Link tải luận văn miễn phí cho ae Kết Nối
LỜI NÓI ĐẦU
Sấy là quá trình công nghệ được sử dụng trong rất nhiều ngành công nông nghiệp. Trong nông nghiệp sấy là một trong những công đoạn quan trong của công nghiệp sau thu hoạch. Trong công nghiệp như công nghiệp chế biến nông - hải sản, công nghiệp chế biến gỗ, công nghiệp sản xuất vật liệu xây dựng…kỹ thuật sấy cũng đóng góp một vai trò quan trọng trong dây truyền sản xuất.
Quá trình sấy không chỉ là quá trình tách nước và hơi nước ra khỏi vật liệu một cách đơn thuần mà là một quá trình công nghệ. Nó đòi hỏi sau khi sấy vật liệu phải đảm bảo chất lượng cao, tiêu tốn năng lượng ít và chi phí vận hành thấp. Chẳng hạn, trong chế biến gỗ, sản xuất vật liệu xây dựng, sản phẩm sau khi sấy không được nứt nẻ cong vênh. Trong chế biến nông - hải sản, sản phẩm sấy phải đảm bảo duy trì màu sắc, hương vị, các vi lượng. Trong sấy thóc phải đảm bảo thóc sau khi sấy có tỷ lệ nứt gẫy khi say xát là thấp nhất…
Sấy gỗ là một bộ phận quan trọng của lĩnh vực gia công thuỷ nhiệt gỗ. Ý nghĩa của quá trình gia công thuỷ nhiệt gỗ trong công nghiệp chế biến gỗ nói riêng và trong nền kinh tế quốc dân rất to lớn. Hiện nay, với yêu cầu chất lượng ngày càng cao của thị trường gỗ thì công đoạn sấy càng trở lên quan trọng trong công nghiệp chế biến gỗ. Một yêu cầu quan trọng đó là sản phẩm gỗ phải đạt được độ ẩm tiêu chuẩn và đồng đều không cong vênh nứt nẻ. Nhất là đối với thị trường xuất khẩu gỗ hiện nay thì vấn đề chất lượng càng trở lên quan trọng.
Nhằm đáp ứng yêu cầu đó, tác giả trong phạm vi đồ án tốt nghiệp đã được giao đề tài: “ Thiết kế hệ thống sấy buồng để sấy gỗ với năng suất 40m3/mẻ”.Nội dung gồm các phần như sau:
Chương I. Tổng quan về công nghệ và thiết bị sấy nông lâm hải sản
Chương II. Tính toán nhiệt hệ thống sấy buồng để sấy gỗ
Chương III. Tính chọn calorifer và nồi hơi
Chương IV. Bố trí thiết bị tính trở lực và chọn quạt
Chương V. Tính hiệu quả kinh tế kỹ thuật phương án
LỜI CẢM ƠN
Trong quá trình làm đồ án, với sự giúp đỡ của các thầy, các cô và các bạn sinh viên trong ngành “Công nghệ nhiệt - lạnh”, cùng với sự nỗ lực của bản thân, em đã hoàn thành đồ án này.
Tuy nhiên với thời gian tương đối ngắn, khối lượng công việc lại không nhỏ nên bản đồ án này không thể tránh khỏi những thiếu sót trong quá trình tính toán cũng như chọn các thông số. Mặc dù đã cố gắng hết sức nhưng do khả năng có hạn cũng như kinh nghiệm còn thiếu nên em rất mong được các thầy cô và các bạn chỉ bảo thêm.
Qua đây cho em được bày tỏ lòng biết ơn sự hướng dẫn tận tình của GS-TSKH. Trần Văn Phú đã giúp đỡ em hoàn thành bản đồ án tốt nghiệp này.
Cuối cùng em rất mong nhận được sự đóng góp ý kiến của các thầy, các cô trong bộ môn cũng như các bạn đồng nghiệp để cho bản đồ án này được hoàn chỉnh hơn.
Hà Nội, ngày 10 tháng 11 năm 2007
Sinh Viên
Nguyễn Xuân Phương
CHƯƠNG I. TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ VÀ THIẾT BỊ SẤY NÔNG LÂM HẢI SẢN
1.1. khái niệm quá trình sấy
1.1.1. Khái niệm
Sấy là quá trình tách ẩm ra khỏi vật liệu bằng phương pháp bay hơi. Trong trường hợp sấy nóng nhiệt được cung cấp nhằm thực hiện nhiệm vụ nung nóng vật liệu sấy từ nhiệt độ ban đầu đến nhiệt độ thích hợp để vận chuyển ẩm từ các lớp bên trong ra bên ngoài và vận chuyển ẩm từ lớp bề mặt của vật liệu sấy vào môi trường không khí.
