BÁO CÁO THỰC TẬP QUÁ TRÌNH VÀ THIẾT BỊ SẤY THÙNG QUAY

1 ĐẠI HỌC BÁCH KHOA ĐÀ NẴNG – ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG KHOA HÓA NGÀNH CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM THỰC TẬP QUÁ TRÌNH VÀ THIẾT BỊ 2 THIẾT KẾ HỆ THỐNG THIẾT BỊ SẤY THÙNG QUAY DÙNG ĐỂ SẤY HẠT ĐẬU XANH GVHD TS Phạm Thị Đo.

GIỚI THIỆU VỀ NHÀ MÁY ĐƯỜNG

Lịch sửa ra đời

Công ty TNHH MTV Thành Thành Công – Gia Lai, thuộc Công ty Cổ phần Thành Thành Công – Biên Hoà, được hình thành từ Công ty TNHH Mía Đường Bourbon Gia Lai, là kết quả của sự liên doanh giữa Công ty Mía Đường Gia Lai và Groupe Des Societes De Bourbon.

Vào ngày 19/10/2007, Công ty TNHH Mía Đường Bourbon Gia Lai đã chính thức chuyển đổi thành Công ty Cổ phần Mía Đường Nhiệt điện Gia Lai thông qua quá trình cổ phần hóa.

Vào ngày 16 tháng 11 năm 2015, Công ty TNHH MTV Thành Thành Công Gia Lai đã chính thức đổi tên sau khi hoàn tất các thủ tục sáp nhập với Công ty Cổ phần Mía Đường Thành Thành Công Tây Ninh (TTCS).

Thông tin nhà máy

Tên gọi đầy đủ: Công ty TNHH MTV Thành Thành Công Gia Lai

Tên viết tắt: TTCS Gia Lai Địa chỉ: 561 Trần Hưng Đạo, P Cheo Reo, TX Ayun Pa, Gia Lai

 Công suất ép: 6000 tấn mía/ ngày

 Công suất phát điện: 34,6 Mwh

CÁC SẢN PHẨM CHÍNH VÀ PHỤ:

Hình 1 Công ty TNHH MTV Thành Thành Công Gia Lai

THỰC TẬP: QUÁ TRÌNH VÀ THIẾT BỊ 2

2 SVTH: Nhóm 5 GVHD: TS.Phạm Thị Đoan Trinh

Quy trình hoạt động của nhà máy

Nhà máy đường ở Gia Lai hoạt động dựa theo mô hình của nhà máy đường tại Pháp, áp dụng quy trình gia nhiệt dạng tấm Đây là nhà máy sử dụng phương pháp sunfit hóa và lắng cổ điển với hệ thống lắng đa tầng.

Công đoạn bốc hơi bắt đầu với hai ống cao dạng olefin, tiếp theo là các ống chùm cổ điển được thiết kế với mâm phân phối ở trên Khi nước mía được bơm lên mâm phân phối, tạo ra một màng chảy trong ống, giúp quá trình bốc hơi diễn ra nhanh chóng Việc lắp đặt bốc hơi một có hiệu quả cao, cho phép hơi thứ hai được sử dụng cho công nghệ nấu đường và các quy trình khác Kiểm soát bốc hơi dựa trên tỉ trọng là rất quan trọng, đặc biệt là trong việc kiểm soát khí không ngưng, vì nếu không, quá trình sẽ không hiệu quả, dẫn đến độ Brix cuối không đạt yêu cầu, gây mất cân đối trong dây chuyền sản xuất Mục tiêu là duy trì độ Brix từ 58-60, với tỉ lệ 1 tấn hơi bốc được 1 tấn nước, và trong quá trình nấu đường, 4 tấn hơi mới bốc được 1 tấn nước, có thể gây quá tải Khâu lắng nổi chủ yếu nhằm tách tạp chất, trong đó việc tách độ màu sử dụng chất tẩy màu đạt 10-15%, trong khi tách tạp chất lơ lửng là ưu tiên hàng đầu.

Trống lọc chân không bao gồm hai loại: bình tạo chân không cao và chân không thấp Việc lắp đặt chân không thấp cần phải tuân thủ chiều cao yêu cầu, vì độ chân không đạt được phụ thuộc vào các bơm và chiều cao của trống lọc Do đó, hiệu suất của bơm sẽ ảnh hưởng trực tiếp đến khả năng tạo chân không của hệ thống.

Các bình ngưng trong nhà máy có chức năng thu hồi nước từ hơi dư, đặc biệt là đối với các nhà máy mới được đầu tư Việc này giúp tối ưu hóa hiệu suất và tiết kiệm năng lượng cho lò hơi.

Hệ thống ly tâm và lắng lọc sau khi lắng nổi sẽ tiến hành lọc túi và sử dụng máy sấy tầng sôi Quy trình nấu đường không được tự động hóa do gặp nhiều khó khăn và chi phí cao, trong khi quá trình này cần phải rửa hạt để loại bỏ các tạp chất và tinh thể lạ phát sinh Do đó, mặc dù nồi nấu đường không được tự động hóa, toàn bộ dây chuyền còn lại từ đầu đến cuối đều được tự động hóa nhằm giảm thiểu nhân sự vận hành.

Hình 5 Thu hồi nước ngưng

Chương 2: CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT ĐƯỜNG [13]

Mía là nguyên liệu chính để sản xuất đường saccharese của Việt Nam và nhiều vùng nhiệt đới

Mía chín đạt hàm lượng đường tối đa và lượng đường khử còn lại ít nhất, với mức đường cao hơn khi thời tiết khô Thông thường, mía chín sau 12-15 tháng trồng, và hàm lượng đường này có thể duy trì từ 15 ngày đến 2 tháng tùy thuộc vào giống mía và điều kiện thời tiết Sau thời gian này, lượng đường bắt đầu giảm.

Để thu hoạch mía đạt hiệu quả cao, cần chờ đến khi cây mía chín kỹ thuật với hàm lượng đường ở phần gốc và phần ngọn đạt gần tương đương Các chỉ tiêu cần đảm bảo bao gồm độ Brix lớn hơn 20%, tinh độ (AP) trên 87%, độ Pol lớn hơn 19%, đường khử (RS) dưới 0.5%, và chữ đường (CCS) lớn hơn 11 Ngoài ra, không nên thu hoạch mía vào những ngày rét đậm, mưa to, hoặc khi đất còn ẩm ướt.

Do mía là cây công nghiệp và chín theo mùa vụ nên công nghệ sản xuất đường saccharose từ mía chia làm hai nhánh:

Quy trình sản xuất saccharose:

Gồm 3 giai đoạn chính: khai thác nước mía hay hòa tan đường thô, tinh lọc nước mía và kết tinh đường

Hình 6 Sơ đồ khối quy trình công nghệ sản xuất đường mía

CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT ĐƯỜNG [13]

Giai đoạn khai thác nước mía

Để thu hoạch nước mía, cần phải phá vỡ các tế bào của cây mía thông qua việc sử dụng lực cơ học để xé tơi và ép dập thân cây Quá trình khai thác nước mía được chia thành hai bước chính: xử lý và ép mía.

Mía có hình dạng dài và cong, với vỏ ngoài trơn bóng do lớp sáp, khiến việc ép nước trở nên khó khăn Để tối ưu hóa năng suất và hiệu quả của quá trình ép, việc đầu tiên là chặt và băm nhỏ mía.

