 60oC và thời gian 12h……… 83

Hình 4.6 Hình ảnh mít trước khi sấy……….………83

Hình 4.7 Hình ảnh mít sau khi sấy ở nhiệt độ 55oC và thời gian 12h……… 84

Bảng 4.8 Bảng so sánh kinh tế giữa sấy chân không và sấy đối lưu……… 85

TÓM TẮT KHÓA LUẬN

Trong nghiên cứu này, chúng tôi đã tính toán, thiết kế và chế tạo hệ thống sấychân không năng suất 2kg nguyên liệu mít/mẻ Các thông số ban đầu được sử dụngcho quá trình tính toán: độ ẩm ban đầu và độ ẩm cuối của nguyên liệu mít lần lượt

là 73% và 7%, khối lượng riêng của mít là 1035 kg/m3, nhiệt độ sấy: 40oC; thời giansấy giả định: 14 giờ; áp suất chân không trong buồng sấy 3mmHg, thông số củakhông khí tại Thành phố Hồ Chí Minh: tmt = 30oC; =74%; ư=25oC; s=23oC; ;

Hệ thống sấy chân không được chế tạo bao gồm: buồng sấy dạng hình hộp chữnhật có kích thước 480mm x 320mm x 350mm, gồm 3 tấm tạo nhiệt và 3 khay sấy,vách buồng sấy là inox SUS304 dày 2mm, vách ngoài làm bằng inox 201 dày 1mm,

ở giữa là lớp cách nhiệt Polyurethane foam dày 50mm, gân chịu lực là inox 201 cóchiều dài 480mm (ứng với hai mặt trên dưới của buồng sấy) và 350mm (ứng với haimặt bên hông của buồng sấy), dày 3mm, cao 25mm; bộ phận cấp nhiệt là điện trởtấm, có tất cả 3 tấm tạo nhiệt và 1 tấm điện trở trên 1 tấm tạo nhiệt, công suất mỗitấm điện trở là 540W; bơm chân không có công suất 1HP; thiết bị ngưng ẩm dạnghình trụ, đường kính là 0,2m, chiều dài là 0,5m; máy nén lạnh có công suất điện1HP; dàn nóng có công suất 1/4HP

Toàn bộ hệ thống được điều khiển bằng tay Sau chế tạo, chúng tôi tiến hành sấymẫu nguyên liệu mít để kiểm tra và hiệu chỉnh thiết bị, mẫu được sấy đến độ ẩmmong muốn, không bị thâm đen, đảm bảo được tính chất cảm quan, giữ được hìnhdạng, màu sắc và hương thơm đặt trưng

Kết quả: Thông qua quá trình khảo sát thực nghiệm chúng tôi đưa ra thông sốvận hành hệ thống như sau:

TÊN THÔNG SỐ Giới hạn trên Giới hạn dưới Khuyên dùng Nhiệt độ sấy 55oC 48oC 50oC

Năng suất nhập 2 kg 0.8 kg 1.4 kg

Chương 1 TỔNG QUAN1.1 Mở đầu

1.1.1 Đặt vấn đề

Sấy là một trong những phương pháp làm khô thực phẩm xuất hiện từ lâuđời, nhằm giữ thực phẩm được lâu mà không ảnh hưởng đến chất lượng Sản phẩmsấy được sử dụng phổ biến, đủ các loại thực phẩm, nguyên liệu đều có thể đượcđem sấy Tuy nhiên, tùy mỗi loại nguyên liệu, với các đặc tính khác nhau mà người

ta áp dụng những phương pháp sấy khác nhau Sấy hiện nay có thể chia ra thành 2loại phổ biến: sấy khô tự nhiên bằng sức nóng mặt trời và sấy khô bằng các phươngpháp sấy hiện đại - ở phương pháp này sẽ được chia thành hai loại là sấy nóng vàsấy lạnh Trong đó phương pháp sấy chân không ở thuộc sấy lạnh là một trongnhững phương pháp sấy có nhiều ưu điểm vượt trội

Sấy chân không thì miền áp suất và nhiệt độ để thực hiện quá trình sấy tiếpgiáp với miền sấy thăng hoa và có thể bị giao thoa, tuy nhiên đối với công nghệ nàysản phẩm không cần lạnh đông, nhiệt độ môi trường sấy luôn nằm trong khoảng (25– 55oC), áp suất môi trường thấp lân cận với 4,58mmHg Chính vì thế, sấy chânkhông có những ưu điểm như sau: do quá trình sấy tiến hành sấy ở nhiệt độ thấp và

áp suất thấp do đó sản phẩm sấy chân không giữ được hầu như đầy đủ các tính chấtđặc trưng ban đầu của vật liệu: tính chất sinh học, hương vị, màu sắc, hình dáng,cấu trúc xốp và khả năng hoàn nguyên rất tốt, sản phẩm bảo quản lâu và ít bị tácđộng bởi điều kiện ngoài

Chính vì những lý do đó, nhóm chúng tôi quyết định thực hiện đề tài “Tính toán, thiết kế và chế tạo hệ thống sấy chân không năng suất 2kg nguyên liệu mít/mẻ”, nhằm tạo ra hệ thống sấy chân không có ứng dụng thực tiễn cho các

trường Đại học phục vụ quá trình học tập và nghiên cứu của sinh viên

1.1.2 Mục tiêu

Nghiên cứu việc tính toán, thiết kế và chế tạo hệ thống sấy chân không phùhợp với điều kiện phòng thí nghiệm phục vụ cho quá trình học tập và nghiên cứucủa sinh viên

Hệ thống sấy chân không được ứng dụng cho nhiều loại nguyên liệu khácnhau: mít, chuối, cà rốt, xoài,… Nguyên liệu sau quá trình sấy giữ được màu sắctốt, mùi hương không bị biến đổi nhiều, các hợp chất sinh học quý không bị mất đi

1.1.3 Đối tượng nghiên cứu

Hệ thống sấy chân không làm việc liên tục năng suất 2kg mít nguyênliệu/mẻ

Làm cơ sở khoa học trong việc thực nghiệm khảo sát các tính chất nhiệt - vật

lý của nguyên liệu sấy ảnh hưởng đến quá trình truyền nhiệt

Kiểm chứng lại các cơ sở lý thuyết khoa học

Khẳng định ý nghĩa lớn lao, đóng góp của khoa học kỹ thuật vào đời sống xãhội

Góp phần thúc đẩy khoa học kỹ thuật phát triển

1.1.7 Ý nghĩa thực tiễn

Ứng dụng trong sản xuất thực phẩm, tạo nên sản phẩm có chất lượng tốt,đảm bảo các tính chất cảm quan, dinh dưỡng

Hệ thống sấy chân không năng suất 2kg nguyên liệu mít/mẻ có thể được sửdụng cho công tác nghiên cứu, giảng dạy ở các trường đại học và viện nghiên cứu

Hệ thống sấy làm cơ sở cho việc thiết kế hệ thống có công suất lớn, hiên đạihơn phục vụ cho sản xuất vừa và nhỏ

Giúp sinh viên có cơ hội tiếp xúc với sản phẩm thực tế, có điều kiện học tậpvận hành máy móc, thiết bị

1.1.8 Bố cục

Đề tài nghiên cứu này được trình bày trong… trang, gồm 4 chương:

