Xemtailieu Tải về Thiết kế máy sấy băng tải nhiều tầng sấy mít năng suất 50 kggiờ
ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA KHOA CƠ KHÍ BỘ MÔN THIẾT KẾ MÁY -------------o0o------------- LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ MÁY SÂY BĂNG TẢI NHIỂU TẦNG SẤY MÍT NĂNG SUẤT 50 (KG/GIỜ) GVHD: THẦY NGUYỄN VĂN THẠNH SVTH: NGUYỄN TIẾN TUẦN MSSV: 20802483 TPHCM, THÁNG 12 NĂM 2013 i LỜI CÁM ƠN Xin chân thành cảm ơn sự quan tâm của Ban Giám Hiệu trường, sự giảng dạy tận tâm của quý thầy cô Khoa Cơ Khí cùng tất cả các thầy cô của trường Đại Học Bách Khoa Tp HCM đã truyền đạt nhiều kiến thức và kinh nghiệm sống quý báu cho em trong suốt quá trình học tập. Xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến thầy NGUYỄN VĂN THẠNH đã hết lòng giúp đỡ, hướng dẫn tận tình, tạo mọi điều kiện thuận lợi cho em trong suốt quá trình thực hiện luận văn và giúp em hoàn thành tốt luận văn tốt nghiệp cũng như nâng cao kiến thức. Em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến quý Thầy/Cô đã dành thời gian quý báu để nhận xét và chấm Luận văn tốt nghiệp. Đây sẽ là nhưng đóng góp rất quý giá cho em để hoàn thiện và phát triển đề tài ngày một tốt hơn, đưa vào ứng dụng thực tiễn trong sản xuất. Sau cùng xin cảm ơn cha mẹ, tất cả bạn bè và mọi người xung quanh đã động viên, giúp đỡ em trong quá trình học tập cũng như trong cuộc sống, cám ơn các bạn trong nhóm luận văn do thầy Thạnh hướng dẫn đã đóng góp ý kiến cũng như giúp đỡ em hoàn thành tốt luận văn. Do còn thiếu kinh nghiệm thực tế cũng như thời gian ngắn nên luận văn không thể tránh khỏi những thiếu sót. Rất mong nhận được sự chỉ dạy và góp ý từ quý thầy cô, bạn bè để đề tài được hoàn thiện tốt hơn. Tp. Hồ Chí Minh, ngày 11 tháng 12 năm 2013 NGUYỄN TIẾN TUẦN ii MỤC LỤC TRANG BÌA ......................................................................................................................... i NHIỆM VỤ THIẾT KẾ LỜI CẢM ƠN .....................................................................................................................ii MỤC LỤC ......................................................................................................................... iii DANH SÁCH BẢNG ......................................................................................................... vi DANH SÁCH HÌNH VẼ ..................................................................................................vii CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ NGUYÊN LIỆU SẤY VÀ THIẾT BỊ SẤY .............. 1 1.1. Tổng quan về nguyên liệu sấy. ................................................................................ 1 1.1.1. Tổng quan về mít. ..................................................................................................... 1 1.1.2. Tên gọi. ................................................................................................................ 1 1.1.3. Thành phần hóa học: (100g mít chín).................................................................. 2 1.1.4. Công dụng............................................................................................................ 2 1.1.5. Phân bổ ................................................................................................................ 3 1.1.6. Phân loại .............................................................................................................. 