Cây mía sau khi vào băng tải sẽ được san bằng và chặt hai lần: lần đầu thành đoạn 5mm, lần hai thành khúc nhỏ 20-25mm Tiếp theo, mía được chuyển đến máy ép dập hoặc búa dập để xé thành những sợi nhỏ có đường kính từ 1-2mm Cuối cùng, mía xe tơi sẽ được chuyển đến hệ thống ép, trong đó bổ sung nước để tăng hiệu suất tách đường.

Dựa vào phương pháp bổ sung nước mà quá trình ép chia thành hai nhóm: ép thẩm thấu và ép khuếch tán

Phương pháp ép thẩm thấu: nước có nhiệt độ xấp xỉ 60C được tưới vào bã trước khi bã vào che ép tiếp theo

Thẩm thấu đơn là phương pháp sử dụng nước ấm phun lên bã sau mỗi lần ép, thay vì dùng nước mía loãng để tưới Nước mía thu được từ các máy ép sẽ được gom chung lại.

Hình 7 Sơ đồ quá trình ép thấm thấu đơn

Phương pháp thẩm thấu lặp lại trong sản xuất đường sử dụng nước ấm để phun vào bã mía từ che ép áp cuối Đồng thời, bã mía từ các che ép trước đó sẽ được phun ẩm bằng nước mía ép từ các che ép phía sau, tối ưu hóa quy trình chiết xuất và tăng hiệu suất sản xuất.

Hình 8 Sơ đồ quá trình ép thấm thấu kép

Phương pháp ép khuếch tán:

Có hai dạng: khuếch tán mía và khuếch tán bã

+ Khuếch tán mía: cây mía được xử lý sơ bộ, sau đó toàn bộ mía được đưa vào thiết bị khếch tán

Khuếch tán bã mía là quá trình quan trọng trong sản xuất đường, bắt đầu bằng việc xử lý mía để thu được 60-65% lượng nước có trong cây Sau khi ép sơ bộ, bã mía được ngâm trong thiết bị khuếch tán, nơi nước được thêm vào với tỷ lệ 260-280% so với xơ trong cây mía Nước vào máy khuếch tán thường có nồng độ loãng, nhiệt độ từ 65-70°C và thời gian lưu trong thiết bị khoảng 25-30 phút, giúp tối ưu hóa việc thu hồi lượng đường còn sót lại.

Thiết bị chính sử dụng trong giai đoạn khai thác nước mía

Máy ép mía được thiết kế với bốn trục, trong đó có ba trục chính thực hiện quá trình ép và một trục phụ giúp tiếp mía và ngăn ngừa tình trạng nghẹt Mỗi trục đều có rãnh rang nhằm làm nát bã mía hiệu quả hơn, trong khi trục dưới được trang bị thêm các đường rãnh để nước mía thoát ra dễ dàng Các răng của các trục cần phải khớp chặt với nhau để đảm bảo hiệu suất Hệ thống “lược chải” bã được gắn sau các trục ép nhằm ngăn chặn tình trạng tắc nghẽn bã mía trong rãnh, và các vành chắn nước mía cũng như bã được lắp đặt ở hai đầu trục để tăng tính hiệu quả của máy.

2 Pittong áp lực trục đỉnh

10 Cần điều chỉnh lược đáy

11 Cơ cấu đỡ lược đáy

Giai đoạn hòa đường thô

Đường thô có lớp mật chứa nhiều tạp chất cần được rửa sạch trước khi tinh lọc Quá trình rửa mật được thực hiện bằng cách trộn đường thô với nước đường, tạo thành hỗn hợp sệt có nồng độ khoảng 90-93% Bx và nhiệt độ từ 45-50°C Sau khi ly tâm để tách bỏ lớp mật, ta thu được đường sạch Đường sau đó được hòa tan với nước để tạo thành dung dịch nước đường 60°Bx, chuẩn bị cho các quá trình tinh lọc tiếp theo nhằm loại bỏ các chất keo và chất không hòa tan.

Giai đoạn làm sạch nước mía

Các quá trình hóa chế:

Nguyên lý tạo tủa trong nước mía liên quan đến keo mang điện tích âm, tồn tại dưới hai dạng: keo ưa nước (như protein, pentosan) và keo không ưa nước (như chất màu, chất béo) Khi keo ở trạng thái ổn định, nó có lớp bao bọc bên ngoài; nếu mất đi các tính chất này, keo sẽ bị ngưng kết Do đó, việc gia nhiệt và thêm các chất điện ly vào nước mía để thay đổi pH sẽ dẫn đến ngưng kết các chất keo có sẵn trong nước mía.

Chất điện ly truyền thống sử dụng là sữa vôi Ca(OH)2 có nồng độ khoảng 8-10°

Sulfur dioxide (SO2) được chiết xuất từ lò đốt lưu huỳnh và được bổ sung vào dung dịch đường dưới dạng khí Khi khí SO2 được đưa vào nước mía hoặc "mật chè", nó giúp trung hòa lượng vôi dư có trong nước mía, cải thiện chất lượng sản phẩm.

Muối CaCO3 là chất kết tủa cí khả năng hấp phụ các chất không đường, chất màu và chất keo trong dung dịch

Khí CO2, với hàm lượng 32-35% từ khói lò hơi và khói lò vôi, được ứng dụng trong sản xuất đường Nó có khả năng phân hủy muối calcium saccharide thành đường saccharose và tạo ra CaCO3 kết tủa.

P2O5 đóng vai trò quan trọng trong quá trình làm sạch nước mía bằng cách tạo kết tủa Ca3(PO4)2, giúp hấp phụ các chất keo, màu và cặn lơ lửng, từ đó làm cho nước mía trở nên trong hơn Để loại bỏ các tạp chất thô không hòa tan, có thể sử dụng rây với kích cỡ khác nhau Đối với chất keo, cần tạo điều kiện để keo tụ hoặc sử dụng chất hấp thụ để lôi kéo các chất đồng kết tủa, sau đó thực hiện lắng và lọc Để loại bỏ các chất hòa tan có khả năng kết tụ, cần tạo điều kiện để chúng kết tụ và phân riêng bằng phương pháp lắng lọc Các chất màu hòa tan có thể được loại bỏ bằng cách hấp thụ than và đất hoạt tính, trong khi các chất hòa tan không keo tụ như cation kim loại kiềm hay anion dễ tan được xử lý bằng cột trao đổi ion.

Nguyên tắc lắng-lóng dựa trên sự chênh lệch khối lượng riêng giữa các hạt kết tủa và nước mía để phân lớp Vận tốc lắng hoặc nổi của các chất kết tủa phụ thuộc vào độ nhớt, kích thước tủa và sự chênh lệch khối lượng riêng giữa tủa và dịch nước mía Trong quá trình lắng, cần bổ sung các chất trợ lắng có khả năng tạo dạng keo, giúp kết tụ các chất tủa lơ lửng thành khối lớn.

Hai dạng thiết bị chính trong tách tủa: bàn lóng và các dạng máy lắng

Bể có cấu tạo hình hộp chữ nhật với đáy nghiêng góc 30 độ, được gia nhiệt qua vách truyền nhiệt Phía trên bể là hệ thống gạt bọt bằng thép, treo trên dây xích và có vận tốc quay chậm nhằm hạn chế xáo trộn.