Chương 1 Tổng quan

Chương 2 Phương pháp tính toán, thiết kế, chế tạo

Chương 3.Tính toán, thiết kế, chế tạo

Chương 4 Khảo nghiệm thực tế, hiệu chỉnh hệ thống sấy và thảo luậnNgoài ra còn có phần tóm tắt khóa luận, mở đầu, tài liệu tham khảo, danhsách bảng biểu và danh sách hình ảnh, danh mục chữ viết tắt, kết luận và kiến nghị,tài liệu tham khảo và phụ lục

1.2 Cơ sở khoa học về sấy vật liệu ẩm

1.2.1 Định nghĩa quá trình sấy

Quá trình sấy là quá trình chất lỏng hoặc hơi của vật liệu sấy chủ yếu là nước

và hơi nước nhận được năng lượng để dịch chuyển từ trong lòng vật liệu ra bề mặt

và nhờ tác nhân mang thải ra ngoài môi trường Sấy là một quá trình không ổn định,

độ ẩm của vật liệu thay đổi theo không gian và thời gian

Sấy là một quá trình tách nước ra khỏi vật liệu ẩm bằng phương pháp nhiệttại một nhiệt độ và áp suất xác định Nhiệt được cung cấp cho vật liệu ẩm bằng dẫnnhiệt, đối lưu, bức xạ hoặc bằng năng lượng điện trường có tần số cao Mục đíchcủa quá trình sấy là giảm khối lượng, giảm công chuyên chở vận chuyển, giảm hoạt

độ của nước, làm cho thực phẩm và vật liệu mất môi trường sống của sinh vật vàkéo dài thời gian sử dụng; tăng độ bền cho sản phẩm bởi vì khi tách nước làm thayđổi các tính chất lưu biến về độ cứng, độ dẻo, độ dai, độ đàn hồi, Thay đổi giá trịcảm quan của thực phẩm và làm tăng giá trị cảm quan thực phẩm Quá trình sấydiễn ra gồm quá trình trao đổi nhiệt và quá trình trao đổi chất Bản chất của quátrình sấy là khuếch tán

Khi nghiên cứu quá trình sấy thì cần phải nghiên cứu tĩnh học và động học

của quá trình sấy Tĩnh học quá trình sấy sẽ xác định được mối quan hệ giữa các

thông số đầu và thông số cuối của vật liệu sấy và tác nhân sấy dựa trên phương trìnhcân bằng vật chất – năng lượng, từ đó xác định được thành phần vật liệu, lượng tác

nhân sấy và lượng nhiệt cần thiết Động học quá trình sấy sẽ khảo sát mối quan hệ

giữa sự biến thiên của độ ẩm vật liệu với thời gian và các thông số của quá trình ví

dụ như tính chất và cấu trúc của vật liệu, kích thước vật liệu, các điều kiện thủyđộng lực học của tác nhân sấy, Từ đó xác định được chế độ sấy, tốc độ sấy và thờigian sấy thích hợp

1.2.2 Phân loại

• Sấy tự nhiên

Sấy tự nhiên là một phương pháp sử dụng nhiệt bức xạ từ mặt trời để nungnóng không khí và ẩm trong vật liệu thoát ra ngoài môi trường

Ưu điểm Nhược điểm

− - Công nghệ đơn giản, chi phí

đầu tư và vận hành thấp

− - Không đòi hỏi cung cấp năng

lượng lớn và nhân công lành

− - Tốn nhiều nhân công

Bảng 1.1 Ưu và nhược điểm của phương pháp sấy tự nhiên

• Sấy bằng thiết bị

− - Kiểm soát được nhiệt độ

− - Tốc độ sấy nhanh hơn phơi

nắng

− - Tốn ít nhân công

− - Sản phẩm giữ được màu sắc

và mùi vị như ban đầu, đảm bảo

Bảng 1.2 Ưu và nhược điểm của phương pháp sấy bằng thiết bị

- Sấy đối lưu

Định nghĩa

Sấy đối lưu được thực hiện nhờ vào sự chuyển động của luồng không khí dùnglàm tác nhân sấy Không khí nóng được tạo ra chuyển động tuần hoàn trong buồngsấy, tiếp xúc với bề mặt vật cần sấy và làm cho hơi ẩm có trong vật bốc hơi, rồichuyển động ra ngoài theo chính đường không khí nóng Luồng khí nóng này có thểchuyển động cùng chiều, ngược chiều hoặc vuông góc với chiều chuyển động củasản phẩm trong buồng sấy Sấy đối lưu có thể được thực hiện từng phần hoặc thựchiện liên tục tùy vào nhu cầu sử dụng Do đó, các thành phẩm sau sấy cũng có thểđược chuyển ra khỏi buồng sấy theo từng đợt (mẻ), hoặc liên tục đưa vào bằng hệthống băng chuyền chuyển động liên tục

Thiết bị sấy đối lưu gồm

+ Phòng sấy

+ Hầm sấy

+ Thiết bị sấy thùng quay

+ Thiết bị sấy phun

- Sấy thăng hoa

Sấy thăng hoa là quá trình tách nước ra khỏi sản phẩm từ thể rắn (lạnh đông)sang thể hơi trong điều kiện và áp suất, dưới điểm ba thể O (0,0098oC; 4,58mmHg),tức là nhiệt độ dưới điểm kết tinh của độ ẩm trong sản phẩm (Tk < 0oC, áp suất dưới4,58mmHg) Nhờ vậy, sản phẩm sau khi sấy gần như vẫn giữ nguyên được chấtlượng tự nhiên ban đầu của nguyên liệu: protein không bị biến tính và thủy phân,glucid không bị hồ hóa, lipid không bị oxi hóa, vitamin và các hoạt chất sinh họckhông bị phá hủy, màu sắc và mùi vị không thay đổi, các chất xơ và chất khoángđược bảo toàn,… Sản phẩm có cấu trúc xốp, đặc biệt khi ngâm vào nước sẽ hoànnguyên trở lại trạng thái ban đầu, điều mà các phương pháp khác không thể thựchiện được.

Hệ thống sấy thăng hoa

Mỗi hệ thống sấy thăng hoa gồm có 4 bộ phận chính sau:

+ Buồng sấy thăng hoa cũng là buồng cấp đông sản phẩm (nếu hệ thống tự cấpđông), nếu năng suất lớn thì phải có hệ thống lạnh đông sản phẩm riêng

+ Hệ thống lạnh chạy cho buồng hóa đá và buồng cấp đông sản phẩm

+ Hệ chân không kết nối với buồng hóa đá và buồng sấy

+ Hệ thống do lường và điều khiển quá trình sấy thăng hoa

Để hệ thống sấy thăng hoa làm việc ổn định, đạt chất lượng tốt và thươngmại được, đòi hỏi nhà chế tạo phải tính toán, thiết kế chính xác, từ diện tích bề mặttruyền nhiệt trong giai đoạn lạnh đông, giai đoạn sấy thăng hoa đến công suất cácthiết bị trong hệ thống

Hình 1.1 Sơ đồ nguyên lý hệ thống sấy thăng hoa DS-7

Do hệ thống sấy thăng hoa luôn đòi hỏi nhiệt độ môi trường lạnh đông sảnphẩm từ -50oC đến -40oC, nhiệt độ môi trường hóa đá -50oC đến -40oC (dưới -50oC

là càng tốt) Vì thế, hệ thống lạnh phải dùng hai cấp trở lên, còn một cấp với các

môi chất lạnh hiện nay là không đảm bảo được các thông số kỹ thuật (trừ trườnghợp có môi chất lạnh mới).