3 1.2. Yêu cầu vật liệu sấy .................................................................................................. 5 1.2.1. Yêu cầu vật liệu đầu vào...................................................................................... 5 1.2.2. Yêu cầu vật liệu đầu ra ........................................................................................ 5 1.3. Tổng quan vể thiết bị sấy mít .................................................................................. 6 1.3.1. Khái niệm sấy............................................................................................................ 6 1.3.2. Các phương pháp và thiết bị sấy ............................................................................. 7 1.3.2.1. Phơi và sấy bằng năng lượng mặt trời.............................................................. 7 1.3.2.2. Sấy đối lưu ....................................................................................................... 9 1.3.2.2.1. Thùng sấy: ............................................................................................... 10 1.3.2.2.2. Buồng sấy: ............................................................................................... 10 iii 1.3.2.2.3. Lò sấy: ..................................................................................................... 10 1.3.2.2.4. Hầm sấy: .................................................................................................. 10 1.3.2.2.5. Sấy băng chuyền:..................................................................................... 11 1.3.2.2.6. 1.3.2.2.7. Máy sấy tiếp xúc (contact dryer) ................................................................ 11 Sấy tang trống (sấy trục lăn) (roller dryer):............................................. 12 1.3.2.2.8. Máy sấy băng chuyền chân không và kệ sấy chân không (vacuum band dryer, vacuum shelf dryer) ......................................................................................... 13 1.3.2.2.9. 1.4. Sấy thăng hoa: ............................................................................................. 14 Quy trình sấy mít: .................................................................................................. 18 1.4.1. Xử lý: ................................................................................................................. 18 1.4.2. Rửa, ngâm: ......................................................................................................... 19 1.4.3. Cắt:..................................................................................................................... 20 1.4.4. Chần: .................................................................................................................. 20 1.4.5. Sấy: .................................................................................................................... 23 1.4.6. Đóng gói: ........................................................................................................... 28 Chương 2: LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ ..................................................... 30 2.1. Lựa chọn phương án truyền động: ....................................................................... 30 2.2. Lựa chọn sơ đồ truyền động:................................................................................. 