Hình 9 Cấu tạo của bàn lóng

Phương pháp hoạt động của hệ thống này là thổi không khí vào ống dẫn dung dịch đường đến bể lóng, tạo ra áp suất khí cao hơn áp suất khí trời Khi không khí thoát ra khỏi ống, áp suất sẽ hình thành các bọt khí nhỏ, phân tán đều trong dung dịch Những bọt khí này sẽ hấp phụ lên bề mặt kết tủa rắn và cặn bẩn, giúp quá trình làm sạch hiệu quả hơn.

- Cấu tạo: đều có dạng thân hình trụ, đáy hình nón Để tăng diện tích mặt thoáng, thân có thể được chia thành nhiều ngăn

Phương pháp hoạt động của thiết bị lắng nước mía bắt đầu bằng việc tạo kết tủa và trung hòa đến pH trung tính Sau đó, nước mía được gia nhiệt và dẫn vào đỉnh thiết bị lắng, nơi nước mía được phân phối đều qua các ngăn Tại mỗi ngăn, quá trình lắng diễn ra, khiến nước bùn đặc lắng ở đáy và chảy vào ống chứa bùn, thoát ra tại đáy thiết bị Để nâng cao năng suất lắng, có thể sử dụng thùng lắng nhanh với thiết kế hình trụ tròn và đáy hình tròn.

Nước mía được đưa vào máng tròn có bán kính 2/3 bán kính thùng, sau đó chảy qua máng dẫn có mép răng cưa vào ống tròn trung tâm Khi nước mía đạt nửa chiều cao thùng, nó sẽ gặp tấm chuyển hướng có hai mặt dốc để phân phối sang hai bên thiết bị Đồng thời, bùn lắng tích tụ ở đáy thùng được cào gom và đưa ra ngoài.

Hình 11 Thùng lắng nhanh SRI

Trong quá trình lọc bùn, việc bổ sung xơ mịn làm chất trợ lọc là cần thiết Các thiết bị lọc phổ biến được sử dụng bao gồm thiết bị lọc khung bản và lọc chân không thùng quay.

Qúa trình cô đặc

Quá trình cô đặc nước đường diễn ra ngay sau khi lắng lọc và trước khi loại bỏ các chất không hòa tan Để giảm thiểu biến đổi của đường và tiết kiệm năng lượng, hệ thống cô đặc nhiều nồi liên tiếp là cần thiết, trong đó hơi từ nồi trước được sử dụng để đốt nóng nồi sau Dung dịch nước đường được tách nước qua mỗi nồi, dẫn đến nồng độ đường tăng dần Điều kiện quan trọng cho việc truyền nhiệt giữa các nồi là sự chênh lệch nhiệt độ giữa hơi đốt và dung dịch đường, thường sử dụng hệ cô đặc bốn hiệu cùng chiều để tối ưu hóa quá trình bốc hơi.

Hình 12 Hệ bốc hơi chân không bốn hiệu

Giai đoạn kết tinh đường

Mật chè sau khi bốc hơi đạt nồng độ 60-65 Bx cần được tiếp tục bốc hơi trong thiết bị nấu đường chân không Quá trình này giúp dung dịch đạt nồng độ quá bão hòa, từ đó tạo ra tính thể cho sản phẩm.

Qúa trình nấu đường- kết tinh gồm bốn giai đoạn: cô đặc đầu, hình thành tinh thể, phát triển tinh thể, cô đặc cuối

Cô đặc đầu: Cấp nhiệt làm bay hơi nước để đưa dung dịch đạt trạng thái quá bão hòa, chuẩn bị sự tạo mầm tinh thể

Tạo mầm tinh thể tự nhiên: dung dịch đường được cô đặc đến vùng bão hòa cao để các tinh thể tương tự xuất hiện trong dung dịch

Phương pháp kích thích tinh thể đường bao gồm việc cô đặc dung dịch đường đến mức bão hòa trung bình, sau đó thực hiện làm lạnh đột ngột để kích thích quá trình tạo mầm Cuối cùng, dung dịch được chuyển về vùng bão hòa thấp để nuôi dưỡng tinh thể.

Phương pháp gieo mầm: cô dặc dung dịch đường đến cùng quá bão hòa thấp và bổ sung mầm, có ba cách:

+ Phương pháp tinh chủng: mầm là đường bột

+ Phương pháp nấu giống: “giống” được tạo ra bằng cách nấu một nồi đường nhỏ và tạo mầm bằng phương pháp tự nhiên hay kích thích

+ Phương pháp đường hồ: mầm được tạo bằng cách trộn đường hạ phẩm đã ky tâm với “mật chè”

Nuôi tinh thể là quá trình đưa dung dịch về vùng bão hòa thấp khi đã đạt đủ số lượng tinh thể, giúp tinh thể phát triển Có hai phương pháp nấu tinh thể: gián đoạn và liên tục.

Nấu gián đoạn là quá trình khi nguyên liệu được cho vào, làm giảm độ quá bão hòa của "đường non" và hòa tan một số tinh thể mới Khi đó, hệ số truyền nhiệt tăng, giúp nước bay hơi nhanh hơn, khiến dung dịch trở nên quá bão hòa và đường bắt đầu kết tinh.

Nấu liên tục: độ quá bão hòa luôn luôn được giữu cố định, do đó hạn chết tạo các tinh thể dại

Cô đặc cuối là quá trình khi tinh thể đường đạt kích thước nhất định, ngừng bổ sung nguyên liệu và duy trì độ quá bão hòa thấp của dung dịch để tiếp tục quá trình kết tinh Khi kích thước hạt gần đạt yêu cầu, tiến hành cô đặc “đường non” đến độ Bx quy định.

Thiết bị nấu đường: Có hai phần (buồng đốt để gia nhiệt dung dịch và buồng bốc để bốc hơi nước)

Buồng đốt: có dạng hình trụ, bên tring chưa các ống được bố trí dạng ống chùm hay ống xoắn và có ống tuần hoàn trung tâm

Buồng bốc được thiết kế với kính quan sát và cửa vệ sinh, giúp người sử dụng dễ dàng theo dõi quá trình Phía trên buồng bốc có ống dẫn hơi kết nối với thiết bị nhưng tụ baromet Để ngăn chặn lượng nhỉ đường bị cuốn theo hơi nước, buồng bốc cần được trang bị bộ phận thu hồi đường hiệu quả.

Hình 13 Nồi bốc hơi cô đặc mật chè và nồi nấu-kết tinh đường

Ly tâm

Quá trình ly tâm diễn ra qua hai giai đoạn chính Giai đoạn đầu tiên là khi “đường non” được phân phối đều trong thùng, sau đó tăng tốc độ máy lên mức tối đa Giai đoạn thứ hai bắt đầu khi mật rỉ thoát ra quá ít và “đường non” vẫn còn dính nhiều mật, lúc này cần sử dụng nước hoặc hơi để rửa sạch đường Lượng nước tách ra trong giai đoạn này được gọi là mật loãng.