Ưu và nhược điểm

+ Ưu điểm: Sấy thăng hoa có ưu điểm rất lớn so với các phương pháp sấy khác

đó là: sản phẩm có chất lượng cao (giữ nguyên màu sắc, cấu trúc, hương vị,tính thủy hóa), giữ gìn hoạt tính sinh học, không làm mất các vitamin Tiêuhao năng lượng để làm bay hơi hàm ẩm thấp

+ Nhược điểm: Giá thành thiết bị cao, vận hành cần có trình độ kỹ thuật cao;tiêu thụ điện năng lớn, khó làm buồng kín chân không

- Sấy chân không

Định nghĩa: Sấy chân không là quá trình sấy mà trong đó ẩm tách khỏi vật

liệu sấy được thực hiện trong môi trường chân không Sấy chân không gồm hai loại:Sấy chân không nhiệt độ thường và sấy chân không

Nguyên lý sấy chân không

Hình 1.2 Hệ thống sấy chân không

Trong các thiết bị sấy chân không, ẩm tách khỏi vật liệu sấy không phải dođốt nóng vật mà do tạo ra độ chênh phân áp suất hơi nước giữa bề mặt vật với phân

áp suất hơi nước trong tác nhân sấy và do đó cũng tạo ra độ chênh lệch phân áp suấtgiữa tâm với bề mặt Việc định mức cho một áp suất chân không trong khi sấy tùy

thuộc vào loại sản phẩm, nhiệt độ sấy Để chọn độ chân không cho thiết bị với mộtsản phẩm sấy ta căn cứ vào nhiệt độ sấy của sản phẩm để khi đó với áp suất đã chọnnước trong vật liệu sấy sẽ sôi.

Nguyên lý cơ bản của phương pháp sấy chân không là sự phụ thuộc nhiệt độsôi của nước vào áp suất mặt thoáng Nếu làm giảm áp suất môi trường trong thiếtbị sấy xuống đến một áp suất mà ở đó nước trong vật liệu cần sấy bắt đầu sôi, sẽ tạo

ra một chênh lệch áp suất rất lớn trong lòng vật liệu sấy và qua đó hình thành dòng

ẩm chuyển động từ trong lòng vật liệu sấy ra ngoài bề mặt Ở điều kiện áp suất này,nước trong vật liệu sẽ sôi Khi nước trong vật liệu sấy sôi, hóa hơi và làm tăng ápsuất trong vật liệu, thúc đẩy quá trình di chuyển ẩm từ trong ra ngòai bề mặt vật liệusấy Chính vì vậy, ở điều kiện chân không vật liệu sẽ khô rất nhanh rút ngắn thờigian sấy và cải thiện được chất lượng sấy

Nhờ quá trình hút chân không mà nhiệt độ sấy thấp hơn rất nhiều so với cácphương pháp sấy khác Vì vậy, sản phẩm sau khi sấy có thể giữ được màu sắc, mùivị, cấu trúc vật liệu thay đổi đồng đều nhờ quá trình nước sôi từ bên trong

Ưu và nhược điểm

+ Ưu điểm: Phương pháp sấy chân không có khả năng tiến hành sấy do đósản phẩm sấy chân không giữ được hầu như đầy đủ các tính chất đặc trưng ban đầucủa vật liệu: tính chất sinh học, hương vị, màu sắc, hình dáng Sản phẩm bảo quảnlâu và ít bị tác động bởi điều kiện ngoài

+ Nhược điểm: Tuy có nhiều ưu điểm nhưng phương pháp sấy chân khôngvẫn còn chưa được sử dụng phổ biến trong công nghệ sấy nước nhà Do giá thànhthiết bị cao, vận hành phức tạp, rất khó đảm bảo độ kín cho một hệ thống chânkhông lớn Do đó phương pháp sấy này chỉ được áp dụng với quy mô nhỏ, dùng sấynhững loại vật liệu quý hiếm, khô chậm, khó sấy và có yêu cầu cao về chất lượng

- Sấy bơm nhiệt

Hình 1.3 Sơ đồ nguyên lý sấy bơm nhiệt

Sấy bơm nhiệt là quá trình sấy được tiến hành ở áp suất khí quyển, tác nhânsấy là không khí được đưa vào thiết bị bay hơi của hệ thống lạnh (bơm nhiệt) để hạnhiệt độ xuống dưới điểm đọng sương Hơi nước trong không khí bị ngưng tụ tách

ra làm cho không khí có độ chứa hơi giảm về 0, áp suất riêng phần hơi nước trongkhông khí giảm về 0 (nhưng không thể bằng 0) và được dẫn qua thiết bị ngưng tụcủa hệ thống lạnh (bơm nhiệt) để đốt nóng, nhiệt độ không khí tăng lên đến nhiệt độngưng tụ môi chất lạnh ở thiết bị ngưng tụ Sau đó, chúng được dẫn vào buồng sấychứa sản phẩm Dưới sự chênh lệch áp suất riêng của hơi nước trên bề mặt sảnphẩm với áp suất riêng của hơi nước trong không khí (tác nhân sấy), hơi nước ở sảnphẩm tự bốc hơi và làm khô sản phẩm Do nhiệt độ môi trường sấy thấp, cao nhấtkhoảng 35 45 oC, nên chất lượng sản phẩm ít bị ảnh hưởng so với ban đầu, đảm bảogiá trị kinh tế cao

Nguyên lý sấy bơm nhiệt

Theo hình 1.6, không khí được đưa qua dàn lạnh Tại đây, ẩm trong không khíđược ngưng tụ trên dàn lạnh Do vậy, dung ẩm trong không khí giảm xuống và nhiệt

độ của nó cũng giảm nên độ ẩm tương đối cao Sau đó dòng không khí lại tiếp tụcđược đưa qua dàn nóng Tại đây, dòng không khí được sấy nóng bằng dung ẩm làmcho độ ẩm tương đối giảm xuống

Ưu, nhược điểm – phạm vi áp dụng

Ưu điểm Nhược điểm

− - Các chỉ tiêu về chất lượng như

màu cảm quan, mùi vị, khả năng

bảo quản các chất dinh dưỡng

cao

− - Thích hợp sấy các loại vật liệu

sấy yêu cầu chất lượng cao

− - Năng lượng của dàn nóng và

dàn lạnh đều được tân dụng

triệt để

− - Nhiệt độ sấy gần bằng nhiệt độmôi trường nên không thể sấycác loại vật liệu dễ bị vi khuẩnlàm hư hỏng ở nhiệt độ môitrường

− - Cấu tạo thiết bị phức tạp

Bảng 1.3 Ưu và nhược điểm của phương pháp sấy bơm nhiệt

- Sấy bức xạ hồng ngoại

Sấy bức xạ hồng ngoại là phương pháp sấy vật liệu ẩm sử dụng nguồn phát

ra tia hồng ngoại là tác nhân chính để làm bay hơi nước có trong thực phẩm

Cơ chế sấy khô vật liệu ẩm bằng bức xạ hồng ngoại

Hầu hết các loại vật liệu ẩm đều được cấu tạo từ nước và các hợp chất hữu

cơ Bên cạnh đó tại cùng một điều kiện giống nhau thì nước và các loại hợp chấthữu cơ này hấp thụ năng lượng cực đại của bức xạ hồng ngoại do nguồn phát phát

ra, ở những bước sóng khác nhau Đây là một đặc điểm quan trọng để điều chỉnhnăng lượng bức xạ về bước sóng thích hợp mà tại đó nước ở trong vật liệu ẩm bayhơi càng nhiều càng tốt