1.1.2. Phân loại phương pháp sấy
Sấy có thể được chia làm hai phương pháp:
Sấy tự nhiên (phơi nắng): Sử dụng năng lượng mặt trời để tách ẩm ra khỏi vật liệu sấy.
Sấy nhân tạo: Sử dụng tác nhân sấy để thực hiện quá trình tách ẩm, tác nhân sấy thường được sử dụng là: không khí ẩm, khói lò, hơi nước quá nhiệt…Tuy nhiên không khí ẩm vẫn là tác nhân sấy được sử dụng phổ biến nhất.
Tác nhân sấy được sử dụng nhằm thực hiện hai nhiệm vụ sau:
Vận chuyển lượng nhiệt để cung cấp cho vật liệu sấy.
Vận chuyển lượng ẩm tách ra khỏi vật liệu sấy ra ngoài.
1.1.3. Mục đích của quá trình sấy
Sấy được sử dụng với các mục đích sau đây:
Chế biến: Có thể dùng phương pháp sấy để sản xuất các mặt hàng ăn liền.
Vận chuyển: Do khi ta tách bớt ẩm ra khỏi vật liệu thì khối lượng của nó giảm rất nhiều nên quá trình vận chuyển sẽ đơn giản và giảm chi phí.
Kéo dài thời gian bảo quản: Lượng nước tự do trong thực phẩm là môi trường cần thiết cho vi sinh vật và enzyme hoạt động. Do đó sấy làm giảm lượng ẩm có trong vật liệu nên kéo dài thời gian bảo quản, làm cho chất lượng sản phẩm sấy ít bị thay đổi trong thời gian bảo quản với điều kiện bảo quản tốt.
1.1.4. Những biến đổi cơ bản của quá trình sấy
Trong quá trình sấy xảy ra hai quá trình cơ bản:
Quá trình trao đổi nhiệt: Vật liệu sấy sẽ nhận nhiệt để tăng nhiệt độ và để ẩm bay hơi vào môi trường.
Quá trình trao đổi ẩm: Quá trình này diễn ra do sự chênh lệch giữa độ ẩm tương đối của vật ẩm và độ ẩm tương đối của môi trường không khí xung quanh. Động lực của quá trình này là do sự chênh lệch áp suất hơi trên bề mặt của vật liệu sấy và áp suất riêng phần của hơi nước trong môi trường không khí. Quá trình thải ẩm diễn ra cho đến khi độ ẩm của vật ẩm bằng độ ẩm cân bằng với môi trường không khí xung quanh. Do đó, trong quá trình sấy ta không thể sấy đến độ ẩm nhỏ hơn độ ẩm cân bằng. Độ ẩm của môi trường không khí xung quanh càng nhỏ thì quá trình sấy càng nhanh và độ ẩm cuối của vật liệu càng thấp. Qua đó có thể kết luận độ ẩm tương đối của môi trường không khí xung quanh là động lực của quá trình sấy, đây cũng là nguyên nhân tại sao khi sấy bằng bơm nhiệt (sấy lạnh) thì thời gian sấy giảm đi rất nhiều.
1.2. Cơ chế thoát ẩm ra khỏi vật liệu trong quá trình sấy
Quá trình thoát ẩm ra khỏi vật liệu trong quá trình sấy được chia ra làm hai quá trình:
1.2.1. Quá trình khuếch tán nội (trong lòng vật liệu sấy)
Quá trình khuếch tán nội là quá trình chuyển dịch ẩm từ các lớp bên trong ra lớp bề mặt của vật ẩm. Động lực của quá trình này là do sự chênh lệch nồng độ ẩm giữa các lớp bên trong và các lớp bề mặt. Qua nghiên cứu ta thấy rằng ẩm dịch chuyển từ nơi có phân áp suất cao đến nơi có phân áp suất thấp. Như ta đã biết do nhiệt độ tăng nên phân áp suất giảm. Do đó tùy thuộc vào phương pháp sấy và thiết bị sấy mà dòng ẩm dịch chuyển dưới tác dụng của nồng độ ẩm và dòng ẩm dịch chuyển dưới tác dụng của nhiệt độ có thể cùng chiều hay ngược chiều với nhau.
Ta có thể biểu thị tốc độ khuếch tán nội bằng phương trình sau:
Trong đó: W – lượng nước khuếch tán, kg;
dτ – thời gian khuếch tán, giờ;
F – diện tích bề mặt khuếch tán, m2;
k - hệ số khuếch tán;
- gradien độ ẩm.
Nếu hai dòng ẩm dịch chuyển cùng chiều với nhau sẽ làm thúc đẩy quá trình thoát ẩm, rút ngắn thời gian sấy. Nếu hai dòng ẩm dịch chuyển ngược chiều nhau sẽ kìm hãm sự thoát ẩm, kéo dài thời gian sấy.