36 Chương 3: TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ ....................................................................... 39 3.1. Tính toán nhiệt: ...................................................................................................... 39 3.2. Tính toán Calorifer: ............................................................................................... 45 3.3. Tính toán và chọn quạt. ......................................................................................... 49 3.4. Tính toán và chọn động cơ. ................................................................................... 53 3.5. Tính toán và thiết thiết kế bộ truyền xích. ........................................................... 57 iv 3.6. Tính toán - thiết kế trục. ........................................................................................ 60 3.7. Tính toán chọn ổ. .................................................................................................... 64 3.8. Băng tải. ................................................................................................................... 66 3.9. Tính toán lò hơi....................................................................................................... 67 3.10. Mạch điều khiển ..................................................................................................... 69 Chương 4: AN TOÀN VÀ VỆ SINH .............................................................................. 74 Chương 5: KẾT LUẬN .................................................................................................... 75 TÀI LIỆU THAM KHẢO................................................................................................ 76 v DANH SÁCH BẢNG Tên bảng Bảng 1.1: Tên gọi của mít. Bảng 1.2: Thành phần hóa học của mít. Bảng 3.1: Tổng nhiệt lượng tiêu hao. Bảng 3.2: Tổng tổn thất áp suất trong máy sấy. Bảng 3.3: Thông số của quạt. Bảng 3.4: Thông số của động cơ kèm hộp giảm tốc AS 66C IA 72K6. Bảng 3.5 : Thông số ổ bi cỡ nhẹ 206. Bảng 3.6 : Thông số của ổ và gối đỡ HDF 30 của Misumi. Bảng 3.7. Nhiệt độ làm việc của FOX-1004. vi Trang 1 2 45 49 52 56 65 66 71 DANH SÁCH HÌNH Tên hình Hình 1.1: Mít tố nữ Hình 1.2: Mít nghệ. Hình 1.3: Mít Mã Lai. Hình 1.4. Sơ đồ nguyên lý của máy sấy. Hình 1.5. Sơ đồ sấy bằng năng lượng mặt trời. Hình 1.6. Sơ đồ sấy bằng năng lượng mặt trời có kệ để nguyên liệu. Hình 1.7. Sơ đồ sấy bằng năng lượng mặt trời có trữ nhiệt. Hình 1.8 :Sơ đồ sấy đối lưu. Hình 1.9: Sơ đồ thiết bị sấy tang trống trục đơn. Hình 1.10: Sơ đồ thiết bị sấy tang trống trục kép. Hình 1.11. Thiết bị sấy băng chuyền chân không. Hình 1.12 : Sơ đồ máy sấy thăng hoa. Hình 1.13 :Sơ đồ cấu tạo hầm sấy thăng hoa. Hình 1.14: Sơ đồ quy trình sấy mít. Hình 1.15: Máy ngâm và rửa xối. Hình 1.16 :Thiết bị chần bằng nước nóng. Hình 1.17: Sự dịch chuyển của ẩm suốt quá trình sấy. Hình 1.18: Sơ đồ sấy băng tải. Hình 1.19 :Khâu đóng gói mít sấy. Hình 1.20: Mô hình thiết bị bao gói. Hình 2.1: Sơ đồ động sử dụng hộp giảm tốc. Hình 2.2: Sơ đồ truyền động không sử dụng trục trung gian. Hình 2.3: Sơ đồ truyền động sử dụng trục trung gian. Hình 2.4: Sơ đồ động sử dụng bộ truyền xích. Hình 2.5: Sơ đồ sử dụng truyền động từng trục. Hình 2.6: Sơ đồ truyền động sử dụng bánh răng côn. Hình 2.7: Bộ truyền bánh răng côn. Hình 2.8: Sơ đồ truyền động sử dụng thanh