Khi cấp điện cho bóng đèn hồng ngoại thì đèn sẽ phát sáng và sản sinh ra cáctia hồng ngoại chiếu tới vật liệu ẩm trong phòng sấy Do đó khi nhận được nguồnnăng lượng bức xạ mà đèn hồng ngoại chiếu tới, nội năng của nước trong vật liệu

ẩm sẽ tăng lên nhanh chóng, vì thế ma sát giữa các phân tử nước sẽ tăng lên dẫn đếnnhiệt độ của nước tăng lên dần tới nhiệt độ sôi, cắt đứt các liên kết giữa các phân tửnước với phân tử nước, giữa các phân tử nước với các cấu trúc hữu cơ Kết quảnước sẽ chuyển pha từ trạng thái lỏng sang trạng thái hơi và bốc hơi theo chiều lytâm bên trong vật liệu ẩm ra ngoài môi trường sấy Trong khi đó các hợp chất hữu

cơ cấu thành nên các vật liệu ẩm đó giống như những vật trong suốt và hấp thụkhông đáng kể bức xạ hồng ngoại chiếu tới Vì thế, nếu các hợp chất hữu cơ cấu tạonên vật liệu ẩm đó là các loại thực phẩm thì chúng cũng không bị ảnh hưởng củabước sóng hồng ngoại

Bên cạnh khả năng làm bay hơi nước tự do bằng bước sóng thì nhiệt độ cũngđóng vai trò quan trọng vào quá trình làm khô vật liệu ẩm, do tính chất nhiệt mà tiahồng ngoại sinh ra Vậy chúng ta có thể thấy rõ ràng là có hai tác nhân chính để làmkhô vật liệu ẩm đó là: bước sóng và nhiệt độ do tia hồng ngoại phát ra Đây là đặcđiểm quan trọng làm tăng tốc độ quá trình sấy từ đó làm giảm đáng kể thời gian sấy,góp phần tăng hiệu quả của quá trình sấy

Ưu nhược điểm của phương pháp

Sấy bức xạ hồng ngoại có ưu điểm là sấy các vật liệu mỏng (bánh tráng, cácloại củ được xắt lát, ) rất nhanh, thiết bị gọn, dễ điều chỉnh nhiệt độ và tổn thấtnhiệt ít Nhược điểm của phương pháp này là tiêu tốn nhiều năng lượng, vật liệuđược đốt nóng không đều do sấy nhanh trên bề mặt, nhiệt truyền sâu vào trong vậtliệu chậm hơn, không tiện để sấy các loại vật liệu dày

Do điều kiện sấy trong mỗi trường hợp sấy rất khác nhau nên có nhiều kiểuthiết bị sấy khác nhau, vì vậy có nhiều cách phân loại phương pháp sấy:

+ Dựa vào tác nhân sấy: thiết bị sấy bằng không khí hoặc thiết bị sấy bằng khói lò,ngoài ra còn có các thiết bị sấy bằng phương pháp đặc biệt như sấy thăng hoa haybằng dòng điện cao tần,…

+ Dựa vào áp suất làm việc: sấy chân không, thiết bị sấy ở áp suất thường

+ Dựa vào phương thức làm việc: sấy liên tục hay sấy gián đoạn

+ Dựa vào phương pháp cung cấp nhiệt cho quá trình sấy: thiết bị sấy tiếp xúc, hoặcthiết bị sấy đối lưu, thiết bị sấy bức xạ,

+ Dựa vào cấu tạo thiết bị: phòng sấy, hầm sấy, sấy băng tải, sấy trục, sấy thùngquay, sấy phun, sấy tầng sôi,

+Dựa vào chiều chuyển động của tác nhân sấy và vật liệu sấy: cùng chiều, nghịchchiều và giao chiều

 Lựa chọn phương pháp sấy: sau khi nghiên cứu tổng quan về đối tượng sấy

và phân tích ưu nhược điểm của các phương pháp sấy nêu trên, chúng tôithấy rằng các phương pháp sấy bơm nhiệt, sấy thăng hoa và sấy chân khôngđảm bảo điều kiện sấy như: điều kiện vệ sinh, thời gian sấy ngắn, bảo toànhầu hết các giá trị chất dinh dưỡng, cũng như các giá trị cấu trúc, màu sắc vàhương vị do vật liệu được sấy ở nhiệt độ thấp Nên với đồ án này sau khi cânnhắc về tổng các chi phí, chúng tôi lựa chọn phương pháp sấy là sấy chânkhông để tính toán, thiết kế, chế tạo và khảo sát thực nghiệm

1.2.3 Tĩnh học của quá trình sấy

• Sơ đồ nguyên lý chung của hệ thống sấy

Trong quá trình sấy, nếu dùng chất tải nhiệt là không khí thì gọi là sấy bằngkhông khí Khi sấy không khí nóng có hàm ẩm thấp tiếp xúc với bề mặt vật liệu ẩm

và cung cấp năng lượng để bốc hơi trong vật liệu ẩm và dòng khí, hỗn hợp khôngkhí ẩm sẽ tăng hàm ẩm và đi ra ngoài Sơ đồ nguyên lý hoạt động của thiết bị sấybằng không khí được mô tả như sau:

Hình 1.4 Sơ đồ sấy bằng không khí

Vật liệu sấy ban đầu có độ ẩm cao được đưa vào thiết bị sấy và được sấy khôtrong phòng sấy rồi đi ra ngoài Không khí bên ngoài được đưa qua bộ phận đốtnóng để gia nhiệt lên đến nhiệt độ sấy cần thiết, sau đó vào phòng sấy để tiếp xúcvới vật liệu, cấp nhiệt cho nước trong vật liệu để bốc hơi Trong quá trình sấy, nếucần thiết sẽ có thêm bộ phận đốt nóng bổ sung trong phòng sấy Trong trường hợpvật liệu không sợ bẩn, không yêu cầu về hình thức và màu sắc thì có thể dùng tácnhân sấy là khói lò Khi đó không cần bộ phận đốt nóng mà chỉ có lò đốt nhiên liệu

và phòng trộn khói lò với không khí lạnh để giảm nhiệt độ khói lò trước khi vàophòng sấy

1.2.4 Động học của quá trình sấy

• Vật liệu ẩm – nước liên kết với vật liệu ẩm

Vật liệu ẩm là những vật có chứa một khối lượng nước và hơi nước Trong

quá trình sấy cần tách một lượng nước nhất định ra khỏi vật Có thể xem vật liệu ẩmgồm hai thành phần là chất rắn và chất lỏng thấp ướt (gọi là ẩm), phần chất rắn gọi

là vật khô tuyệt đối Trạng thái ẩm của vật liệu được biểu thị qua độ ẩm tuyệt đối,

độ ẩm tương đối (toàn phần), độ ẩm cân bằng, độ chứa ẩm và nồng độ ẩm Sự liênkết giữa ẩm với vật khô phụ thuộc vào tính chất của chất lỏng, cấu trúc vật và môitrường hình thành liên kết đó

Các dạng liên kết ẩm với vật liệu: Nước có trong vật liệu ẩm có thể chia

làm hai nhóm: nước tự do và nước liên kết Nước tự do nằm ở bề mặt của vật, có ápsuất riêng bằng áp suất hơi nước bão hòa ứng với nhiệt độ hiện tại của vật ẩm Nướctự do nằm trong vật ẩm là lượng nước tạo ra trên bề mặt của vật ẩm hơi nước có ápsuất riêng đạt giá trị bão hòa ở nhiệt độ hiện tại của vật ẩm Nước liên kết tạo ra trênvật ẩm hơi nước có áp suất riêng nhỏ hơn áp suất bão hòa ứng với nhiệt độ của vật