1.2.2. Quá trình khuếch tán ngoại
Quá trình khuếch tán ngoại là quá trình dịch chuyển ẩm từ lớp bề mặt của vật liệu sấy vào môi trường không khí xung quanh. Động lực của quá trình này là do sự chênh phân áp suất hơi trên bề mặt của vật ẩm và phân áp suất hơi trong môi trường không khí.
Lượng nước bay hơi trong quá trình khuếch tán ngoại thực hiện được dưới điều kiện áp suất hơi nước trên bề mặt (Pbm) lớn hơn áp suất riêng phần của hơi nước trong không khí (Pkk). Sự chênh lệch đó là . Lượng hơi nước bay hơi tỷ lệ thuận với , với bề mặt bay hơi và thời gian làm khô ta có:
Tốc độ bay hơi nước được biểu diễn như sau:
Trong đó: W – lượng nước bay hơi, kg
F – diện tích bề mặt bay hơi, m2
dτ – thời gian bay hơi, giờ
B – hệ số bay hơi.
1.2.3. Mối quan hệ giữa quá trình khuếch tán nội và khuếch tán ngoại
Khuếch tán nội và khuếch tán ngoại có một mối quan hệ chặt chẽ với nhau, quá trình khuếch tán nội là động lực của quá trình khuếch tán ngoại và ngược lại. Tức là khi khuếch tán ngoại được tiến hành thì khuếch tán nội mới có thể được tiếp tục và như thế độ ẩm của nguyên liệu mới được giảm dần. Tuy nhiên trong quá trình sấy ta phải làm sao cho hai quá trình này ngang bằng với nhau, tránh trường hợp khuếch tán ngoại lớn hơn khuếch tán nội. Vì khi đó sẽ làm cho sự bay hơi ở lớp bề mặt diễn ra mãnh liệt làm cho bề mặt của sản phẩm bị khô cứng, hạn chế sự thoát ẩm. Khi xảy ra hiện tượng đó ta khắc phục bằng cách sấy gián đoạn (quá trình sấy - ủ liên tiếp) mục đích là để thúc đẩy quá trình khuếch tán nội.
1.3. Các giai đoạn trong quá trình sấy
Quá trình làm khô vật liệu ẩm được chia làm ba giai đoạn:
1.3.1. Giai đoạn nung nóng vật liệu sấy
Giai đoạn này nhiệt độ của vật liệu sấy tăng từ nhiệt độ ban đầu cho đến nhiệt độ bầu ướt tương ứng với môi trường không khí xung quanh, trong giai đoạn này trường nhiệt độ biến đổi không đều và nó tùy thuộc vào phướng án sấy. Ẩm bay hơi chủ yếu là ẩm liên kết cơ lý do đó tốc độ sấy tăng dần. Đường cong sấy và đường cong tốc độ sấy trong giai đoạn này là một đường cong, do năng lượng liên kết của nước liên kết cơ lý là nhỏ vì vậy đường cong sấy và đường cong tốc độ sấy thường là đường cong lồi.
1.3.2 Giai đoạn sấy đẳng tốc
Giai đoạn sấy đẳng tốc là giai đoạn ẩm bay hơi ở nhiệt độ không đổi (nhiệt độ bầu ướt), do sự chênh lệch giữa nhiệt độ của vật liệu sấy và nhiệt độ của tác nhân sấy không đổi nên tốc độ sấy là không đổi. Do đó, đường cong sấy và đường cong tốc độ sấy trong giai đoạn này là một đường thẳng. Ẩm tách ra trong giai đoạn này chủ yếu là ẩm liên kết cơ lý và ẩm liên kết hóa lý.
1.3.3 Giai đoạn sấy giảm tốc
Ở giai đoạn sấy này thì lượng nước còn lại trong nguyên liệu ít và chủ yếu là nước liên kết có năng lượng liên kết lớn. Vì vậy, việc tách ẩm cũng khó khăn hơn và cần năng lượng lớn hơn nên đường cong sấy và đường cong tốc độ sấy thường có dạng cong. Tuy nhiên, hình dạng của đường cong là phụ thuộc vào dạng liên kết ẩm trong vật liệu và tùy thuộc vào dạng vật liệu sấy. Độ ẩm của vật liệu cuối quá trình sấy tùy thuộc vào độ ẩm của môi trường không khí xung quanh.