Thiết bị ly tâm có hai loại: gián đoạn và liên tục

Sấy đường

Cần phải có quá trình sấy đển giảm độ ẩm của đường Có ba dạng máy sấy đường: máy sấy dạng thùng quay, sấy tầng sôi, tháp sấy mâm

Thiết kế hệ thống thiết bị sấy thùng quay dùng để sấy hạt đậu xanh

 Năng suất tính theo sản phẩm: 2500 kg/h

 Độ ẩm ban đầu của vật liệu sấy: w1 = 25 % (theo nguyên liệu ẩm)

 Độ ẩm cuối của vật liệu sấy: w2 = 15 % (theo nguyên liệu ẩm)

 Chất tải nhiệt là không khí nóng

 Thiết bị sấy đặt ở Hải Phòng

 Các thông số khác tự chọn

1.1.1 Sơ lược về quá trình sấy:

Quá trình sấy là quá trình tách ẩm, chủ yếu là nước và hơi nước khỏi vật liệu sấy (VLS) để thải vào môi trường

Quá trình sấy không chỉ đơn thuần là việc loại bỏ nước và hơi nước khỏi vật liệu, mà còn là một quy trình công nghệ phức tạp, đòi hỏi sự hiểu biết sâu sắc về các yếu tố ảnh hưởng đến hiệu quả sấy.

Sấy cũng là một khâu quan trọng trong dây chuyền sản xuất được sử dụng nhiều ngành công nghiệp chế biến [1]

1.1.2 Một số phương pháp sấy:

Sấy tự nhiên, hay còn gọi là phơi sấy tự nhiên, là phương pháp sử dụng năng lượng tự nhiên như ánh sáng mặt trời và gió để bay hơi Mặc dù phương pháp này tiết kiệm năng lượng, nhưng nó không cho phép điều chỉnh tốc độ quá trình theo yêu cầu kỹ thuật và thường có năng suất thấp.

Sấy nhân tạo là quá trình sử dụng thiết bị sấy để cung cấp nhiệt cho các vật liệu ẩm Phương pháp này có nhiều dạng khác nhau, và kỹ thuật sấy có thể được phân loại dựa trên cách thức truyền nhiệt.

+ Sấy đối lưu (nhiệt nóng): là phương pháp sấy cho tiếp xúc trực tiếp vật liệu sấy với tác nhân sấy là không khí nóng, khói lò

Sấy tiếp xúc là phương pháp sấy mà trong đó tác nhân sấy không tiếp xúc trực tiếp với vật liệu cần sấy, mà nhiệt được truyền gián tiếp qua một vách ngăn.

+ Sấy bằng tia hồng ngoại: là phương pháp sấy dùng năng lượng của tia hồng ngoại do nguồn nhiệt phát ra truyền cho vật liệu sấy

Sấy bằng dòng điện cao tầng là một phương pháp sử dụng năng lượng điện trường tần số cao để làm nóng đồng đều toàn bộ chiều dày của lớp vật liệu Phương pháp này mang lại hiệu quả cao trong việc sấy khô các loại nguyên liệu, giúp tiết kiệm thời gian và năng lượng.

Sấy lạnh là phương pháp sấy được thực hiện trong điều kiện nhiệt độ và độ ẩm thấp hơn nhiều so với môi trường, giúp bảo vệ đặc tính cảm quan của sản phẩm Nhiệt độ sấy lạnh thường từ 0 độ C trở lên, trong khi sấy lạnh đông sâu, hay còn gọi là sấy thăng hoa, sử dụng nhiệt độ cực thấp để tạo ra chênh lệch ẩm, giúp ẩm trong vật liệu dễ dàng thoát ra ngoài.

Sấy thăng hoa là một phương pháp sấy hiệu quả, diễn ra trong môi trường có áp suất thấp và nhiệt độ rất thấp Quá trình này giúp ẩm tự do trong vật liệu đóng băng và chuyển hóa trực tiếp từ trạng thái rắn thành hơi mà không qua trạng thái lỏng, do đó được gọi là thăng hoa.

Sấy chân không là phương pháp hiệu quả để xử lý các vật liệu nhạy cảm với nhiệt độ cao, dễ bị oxy hóa, hoặc dễ bị bụi bẩn Phương pháp này cũng rất thích hợp cho việc thu hồi dung môi quý từ vật liệu hoặc xử lý các chất dễ nổ.

1.1.3 Ứng dụng của quá trình sấy:

Quá trình sấy nhiệt có nhiều ứng dụng quan trọng, đặc biệt trong việc sấy rau củ quả Phương pháp này thường được sử dụng để sản xuất các sản phẩm như chuối sấy, khoai tây sấy, thực phẩm sấy, nông sản sấy, dược liệu sấy và thủy hải sản sấy Bên cạnh đó, sấy nhiệt còn giúp làm khô các đồ dùng và vật dụng khi bị ướt, mang lại hiệu quả cao trong việc bảo quản và chế biến thực phẩm.

Sấy thăng hoa là phương pháp phổ biến nhất để sấy hoa quả, nông sản và thực phẩm, giúp sản phẩm giữ được cấu trúc, độ giòn xốp, hương vị ngon và hình thức đẹp mắt.

1.2 Sơ lược về nguyên liệu hạt đậu xanh: Đậu xanh hay đỗ xanh theo phương ngữ miền Bắc (tiếng Pháp: haricot mungo, tiếng Anh: mung bean) là cây đậu có danh pháp hai phần Vigna radiata có kích thước hạt nhỏ (đường kính khoảng 2–2.5 mm) Ở Việt Nam đậu xanh là loại đậu thường được sử dụng để làm xôi, làm các loại bánh khọt, bánh đậu xanh, bánh ngọt, chè, hoặc được ủ cho lên mầm để làm thức ăn (giá đỗ) Đậu xanh thuộc loại cây thảo mộc đứng Lá mọc kép 3 chia, có lông hai mặt Hoa màu vàng lục mọc ở kẽ lá Quả hình trụ thẳng, mảnh nhưng số lượng nhiều, có lông, trong chứa hạt hình tròn hơi thuôn, kích thước nhỏ, màu xanh, ruột màu vàng, có mầm ở giữa [4]

Các thành phần dinh dưỡng có trong đậu xanh:

1.3 Quy trình sấy hạt đậu xanh: Đậu được thu hoạch từ đồng ruộng, người ta chặt cây và nhặt đậu ra, hạt thường có độ ẩm cao trung bình 20 – 25% Khi mới thu hoạch thì nên sấy sơ bộ tới một độ khô nhất định mới đập tách vỏ và hạt thuận lợi Sau khi tách xong tới quá trình tách các tạp chất như cát sạn, đất bùn bằng cách sàng, rây Sau đó tiến hành đo độ ẩm để xác định độ ẩm ban đầu Tiếp theo chúng ta phân đậu theo loại 1, 2, 3 theo kích thước của hạt để có thể sàng với các loại đường kính khác nhau Sau khi phân loại, tiến hành sấy theo từng loại đậu, sau thời gian sấy phải kiểm tra lại độ ẩm, độ ẩm thành phẩm đạt 14% thì quá trình sấy kết thúc Sau khi sấy, đậu được làm nguội tự nhiên hoặc có quạt thổi để giảm nóng, tránh dùng không khí có độ ẩm cao để thông gió sẽ làm tăng độ ẩm hạt [5]

1.4 Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của máy sấy thùng quay:

1.4.1 Cấu tạo của máy sấy thùng quay:

 Thiết bị cấp liệu , tháo liệu [1]

Vỏ Tạp chất Đậu xanh

Phơi (sấy sơ bộ) Đập, tách hạt

Kiểm tra cỡ hạt Đóng gói

1.4.2 Nguyên lý hoạt động của máy sấy:

Hình 14 Mô hình máy sấy thùng quay

Vật liệu ướt được vận chuyển bằng băng truyền vào thùng quay, nơi không khí nóng từ thiết bị gia nhiệt được đưa vào Vật liệu di chuyển theo dạng xoắn ốc từ đầu đến cuối thùng, một phần được đưa đi sấy lại để tách ẩm hiệu quả Khí nóng di chuyển thẳng đến thiết bị tách Cyclones, nơi ẩm và sản phẩm trong khí được tách triệt để Sau khi loại bỏ tạp chất, khí nóng được hồi lưu về thiết bị gia nhiệt để tái sử dụng.

1.5 Ưu điểm và nhược điểm của máy sấy thùng quay:

Máy sấy thùng quay ít nhạy hơn với kích thước hạt

Nó có thể chấp nhận lượng khí thải cao nhất của bất kỳ loại máy sấy nào

Chi phí bảo trì thấp

Nó có công suất lớn nhất so với bất kỳ loại máy sấy nào

Tổn thất quá mức có thể xảy ra khi vật liệu chứa các hạt cực mịn bị cuốn theo trong dòng khí, đặc biệt khi khối lượng khí lớn và vận tốc khí cao được yêu cầu.

1.6 Tính chất hóa lý của hạt đậu:

Các yêu cầu lý hóa được yêu cầu trong bảng sau:

Bảng 1 Yêu cầu hóa lý

1 Độ ẩm, % khối lượng, không lớn hơn 13,5

2 Tạp chất, % theo khối lượng, không lớn hơn 2,0

3 Hạt hư hỏng tổng số, % theo khối lượng, không lớn hơn 6,0

Trong đó hạt bị mọt, % theo khối lượng, không lớn hơn 2,0

4 Hạt vỡ và hạt non, % theo khối lượng, không lớn hơn 4,0

5 Hạt đậu khác, % theo khối lượng, không lớn hơn 2,0

1.7 Phương pháp điều chế: (TCVN 8797: 2011)

Xác định tạp chất có trong hạt đậu xanh:

Để đảm bảo chất lượng tốt nhất cho hạt đậu xanh sau khi sấy, cần tiến hành phân tích mẫu Đầu tiên, cân khoảng 200g mẫu với độ chính xác 0,01g và cho vào sàng có đường kính lỗ 1mm, đã được làm khô sạch và có đáy thu nhận Tiến hành lắc sàng trong 2 phút với tốc độ 30 r/min, đổi chiều quay sau mỗi phút Sau khi lắc, đổ phần còn lại trên sàng ra khay men trắng và nhặt các tạp chất hữu cơ và vô cơ còn lẫn Gộp tạp chất đã nhặt với phần lọt qua sàng vào cốc thủy tinh khô sạch, đã biết trước khối lượng (m0), và cân toàn bộ lượng tạp chất với độ chính xác 0,01g (m1).

Xác định hạt hư hỏng, hạt vỡ và hạt non, hạt bị mọt, hạt đậu khác

LÝ THUYẾT

Mở đầu

1.1.1 Sơ lược về quá trình sấy:

Quá trình sấy là quá trình tách ẩm, chủ yếu là nước và hơi nước khỏi vật liệu sấy (VLS) để thải vào môi trường

Quá trình sấy không chỉ đơn thuần là việc loại bỏ nước và hơi nước khỏi vật liệu, mà còn là một quy trình công nghệ phức tạp đòi hỏi sự chính xác và kiểm soát tốt.

Sấy cũng là một khâu quan trọng trong dây chuyền sản xuất được sử dụng nhiều ngành công nghiệp chế biến [1]

1.1.2 Một số phương pháp sấy:

Sấy tự nhiên, hay còn gọi là phơi sấy tự nhiên, là phương pháp bay hơi sử dụng năng lượng từ thiên nhiên như ánh sáng mặt trời và gió Mặc dù phương pháp này tiết kiệm năng lượng, nhưng không cho phép điều chỉnh tốc độ quá trình theo yêu cầu kỹ thuật, dẫn đến năng suất thấp.

Sấy nhân tạo là quá trình sử dụng thiết bị sấy để cung cấp nhiệt cho các vật liệu ẩm Phương pháp này có nhiều hình thức khác nhau, được phân loại dựa trên cách truyền nhiệt và kỹ thuật sấy.

+ Sấy đối lưu (nhiệt nóng): là phương pháp sấy cho tiếp xúc trực tiếp vật liệu sấy với tác nhân sấy là không khí nóng, khói lò

Sấy tiếp xúc là phương pháp sấy mà trong đó tác nhân sấy không tiếp xúc trực tiếp với vật liệu cần sấy Thay vào đó, nhiệt được truyền đến vật liệu thông qua một vách ngăn, giúp bảo vệ chất lượng sản phẩm trong quá trình sấy.

+ Sấy bằng tia hồng ngoại: là phương pháp sấy dùng năng lượng của tia hồng ngoại do nguồn nhiệt phát ra truyền cho vật liệu sấy

Sấy bằng dòng điện cao tầng là một phương pháp sử dụng năng lượng điện trường tần số cao để làm nóng đồng đều toàn bộ chiều dày của lớp vật liệu.

Sấy lạnh là phương pháp sấy được thực hiện trong điều kiện nhiệt độ và độ ẩm thấp hơn nhiều so với môi trường, với nhiệt độ từ 0°C trở lên Phương pháp này giúp bảo tồn đặc tính cảm quan của sản phẩm, đồng thời tạo ra chênh lệch độ ẩm để ẩm trong vật liệu dễ dàng thoát ra Ngoài ra, còn có sấy lạnh đông sâu, hay còn gọi là sấy thăng hoa, là một hình thức sấy lạnh đặc biệt.

Sấy thăng hoa là một phương pháp sấy hiệu quả, diễn ra trong môi trường có độ chân không cao và nhiệt độ thấp Quá trình này giúp ẩm tự do trong vật liệu đóng băng và bay hơi trực tiếp từ trạng thái rắn thành hơi mà không trải qua giai đoạn lỏng, do đó được gọi là thăng hoa.

Sấy chân không là phương pháp hiệu quả để xử lý các vật liệu nhạy cảm với nhiệt độ cao, dễ bị oxy hóa, hoặc dễ bị bụi Phương pháp này cũng thích hợp cho việc thu hồi dung môi quý từ vật liệu và đảm bảo an toàn cho các vật liệu dễ nổ.

1.1.3 Ứng dụng của quá trình sấy:

Quá trình sấy nhiệt có nhiều ứng dụng quan trọng, đặc biệt trong việc sấy rau củ quả Phương pháp này thường được sử dụng để sản xuất các sản phẩm như chuối sấy, khoai tây sấy, thực phẩm sấy, nông sản sấy, dược liệu sấy và thủy hải sản sấy Bên cạnh đó, sấy nhiệt còn giúp làm khô các đồ dùng và vật dụng khi bị ướt, mang lại hiệu quả cao trong bảo quản và chế biến thực phẩm.

Sấy thăng hoa là phương pháp phổ biến nhất để sấy hoa quả, nông sản và thực phẩm, giúp sản phẩm giữ được cấu trúc, độ giòn xốp và hương vị hấp dẫn.