Do khả năng phản ứng hóa học và hòa tan mạnh các chất nên trong các sản phẩmthực phẩm không có nước nguyên chất mà dưới dạng dung dịch Đối với mọi vậtliệu ẩm đều có khả năng hút ẩm từ môi trường xung quanh hoặc ngược lại có thểthoát ẩm từ vật liệu ra môi trường chung quanh Điều đó phụ thuộc vào trạng tháicủa môi trường và tính chất của vật liệu

Dạng liên hết hóa học: Liên kết hóa học của nước với vật chất khác được

xác định với tỷ lệ thành phần nghiêm ngặt Liên kết hóa học của nước có hai loại:liên kết ion và liêt kết phân tử Liên kết ion được hình thành bởi những phản ứnghóa học nên rất bền vững Muốn phá vỡ liên kết này phải dùng các phản ứng hóahọc hoặc nung đến nhiệt độ rất cao Liên kết phân tử có thể quan sát qua quá trìnhkết tủa của các dung dịch Liên kết hóa học thì năng lượng liên kết rất lớn Bởi vậyvới năng lượng nhiệt của quá trình sấy không đủ để tách loại ẩm này Muốn táchđược loại ẩm này cần phải nung ở nhiệt độ cao hoặc bằng các phản ứng hóa học

Dạng liên kết hóa lý: Liên kết hóa lý không đòi hỏi nghiêm ngặt về tỷ lệ

thành phần liên kết Liên kết hóa lý có hai loại: liên kết hấp phụ và liên kết thẩmthấu

Dạng liên kết cơ lý:Dạng liên kết này của nước với vật thể gồm nước bề mặt

và nước trong mao dẫn Nước bề mặt là liên kết cơ học của nước với bề mặt vật thểkhi nhúng nó vào nước, hoặc nhỏ nước trên bề mặt của nó Là loại ẩm được giữ lạitrên bề mặt vật liệu trong các mao quản bằng các lực kết dính với năng lượng liênkết rất bé Bởi vậy, với năng lượng của quá trình tách bằng cơ học như ly tâm, ép,vắt có thể tách được một phần ẩm này Còn với năng lượng nhiệt của quá trình sấy

có thể tách được hoàn toàn

• Quá trình bay hơi ẩm

Quá trình bay hơi ẩm từ vật liệu gồm hai giai đoạn xảy ra đồng thời:

+ Khuếch tán ẩm từ bề mặt vật liệu vào môi trường gọi là khuếch tánngoài Khuếch tán ngoài có thể di chuyển được 90% lượng ẩm Độnglực của quá trình khuếch tán này là sự chênh lệch nồng độ hay áp suấthơi riêng phần trên bề mặt vật liệu và trong môi trường không khíchung quanh Tốc độ của giai đoạn này phụ thuộc vào pvl, ph, nhiệt độ

và tốc độ chuyển động của môi trường

+ Khuếch tán ẩm trong lòng vật liệu lên bề mặt vật liệu gọi là khuếchtán trong Tốc độ của giai đoạn này phụ thuộc vào nhiệt độ, tính chấtcủa vật liệu và dạng liên kết ẩm với vật liệu

• Vận tốc sấy và các giai đoạn sấy vật liệu ẩm

Quá trình sấy xảy ra với vận tốc phụ thuộc vào dạng liên kết ẩm với vật liệu

và cơ chế của quá trình di chuyển ẩm trong vật liệu Động học của quá trình sấyđược đặc trưng bởi sự thay đổi theo thời gian của độ ẩm trung bình trong vật liệuđối với một lượng vật liệu khô tuyệt đối Tốc độ sấy được định nghĩa là độ giảmlượng ẩm của vật liệu sấy dW sau một khoảng thời gian vô cùng bé dτ Tuy nhiên,tốc độ sấy không phải là một hằng số mà nó biến đổi theo thời gian và nó sẽ giảmdần theo mức độ giảm hàm lượng ẩm trong vật liệu sấy Khi sấy thường có khoảng90% lượng ẩm trong vật liệu bốc hơi trong một nửa thời gian đầu của quá trình, cònlại 10% sẽ bốc hơi trong một nửa thời gian cuối Do vậy không thể dùng trực tiếpcông thức để tính tốc độ sấy chung được

Quan hệ giữa độ ẩm của vật liệu W và thời gian sấy τ, được biểu diễn bằngđường cong sấy, được xây dựng bằng thực nghiệm.

Hình 1.5 Đường cong sấy Hình 1.6 Đường cong tốc độ sấy

sấy giảm tốc

1.2.5 Phân tích lựa chọn nguồn cung cấp nhiệt

Đối với phương pháp sấy chân không nguyên liệu mít thì có thể tuân theo hainguyên lý hoạt động sau đây: liên tục và theo chu kỳ Kiểu liên tục thì quá trình hútchân không và cấp nhiệt là liên tục và xuyên suốt từ khi bắt đầu đến khi kết thúc.Còn kiểu sấy theo chu kỳ thì thời gian hút chân không và thời gian cấp nhiệt là xen

kẽ nhau trong suốt quá trình sấy, khi cấp nhiệt thì không hút chân không và ngượclại Sự xuất hiện hai nguyên lý này xuất phát từ phương pháp cấp nhiệt trong môitrường chân không Trong môi trường chân không, quá trình trao đổi nhiệt đối lưurất kém, vì thế nếu muốn sấy liên tục phải sử dụng phương pháp cấp nhiệt bằng đầu

vi sóng hay điện cao tần Tuy nhiên, kiểu cấp nhiệt bằng vi sóng chỉ phù hợp chonhững mô hình nhỏ, khó có thể phát triển thành thiết bị lớn trong công nghiệp Kiểucấp nhiệt bằng dòng điện cao tần có giá thành cũng rất cao, chưa phù hợp với điềukiện hiện nay Vì thế máy sấy chân không nguyên liệu mít theo kiểu liên tục sửdụng phương pháp cấp nhiệt bằng bức xạ là phù hợp hơn cả.Cấp nhiệt bằng bức xạ

là phương thức cấp nhiệt cho đối tượng sấy có hiệu quả cao, đang được sử dụngrộng rãi Bởi bức xạ không chỉ tạo được một dòng cấp nhiệt lớn trên bề mặt vật(khoảng 20 100 lần so với dòng nhiệt cấp do đối lưu), mà còn xuyên sâu vào tronglòng đối tượng một lớp nhất định (phụ thuộc vào đặc tính quang học của nguồn vàđối tượng)

Trong đồ án này, nhóm chúng tôi tập trung vào trọng tâm là nguồn cung cấpnhiệt bằng điện trở Nhiệt độ trong buồng sấy tăng lên đúng theo nhiệt độ yêu cầukhi gia nhiệt bằng điện trở Nhiệt được tác dụng từ bề mặt của vật liệu, làm vật liệunóng lên và sau đó dẫn truyền vào bên trong của vật liệu sấy

1.3 Nguyên liệu mít

1.3.1 Giới thiệu chung về cây mít

Giới (regnum )

Plantae

Ngành (divisio) Magnoliophyta

Lớp (class)

Magnoliopsida

Bộ (ordo) RosalesHọ

(familia) MoraceaeChi

(genus) ArtocarpusLoài

(species )

Heterophyllus

Bảng 1.5 Phân loại khoa học của mít

Hình 1.7 Một số hình ảnh về mít

- Mít là loài thực vật ăn quả, mọc phổ biến ở Đông Nam Á và Brasil Nó là câythuộc họ Dâu tằm Moraceae và được cho là có nguồn gốc ở Ấn Độ và Bangladesh

Quả mít là loại quả quốc gia của Bangladesh Tên gọi khoa học của nó làArtocarpus integrifolia.