1.4. Các nhân tố ảnh hưởng tới tốc độ làm khô
1.4.1. Ảnh hưởng của nhiệt độ không khí
Trong các điều kiện khác không đổi như độ ẩm không khí, tốc độ gió… nâng cao nhiệt độ của không khí sẽ làm tăng nhanh quá trình làm khô. Như vậy ở nhiệt độ sấy cao tốc độ làm khô sẽ nhanh hơn. Tuy nhiên, nhiệt độ tăng cao cũng phải trong giới hạn cho phép, vì nhiệt độ cao sẽ ảnh hưởng đến chất lượng sản phẩm. Mặt khác, sự cân bằng giữa quá trình khuếch tán nội và khuếch tán ngoại bị phá vỡ, khuếch tán ngoại thì lớn còn khuếch tán nội thì nhỏ dẫn đến hiện tượng vỏ cứng ảnh hưởng sự di chuyển của nước từ trong ra. Nhưng nếu nhiệt độ làm khô thấp quá, dưới giới hạn cho phép thì quá trình làm khô sẽ chậm lại dẫn đến sự thối rữa, hủy hoại thịt cá. Nhiệt độ làm khô tùy thuộc vào loại nguyên liệu, kết cấu tổ chức cơ thịt, phương pháp chế biến và nhiều phương pháp khác.
1.4.2. Ảnh hưởng của độ ẩm tương đối không khí
Độ ẩm tương đối của không khí cũng là nhân tố ảnh hưởng quyết định đến quá trình làm khô. Độ ẩm tương đối không khí càng lớn quá trình làm khô sẽ càng chậm. Khi không khí càng khô tức là độ ẩm càng thấp quá trình khuếch tán tăng, ẩm càng dễ thoát ra hơn. Tuy nhiên, cần chú ý đến hiện tượng mất cân bằng trong quá trình khuếch tán nội và khuếch tán ngoại, gây nên hiện tượng tạo màng cứng. Để tránh hiện tượng này người ta áp dụng phương pháp làm khô gián đoạn, tức là vừa sấy vừa ủ ẩm.
1.4.3. Ảnh hưởng của tốc độ chuyển động không khí
Tốc độ chuyển động của không khí có ảnh hưởng lớn đến quá trình làm khô. Tốc độ không khí quá lớn hay quá nhỏ đều không có lợi cho quá trình sấy. Nếu tốc độ quá lớn sẽ làm bay sản phẩm hay khó giữ được nhiệt lượng trên nguyên liệu để cân bằng quá trình sấy, còn tốc độ quá nhỏ làm cho quá trình sấy lâu, dẫn đến sự hư hỏng sản phẩm. Khi đó ngoài sản phẩm sẽ lên mốc gây thối rữa tạo thành lớp dịch nhầy có màu sắc và mùi vị khó chịu. Vì vậy cần có một tốc độ gió thích hợp, nhất là giai đoạn đầu của quá trình làm khô.
1.4.4. Ảnh hưởng của áp suất tác nhân sấy
Tốc độ sấy trong khí quyển ở một nhiệt độ nhất định được biểu thị:
Trong đó: P1 – Phân áp suất hơi nước trên bề mặt nguyên liệu (mmHg).
P2 – Phân áp suất riêng phần hơi nước trong không khí (mmHg).
B – Hệ số bay hơi nước trong khí quyển.
B phụ thuộc vào tốc độ gió, hướng gió và cấu tạo của nguyên liệu. Khi sấy ở áp lực thường có tốc độ gió không đổi thì B là một hằng số phụ thuộc vào sự truyền dẫn ẩm phần trong nguyên liệu và sự trao đổi chất trong máy sấy, lúc đó hệ số bay hơi B được đặc trưng bằng hệ số K, tức là:
Như vậy khi sấy trong chân không có nhiệt độ không đổi, thì tốc độ sấy tỉ lệ với hiệu số áp suất trên bề mặt nguyên liệu và trong hệ thống sấy. Áp suất P2 trong máy sấy giảm thì tốc độ sấy sẽ tăng, nhưng quan hệ đó không phải là quan hệ bậc nhất.
1.4.5. Ảnh hưởng của kích thước nguyên liệu
Nói chung nguyên liệu càng nhỏ, càng mỏng thì tốc độ sấy càng nhanh. Như đã nói ở trên cả hai quá trình khuếch tán nội và khuếch tán ngoại đều tỉ lệ thuận với diện tích bề mặt của nguyên liệu. Khi vật có bề mặt hơi nước lớn thì nước trong nguyên liệu càng dễ bay hơi, vật liệu càng nhanh khô. .
Trong những điều kiện khác như nhau thì tốc độ sấy tỷ lệ thuận với diện tích bề mặt S, và tỷ lệ nghịch với chiều dày của nguyên liệu σ
Do Drive thay đổi chính sách, nên một số link cũ yêu cầu duyệt download. các bạn chỉ cần làm theo hướng dẫn.
Password giải nén nếu cần: ket-noi.com | Bấm trực tiếp vào Link để tải:
LỜI NÓI ĐẦU
Sấy là quá trình công nghệ được sử dụng trong rất nhiều ngành công nông nghiệp. Trong nông nghiệp sấy là một trong những công đoạn quan trong của công nghiệp sau thu hoạch. Trong công nghiệp như công nghiệp chế biến nông - hải sản, công nghiệp chế biến gỗ, công nghiệp sản xuất vật liệu xây dựng…kỹ thuật sấy cũng đóng góp một vai trò quan trọng trong dây truyền sản xuất.
Quá trình sấy không chỉ là quá trình tách nước và hơi nước ra khỏi vật liệu một cách đơn thuần mà là một quá trình công nghệ. Nó đòi hỏi sau khi sấy vật liệu phải đảm bảo chất lượng cao, tiêu tốn năng lượng ít và chi phí vận hành thấp. Chẳng hạn, trong chế biến gỗ, sản xuất vật liệu xây dựng, sản phẩm sau khi sấy không được nứt nẻ cong vênh. Trong chế biến nông - hải sản, sản phẩm sấy phải đảm bảo duy trì màu sắc, hương vị, các vi lượng. Trong sấy thóc phải đảm bảo thóc sau khi sấy có tỷ lệ nứt gẫy khi say xát là thấp nhất…
Sấy gỗ là một bộ phận quan trọng của lĩnh vực gia công thuỷ nhiệt gỗ. Ý nghĩa của quá trình gia công thuỷ nhiệt gỗ trong công nghiệp chế biến gỗ nói riêng và trong nền kinh tế quốc dân rất to lớn. Hiện nay, với yêu cầu chất lượng ngày càng cao của thị trường gỗ thì công đoạn sấy càng trở lên quan trọng trong công nghiệp chế biến gỗ. Một yêu cầu quan trọng đó là sản phẩm gỗ phải đạt được độ ẩm tiêu chuẩn và đồng đều không cong vênh nứt nẻ. Nhất là đối với thị trường xuất khẩu gỗ hiện nay thì vấn đề chất lượng càng trở lên quan trọng.
Nhằm đáp ứng yêu cầu đó, tác giả trong phạm vi đồ án tốt nghiệp đã được giao đề tài: “ Thiết kế hệ thống sấy buồng để sấy gỗ với năng suất 40m3/mẻ”.Nội dung gồm các phần như sau:
Chương I. Tổng quan về công nghệ và thiết bị sấy nông lâm hải sản
Chương II. Tính toán nhiệt hệ thống sấy buồng để sấy gỗ
Chương III. Tính chọn calorifer và nồi hơi
Chương IV. Bố trí thiết bị tính trở lực và chọn quạt
Chương V. Tính hiệu quả kinh tế kỹ thuật phương án
LỜI CẢM ƠN
Trong quá trình làm đồ án, với sự giúp đỡ của các thầy, các cô và các bạn sinh viên trong ngành “Công nghệ nhiệt - lạnh”, cùng với sự nỗ lực của bản thân, em đã hoàn thành đồ án này.
Tuy nhiên với thời gian tương đối ngắn, khối lượng công việc lại không nhỏ nên bản đồ án này không thể tránh khỏi những thiếu sót trong quá trình tính toán cũng như chọn các thông số. Mặc dù đã cố gắng hết sức nhưng do khả năng có hạn cũng như kinh nghiệm còn thiếu nên em rất mong được các thầy cô và các bạn chỉ bảo thêm.
Qua đây cho em được bày tỏ lòng biết ơn sự hướng dẫn tận tình của GS-TSKH. Trần Văn Phú đã giúp đỡ em hoàn thành bản đồ án tốt nghiệp này.
Cuối cùng em rất mong nhận được sự đóng góp ý kiến của các thầy, các cô trong bộ môn cũng như các bạn đồng nghiệp để cho bản đồ án này được hoàn chỉnh hơn.
Hà Nội, ngày 10 tháng 11 năm 2007
Sinh Viên
Nguyễn Xuân Phương
CHƯƠNG I. TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ VÀ THIẾT BỊ SẤY NÔNG LÂM HẢI SẢN
1.1. khái niệm quá trình sấy
1.1.1. Khái niệm
Sấy là quá trình tách ẩm ra khỏi vật liệu bằng phương pháp bay hơi. Trong trường hợp sấy nóng nhiệt được cung cấp nhằm thực hiện nhiệm vụ nung nóng vật liệu sấy từ nhiệt độ ban đầu đến nhiệt độ thích hợp để vận chuyển ẩm từ các lớp bên trong ra bên ngoài và vận chuyển ẩm từ lớp bề mặt của vật liệu sấy vào môi trường không khí.