truyền. Hình 2.9: Sơ đồ truyền động sử dụng thanh truyền kết hợp bánh răng. Hình 2.10: Sơ đồ truyền động sử dụng thanh truyền và bánh răng 1 bên. Hình 2.11: Truyền động thông qua đĩa xích trung gian. Hình 2.12: Truyền động liên tục từ trục động cơ qua các trục công tác. Hình 3.1: Sơ đồ vị trí tính toán trở lực. Hình 3.2 : Biểu đồ chọn quạt theo năng suất và cột áp. Hình 3.3 : Kích thước quạt. Hình 3.4: Sơ đồ lực của đĩa xích. vii Trang 4 4 4 6 8 8 9 9 12 12 13 14 14 18 19 22 24 27 28 29 30 31 31 32 33 34 34 35 35 36 37 38 49 51 52 54 Hình 3.5. Động cơ liền hộp giảm tốc hãng Watt. Hình 3.6: Sơ đồ lực tác dụng đĩa xích. Hình 3.7: Sơ đồ lực tác dụng lên trục. Hình 3.8 : Biểu đồ moment. Hình 3.9: Gối và ổ trục Misumi HDF 30. Hình 3.10 : Xích tải. Hình 3.11 :Lưới Inox. Hình 3.12 : Kích thước cơ bản của xích tải theo cataloge của hãng Misumi. Hình 3.13. . Điện trở nồi hơi 18 KW. Hình 3.14. . Van một chiều hãng VYC. Hình 3.15. Sơ đồ điều khiển. Hình 3.16. Sơ đồ khối. Hình 3.17. Bộ điều khiển nhiệt độ FOX-1004. Hình 3.18. Sơ đồ mạch điều khiển máy sấy. Hình 3.19. Mạch động lực máy sấy băng tải. viii 55 61 61 64 65 66 66 67 68 68 69 70 71 72 73 Chương 1: TỔNG QUAN VỀ NGUYÊN LIỆU SẤY VÀ THIẾT BỊ SẤY 1.1. Tổng quan về nguyên liệu sấy. 1.1.1. Tổng quan về mít. Cây mít là một hình ảnh thân quen với người dân Việt, nhất là ở thôn quê nhà nào cũng thường trồng một vài cây mít ở vòm sân trước, khoảng sân sau, hiên nhà, góc bếp… bởi mít dễ trồng, cho bóng mát và cho nhiều trái. Chuyện kể rằng, mỗi khi hết lương thực vào mùa mít chín các chiến sĩ đã hái ăn múi mít thay lương khô, cơm và hạt mít được tận dụng trộn lẫn với gạo nấu cơm ăn, đặc biệt xơ mít trộn cùng vỏ bã đậu tương cộng thêm ít muối và bột ngọt đem chiên hoặc nướng ăn rất ngon. Mít chín có rất nhiều chất dinh dưỡng nên sau mỗi bữa ăn mít no rất lâu. Nhiều nhà khoa học đã tìm nhiều biện pháp để phát triển cây mít sao cho có lợi nhất cho nông dân nhưng cả một thời gian dài các nhà khoa học vẫn chỉ dừng lại ở một thứ cây ăn quả có giá trị còn hạn chế do không có đầu ra và cơ chế thu mua thích hợp cho người trồng. Thời gian qua, khi công nghệ bảo quản, chế biến sau thu hoạch phát triển, cây mít được trồng đại trà, hình thành các vùng chuyên canh và trái mít được đưa vào chế biến, trở thành nguồn thu nhập quan trọng của một bộ phận bà con nông dân khu vực phía Nam. 1.1.2. Tên gọi. Giới (Regnum) Ngành (division) Plantate Magnoliophyta Lớp (Class) Bộ (Ordo) Magnoliopsida Rosales Họ (Familia) Moraceae Chi (Genus) Artocarpus Loài (Species) A. Heterophyllus Tên (Name) Artocarpus integrifolia Bảng 1.1: Tên gọi của mít. 1 1.1.3. Thành phần hóa học: (100g mít chín) Năng lượng 95 Kcal (397 KJ) Nước 85,4 % Cacbon hidrat 23,25 g Đường 19,08 g Chất béo 0,64 g Protein 1,72 g Vitamin A 5 μg Vitamin B1 0,105 mg Vitamin B2 0,055 mg Vitamin B3 0,92 mg Vitamin B5 0,235 mg Vitamin B6 0,329 mg Vitamin B9 24 μg Vitamin C 13,7 mg Vitamin E 0,34 mg Canxi 24 mg Sắt 0,23 mg Mage 29 mg Mangan 0,043 mg Photpho 21 mg Kali 448 mg Natri 2 mg Kẽm 0,13 mg Bảng 1.2: Thành phần hóa học của mít. - 1.1.4. Công dụng Sử dụng làm thức ăn: Các múi mít chín có thể ăn tươi, có vị rất ngọt do có hàm lượng đường như glucoza, fructoza cao (10-15%). Ở Huế có món mít trộn với tôm, hành, nước mắm ăn kèm với bánh tráng nướng. Quả mít non có thể sử dụng như rau để nấu canh, kho với cá, xào với thịt, làm gỏi. Xơ mít có thể dùng làm dưa muối gọi là nhút. Món này làm từ xơ mít chín hoặc từ quả mít xanh. Phương ngôn "Nhút Thanh Chương, tương Nam Đàn" nhắc đến hai đặc sản của vùng quê ở Nghệ An. 2 Hạt mít cũng ăn được và có giá trị dinh dưỡng nhất định. Hột có thể đem rang, luộc, hoặc hấp. Trước khi ăn thì bóc lớp vỏ mỏng bên ngoài; có mùi thơm và vị bùi. Mứt mít. Hạt mít rang: hạt mít bóc vỏ rửa sạch đem rang. Mít sấy khô (sử dụng trong nước và xuất khẩu). - Thân cây sử dụng làm gỗ. Gỗ mít là một loại gỗ từ cây mít. Gỗ này thường được sử dụng rộng rãi trong việc tạc tượng Phật nói riêng và tượng thờ nói chung. Nguyên nhân là vì loại gỗ này chống mối mọt và không chịu nhiều tác động của nước, lại dễ kiếm và không đắt như các loài gỗ quý khác. Gỗ mít là một loại gỗ có tính chất cơ lý ổn định,không cong vênh, ít bị mối mọt. Gỗ có màu vàng sáng, để lâu ngả thành màu đỏ sẫm. Gỗ mít có mùi thơm nhẹ, mềm, dẻo. Gỗ mít được dùng rộng rãi trong đời sống như làm tượng Phật, đồ thủ công mỹ nghệ, các sản phẩm nội thất khác. 1.1.5. Phân bổ 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, Dông Indonexia và cuối cùng là Philippin. Nó thường được trồng ở trung tâm và phía Đông 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, Tây nguyên, Lâm Đồng, Bình Dương, Bình Phước, Đồng Nai, Tây Ninh, Đắc Lắc... Diện tích trồng mít tập trung và phân tán trong bà con nông dân ở khu vực này hiện ước tính khoảng gần 50.000 ha. Giống mít hiện được trồng phổ biến ở các tỉnh Nam Trung bộ và Nam bộ là mít nghệ Việt Nam do rất thích hợp với thời tiết khô hạn và thổ nhưỡng vùng đồi núi cao nguyên ở đây. 1.1.6. Phân loại Mít có nhiều giống: mít ướt, mít ráo, mít dừa, mít nghệ, mít tố nữ, gần đây có thêm mít Mã Lai... Mít chín loại nào cũng cho mùi thơm quyến rũ nhưng vị có khác: mít ướt nhão thịt mà ngọt lịm, mít dừa mọng nước ngọt như mật, mít nghệ vàng ruộm, giòn giòn... 3 Hình 1.1: Mít tố nữ . - Hình 1.2: Mít nghệ. Mít Mã Lai : Hình 1.3: Mít Mã Lai. - Năng suất cao. Khối lượng trung bình từ 2-3 kg. Múi thơm, cơm hơi nhão, vị ngọt. Mít Tố Nữ : Năng suất cao. Khối 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 rất tốt, ngoài ra có thể sử dụng làm thức ăn chăn nuôi và lấy gỗ... 4 Mít nghệ dễ trồng, ít công chăm sóc, ít sử dụng thuốc bảo vệ thực vật, cho năng suất cao. Đặc biệt, thời gian tăng trưởng và cho trái của cây mít nghệ ngắn hơn nhiều so với các giống mít thường. Mít nghệ cao sản được chọn từ tổ hợp Mít nghệ ở miền Nam. Giống mít được thị trường trồng nhiều và có chất lượng tốt nhất là : Mít Nghệ Cao 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 để cung cấp cho thị trường xuất khẩu. Đây là cây mít đạt tiêu chuẩn của Việt Nam được các nhà khoa học nhân bản nhưng không sử dụng công nghệ biến đổi gen nên giữ nguyên tính trạng. Khi thu hoạch, các múi mít được sấy khô để xuất khẩu. Do giữ nguyên tính trạng nên múi mít nghệ còn lớp vỏ lụa bên ngoài, trong quá trình sấy khô, múi mít không bị mất đi màu vàng vốn có của nó. 1.2. Yêu cầu vật liệu sấy 1.2.1. Yêu cầu vật liệu đầu vào Mít phải có lớp vỏ lụa bên ngoài ( tiêu biểu như mít Nghệ) để trong quá trình sấy khô, múi mít không bị mất đi màu vàng vốn có của nó. Nếu múi mít không có lớp lụa bọc múi (đặc biệt là mít Thái Lan) thì sẽ nhanh chóng mất vị ngọt. Sau 3 tháng bảo quản, thì mít sấy nhanh chóng mất màu, không còn màu vàng ngon mắt, còn khi thu hoạch mùa mưa, giống mít không có lớp lụa bọc ngoài sẽ ngậm nước và vị càng nhạt. Quả mít đưa vào chế biến cần tươi tốt, múi mít không bầm dập, sâu bệnh và có độ chín 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 cứng cao vì mô và thành tế bào chứa nhiều protopectin. Quả quá chín thì mô quả quá mềm, protopectin chuyển thành pectin có thể có mùi ủng. - 1.2.2. Yêu cầu vật liệu đầu ra Sản phẩm phải giữ được màu vàng tươi, không cháy khét. Độ ẩm sau khi sấy thấp: khoảng 15 – 25 %. 5 1.3. - Có mùi thơm đặc trưng của mít và không có mùi lạ. Tổng quan vể thiết bị sấy mít 1.3.1. Khái niệm sấy Khái niệm Sấy là sự bốc hơi nước của sản phẩm bằng nhiệt ở nhiệt độ thích hợp, là quá trình khuếch tán do chênh lệch ẩm ở bề mặt và bên trong vật liệu, hay nói cách khác do chênh lệch áp suất hơi riêng phần ở bề mặt vật liệu và môi trường xung quanh. - Nguyên lý 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 vào dòng khí, hỗn hợp không khí ẩm sẽ tăng hàm ẩm và đi ra ngoài. Sơ đồ nguyên lý hoạt động của thiết bị sấy bằng không khí được mô tả trên hình. Không khí sau khi sấy Sản phẩm ướt MÁY SẤY Sản phẩm khô Không khí sau khi đun nóng BỘ PHẬN ĐỐT NÓNG Không khí trước khi sấy Hình 1.4. Sơ đồ nguyên lý của máy sấy. Vật liệu sấy ban đầu có độ ẩm cao được đưa vào thiết bị sấy, được sấy khô trong phòng sấy rồi đi ra ngoài. Không khí bên ngoài được dưa qua bộ phận đốt nóng để gia 6 nhiệt lên tới nhiệt độ sấy cần thiết, sau đó vào phòng sấy để tiếp xúc với vật liệu sấy, cấp nhiệt cho nước trong vật liệu để bốc hơi. Trong quá trình sấy, nếu cần thiết sẽ có thêm bộ phận đốt nóng bổ sung trong phòng sấy. 1.3.2. Các phương pháp và thiết bị sấy - - 1.3.2.1. Phơi và sấy bằng năng lượng mặt trời Sử dụng trực tiếp nhiệt độ của mặt trời để làm bay hơi nước trong vật liệu cần sấy. Phức tạp hơn người ta sử dụng năng lượng mặt trời làm nóng không khí, sau đó dùng không khí nóng đó để sấy. Thiết bị sấy bằng năng lượng mặt trời có thể phân ra các loại sau : Thiết bị sấy trực tiếp có tuần hoàn khí tự nhiên (gồm thiết bị thu năng lượng kết hợp với buồng sấy). Thiết bị sấy trực tiếp có bộ phận thu năng lượng riêng biệt. Thiết bị sấy gián tiếp có dẫn nhiệt cưỡng bức (thiết bị thu năng lượng và buồng sấy riêng biệt). Ưu 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 nghề - Có thể sấy lượng lớn vụ mùa với chi phí thấp. Nhược điểm - Kiểm soát điều kiện sấy rất kém. - Tốc độ sấy chậm hơn so với với sấy bằng thiết bị, do đó chất lượng sản phẩm cũng kém và dao động hơn. - Quá trình sấy phụ thuộc vào thời tiết và thời gian trong ngày. - Đòi hỏi nhiều nhân công. Thiết bị Có nhiều kiểu thiết kế thiết bị sấy bằng năng lượng mặt trời khác nhau. Những thiết bị nhỏ : thường có công suất nhỏ, tốc độ sấy và chất lượng cải tiến không đáng kể so với phương pháp sấy phơi (có đảm bảo vệ sinh), do đó ít được sử dụng. 7 Hình 1.5. Sơ đồ sấy bằng năng lượng mặt trời. 1: Vật liệu xuyên sáng – 2: Vật liệu sấy – 3: Kệ - 4:Khay Những thiết bị lớn hơn, có sử dụng quạt chạy bằng năng lượng mặt trời với công suất 200-400 kg mẻ đang được sử dụng nhiều ở các nước vùng Địa trung hải để sản xuất trái cây sấy xuất khẩu cho thị trường châu Âu. Hình 1.6. Sơ đồ sấy bằng năng lượng mặt trời có kệ để nguyên liệu. 1: Vật liệu xuyên sáng – 2: Vật liệu sấy – 3: Kệ - 4:Khay 8 Năng lượng mặt trời còn có thể được dùng làm nóng trước không khí ở các thiết bị sấy vận hành bằng nhiên liệu để tiết kiệm một phần năng lượng. Hình 1.7. Sơ đồ sấy bằng năng lượng mặt trời có trữ nhiệt. 1: Tấm thu nhiệt – 2: Trữ nhiệt (Nước)- 3: Vật liệu sấy – 4: Kệ - 5:Khay- 6:Quạt. 1.3.2.2. Sấy đối lưu Nguyên lý hoạt động - Không khí nóng hoặc khói lò được dùng làm tác nhân sấy có nhiệt độ, độ ẩm, tốc độ phù hợp, chuyển động chảy trùm lên vật sấy làm cho ẩm trong vật sấy bay hơi rồi đi theo tác nhân sấy. - Không khí có thể chuyển động cùng chiều, ngược chiều hoặc cắt ngang dòng chuyển động của sản phẩm. - Sấy đối lưu có thể thực hiện theo mẻ (gián đoạn) hay liên tục. Hình 1.8 :Sơ đồ sấy đối lưu. 1: Quạt – 2: Caloriphe – 3: Buồng sấy. 9 1.3.2.2.1. Thùng sấy: Cấu tạo : là một thùng chứa hình trụ hoặc hình hộp có đáy dạng lưới. Không khí nóng thổi lên từ phía đáy của nguyên liệu với vận tốc tương đối thấp (ví dụ : 0,5 m/s). Ứng dụng : do có sức chứa lớn, giá thành và chi phí hoạt động thấp chúng được sử dụng chủ yếu để sấy kết thúc sau khi sản phẩm được sấy trước bằng các thiết bị sấy khác. Chúng có thể được dùng để cân bằng ẩm sản phẩm sau khi sấy. Yêu cầu đối với nguyên liệu : do thiết bị sấy có thể cao vài mét, yêu cầu nguyên liệu phải đủ độ cứng cơ học để chống lại sức ép, duy trì khoảng trống giữa các hạt, giúp không khí nóng có thể xuyên qua được. 1.3.2.2.2. Buồng sấy: Cấu tạo : gồm có một buồng cách nhiệt với các khay lưới hoặc đột lỗ, mỗi khay chứa một lớp mỏng nguyên liệu (dày 2-6cm). Không khí nóng thổi vào với tốc độ 0,5-5 m/s qua hệ thống ống dẫn và van đổi hướng để cung cấp không khí đồng nhất qua các khay. Các thiết bị đun nóng phụ trợ có thể được đặt thêm ở phía trên hoặc dọc bên các khay để tăng tốc độ sấy. Ứng dụng : dùng trong sản xuất nhỏ (1-20 tấn/ngày) hoặc trong thử nghiệm. Chúng có giá thành, chi phí bảo dưỡng thấp và có thể sử dụng linh hoạt để sấy các loại nguyên liệu khác nhau. Tuy nhiên, điều kiện sấy tương đối khó kiểm soát và chất lượng sản phẩm dao động do sự phân phối nhiệt đến nguyên liệu không đồng đều. 1.3.2.2.3. Lò sấy: Đây là những toà nhà 2 tầng trong đó sàn nhà có giát gỗ mỏng được đặt phía trên lò đốt. Không khí nóng và sản phẩm cháy từ lò đốt xuyên qua lớp nguyên liệu có độ dày đến 20 cm. Chúng được sử dụng theo truyền thống để sấy táo ở Mỹ hoặc hoa hớp-lông ở châu Âu, tuy nhiên việc kiểm soát điều kiện sấy rất khó khăn và thời gian sấy tương đối lâu. Do yêu cầu phải đảo sản phẩm thường xuyên, việc chất nguyên liệu và tháo dỡ sản phẩm được thực hiện bằng thủ công nên chi phí nhân công cao. Tuy vậy, chúng có ưu điểm là sức chứa lớn, dễ xây dựng và bảo dưỡng với chi phí thấp. 1.3.2.2.4. Hầm sấy: Cấu tạo : các khay chứa nguyên liệu được chất lên các xe goòng, được lập trình để chuyển động qua hầm cách nhiệt có tác nhân sấy chuyển động theo một hoặc nhiều hướng khác nhau. Sản phẩm sau khi ra khỏi hầm có thể được sấy kết thúc trong các thùng sấy. Một hầm sấy tiêu biểu dài 20 m có 12-15 xe goòng với tổng sức chứa 5000 kg nguyên liệu. Ứng dụng : do khả năng sấy lượng lớn nguyên liệu trong một thời gian tương đối ngắn, chúng được sử dụng rộng rãi. Tuy nhiên, phương pháp này hiện đã bị thay thế bằng phương pháp sấy băng chuyền và sấy tầng sôi do hiệu suất năng lượng của sấy hầm thấp 10 hơn, chi phí lao động cao hơn và chất lượng sản phẩm không tốt bằng hai phương pháp nêu sau. 1.3.2.2.5. Sấy băng chuyền: Cấu tạo : là thiết bị làm việc liên tục, có thể dài đến 20m, rộng 3m. Nguyên liệu được đặt trên một băng chuyền lưới có đáy sâu 5-15 cm. Dòng khí lúc đầu có hướng từ dưới lên qua đáy của nguyên liệu và ở các giai đoạn sau đó được hướng xuống dưới để sản phẩm khỏi bị thổi ra khỏi băng chuyền. Ở các thiết bị sấy 2 hoặc 3 giai đoạn nguyên liệu sau khi được sấy một phần sẽ được xáo trộn và chất đống lại vào các băng chuyền kế tiếp sâu hơn (đến 15-25 cm hoặc 250-900 cm ở các máy sấy 3 giai đoạn), nhờ đó cải tiến được tính đồng nhất của quá trình sấy và tiết kiệm được không gian. Sản phẩm thường được sấy đến độ ẩm 10-15 % và sau đó được sấy kết thúc ở thùng sấy. Thiết bị sấy có thể có các khu vực sấy độc lập với nhau được kiểm soát bằng máy tính và hệ thống tự động nạp nguyên liệu và tháo sản phẩm để giảm chi phí nhân công. Ứng dụng : do điều kiện sấy được kiểm soát tốt và năng suất cao nên thường được dùng để sấy sản phẩm ở quy mô lớn (ví dụ : đến 5,5 tấn/h). Ứng dụng trong phương pháp sấy thảm bọt : nguyên liệu dạng lỏng được chuyển thành dạng bọt bền bằng cách cho thêm tác nhân tạo bọt và được hoà khí nitơ hoặc không khí. Nguyên liệu dạng bọt được trải lên băng chuyền có lỗ đến độ dày 2-3 mm và được sấy nhanh trong 2 giai đoạn bằng dòng khí thổi cùng chiều và sau đó ngược chiều. Sấy thảm bọt nhanh khoảng gấp 3 lần so với sấy chất lỏng có độ dày tương tự. Lớp thảm xốp mỏng của sản phẩm sấy sau đó được nghiền thành bột dễ chảy, có tính hồi nguyên rất tốt. Quá trình sấy nhanh và nhiệt độ sản phẩm thấp giúp cho chất lượng của sản phẩm tốt, nhưng khi sản xuất với năng suất cao đòi hỏi diện tích bề mặt lớn, chi phí do đó cũng cao. 1.3.2.2.6. Máy sấy tiếp xúc (contact dryer) Nhiệt được cung cấp bằng dẫn nhiệt Ưu điểm chính so với sấy đối lưu : Không cần thiết phải đun nóng lượng lớn không khí trước khi sấy do đó hiệu quả nhiệt cao hơn. Quá trình sấy có thể thực hiện không cần sự có mặt của oxy nên các thành phần dễ bị oxy hoá của nguyên liệu được bảo vệ. Nhu cầu nhiệt riêng thông thường là 2000-3000 kJ/kg nước bay hơi so với 400010.000 kJ/kg nước bay hơi của máy sấy đối lưu. Tuy nhiên, thực phẩm có độ dẫn nhiệt thấp, trở thành khô hơn nên khó dẫn nhiệt hơn trong quá trình sấy, vì vậy cần phải sấy lớp mỏng để nhiệt dẫn nhanh, tránh gây hư hại cho sản phẩm. 11 1.3.2.2.7. Sấy tang trống (sấy trục lăn) (roller dryer): Hình 1.9: Sơ đồ thiết bị sấy tang trống trục đơn. Hình 1.10: Sơ đồ thiết bị sấy tang trống trục kép. Các trục rỗng bằng thép quay chậm được đun nóng bên trong bằng hơi nước áp suất cao đến 120-170oC. Một lớp mỏng nguyên liệu được trải đều lên bề mặt bên ngoài bằng phương pháp nhúng, phun, trải hoặc bằng các trục lăn nạp liệu phụ. Trước khi trục lăn hoàn thành 1 vòng quay (khoảng 20 giây đến 3 phút) sản phẩm sấy được cào ra bằng lưỡi dao tiếp xúc đều với mặt trục theo chiều dài của nó. Thiết bị sấy có thể có 1 trục, 2 trục hoặc trục kép. Thiết bị đơn trục được sử dụng rộng rãi, vì chúng linh động, tỷ lệ diện tích bề mặt trục sử dụng để sấy lớn, dễ dàng tiếp cận để bảo dưỡng và không có nguy cơ bị hư hại do kim loại rơi vào giữa hai trục. Thiết bị sấy trục có tốc độ sấy cao, hiệu quả năng lượng cao, chúng thích hợp với nguyên liệu dạng sệt có kích thước các cấu tử lớn quá mức để có thể sấy phun được. Sấy trục lăn dùng trong sản xuất khoai tây dạng mãnh (flake), ngũ cốc nấu sẵn, mật đường, xúp bột, pu rê trái cây và sữa tách kem (whey). Tuy nhiên, do giá thành trục lăn cao và thành phần nguyên liệu nhạy cảm nhiệt dễ bị hư hại, nên trong sản xuất lớn chúng đã bị thay thế bằng phương pháp sấy phun. 12 Tải về bản full