- Cây mít thuộc loại cây gỗ nhỡ cao từ 8 đến 15 m Mít ra quả vào khoảng giữamùa xuân và chín vào giữa và cuối mùa hè (tháng 7-8) Cây mít ra quả sau ba nămtuổi và quả của nó là loại quả phức, ăn được lớn nhất có giá trị thương mại, hìnhbầu dục kích thước (30-60)cm x (20-30)cm

- Mít là một loại quả ngọt, có thể mua được ở Mỹ và châu Âu trong các cửa hàngbán các sản phẩm ngoại quốc Sản phẩm được bán trong dạng đóng hộp với xi rôđường hay có thể mua ở dạng quả tươi ở các chợ châu Á Các lát mỏng và ngọtcũng được sản xuất từ nó

- Mít cũng được sử dụng trong ẩm thực của khu vực Đông Nam Á, trong các món

ăn của người Việt Nam và Indonesia

+ Nhút: sản phẩm làm từ xơ mít chín hoặc từ quả mít xanh "nhút Thanh Chương,tương Nam Đàn" thường để nói đến hai đặc sản của hai vùng quê ở Nghệ An

1.3.2 Phân bố

- Người ta cho rằng mít bắt nguồn từ khu rừng phía Tây Ấn Độ và Bangladesh.Từ

đó nó bắt đầu lây lan sang các phần khác của Ấn Độ, Đông Nam Á, ĐôngIndonexia và cuối cùng là Philippin Nó thường được trồng ở trung tâm và phíaĐông Châu Phi và khá phổ biến tại Brazil và Su-ri-nam

- Ở Việt Nam, các tỉnh trồng mít nhiều nhất bao gồm khu vực Đông Nam Bộ, Tâynguyên, Lâm Đồng, Bình Dương, Bình Phước, Đồng Nai, Tây Ninh, Đắk Lắk, Diện tích trồng mít tập trung và phân tán trong bà con nông dân ở khu vực này hiệnước tính khoảng gần 50.000ha

- Giống mít hiện được trồng phổ biến ở các tỉnh Nam Trung bộ và Nam bộ là mítnghệ Việt Nam do rất thích hợp với thời tiết khô hạn và thổ nhưỡng vùng đồi núicao nguyên ở đây.

1.3.3 Phân loại

- Mít lại có nhiều giống: mít ướt, mít ráo, mít dừa, mít nghệ, mít tố nữ, gần đây cóthêm mít Mã Lai, Mít chín loại nào cũng cho mùi thơm quyến rũ nhưng vị cókhác: mít ướt nhão thịt mà ngọt lịm, mít dừa mọng nước ngọt như mật, mít nghệvàng ruộm, giòn giòn,

- Trọng lượng trung bình 800 – 1000 g /trái

- Cơm nhão, vị ngọt, béo, có mùi thơm đặc trưng

Mít nghệ: giống mít chính để sản xuất mít sấy

-Giống mít nghệ cao sản có tên là Artocarplus hectorophyllus, là giống mít

chịu khô hạn tốt, chống được giông bão

-Trái to, múi thơm, giòn, ngọt, thích hợp ăn tươi hoặc chế biến xuất khẩu rấttốt, ngoài ra có thể sử dụng làm thức ăn chăn nuôi và lấy gỗ,

- Mít nghệ dễ trồng, ít công chăm sóc, ít sử dụng thuốc bảo vệ thực vật, cho năngsuất cao Đặc biệt, thời gian tăng trưởng và cho trái của cây mít nghệ ngắn hơnnhiều so với các giống mít thường

- Mít nghệ cao sản được chọn từ tổ hợp Mít nghệ ở miền Nam Đây là giống Mítthích hợp để ăn tươi và làm nguyên liệu cho công nghệ sấy chân không

- Giống mít được thị trường trồng nhiều và có chất lượng tốt nhất là: Mít NghệCao Sản dòng M99-I:

+ Năng suất rất cao

+ Chất lượng ngon

+ Tỉ lệ cơm cao 40 – 48%

+ Màu vàng tươi Thích hợp ăn tươi hay chế biến

-Cây mít nghệ (giống mít MDN06) được trồng nhiều ở các tỉnh phía Nam đểcung cấp cho thị trường xuất khẩu Đây là cây mít đạt tiêu chuẩn của ViệtNam được các nhà khoa học nhân bản nhưng không sử dụng công nghệ biếnđổi gen nên giữ nguyên tính trạng Khi thu hoạch, các múi mít được sấykhô để xuất khẩu Do giữ nguyên tính trạng nên múi mít nghệ còn lớp vỏlụa bên ngoài, trong quá trình sấy khô, múi mít không bị mất đi màu vàngvốn có của nó

1.3.4 Thành phần hóa học

• Các chất dinh dưỡng chính

Chất dinh dưỡng Giá trị

- Quả mít đưa vào chế biến cần tươi tốt, múi mít không bầm dập, sâu bệnh và có độchín thích hợp Vì nếu quả chưa đủ độ chín cho dịch quả có hàm lượng đường thấp,

độ acid cao và độ chua cao, hương thơm không đầy đủ, quả chưa chín có độ cứngcao vì mô và thành tế bào chứa nhiều protopectin Quả quá chín thì mô quả quámềm, protopectin chuyển thành pectin có thể có mùi ủng

- Mít sấy người ta thường chọn những trái mít không quá to và ngon

1.4 Hệ thống thiết bị sấy chân không

Thông thường, một hệ thống sấy chân không có các thiết bị chính như sau:

- Buồng sấy chân không

- Thiết bị ngưng tụ - đóng băng, hay còn gọi là thiết bị hóa đá cũng có thể gọi

là bình ngưng tụ

- Hệ bơm chân không

Ngoài ra, hệ thống sấy chân không cần phải có một hệ thống lạnh cấp lạnhcho thiết bị ngưng tụ - đóng băng, dàn lạnh ngưng tụ hơi nước, dàn nóng, quạt gió

ngưng gas lạnh, van tiết lưu, van điện từ, bình tách lỏng, bình chứa cao áp và bộlọc.