1.1.2. Phân loại phương pháp sấy
Sấy có thể được chia làm hai phương pháp:
Sấy tự nhiên (phơi nắng): Sử dụng năng lượng mặt trời để tách ẩm ra khỏi vật liệu sấy.
Sấy nhân tạo: Sử dụng tác nhân sấy để thực hiện quá trình tách ẩm, tác nhân sấy thường được sử dụng là: không khí ẩm, khói lò, hơi nước quá nhiệt…Tuy nhiên không khí ẩm vẫn là tác nhân sấy được sử dụng phổ biến nhất.
Tác nhân sấy được sử dụng nhằm thực hiện hai nhiệm vụ sau:
Vận chuyển lượng nhiệt để cung cấp cho vật liệu sấy.
Vận chuyển lượng ẩm tách ra khỏi vật liệu sấy ra ngoài.
1.1.3. Mục đích của quá trình sấy
Sấy được sử dụng với các mục đích sau đây:
Chế biến: Có thể dùng phương pháp sấy để sản xuất các mặt hàng ăn liền.
Vận chuyển: Do khi ta tách bớt ẩm ra khỏi vật liệu thì khối lượng của nó giảm rất nhiều nên quá trình vận chuyển sẽ đơn giản và giảm chi phí.
Kéo dài thời gian bảo quản: Lượng nước tự do trong thực phẩm là môi trường cần thiết cho vi sinh vật và enzyme hoạt động. Do đó sấy làm giảm lượng ẩm có trong vật liệu nên kéo dài thời gian bảo quản, làm cho chất lượng sản phẩm sấy ít bị thay đổi trong thời gian bảo quản với điều kiện bảo quản tốt.
1.1.4. Những biến đổi cơ bản của quá trình sấy
Trong quá trình sấy xảy ra hai quá trình cơ bản:
Quá trình trao đổi nhiệt: Vật liệu sấy sẽ nhận nhiệt để tăng nhiệt độ và để ẩm bay hơi vào môi trường.
Quá trình trao đổi ẩm: Quá trình này diễn ra do sự chênh lệch giữa độ ẩm tương đối của vật ẩm và độ ẩm tương đối của môi trường không khí xung quanh. Động lực của quá trình này là do sự chênh lệch áp suất hơi trên bề mặt của vật liệu sấy và áp suất riêng phần của hơi nước trong môi trường không khí. Quá trình thải ẩm diễn ra cho đến khi độ ẩm của vật ẩm bằng độ ẩm cân bằng với môi trường không khí xung quanh. Do đó, trong quá trình sấy ta không thể sấy đến độ ẩm nhỏ hơn độ ẩm cân bằng. Độ ẩm của môi trường không khí xung quanh càng nhỏ thì quá trình sấy càng nhanh và độ ẩm cuối của vật liệu càng thấp. Qua đó có thể kết luận độ ẩm tương đối của môi trường không khí xung quanh là động lực của quá trình sấy, đây cũng là nguyên nhân tại sao khi sấy bằng bơm nhiệt (sấy lạnh) thì thời gian sấy giảm đi rất nhiều.
1.2. Cơ chế thoát ẩm ra khỏi vật liệu trong quá trình sấy
Quá trình thoát ẩm ra khỏi vật liệu trong quá trình sấy được chia ra làm hai quá trình:
1.2.1. Quá trình khuếch tán nội (trong lòng vật liệu sấy)
Quá trình khuếch tán nội là quá trình chuyển dịch ẩm từ các lớp bên trong ra lớp bề mặt của vật ẩm. Động lực của quá trình này là do sự chênh lệch nồng độ ẩm giữa các lớp bên trong và các lớp bề mặt. Qua nghiên cứu ta thấy rằng ẩm dịch chuyển từ nơi có phân áp suất cao đến nơi có phân áp suất thấp. Như ta đã biết do nhiệt độ tăng nên phân áp suất giảm. Do đó tùy thuộc vào phương pháp sấy và thiết bị sấy mà dòng ẩm dịch chuyển dưới tác dụng của nồng độ ẩm và dòng ẩm dịch chuyển dưới tác dụng của nhiệt độ có thể cùng chiều hay ngược chiều với nhau.
Ta có thể biểu thị tốc độ khuếch tán nội bằng phương trình sau:
Trong đó: W – lượng nước khuếch tán, kg;
dτ – thời gian khuếch tán, giờ;
F – diện tích bề mặt khuếch tán, m2;
k - hệ số khuếch tán;
- gradien độ ẩm.
Nếu hai dòng ẩm dịch chuyển cùng chiều với nhau sẽ làm thúc đẩy quá trình thoát ẩm, rút ngắn thời gian sấy. Nếu hai dòng ẩm dịch chuyển ngược chiều nhau sẽ kìm hãm sự thoát ẩm, kéo dài thời gian sấy.