Sơ lược về nguyên liệu hạt đậu xanh

Đậu xanh, hay còn gọi là đỗ xanh, có tên khoa học là Vigna radiata, là loại đậu có kích thước hạt nhỏ (đường kính khoảng 2–2.5 mm) Tại Việt Nam, đậu xanh thường được sử dụng để chế biến xôi, bánh khọt, bánh đậu xanh, bánh ngọt, chè, hoặc ủ để làm giá đỗ Đây là cây thảo mộc đứng, có lá kép 3 chia với lông hai mặt, hoa màu vàng lục mọc ở kẽ lá Quả của đậu xanh hình trụ thẳng, mảnh, chứa nhiều hạt hình tròn hơi thuôn, màu xanh với ruột màu vàng và có mầm ở giữa.

Các thành phần dinh dưỡng có trong đậu xanh:

Quy trình sấy hạt đậu xanh

Đậu sau khi thu hoạch từ đồng ruộng có độ ẩm trung bình từ 20 – 25% Để tách vỏ và hạt dễ dàng, cần sấy sơ bộ đến độ khô nhất định Sau khi tách, loại bỏ tạp chất như cát và đất bằng cách sàng, rây, và đo độ ẩm ban đầu Đậu được phân loại theo kích thước hạt thành loại 1, 2, 3 để sàng lọc phù hợp Quá trình sấy diễn ra theo từng loại đậu, kết thúc khi độ ẩm thành phẩm đạt 14% Cuối cùng, đậu được làm nguội tự nhiên hoặc bằng quạt, tránh dùng không khí ẩm để không làm tăng độ ẩm hạt.

Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của máy sấy thùng quay

1.4.1 Cấu tạo của máy sấy thùng quay:

 Thiết bị cấp liệu , tháo liệu [1]

Vỏ Tạp chất Đậu xanh

Phơi (sấy sơ bộ) Đập, tách hạt

Kiểm tra cỡ hạt Đóng gói

1.4.2 Nguyên lý hoạt động của máy sấy:

Hình 14 Mô hình máy sấy thùng quay

Vật liệu ướt được chuyển đến thùng quay qua băng tải, nơi không khí nóng từ thiết bị gia nhiệt được đưa vào Vật liệu di chuyển theo dạng xoắn ốc từ đầu đến cuối thùng, một phần được sấy lại để tối ưu hóa việc tách ẩm Khí nóng di chuyển thẳng đến thiết bị tách Cyclones, nơi ẩm và sản phẩm trong khí được tách triệt để Sau khi loại bỏ tạp chất, khí nóng sẽ được hồi lưu về thiết bị gia nhiệt để tái sử dụng.

Ưu điểm và nhược điểm của máy sấy thùng quay

Máy sấy thùng quay ít nhạy hơn với kích thước hạt

Nó có thể chấp nhận lượng khí thải cao nhất của bất kỳ loại máy sấy nào

Chi phí bảo trì thấp

Nó có công suất lớn nhất so với bất kỳ loại máy sấy nào

Tổn thất quá mức có thể xảy ra khi vật liệu chứa các hạt cực mịn bị cuốn theo trong dòng khí, đặc biệt khi yêu cầu về thể tích và vận tốc khí lớn.

1.6 Tính chất hóa lý của hạt đậu:

Các yêu cầu lý hóa được yêu cầu trong bảng sau:

Bảng 1 Yêu cầu hóa lý

1 Độ ẩm, % khối lượng, không lớn hơn 13,5

2 Tạp chất, % theo khối lượng, không lớn hơn 2,0

3 Hạt hư hỏng tổng số, % theo khối lượng, không lớn hơn 6,0

Trong đó hạt bị mọt, % theo khối lượng, không lớn hơn 2,0

4 Hạt vỡ và hạt non, % theo khối lượng, không lớn hơn 4,0

5 Hạt đậu khác, % theo khối lượng, không lớn hơn 2,0

1.7 Phương pháp điều chế: (TCVN 8797: 2011)

Xác định tạp chất có trong hạt đậu xanh:

Để đảm bảo chất lượng hạt đậu xanh sau khi sấy đạt tiêu chuẩn, cần tiến hành phân tích mẫu Cân khoảng 200g mẫu với độ chính xác 0,01g và cho lên sàng có đường kính lỗ 1mm Sàng được lắc trong 2 phút với tốc độ 30 r/min, đổi chiều quay sau mỗi phút Sau khi lắc, đổ phần còn lại trên sàng ra khay men trắng, nhặt các tạp chất hữu cơ và vô cơ còn sót lại, sau đó gộp với phần tạp chất lọt qua sàng vào cốc thủy tinh khô sạch đã biết trước khối lượng (m0) Cuối cùng, cân toàn bộ lượng tạp chất với độ chính xác 0,01g (m1).

Xác định hạt hư hỏng, hạt vỡ và hạt non, hạt bị mọt, hạt đậu khác

Cân khoảng 100g mẫu đã loại bỏ tạp chất, chính xác đến 0,01g Đổ mẫu vào khay men trắng và dàn đều Sử dụng kẹp để phân loại hạt: hạt hư hỏng, hạt vỡ, hạt non, hạt bị mọt và hạt đậu khác, cho vào các cốc thủy tinh khô sạch với khối lượng đã biết (m0) Cuối cùng, cân từng loại hạt với độ chính xác 0,01g (m1).

Ứng dụng

 Đậu xanh để chế biến trà đậu xanh sấy khô

 Làm snack đậu xanh sấy khô

Hình 15 Ứng dụng bánh đậu xanh

TÍNH TOÁN

Cân bằng theo vật liệu sấy

2.1.1 Các thông số ban đầu:

- Năng suất sấy (tính theo vật liệu): 𝐺 2 = 2500 kg/h (giả thuyết)

- Độ ẩm ban đầu: 𝑤 1 = 25%=0.25 (kg ẩm/kg vật liệu ướt) (gỉa thuyết)

- Chọn độ ẩm cuối: 𝑤 2 = 15% =0.15(kg ẩm/kg vật liệu ướt) (gỉa thuyết)

- Đường kính vật liệu: d = 5mm = 0.005m [7]

- Nhiệt dung riêng (vật liệu khô): 𝐶 𝑘 = 1.5 kJ/kg.K

- Chất tải nhiệt là không khí nóng

- Thiết bị sấy đặt ở Hải Phòng

Bảng 2 Tổng quát thông số đầu vào Thông số ban đầu Kí hiệu Gía trị Đơn vị

Năng suất ra G2 2500.0000 kg/h Độ ẩm đầu w1 25.0000 % Độ ẩm cuối w2 15.0000 % Địa điểm: Hải Phòng t0 23.5000 0 C

760.0000 mmHg Áp suất khí trời B 1.0000 at

Khối lượng riêng vật liệu  13686 kg/m 3 Đường kính vật liệu d 5.0000 mm

Nhiệt dung riêng(VLK) Ck 1.5000 kJ/kg*K

Nhiệt dung riêng của hơi nước Cpa 1,8420 kJ/kg o K Ẩn nhiệt hóa hơi của nước r 2500.0000 kJ/kg

2.1.2 Cân bằng theo tác nhân sấy: a Công thức chung:

Thiết bị sấy đặt ở Hải Phòng [8]

Hình 16 Sơ đồ các thông số của không khí trong quá trình sấy

 𝜑: Độ ẩm tương đối trung bình (%)

 𝑥: Độ chứa ẩm (kg ẩm/kgkk)

 I: Enthapyl của không khí ẩm (kJ/kg kkk)

 𝑃 𝑏ℎ : Áp suất hơi bão hòa (bar)

- Áp suất hơi bão hòa:

- Độ chứa ẩm (hàm ẩm):

Với B: Là áp suất khí trời, B = 1.0000 at = 0,9810 bar

- Enthanpyl của không khí ẩm:

 Cpk: Nhiệt dung riêng của không khí khô, Cpk = 1,004 kJ/kg o K

 Cpa: Nhiệt dung riêng của hơi nước, Cpa = 1,842 kJ/kg o K

 r: Ẩn nhiệt hóa hơi của nước, r %00 kJ/kg b Tính toán:

Trạng thái không khí ngoài trời: được biểu diễn bằng trạng thái A, xác định bằng cặp thông số (𝑡 0 , 𝑤 0 )

Hạt đậu xanh là vật liệu sấy có ba mùa vụ chính: Đông Xuân (gieo hạt giữa tháng 11 đến đầu tháng 12, thu hoạch cuối tháng 1 đến đầu tháng 2), Xuân Hè (gieo hạt đầu tháng 2 đến giữa tháng 3, thu hoạch tháng 4-5) và Hè Thu (gieo hạt tháng 4-5, thu hoạch tháng 6-7) Điều này cho thấy hạt đậu xanh có thể trồng quanh năm Để đạt năng suất sấy hiệu quả, quá trình sấy cần được tính toán trung bình trong 12 tháng, do đó, trạng thái A sẽ được chọn theo giá trị trung bình 12 tháng tại Hải Phòng.

Không khí được quạt đưa vào caloriphe và được đốt nóng đẳng ẩm đến trạng thái B, tương ứng với các thông số x1 và t1 Trạng thái B này cũng chính là trạng thái của tác nhân sấy trong thùng sấy.

Nhiệt độ t1 tại điểm B là nhiệt độ cao nhất của tác nhân sấy, được xác định bởi tính chất vật liệu và chế độ công nghệ Nhiệt độ này phải thấp hơn nhiệt độ hồ hóa của tinh bột đậu xanh, do đậu xanh chứa nhiều tinh bột Khi độ ẩm của vật liệu sấy còn cao, nếu tiếp xúc với tác nhân sấy có nhiệt độ cao, lớp bề mặt tinh bột sẽ bị hồ hóa, tạo ra một lớp keo mỏng, làm cản trở quá trình thoát ẩm từ bên trong ra ngoài.

Khi sấy các nguyên liệu có hàm lượng đạm cao, như đậu hạt, cần thực hiện ở nhiệt độ thấp từ 40 đến 55 độ C để đảm bảo chất lượng.

Vậy nên, ta chọn điểm B (t1U 0 C; x1=x0=0.0154kg/kgkk)

Hình 17 Giản đồ sấy lý thuyết

- Không khí ở trạng thái B được đẩy vào thiết bị sấy để thực hiện quá trình sấy lý thuyết (I1 = I2) Trạng thái không khí ở đầu ra của thiết bị sấy là C (t2, w2)

Nhiệt độ của tác nhân sấy khi ra khỏi thiết bị sấy t2 cần được lựa chọn sao cho tổn thất nhiệt tối thiểu, đồng thời phải tránh hiện tượng đọng sương, tức là trạng thái C không được nằm trên đường bão hòa Hơn nữa, độ ẩm của tác nhân sấy tại điểm C phải thấp hơn độ ẩm cân bằng của vật liệu sấy tại điểm đó để ngăn chặn việc vật liệu sấy hút ẩm trở lại.

Hình 18 Tra nhiệt độ bầu ướt

Từ đồ thị trên tứ = 29.0000 0 C

Bảng 3 Tác nhân sấy ở quá trình sấy lý thuyết

TÁC NHÂN SẤY Ở QUÁ TRÌNH SẤY LÝ THUYẾT Ban đầu (A) Trước ống sấy (B) Sau ống sấy ( C) t0 23.5 0 C CHỌN t1

0 0.0288 bar Pbh1 0.1556 bar Pbh2 0.0558 bar x0 0.0153 kg ẩm/kg kkk x1 0.0153 kg ẩm/kg kkk x2 0.0234 kg ẩm/kg kkk

I0 62.6071 J/kg kkk I1 95.1232 J/kg kkk I2 95.1232 J/kg kkk

2.1.3 Cân bằng vật chất: a Công thức chung:

- Năng suất thiết bị sấy theo nhập liệu:

- Phương trình cân bằng vật liệu theo lượng ẩm:

- Lượng không khí khô tiêu tốn để làm bốc hơi W kg ẩm trong vật liệu:

- Lượng tác nhân tiêu hao riêng (Lượng không khí khô riêng):

- Phương trình cân bằng vật liệu chung:

Trong đó: G 2 : Năng suất sấy

W: Độ ẩm sau khi sấy

G 1 : Lượng vật liệu trước khi sấy

- Lượng vật liệu khô tuyệt đối:

Trong đó: W: Độ ẩm sau sấy

G 2 : Năng suất sấy b Tính toán:

- Năng suất thiết bị sấy theo nhập liệu:

- Phương trình cân bằng vật liệu theo lượng ẩm:

Suy ra, Lượng không khí khô tiêu tốn để làm bốc hơi W kg ẩm trong vật liệu:

- Lượng tác nhân tiêu hao riêng (Lượng không khí khô riêng):

Bảng 4 Cân bằng vật chất

Lượng ẩm tách ra W = G 1 -G 2 333.3333 kg/h

Lượng vật liệu khô tuyệt đối G2 2500.0000 kg/h

Lượng không khí khô tiêu tốn

L = W x 2 -x 1 41402.3188 kg/h Lượng không khí khô riêng

Cân bằng nhiệt lượng

2.2.1 Sấy lý thuyết: a Công thức chung:

- Nhiệt lượng riêng của thiết bị sấy được sấy:

 I 0 , I 2 : hàm nhiệt của không khí trước khi vào và sau khi sấy ( kcal/kg kkk)

 x 0, x 2 :hàm ẩm của không khí trước khi và sau khi sấy ( kg hơi nước/ kg kkk)

- Nhiệt lượng tiêu thụ trong một giờ:

 L: lượng không khí khô sử dụng (kg)

 I 0 , I 2 : hàm nhiệt của không khí trước khi vào và sau khi sấy ( kcal/kg kkk) b Tính toán:

- Nhiệt lượng riêng của thiết bị sấy:

- Nhiệt lượng tiêu thụ trong một giờ

Bảng 5 Cân bằng nhiệt lượng sấy thực tế

Các thông số Kí hiệu Gía trị Đơn vị

-Nhiệt lượng riêng của thiết bị sấy: 𝑞 0 4038.7199 kg/h

Năng suất thiết bị sấy theo nhập liệu Q0 1367608.4523 kJ/h

2.2.2 Sấy thực tế: a Thông số ban đầu:

Bảng 6 Thông số ban đầu sấy thực tế [2] Đơn vị

Nhiệt dung riêng hơi nước (Ca) 4.1800 kJ/kg*độ

Diện tích bao quanh thùng (F) 22.0780 m2

Nhiệt dung riêng kkk (Cpk) 1.0040 kJ/kg kkk

Nhiệt dung riêng kk ẩm Cpa 1.8420 kJ/kg kkk

Lượng kk tiêu thụ trong qt sấy 1kg ẩm (l) 123.4600

- Nhiệt lượng có ích: q1= i 2 – C a t vl1 (kJ/kg ẩm) (P.222 [9])

 i2: nhiệt lượng riêng của hơi nước ở nhiệt độ t2 ( 2500+1.842 t2)

 Ca: nhiệt dung riêng của hơi nước ( Ca = 4.18kJ/kg.độ)

 tvl1: nhiệt độ của vật liệu trước khi sấy

- Tổn thất nhiệt do TNS mang đi: q2=l*C dx (d 0 )*(t 2 -t 0 ) (kJ/kg ẩm) (P.222 [9])

 C dx (d 0 ): nhiệt dung riêng dẫn xuất của TNS trước khi đi qua caloriphe

 l:lượng không khí khô được tiêu thụ trong quá trình sấy tính theo 1 kg ẩm

 t 0 ,t 2 : Nhiệt độ của tác nhân sấy trước khi qua caloriphe và sau khi sấy

- Nhiệt lượng tổn thất ra môi trường q mt = 5% ∗ q 1 (kJ/kg ẩm) (P.220 [9])

- Tổn thất nhiệt do VLS mang lại

 C v2 : nhiệt dung riêng của vật liệu ra khỏi thùng sấy (Cv2= Cvk (1-ω2)+Ca.ω2 )

 G 2 : khối lượng vật liệu rắn sau sấy

 t 0 ,t 2 : Nhiệt độ của vật liệu trước khi qua caloriphe và sau khi sấy

- Tổng nhiệt có ích và các tổn thất : q’ = q 1 + q 2 +q v +q m (kJ/kg ẩm) (P.223 [9]) c Tính toán:

- Nhiệt lượng có ích: q 1 = i 1 − C a *t vl1 Mà: i2 = 2500.000+1.8420t2 = 2500.0000+1.8420*35.0000 = 2564.4700

Suy ra: q1 = 2564.4700 - 4.1800*27.0000$68.33(kJ/kg ẩm)

- Nhiệt tổn thất ra môi trường

- Tổn thất nhiệt do TNS sấy mang lại: q 2 =l* C dx (𝑑0) *(t 2 − t 0 ) Mà: C dx (𝑑0) = Cpk+Cpa.x0= 1.0040+1.8420*0.0153 = 1.0323 (kJ/kg KKK)

( Cpk và Cpa ở đây là nhiệt dung riêng của không khí khổ và ẩm)

Suy ra: q2= 123.4600*1.0324*( 35.0000-23.5000) 65.5862 (kJ/kg ẩm)

- Tổn thất nhiệt do VLS mang lại:

1 − 𝑤 1 Mà: Cv2= Cvk (1-w2)+Ca.w2 =1.2*(1-15%) + 4.18*15%=1,6470 (kJ/kg ẩm K) Suy ra: qv = 2500.000∗1.6470∗(35.0000−23.5000)

- Tổng nhiệt cung cấp cho máy sấy tính theo kg ẩm: q’=q1+q2+qv+qmt = 4202.7402 (kJ/kg ẩm)

- Tổng nhiệt tiêu thụ tính theo giờ

Bảng 7 Thông số ban đầu sấy thực tế

Tổn thất nhiệt vật liệu sấy mang ra qv 142.0538 kJ/kg ẩm

Nhiệt lượng có ích q1 2466.2400 kJ/kg ẩm

Nhiệt lượng tổn thất ra môi trường qmt 128.8602 kJ/kg ẩm Tổn thất nhiệt do tác nhân sấy q2 1465.5862 kJ/kg ẩm

Tổng nhiệt lượng cung cấp q' 4202.7402 kJ/kg ẩm

Tổng nhiệt lượng cung cấp tính theo 1 kg ẩm Q 1400913.4069 kJ/h

Tính toán thiết bị chính

2.3.1 Các thông số ban đầu:

Bảng 8 Các thông số ban đầu thiết bị chính [2]

Thông số Kí hiệu Gía trị Đơn vị Ứng suất tiêu chuẩn s0 373.0000 N/mm2

Hệ số bền mối hàn Fh 0.9500 Ứng suất cho phép [s] 311.0000 N/mm2 Đường kính thùng sấy D 1.3500 m2

Thể tích thùng sấy Vt 6.7599 m3 Áp suất làm việc hệ thống sấy p 0.1000 N/mm2

Hệ số bổ sung do ăn mòn hóa học Ca 1.0000

Hệ số bổ sung do bào mòn cơ học Cb 0.0000

Hệ số bổ sung do sai lệch khi chế tạo

Hệ số quy tròn kích thước C0 6.0000 Đường kính hạt d 5.0000 mm

2.3.2 Kích thước cơ bản thùng sấy:

Theo đó chúng ta chọn tỷ số L/D= 3,5 hay L=3,5D Khi đó thu được giá trị thể tích thùng sấy:

Theo đó đường kính của thùng sấy: D =√ 4.0000∗6.7340

Do đó, chiều dài của thùng sấy: L= 3.5000*D = 4.7000m

2.3.3 Chiều dày của thùng sấy bằng thép CT3:

Từ thông số ban đầu, ta tính được bề dày tối thiểu của thân thùng:

Hệ số bổ sung kích thước:

Bề dày thực tế của thân thùng sấy:

1350 = 0,0059 < 0,1 ( Thỏa mãn điều kiện) Áp suất lớn nhất mà hệ thống sấy có thể hoạt động được: pmax= ∗.σo∗Φh∗(S−Ca)

𝐷+(𝑆−𝐶𝑎) = 3,65 N/mm 2 Vậy thùng sấy có độ dày là 8 mm và có áp suất làm việc p< pmax

Theo bảng 10.3 Quan hệ giữu đường kính hạt trong với M ( P210 [9])

M’ -2 M= 10 -2 0,70 = 7.10 -3 Vậy : τ 𝑊1−𝑊2 𝑀′ −3 11,1 0.25−0.15 7×10−3 −3 11,1 =1.0167 (h) Độ ẩm trung bình wtb:

28 SVTH: Nhóm 5 GVHD: TS.Phạm Thị Đoan Trinh wtb= 0.5(w1+w2) = 0.5(0.25+0.15) = 0.2 Nhiệt độ cho phép đốt nóng hạt th: th=2,218 − 4,343𝑙𝑛𝜏 + 23,5

Bảng 9 Tính toán thiết bị chính

Thông số Kí hiệu Gía trị Đơn vị

Chiều dày tối thiểu thân thùng S’ 0.0002 m

Hệ số bổ sung kích thước C 7.8000 mm

Bề dày thực tế của thân thùng sấy S 0.0078 m Áp suất lớn nhất mà hệ thống sấy có thể hoạt động được Pmax 3.6500 N/mm 2

Thời gian sấy  1.0167 h Độ ẩm trung bình wtb 20 %

Nhiệt độ cho phép đốt nóng hạt th 48.49 0 C

Tiêu đề	Thực Tập Quá Trình Và Thiết Bị 2 – Thiết Kế Hệ Thống Thiết Bị Sấy Thùng Quay Dùng Để Sấy Hạt Đậu Xanh
Tác giả	Hồ Tấn Hoàng, Nguyễn Thị Hiền, Lê Thị Minh Nga, Nguyễn Văn Huy, Lê Thị Ngọc Trâm, Nguyễn Thị Thu Hà
Người hướng dẫn	TS. Phạm Thị Đoan Trinh
Trường học	Đại Học Bách Khoa Đà Nẵng
Chuyên ngành	Công Nghệ Thực Phẩm
Thể loại	báo cáo
Năm xuất bản	2022
Thành phố	Đà Nẵng

Định dạng
Số trang	40
Dung lượng	2,15 MB