• Buồng sấy chân không

Tiêu chuẩn kỹ thuật

- Buồng sấy phải kín tuyệt đối khi hút chân không

- Không gian đặt thực phẩm sấy phải có mật độ sản phẩm là lớn nhất và cường

độ bay hơi là lớn nhất

- Khả năng truyền nhiệt trong quá trình sấy là lớn nhất

- Phương pháp truyền nhiệt đạt hiệu quả nhất nhằm rút ngắn thời gian sấy

Cấu tạo buồng sấy chân không: hiện nay, hệ thống sấy chân không trên thị

trường rất đa dạng và được chia thành hai loại theo phương thức gia nhiệt cho vậtliệu:

• Thiết bị sấy chân không kiểu gián đoạn

Tủ sấy chân không là một thiết bị sấy đơn giản nhất, thường thiết kế theo dạnghình trụ hoặc hình hộp chữ nhật và cấp nhiệt để sấy vật liệu bằng hơi nước, nướcnóng hoặc sợi đốt của điện trở Bên trong tủ sấy có chứa các khay nằm ngang vàxếp trực tiếp lên nguồn nhiệt hoặc được cấp nhiệt bằng bức xạ Tủ sấy chân khôngphải tuyệt đối kín khi vận hành và được nối với hệ thống tạo chân không (thiết bịngưng tụ và bơm chân không) Vì tính chất nhỏ nên năng suất thấp, các tủ sấy loạinày thường dùng ở quy mô phòng thí nghiệm

Máy sấy chân không trụ tròn: Tủ sấy chân không trụ tròn YZG-600 thuộc

dòng trạng thái tĩnh, nguyên liệu được sấy trong buồng sấy ở trạng thái tĩnh, hìnhdáng của nguyên liệu được giữ nguyên Tủ sấy chân không có năng suất nhỏ, khônggian hữu ích ít, nguyên liệu ở trên khay không được lật nên độ khô không đều,phương pháp gia nhiệt bằng đối lưu điện trở làm hiệu quả truyền nhiệt thấp Thiết bịsấy chân không trụ tròn được ứng dụng rộng rãi trong các ngành chế được, thựcphẩm hóa chất, nhuộm,…

Tên\đặc điểm kỹ thuật YZG-600 Φ×L

Kích cỡ ngoài của buồng sấy (mm) 1153×810×1020

Áp suất cho phép bên trong đường ống dẫn trong

Khi lực chân không ở cột hiển thị 30 và nguồn nhiệt

là 110oC, thì tỉ lệ bốc hơi của nước (kg/m2h) 7.2

Bơm chân không (kW) – có bình ngưng 2X-15A 2 kW

Bơm chân không (kW) – không bình ngưng SK-0,8 2,2 kW

Bảng 1.6 Thông số kỹ thuật tủ sấy chân không hình trụ ngang YZG-600 Φ×L

Máy sấy chân không kiểu tủ: Máy sấy chân không kiểu tủ YZG-15 thuộc

dòng trạng thái tĩnh, nguyên liệu được sấy trong buồng sấy ở trạng thái tĩnh, hìnhdáng của nguyên liệu được giữ nguyên.Tủ sấy chân không có năng suất nhỏ và hiệuquả thấp, độ chân không kém, nguyên liệu ở trên khay không được lật nên độ khôkhông đồng đều, phương pháp gia nhiệt bằng đối lưu điện trở làm hiệu quả truyềnnhiệt thấp.Thiết bị sấy khô không được ứng dụng rộng rãi trong các ngành chếdược, thực phẩm hóa chất, nhuộm,… phù hợp yêu cầu GMP Dược phẩm

7. 7 Chân đỡ buồng sấy

8. 8 Đường xả phá chân không

Hình 1.9 Máy sấy chân không kiểu tủ FZG-15

Tên\đặc điểm kỹ thuật FZG-15 L×W×H

Khi lực chân không ở chột hiển thị chỉ 30 và nguồn nhiệt là 1100,

thì tỉ lệ bốc hơi của nước (kg/m2.h)

7,2

Bơm chân không (kW) – không có bình ngưng SK-3 7,5kW

Bảng 1.7 Thông số kỹ thuật máy sấy chân không kiểu tủ hộp vuông FZG-15

Máy sấy chân không vi sóng: Dưới môi trường áp chân không sóng cao tần

làm hàm lượng ẩm trong nguyên liệu được gia nhiệt nhanh và bay hơi thoát ra ngoài

bề mặt Tăng tốc độ sấy so với kiểu gia nhiệt truyền dẫn phù hợp cho sấy nhiều loạinguyên liệu khác nhau, nhiều kiểu hình dạng nhiều mức độ ẩm Tủ sấy có cấu tạophức tạp, chi phí chế tạo cao, chưa phổ biến với lò công suất lớn, khó khăn trongviệc vận hành và bảo dưỡng thiết bị

Công suất vi sóng (kW)

Kích thước khay chứa (mm)

Số lượng khay

Khối lượng nguyên liệu/mẻ

Kích thước máy (mm)

WHZ-0 3 3 550×190×85 4 2-5 1600×1000×2250

Bảng 1.8 Thông số kỹ thuật máy sấychân không vi sóng WHZ-0

Máy sấy chân không đảo trộn: Thiết bị sấy thuộc dòng trạng thái động, nguyên liệu

được sấy trong buồng sấy ở trạng thái động Thiết bị thùng quay trong chân không

có kết cấu phức tạp, chi phí chế tạo thiết bị cao so với thiết bị dạng trụ tròn, độ chânkhông kém, không gian hữu ích ít Thiết bị sấy chân không đảo trộn được ứng dụngtrong sấy các nguyên liệu dược phẩm, thực phẩm, hóa chất,…

Hình 1.11 Thùng sấy chân không cánh đảo

Máy sấy chân không trụ tròn (Trung tâm năng lượng)

Ghi chú:

1. 1 Khay đặt sản phẩm

2. 2 Nắp buồng sấy

3. 3 Tủ điện điều khiển

4. 4 Quạt giải nhiệt

5. 5 Buồng nước

6. 6 Bơm chân không

7. 7 Môtơ điện

8. 8 Bơm nước

Hình 1.12 Máy sấy chân không trụ tròn (Trung tâm năng lượng)

Máy này thuộc dòng trạng thái tĩnh Nguyên liệu sấy trong buồng sấy ở dạngtrạng thái tĩnh, hình dáng nguyên liệu được giữ nguyên Tủ sấy chân không có năngsuất nhỏ và hiệu quả thấp, không gian hữu ích ít, nguyên liệu ở trên khay khôngđược lật nên độ khô không đồng đều, cách bố trí điện trở chưa hợp lý, thiết bịngưng tụ hoạt động không hiệu quả, không có dàn lạnh tách ẩm, độ chân khôngkém, chi phí năng lượng cao,… mô hình chủ yếu là thực tập Sản phẩm sấy chủ yếu

là mít, nhãn, cà rốt, mít, nho,…

• Thiết bị sấy chân không kiểu liên tục

Hình 1.13 Sơ đồ thiết bị sấy chân không băng tải.

1. Phễu tiếp liệu, 2 Tang cấp liệu, 3 Bộ dẫn động băng tải, 4.Cửa quan sát,

5 Dàn cấp nhiệt, 6 Ống dẫn hơi cấp nhiệt, 7 Băng tải, 8 Con lăn, 9 Con lăn đỡ,

10 Cửa rút chân không, 11 Vít tháo sản phẩm, 12 Thùng tháo sản phẩm

Quá trình sấy chân không liên tục có thể được thực hiện theo các nguyên lý:

Thùng quay, băng tải, tháp cho các vật liệu dạng hạt Với những vật liệu dạng hạt

thường sấy trong các tháp sấy chân không Đối với vật liệu rời, có thể sấy liên tụcbằng thiết bị sấy chân không băng tải

 Vì những lợi ích và tính chất nghiên cứu ở quy mô đồ án cũng như vấn đề kinh phí, nhóm chúng tôi chọnbuồng sấy chân không kiểu tủ hình hộp để thiết kế.

• Bơm chân không

Yêu cầu chân không của hệ thống sấy chân không: Vấn đề tạo môi trường

chân không trong hệ thống sấy chân không rất quan trọng, bởi vì cường độ bay hơi

ẩm phụ thuộc chủ yếu vào độ chênh lệch áp suất riêng phần hơi ẩm và hơi ẩm trên

bề mặt của thực phẩm sấy.Dưới đây là hai yêu cầu cơ bản về độ chân không củamôi trường sấy:

- Áp suất chân không của môi trường sấy phải đủ nhỏ để rút ngắn thời giansấy

- Thời gian hút khí trong môi trường sấy từ áp suất khí quyển đến áp suất chânkhông phải đủ nhỏ để giữ cho nhiệt độ sản phẩm không bị dao động tăng lêntrong thời gian tạo ra môi trường chân không

Các hệ bơm chân không: Hiện có nhiều hệ bơm chân không khác nhau như:

- Bơm piston, bơm rotor, bơm trục vít, bơm ly tâm,…

- Bơm một cấp, bơm hai hay nhiều cấp

- Bơm chân không vòng dầu hay vòng nước

Ứng với mỗi loại có những ưu nhược điểm khác nhau, trong kỹ thuật chânkhông hiện nay rất được ưa chuộng sử dụng bơm chân không loại piston vì loạibơm này có tỉ số nén tương đối cao phù hợp cho quá trình hút chân không trong thời

gian dài ở quá trình sấy Ngoài ra, nếu yêu cầu công nghệ đòi hỏi áp suất chânkhông sâu thì lúc này cần phải sử dụng bơm chân không hai hay nhiều cấp.

Suy ra: Loại bơm mà nhóm sử dụng là bơm hút chân của hãng Uniweld, xuất xứ

Mỹ số hiệu UVP1.5-220

Nguyên lý hoạt động của bơm: Các cánh bơm được thiết kế đặt trong rotor.

Rotor sẽ đặt lệch tâm so với buồng bơm Khi rotor quay, lực ly tâm sẽ làm cánhbơm văng ra ma sát với buồng bơm lấy không khí và xả ra ngoài để tạo chân không.Không khí trộn lẫn với dầu nên đầu ra của bơm được bố trí hệ thống lọc tách dầu,tại đây dầu được giữ lại và cho vào buồng chứa dầu, dầu từ buồng chứa lại trở vềbuồng làm việc để tiếp tục vận hành.Cổng hút được trang bị bộ lọc khí nhằm giảmcác chất bẩn và lượng hơi nước lẫn vào dầu nhằm tăng hiệu suất làm việc của bơm

Thiết bị ngưng tụ - đóng băng (thiết bị hóa tuyết, thiết bị ngưng ẩm)

Vai trò của thiết bị ngưng tụ - đóng băng trong hệ thống sấy chân không rấtquan trọng Hơi ẩm bốc ra từ sản phẩm được làm lạnh để hóa tuyết trước khi bơmchân không hút ra ngoài Nó đảm bảo cho bơm chân không làm việc ổn định, khônggây va đập thủy lực dẫn đến làm bơm hư hỏng Ngoài ra, nhiệt độ bơm chân không

sẽ ổn định hơn, cường độ bay hơi trong quá trình sấy tăng ổn định vì nhiệt độ thiếtbị ngưng tụ - đóng băng luôn ổn định.Phân loại thiết bị ngưng tụ - đóng băng theocấu tạo:

- Thiết bị ngưng tụ - đóng băng không có bộ phận cào, nạo tuyết

- Thiết bị ngưng tụ - đóng băng có bộ phận cào, nạo tuyết

Cấu tạo thiết bị ngưng tụ - đóng băng không có bộ phận cào – nạo tuyết.

Gồm hai loại: Ống trao đổi nhiệt dạng ống chùm xếp song song nhau và môi chấtlạnh đi trong ống còn hơi ẩm đi ngoài ống, như vậy hơi nước sẽ hóa tuyết bám trên

bề mặt ngoài của ống trao đổi nhiệt.Ống trao đổi nhiệt dạng vòng xoắn ốc có từ 2-4vòng xoắn lồng vào nhau, tùy theo công suất của hệ thống sấy chân không mà sốvòng xoắn sẽ được tính toán và bố trí hợp lý với diện tích trao đổi nhiệt trong quátrình hóa tuyết Nhược điểm của thiết bị này đó là khó gia công, có tổn thất áp suấtkhi môi chất lạnh tuần hoàn qua hệ thống, dầu bôi trơn khó kéo về cacte máy nénmột cách hoàn toàn Còn ưu điểm của chúng thì có khả năng trao đổi nhiệt tươngđối tốt Hiện nay, thường dùng cho hệ thống lạnh có công suất nhỏ hay trungbình.Khi cấp nhiệt cho thiết bị ngưng tụ- đóng băng cần chú ý nhiệt độ bay hơi củamôi chất trong thiết bị ngưng tụ - đóng băng gần như không thay đổi trong suốt quátrình sấy Tùy thuộc vào độ chân không mà nhiệt độ trong dàn bốc hơi (hay chùmống trao đổi nhiệt của thiết bị ngưng tụ - đóng băng) phải phù hợp thì hơi ẩm mới

có thể hóa tuyết được

Cấu tạo thiết bị ngưng tụ - đóng băng có bộ phận cào,nạo tuyết: Loại thiết bị này

có tính vượt trội hơn so với loại không có bộ phận cào,nạo tuyết Vì khi loại bỏ lớptuyết bám trên bề mặt dàn lạnh sẽ làm tăng khả năng truyền nhiệt, nhưng khá là tốnchi phí năng lượng để chạy động cơ cho bộ phận cào, nạo tuyết Hơn nữa, sự gia

công chế tạo phức tạp, phải đảm bảo độ kín nên sẽ gây khó khăn khi bảo dưỡng Vìvậy đây cũng là mặt hạn chế khi lựa chọn thiết bị.

Chương 2 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU TÍNH TOÁN THIẾT KẾ,

CHẾ TẠO2.1 Sơ đồ nguyên lý tính toán, thiết kế và chế tạo hệ thống sấy chân không

HP Rơ le áp suất cao, LP Rơ le áp suất thấp.

Hình 2.1 Hệ thống sấy chân không Nguyên lý hoạt động

Nguyên liệu mít đã xử lý và được xếp vào khay sấy và đưa vào buồng sấy.Đóng kín cửa buồng sấy Cung cấp nguồn điện cho tủ điện điều khiển Tiến hành càiđặt các thông số của quá trình sấy như: thời gian sấy, nhiệt độ sấy, áp suất chânkhông Các thông số nhiệt độ, áp suất được hiển thị trên màn hình điều khiển nhờcác cảm biến nhiệt độ và cảm biến áp suất Nhiệt độ trong buồng sấy được cấp bằngcác tấm điện trở, không khí trong buồng sấy nóng lên tác động đến các khay sấymít Bộ phận cấp nhiệt được điều khiển tự động bằng mạch vi xử lý, khi mít trongbuồng sấy đạt đến nhiệt độ sấy (đã cài đặt trước), bộ phận cảm biến nhiệt C1 tácđộng vào mạch điều khiển sẽ tự động ngắt nguồn của bộ điện trở, đồng thời tácđộng đến mạch điều khiển thực hiện quá trình hút chân không Lượng hơi nước vàkhông khí trong buồng sấy được bơm chân không hút xuyên qua hệ thống lạnhngưng tụ ẩm Tại đây, không khí ẩm sẽ được làm lạnh xuống dưới nhiệt độ điểmsương để toàn bộ lượng ẩm ngưng tụ và thải ra qua van xả của bơm chân không.Nước đã ngưng tụ được giữ lại tại bình tách lỏng Trong quá trình sấy sẽ có mộtlượng hơi ẩm ngưng tụ trong buồng sấy Lượng nước đấy cũng được giữ trong bìnhtách lỏng Hoạt động của bơm chân không cũng được điều khiển qua vi mạch xử lý