1.2.2. Quá trình khuếch tán ngoại
Quá trình khuếch tán ngoại là quá trình dịch chuyển ẩm từ lớp bề mặt của vật liệu sấy vào môi trường không khí xung quanh. Động lực của quá trình này là do sự chênh phân áp suất hơi trên bề mặt của vật ẩm và phân áp suất hơi trong môi trường không khí.
Lượng nước bay hơi trong quá trình khuếch tán ngoại thực hiện được dưới điều kiện áp suất hơi nước trên bề mặt (Pbm) lớn hơn áp suất riêng phần của hơi nước trong không khí (Pkk). Sự chênh lệch đó là . Lượng hơi nước bay hơi tỷ lệ thuận với , với bề mặt bay hơi và thời gian làm khô ta có:
Tốc độ bay hơi nước được biểu diễn như sau:
Trong đó: W – lượng nước bay hơi, kg
F – diện tích bề mặt bay hơi, m2
dτ – thời gian bay hơi, giờ
B – hệ số bay hơi.
1.2.3. Mối quan hệ giữa quá trình khuếch tán nội và khuếch tán ngoại
Khuếch tán nội và khuếch tán ngoại có một mối quan hệ chặt chẽ với nhau, quá trình khuếch tán nội là động lực của quá trình khuếch tán ngoại và ngược lại. Tức là khi khuếch tán ngoại được tiến hành thì khuếch tán nội mới có thể được tiếp tục và như thế độ ẩm của nguyên liệu mới được giảm dần. Tuy nhiên trong quá trình sấy ta phải làm sao cho hai quá trình này ngang bằng với nhau, tránh trường hợp khuếch tán ngoại lớn hơn khuếch tán nội. Vì khi đó sẽ làm cho sự bay hơi ở lớp bề mặt diễn ra mãnh liệt làm cho bề mặt của sản phẩm bị khô cứng, hạn chế sự thoát ẩm. Khi xảy ra hiện tượng đó ta khắc phục bằng cách sấy gián đoạn (quá trình sấy - ủ liên tiếp) mục đích là để thúc đẩy quá trình khuếch tán nội.
1.3. Các giai đoạn trong quá trình sấy
Quá trình làm khô vật liệu ẩm được chia làm ba giai đoạn:
1.3.1. Giai đoạn nung nóng vật liệu sấy
Giai đoạn này nhiệt độ của vật liệu sấy tăng từ nhiệt độ ban đầu cho đến nhiệt độ bầu ướt tương ứng với môi trường không khí xung quanh, trong giai đoạn này trường nhiệt độ biến đổi không đều và nó tùy thuộc vào phướng án sấy. Ẩm bay hơi chủ yếu là ẩm liên kết cơ lý do đó tốc độ sấy tăng dần. Đường cong sấy và đường cong tốc độ sấy trong giai đoạn này là một đường cong, do năng lượng liên kết của nước liên kết cơ lý là nhỏ vì vậy đường cong sấy và đường cong tốc độ sấy thường là đường cong lồi.
1.3.2 Giai đoạn sấy đẳng tốc
Giai đoạn sấy đẳng tốc là giai đoạn ẩm bay hơi ở nhiệt độ không đổi (nhiệt độ bầu ướt), do sự chênh lệch giữa nhiệt độ của vật liệu sấy và nhiệt độ của tác nhân sấy không đổi nên tốc độ sấy là không đổi. Do đó, đường cong sấy và đường cong tốc độ sấy trong giai đoạn này là một đường thẳng. Ẩm tách ra trong giai đoạn này chủ yếu là ẩm liên kết cơ lý và ẩm liên kết hóa lý.
1.3.3 Giai đoạn sấy giảm tốc
Ở giai đoạn sấy này thì lượng nước còn lại trong nguyên liệu ít và chủ yếu là nước liên kết có năng lượng liên kết lớn. Vì vậy, việc tách ẩm cũng khó khăn hơn và cần năng lượng lớn hơn nên đường cong sấy và đường cong tốc độ sấy thường có dạng cong. Tuy nhiên, hình dạng của đường cong là phụ thuộc vào dạng liên kết ẩm trong vật liệu và tùy thuộc vào dạng vật liệu sấy. Độ ẩm của vật liệu cuối quá trình sấy tùy thuộc vào độ ẩm của môi trường không khí xung quanh.
1.4. Các nhân tố ảnh hưởng tới tốc độ làm khô
1.4.1. Ảnh hưởng của nhiệt độ không khí
Trong các điều kiện khác không đổi như độ ẩm không khí, tốc độ gió… nâng cao nhiệt độ của không khí sẽ làm tăng nhanh quá trình làm khô. Như vậy ở nhiệt độ sấy cao tốc độ làm khô sẽ nhanh hơn. Tuy nhiên, nhiệt độ tăng cao cũng phải trong giới hạn cho phép, vì nhiệt độ cao sẽ ảnh hưởng đến chất lượng sản phẩm. Mặt khác, sự cân bằng giữa quá trình khuếch tán nội và khuếch tán ngoại bị phá vỡ, khuếch tán ngoại thì lớn còn khuếch tán nội thì nhỏ dẫn đến hiện tượng vỏ cứng ảnh hưởng sự di chuyển của nước từ trong ra. Nhưng nếu nhiệt độ làm khô thấp quá, dưới giới hạn cho phép thì quá trình làm khô sẽ chậm lại dẫn đến sự thối rữa, hủy hoại thịt cá. Nhiệt độ làm khô tùy thuộc vào loại nguyên liệu, kết cấu tổ chức cơ thịt, phương pháp chế biến và nhiều phương pháp khác.
1.4.2. Ảnh hưởng của độ ẩm tương đối không khí
Độ ẩm tương đối của không khí cũng là nhân tố ảnh hưởng quyết định đến quá trình làm khô. Độ ẩm tương đối không khí càng lớn quá trình làm khô sẽ càng chậm. Khi không khí càng khô tức là độ ẩm càng thấp quá trình khuếch tán tăng, ẩm càng dễ thoát ra hơn. Tuy nhiên, cần chú ý đến hiện tượng mất cân bằng trong quá trình khuếch tán nội và khuếch tán ngoại, gây nên hiện tượng tạo màng cứng. Để tránh hiện tượng này người ta áp dụng phương pháp làm khô gián đoạn, tức là vừa sấy vừa ủ ẩm.
1.4.3. Ảnh hưởng của tốc độ chuyển động không khí
Tốc độ chuyển động của không khí có ảnh hưởng lớn đến quá trình làm khô. Tốc độ không khí quá lớn hay quá nhỏ đều không có lợi cho quá trình sấy. Nếu tốc độ quá lớn sẽ làm bay sản phẩm hay khó giữ được nhiệt lượng trên nguyên liệu để cân bằng quá trình sấy, còn tốc độ quá nhỏ làm cho quá trình sấy lâu, dẫn đến sự hư hỏng sản phẩm. Khi đó ngoài sản phẩm sẽ lên mốc gây thối rữa tạo thành lớp dịch nhầy có màu sắc và mùi vị khó chịu. Vì vậy cần có một tốc độ gió thích hợp, nhất là giai đoạn đầu của quá trình làm khô.
1.4.4. Ảnh hưởng của áp suất tác nhân sấy
Tốc độ sấy trong khí quyển ở một nhiệt độ nhất định được biểu thị:
Trong đó: P1 – Phân áp suất hơi nước trên bề mặt nguyên liệu (mmHg).
P2 – Phân áp suất riêng phần hơi nước trong không khí (mmHg).
B – Hệ số bay hơi nước trong khí quyển.
B phụ thuộc vào tốc độ gió, hướng gió và cấu tạo của nguyên liệu. Khi sấy ở áp lực thường có tốc độ gió không đổi thì B là một hằng số phụ thuộc vào sự truyền dẫn ẩm phần trong nguyên liệu và sự trao đổi chất trong máy sấy, lúc đó hệ số bay hơi B được đặc trưng bằng hệ số K, tức là:
Như vậy khi sấy trong chân không có nhiệt độ không đổi, thì tốc độ sấy tỉ lệ với hiệu số áp suất trên bề mặt nguyên liệu và trong hệ thống sấy. Áp suất P2 trong máy sấy giảm thì tốc độ sấy sẽ tăng, nhưng quan hệ đó không phải là quan hệ bậc nhất.
1.4.5. Ảnh hưởng của kích thước nguyên liệu
Nói chung nguyên liệu càng nhỏ, càng mỏng thì tốc độ sấy càng nhanh. Như đã nói ở trên cả hai quá trình khuếch tán nội và khuếch tán ngoại đều tỉ lệ thuận với diện tích bề mặt của nguyên liệu. Khi vật có bề mặt hơi nước lớn thì nước trong nguyên liệu càng dễ bay hơi, vật liệu càng nhanh khô. .
Trong những điều kiện khác như nhau thì tốc độ sấy tỷ lệ thuận với diện tích bề mặt S, và tỷ lệ nghịch với chiều dày của nguyên liệu σ
Do Drive thay đổi chính sách, nên một số link cũ yêu cầu duyệt download. các bạn chỉ cần làm theo hướng dẫn.
Password giải nén nếu cần: ket-noi.com | Bấm trực tiếp vào Link để tải:
You must be registered for see links
Last edited by a moderator: