Tài liệu Tính toán thiết kế hệ thống sấy tiêu thùng quay năng suất 120kg khô mẻ

EBOOKBKMT.COM – HỖ TRỢ TÀI LIỆU HỌC TẬP MỤC LỤC DANH MỤC CÁC HÌNH....................................................................................................4 DANH MỤC CÁC BẢNG.................................................................................................5 LỜI MỞ ĐẦU....................................................................................................................6 CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN..............................................................................................7 1.1. TỔNG QUAN VỀ NGUYÊN LIỆU HẠT TIÊU.....................................................7 1.1.1. Tên gọi và phân loại khoa học............................................................................7 1.1.2. Thành phần hóa học...........................................................................................9 1.1.3. Phân bố..............................................................................................................9 1.2. TỔNG QUAN VỀ PHƯƠNG PHÁP SẤY.............................................................10 1.2.1. Bản chất của quá trình sấy................................................................................10 1.2.2. Phân loại quá trình sấy.....................................................................................10 1.2.3. Thiết bị sấy thùng quay....................................................................................12 1.2.4. Nguyên lý hoạt động của máy sấy thùng quay.................................................14 1.3. QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ SẤY TIÊU...............................................................16 1.3.1. Sơ đồ quy trình công nghệ................................................................................16 1.3.2. Giải thích quy trình..........................................................................................16 CHƯƠNG 2: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ THIẾT BỊ CHÍNH.............................................21 2.1. CÁC THÔNG SỐ CỦA TÁC NHÂN SẤY...........................................................21 2.2. CÁC CÔNG THỨC SỬ DỤNG.............................................................................21 2.3. TÍNH CÁC THÔNG SỐ CỦA TÁC NHÂN SẤY.................................................22 2.4. TÍNH CÂN BẰNG VẬT CHẤT............................................................................27 2.5. TÍNH THỜI GIAN SẤY........................................................................................28 2.5.1. Tính cường độ sấy............................................................................................28 GVHD: Đào Thanh Khê [1] EBOOKBKMT.COM – HỖ TRỢ TÀI LIỆU HỌC TẬP 2.5.2. Tính thời gian sấy.............................................................................................30 2.6. TÍNH THIẾT BỊ CHÍNH........................................................................................30 2.6.1. Tính kích thước thùng quay..............................................................................30 2.6.2. Thời gian lưu....................................................................................................31 2.6.3. Kiểm tra vận tốc tác nhân sấy...........................................................................31 2.7. TÍNH BỀ DÀY CÁCH NHIỆT CỦA THÙNG......................................................32 2.7.1. Hệ số cấp nhiệt từ dòng tác nhân sấy đến thành trong của thùng α 1.................32 2.7.2. Hệ số cấp nhiệt từ thành ngoài của thùng sấy đến môi trường xung quanh α 2..34 2.8. TÍNH TRỞ LỰC QUA THÙNG SẤY...................................................................38 2.9. CHỌN KÍCH THƯỚC CÁNH ĐẢO TRONG THÙNG SẤY...............................39 CHƯƠNG 3: TÍNH TOÁN THIẾT BỊ PHỤ....................................................................42 3.1. TÍNH CALORIFER CẤP NHIỆT..........................................................................42 3.1.1. Tính hiệu số nhiệt độ trung bình.......................................................................43 3.1.2. Tính hệ số cấp nhiệt phía không khí ngoài ống α 2............................................44 3.1.2.1. Các thông số của không khí ngoài ống..........................................................44 3.1.2.2. Tính hệ số cấp nhiệt α 2..................................................................................45 3.1.2.3. Tính hệ số cấp nhiệt phía trong ống α 1..........................................................47 3.1.2.4. Hệ số truyền nhiệt K......................................................................................48 3.1.2.5. Tính diện tích bề mặt truyền nhiệt và kích thước calorifer............................48 3.1.2.6. Trở lực qua calorifer......................................................................................49 3.2. TÍNH VÀ CHỌN XYCLON..................................................................................49 3.3. TÍNH TRỞ LỰC VÀ CHỌN QUẠT......................................................................52 CHƯƠNG 4: KẾT LUẬN................................................................................................55 TÀI LIỆU THAM KHẢO................................................................................................56 GVHD: Đào Thanh Khê [2] EBOOKBKMT.COM – HỖ TRỢ TÀI LIỆU HỌC TẬP DANH MỤC CÁC HÌNH Hình 1: Cây tiêu………………………………………………………………………...7 Hình 2: Hạt tiêu…………………………………………………………………………8 Hình 3: Biểu đồ dự báo sản lượng hạt tiêu thế giới năm 2011………………………..10 Hình 4: Máy sấy thùng quay…………………………………………………………..12 Hình 5: Sơ đồ thiết bị sấy thùng quay…………………………………………………14 Hình 6: Sơ đồ sấy nguyên liệu………………………………………………………...18 Hình 7: Hạt tiêu sấy thành phẩm………………………………………………………20 Hình 8: Đồ thị H- d của không khí ẩm………………………………………………...23 Hình 9: Đồ thị biểu diễn ba điểm A, B, C của quá trình sấy…………………………..27 Hình 10: Sơ đồ truyền nhiệt qua vách thùng…………………………………………..35 Hình 11: Hình dạng một số cánh đảo trong thùng…………………………………….39 Hình 12: Diện tích phần chứa vật liệu trong thùng……………………………………40 Hình 13: Các kích thước của cánh tròn………………………………………………..43 Hình 14: Sơ đồ truyền nhiệt…………………………………………………………...44 Hình 15: Các diện tích bề mặt của ống có cánh……………………………………….45 Hình 16: Xyclon đơn…………………………………………………………………..51 GVHD: Đào Thanh Khê [3] EBOOKBKMT.COM – HỖ TRỢ TÀI LIỆU HỌC TẬP DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 1: Trạng thái tác nhân sấy trong quá trình sấy thực……………………………26 Bảng 2: Các thông số chọn để tính cường độ sấy……………………………………..29 Bảng 3: Bảng M theo d………………………………………………………………..30 Bảng 4: Lưu lượng và khối lượng riêng của không khí sấy trong quá trình sấy thực…31 Bảng 5: Các thông số của tác nhân sấy trong thùng sấy………………………………32 Bảng 6: L/D theo chuẩn sốố Reynolds………………………………………………….33 Bảng 7: Các thông số của không khí bên ngoài thùng sấy…………………………….34 Bảng 8: Các bề dày thùng và vật liệu………………………………………………….35 Bảng 9: Các thông số của các tác nhân qua calorifer……………………………….....42 Bảng 10: Một số kích thước của calorifer……………………………………………..42 Bảng 11: Các thông số của không khí di chuyển ngoài ống…………………………..44 Bảng 12: Các thông số của hơi nước bão hòa ngưng tụ trong ống……………………47 Bảng 13: Kích thước cơ bản của xyclon đơn………………………………………….50 GVHD: Đào Thanh Khê [4] EBOOKBKMT.COM – HỖ TRỢ TÀI LIỆU HỌC TẬP LỜI MỞ ĐẦU Việt Nam là một trong các nước có nền sản xuất nông nghiệp lâu đời trên thế giới. Hiện nay, nông nghiệp vẫn còn chiếm tỉ trọng khá cao trong cơ cấu kinh tế nước ta.Mặc dù vậy, ngành nông nghiệp vẫn chưa đem lại hiệu quả tương xứng với vị trí của nó trong nền kinh tế. Nguyên nhân chủ yếu hiện nay là do các khâu thu hoạch, bảo quản và chế biến nông sản tại Việt Nam thực hiện chưa khoa học. Điều đó làm giảm giá trị các sản phẩm khi đưa ra thị trường tiêu thụ. Để cải thiện vấn đề này có rất nhiều phương pháp được đưa ra, trong đó sấy là một trong những phương pháp thông dụng nhất hiện nay. Sản phẩm sau quá trình sấy có độ ẩm thích hợp, thuận tiện cho việc bảo quản, vận chuyển, chế biến, đồng thời nâng cao chất lượng sản phẩm, tăng cảm quan cũng như giá trị kinh tế. Trong công nghiệp thực phẩm, sấy bằng thùng quay là một trong các phương pháp khá phổ biến do mang lại hiệu quả kinh tế cao, thuận tiện khi vận hành và tiết kiệm thời gian. Do đó, người ta thường chọn thiết bị sấy thùng quay trong việc sấy các sản phẩm lương thực, hạt, quả,… Trong phạm vi đồ án môn học này, chúng em sẽ trình bày về quy trình công nghệ và thiết bị sấy thùng quay để sấy hạt tiêu, năng suất 120 kg hạt tiêu khô/mẻ. Mặc dù đã cố gắng rất nhiều song vẫn còn rất nhiều thiếu sót vì đây là lần đầu tiên làm đồ án nên chưa có kinh nghiệm. Bên cạnh đó trình độ tự nghiên cứu và khả năng tư duy còn giới hạn nên đồ án của nhóm không thể tránh nhiều thiếu sót. Qua đồ án này, chúng em kính mong quý thầy cô chỉ bảo để có thể hoàn thiện tốt hơn đồ án cũng như bài tập lớn mà thầy cô giáo cho chúng em vào những lần sau. Chúng em xin chân thành cảm ơn sự giúp đỡ tận tình của thầy giáo hướng dẫn, các thầy cô giáo và bạn bè đã giúp đỡ chúng em hoàn thiện đồ án đúng thời hạn. GVHD: Đào Thanh Khê [5] EBOOKBKMT.COM – HỖ TRỢ TÀI LIỆU HỌC TẬP CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 1.1. TỔNG QUAN VỀ NGUYÊN LIỆU HẠT TIÊU 1.1.1. Tên gọi và phân loại khoa học  Tên khoa học: Piper nigrum  Giới: Plantae  Ngành: Angiospermae  Lớp: Magnoliidae  Phân lớp: Rosidae  Bộ: Piperales  Họ: Piperaceae  Chi: Piper  Loài: P.nigrum Hồ tiêu còn gọi là cổ nguyệt, hắc cổ nguyệt, bạch cổ nguyệt (danh pháp hóa học: Piper nigrum) là một loài cây leo có hoa thuộc họ Hồ tiêu (Piperaceae), trồng chủ yếu để lấy quả và hạt, thường dùng làm gia vị dưới dạng khô hoặc tươi. Hình 1: Cây tiêu Hồ tiêu là một loại dây leo, thân dài, nhẵn không mang lông, bám vào các cây khác bằng rễ. Thân mọc cuốn, mang lá mọc cách. Lá như lá trầu không, nhưng dài và thuôn hơn. Có hai loại nhánh: một loại nhánh mang quả, và một loại nhánh dinh dưỡng, cả hai GVHD: Đào Thanh Khê [6] EBOOKBKMT.COM – HỖ TRỢ TÀI LIỆU HỌC TẬP loại nhánh đều xuất phát từ kẽ lá. Đối chiếu với lá là một cụm hoa hình đuôi sóc. Khi chín, rụng cả chùm. Quả hình cầu nhỏ, chừng 20- 30 quả trên một chùm, lúc đầu màu xanh lục, sau có màu vàng, khi chín có màu đỏ. Từ quả này có thể thu hoạch được hồ tiêu trắng, hồ tiêu đỏ, hồ tiêu xanh và hồ tiêu đen. Đốt cây rất dòn, khi vận chuyển nếu không cận thận thì cây có thể chết. Quả có một hạt duy nhất. Hồ tiêu được thu hoạch mỗi năm hai lần. Muốn có hồ tiêu đen, người ta hái quả vào lúc xuất hiện một số quả đỏ hay vàng trên chùm, nghĩa là lúc quả còn xanh; những quả còn non quá chưa có sọ rất giòn, khi phơi dễ vỡ vụn, các quả khác khi phơi vỏ quả sẽ săn lại, ngả màu đen. Muốn có hồ tiêu trắng (hay hồ tiêu sọ), người ta hái quả lúc chúng đã thật chín, sau đó bỏ vỏ. Loại này có màu trắng ngà hay xám, ít nhăn nheo và ít thơm hơn (vì lớp vỏ chứa tinh dầu đã mất) nhưng cay hơn (vì quả đã chín). Hình 2: Hạt tiêu 1.1.2. Thành phần hóa học Hồ tiêu cũng rất giàu vitamin C, thậm chí còn nhiều hơn cả cà chua. Một nửa cốc hồ tiêu xanh, vàng hay đỏ sẽ cung cấp tới hơn 230% nhu cầu canxi 1 ngày/1 người. Trong tiêu có 1,2- 2% tinh dầu, 5- 9% piperin và 2,2- 6% chanvixin. Piperin và chanvixin là 2 loại ankaloit có vị cay hắc làm cho tiêu có vị cay. Trong tiêu còn có 8% chất béo, 36% tinh bột và 4% tro. GVHD: Đào Thanh Khê [7] EBOOKBKMT.COM – HỖ TRỢ TÀI LIỆU HỌC TẬP Thường dùng hạt tiêu đã rang chín, thơm cay làm gia vị. Tiêu thơm, cay nồng và kích thích tiêu hoá, có tác dụng chữa một số bệnh. Hạt tiêu cũng rất giàu chất chống oxy hóa, chẳng hạn như beta carotene, giúp tăng cường hệ miễn dịch và ngăn ngừa sự hủy hoại các tế bào, gây ra các căn bệnh ung thư và tim mạch. 1.1.3. Phân bố Ở nước ta hồ tiêu được phân bố thành các vùng sản xuất chính ở Bắc Trung Bộ, Duyên hải Trung Bộ, Tây Nguyên, vùng Đông Nam Bộ và đồng bằng sông Cửu Long, trong đó Tây Nguyên và Đông Nam Bộ là 2 vùng sản xuất chính. Sản xuất hồ tiêu thường hình thành các vùng nổi tiếng như: Tân Lâm (Quảng Trị), Lộc Ninh (Bình Phước), Bà Rịa (Bà Rịa– Vũng Tàu), Phú Quốc (Kiên Giang), Dak R’Lắp (Đăk Nông), Chư Sê (Gia Lai), điều này tạo điều kiện thuận lợi cho việc quy hoạch thành các vùng sản xuất hàng hóa tập trung, đạt chất lượng xuất khẩu cao. Việt Nam hiện là một nước xuất khẩu tiêu đứng hàng đầu thế giới thế nhưng chủ yếu xuất khẩu ở dạng thô. Vì thế vấn đề bảo quản tiêu hạt để xuất khẩu hết sức quan trọng và cần thiết trong nền kinh tế quốc dân. Hình 3: Biểu đồ dự báo sản lượng hạt tiêu thế giới năm 2011 Vấn đề bảo quản tiêu nhìn chung là khó, vì tiêu là môi trường thuận lợi rất thích hợp cho sâu mọt phá hoại. Muốn bảo quản lâu dài thì hạt phải có chất lượng ban đầu tốt, có độ GVHD: Đào Thanh Khê [8] EBOOKBKMT.COM – HỖ TRỢ TÀI LIỆU HỌC TẬP ẩm an toàn. Vì vậy, quá trình sấy hạt sau thu hoạch có vai trò quan trọng trong bảo quản, chế biến cũng như nâng cao chất lượng hạt. Với phương pháp này sẽ bảo quản hạt tiêu được lâu hơn, dễ dàng trong quá trình vận chuyển, ứng dụng nhiều trong quá trình chế biến các sản phẩm ăn liền. 1.2. TỔNG QUAN VỀ PHƯƠNG PHÁP 1.2.1. Bản chất của quá trình sấy 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. 1.2.2. Phân loại quá trình sấy - Người ta phân biệt ra 2 loại: + Sấy tự nhiên: nhờ tác nhân chính là nắng, gió,... Phương pháp này thời gian sấy dài, tốn diện tích sân phơi, khó điều chỉnh và độ ẩm cuối cùng của vật liệu còn khá lớn, phụ thuộc vào điều kiện thời tiết khí hậu. + Sấy nhân tạo: quá trình cần cung cấp nhiệt, nghĩa là phải dùng đến tác nhân sấy như khói lò, không khí nóng, hơi quá nhiệt,… và nó được hút ra khỏi thiết bị khi sấy xong. Quá trình sấy nhanh, dễ điều khiển và triệt để hơn sấy tự nhiên. - Nếu phân loại phương pháp sấy nhân tạo, ta có: * Phân loại theo phương thức truyền nhiệt: + Phương pháp sấy đối lưu: nguồn nhiệt cung cấp cho quá trình sấy là nhiệt truyền từ môi chất sấy đến vật liệu sấy bằng cách truyền nhiệt đối lưu. Đây là phương pháp được dùng rộng rãi hơn cả cho sấy hoa quả và sấy hạt. + Phương pháp sấy bức xạ: nguồn nhiệt cung cấp cho quá trình sấy là thực hiện bằng bức xạ từ một bề mặt nào đó đến vật sấy, có thể dùng bức xạ thường, bức xạ hồng ngoại. + Phương pháp sấy tiếp xúc: nguồn cung cấp nhiệt cho vật sấy bằng cách cho tiếp xúc trực tiếp vật sấy với bề mặt nguồn nhiệt. GVHD: Đào Thanh Khê [9] EBOOKBKMT.COM – HỖ TRỢ TÀI LIỆU HỌC TẬP + Phương pháp sấy bằng điện trường dòng cao tầng: nguồn nhiệt cung cấp cho vật sấy nhờ dòng điện cao tần tạo nên điện trường cao tần trong vật sấy làm vật nóng lên. + Phương pháp sấy thăng hoa: được thực hiện bằng làm lạnh vật sấy đồng thời hút chân không để cho vật sấy đạt đến trạng thái thăng hoa của nước, nước thoát ra khỏi vật sấy nhờ quá trình thăng hoa. + Phương pháp sấy tầng sôi: nguồn nhiệt từ không khí nóng nhờ quạt thổi vào buồng sấy đủ mạnh và làm sôi lớp hạt, sau một thời gian nhất định, hạt khô và được tháo ra ngoài. + Phương pháp sấy phun: được dùng để sấy các sản phẩm dạng lỏng. + Bức xạ: sự dẫn truyền nhiệt bức xạ từ vật liệu nóng đến vật liệu ẩm. * Phân loại theo tính chất xử lý vật liệu ẩm qua buồng sấy: + Sấy mẻ: vật liệu đứng yên hoặc chuyển động qua buồng sấy nhiều lần, đến khi hoàn tất sẽ được tháo ra. + Sấy liên tục: vật liệu được cung cấp liên tục và sự chuyển động của vật liệu ẩm qua buồng sấy cũng xảy ra liên tục. * Phân loại theo sự chuyển động tương đối giữa dòng khí và vật liệu ẩm: + Loại thổi qua bề mặt. + Loại thổi xuyên vuông góc với vật liệu. 1.2.3. Thiết bị sấy thùng quay GVHD: Đào Thanh Khê [10] EBOOKBKMT.COM – HỖ TRỢ TÀI LIỆU HỌC TẬP Hình 4: Máy sấy thùng quay Hệ thống sấy thùng quay là một hệ thống sấy làm việc liên tục chuyên dùng để sấy vật liệu hạt, cục nhỏ như lúa, ngô (bắp), hạt đậu xanh, hạt tiêu,... Máy sấy thùng quay là 1 thùng hình trụ đặt nghiêng 1– 6o, có 2 vành đai đỡ, vành đai này tỳ vào con lăn đỡ khi thùng quay. Vật liệu vào sấy qua phễu nạp vật liệu. Vật liệu trong thùng không quá 20- 25% thể tích thùng. Sau khi sấy xong, thành phẩm qua bộ phận tháo sản phẩm ra ngoài. Bên trong thùng có lắp các cánh đảo để xáo trộn vật liệu làm cho hiệu suất sấy đạt được cao hơn, phía cuối thùng có hộp tháo sản phẩm còn đầu thùng cấm vào lò đốt hoặc nối với ống tạo tác nhân sấy. Giữa thùng quay, hộp tháo và lò có cơ cấu bịt kín để không khí và khói lò không thoát ra ngoài. Ngoài ra còn có xyclone để thu hồi sản phẩm bay theo khí và thải khí sạch ra môi trường. Khí nóng và vật liệu có thể đi cùng chiều hay ngược chiều ở bên trong thùng. Phía đầu chỗ nạp liệu bên trong thùng sấy có lắp cánh xoắn 1 đoạn khoảng 700- 1000mm, chiều dài của đoạn này phụ thuộc vào đường kính của thùng. Tốc độ khói lò hoặc không khí nóng đi trong thùng không quá 3 m/s để tránh vật liệu bị cuốn nhanh ra khỏi thiết thùng. Vận tốc quay của thùng là 5– 8 vòng/phút. Các đệm ngăn trong thùng chứa có tác dụng phân phối vừa có tác dụng phân phối đều cho vật liệu theo tiết diện thùng, đảo trộn vật liệu vừa làm tăng bề mặt tiếp xúc giữa vật GVHD: Đào Thanh Khê [11] EBOOKBKMT.COM – HỖ TRỢ TÀI LIỆU HỌC TẬP liệu sấy và tác nhân sấy. Cấu tạo của đệm ngăn (cánh trộn) phụ thuộc vào kích thước vật liệu sấy và độ ẩm của nó. Các loại đệm ngăn dùng phổ biến là: - Đệm ngăn mái chèo nâng và loại phối hợp: dùng khi sấy những vật liệu cực to, ẩm,... Loại này có hệ số chất đầy vật liệu không quá 0,1– 0,2. - Đệm ngăn hình quạt có những khoảng thông với nhau. - Đệm ngăn phân phối hình chữ nhật và kiểu vạt áo được xếp trên toàn bộ tiết diện của thùng được dùng để sấy các vật liệu dạng cục nhỏ, xốp, khi thùng quay vật liệu đảo trộn nhiều lần, bề mặt tiếp xúc giữa vật liệu sấy và tác nhân sấy lớn. - Đệm ngăn kiểu phân khu: để sấy các vật liệu đã được đạp nhỏ, bụi. Loại này chỉ cho phép hệ số điền đầy khoảng 0,15– 0,25. - Nếu nhiệt độ sấy cần lớn hơn 200 0C thì dùng khói lò nhưng không dùng cho nhiệt độ > 8000C.  Ưu điểm: + Quá trình sấy đều đặn và mãnh liệt nhờ sự tiếp xúc tốt giữa vật liệu sấy và tác nhân sấy. Cường độ sấy lớn, có thể đạt 100 kg ẩm bay hơi/m3.h. + Thiết bị gọn có thể cơ khí và tự động hóa hoàn toàn.  Nhược điểm: vật liệu bị đảo trộn nhiều nên dễ bị tạo bụi, vỡ vụn. Do đó nhiều trường hợp sẽ làm giảm chất lượng sản phẩm sấy. 1.2.4. Nguyên lý hoạt động của máy sấy thùng quay GVHD: Đào Thanh Khê [12] EBOOKBKMT.COM – HỖ TRỢ TÀI LIỆU HỌC TẬP Hình 5: Sơ đồ thiết bị sấy thùng quay  Chú thích: 1. Thùng quay 5. Phễu hứng sản phẩm 9. Con lăn chặn 2. Vành đi đỡ 6. Quạt hút 10. Mô tơ quạt 3. Con lăn đỡ 7. Thiết bị lọc bụi 11. Bê tông 4. Bánh răng 8. Lò đốt 12. Băng tải Máy sấy thùng quay gồm 1 thùng hình trụ (1) đặt nghiêng với mặt phẳng nằm ngang 1- 60C. Toàn bộ trọng lượng của thùng được đặt trên 2 bánh đai đỡ (2). Bánh đai được đặt trên bồn con lăn đỡ (3), khoảng cách giữa 2 con lăn cùng 1 bệ đỡ (11) có thể thay đổi để điều chỉnh các góc nghiêng của thùng, nghĩa là điều chỉnh thời gian lưu vật liệu trong thùng. Thùng quay được là nhờ có bánh răng (4). Bánh răng (4) ăn khớp với bánh răng dẫn động (12) nhận truyền động của động cơ (10) qua bộ giảm tốc. Vật liệu ướt được nạp liên tục vào đầu cao của thùng phễu chứa (14) và được chuyển dọc theo thùng nhờ các đệm ngăn. Các đệm ngăn vừa có tác dụng phân bố đều vật liệu theo tiết diện của thùng, đảo trộn vật liệu vừa làm tăng bề mặt tiếp xúc giữa vật liệu sấy và tác nhân sấy. Cấu tạo của đệm ngăn phụ thuộc vào kích thước của vật liệu sấy, tính chất và độ ẩm của nó. Vận tốc của không khí nóng đi trong máy sấy khoảng 2– 3 m/s, thùng quay 5– 8 vòng/phút. Vật liệu khô ở cuối máy sấy được tháo qua cơ cấu tháo sản phẩm (5) rồi nhờ băng tải xích (13) vận chuyển vào kho. GVHD: Đào Thanh Khê [13] EBOOKBKMT.COM – HỖ TRỢ TÀI LIỆU HỌC TẬP Không khí thải được quạt (7) hút vào hệ thống tách bụi,... để tách những hạt bụi cuốn theo khí thải. Các hạt bụi nhỏ được tách ra, hồi lưu trở lại bằng tải xích (13). Khí sạch thải ra ngoài. 1.3. QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ SẤY TIÊU 1.3.1. Sơ đồ quy trình công nghệ Nguyên liệu Sàng tạp chất Sàng đá Phân loại tỉ trọng xoắn ốc Xử lý vi sinh Sấy GVHD: Đào Thanh Khê [14] Làm nguội Tiêu đenLIỆU HỌC TẬP EBOOKBKMT.COM – HỖ TRỢ TÀI Cân Đóng bao Bảo quản 1.3.2. Giải thích quy trình  Công đoạn 1: Làm sạch Để chế biến tiêu đen, tiêu được hái cả chum quả khi thấy chùm có lác đác quả chín hoặc quả đã chuyển sang vàng. Dùng máy tách hạt để tách hạt ra khỏi chum ngay hay có thể để dồn 2– 3 ngày mới tách hạt tùy theo khối lượng tiêu thu hái được. Để việc tách hạt được dễ dàng người ta thường ủ quả trong bao hay dồn đống lại rồi lấy bạt phủ lên trong vòng 12– 24 giờ, sau đó mới đem tách hạt. Hạt tiêu nguyên liệu được đưa vào một hộp nạp liệu xây chìm dưới đất sau đó được chuyển vào sang tạp chất thông qua một gầu tải. Sàng tạp chất hoạt động dựa trên nguyên lý khí động học, nguyên lý phân cách về trọng lượng và nguyên lý phân cách về thể tích. Do vậy, sàng tạp chất có thể tách được khoảng 90% lượng tạp chất lẫn trong hạt tiêu gồm: tạp chất nhỏ hơn hạt tiêu, tạp chất lớn hơn hạt tiêu và tạp chất nhẹ hơn hạt tiêu (bao gồm cả bụi). Ngoài ra do có gắn một bộ phận từ tính nên sàng tạp chất còn có tác dụng tách sắt thép lẫn trong nguyên liệu. GVHD: Đào Thanh Khê [15] EBOOKBKMT.COM – HỖ TRỢ TÀI LIỆU HỌC TẬP Hạt tiêu nguyên liệu sau khi rời khỏi sàng tạp chất có kích thước trong khoảng từ 2,5 mm đến 6,5 mm.  Công đoạn 2: Tách đá sạn Hạt tiêu trước khi vào máy tách đá sạn vẫn còn lẫn những hạt sạn kích cỡ với hạt tiêu. Máy tách đá sạn hoạt động dựa trên nguyên lý khác biệt về tỷ trọng của hạt tiêu cùng kích cỡ. Hạt tiêu nhẹ hơn sẽ được một luồng khí nâng lên tạo thành một dòng chảy song song với lưới sàng để chảy ra ngoài. Trong khi đó hạt sạn nặng hơn sẽ rơi xuống va đập với các hạt của rãnh lưới và chảy ngược về sau để thoát ra ngoài.  Công đoạn 3: Phân loại tỷ trọng xoắn ốc Hạt tiêu sau quá trình làm sạch, phân loại kích cỡ, tách đá sạn và phân loại bằng khí động học vẫn còn khác nhau về hình dạng: móp méo hoặc tròn hay còn lẫn những cọng tiêu. Máy phân loại hình dạng kiểu oắn ốc được cấu tạo bởi những vách ngăn xoắn ốc quanh trục thẳng đứng. Hỗn hợp hạt tiêu gồm hạt tiêu biến dạng và hạt tròn được nạp vào miệng trên của máy phân loại. Bởi vì hạt tiêu chảy xuống theo chiều xoắn ốc dưới tác động của trọng lực. Các hạt tròn xoay tròn trên gia tốc tăng dần đến một điểm mà chúng xoay tròn theo độ nghiêng vách ngăn nằm rìa ngoài và được tách ra, còn những hạt biến dạng khi rơi tự do trên máng xoắn ốc bị lực ma xát cao hơn tốc độ dòng chảy không bằng hạt tròn. Do đó các hạt biến dạng chảy gần hơn trục của máy xoắn ốc và được đưa ra ngoài.  Công đoạn 4: Rửa và xử lí vi sinh bằng hơi nước Để khử các vi sinh vật có hại nhất là khuẩn Salmonella, người ta sử dụng hơi nước với áp suất từ 2– 3 kg/cm2 có nhiệt độ từ 120– 1400C để phun vào hạt tiêu trong thời gian ngắn nhất (khoảng 20– 40 giây). Trong quá trình hấp thụ hơi nước nóng hạt tiêu được chuyển qua trống trích ly nước trước khi qua hệ thống sấy.  Công đoạn 5: Sấy GVHD: Đào Thanh Khê [16] EBOOKBKMT.COM – HỖ TRỢ TÀI LIỆU HỌC TẬP Đối với các nguyên liệu hạt, người ta thường áp dụng phương pháp sấy đối lưu. Không khí nóng 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 ra ngoài. 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 6: Sơ đồ sấy nguyên liệu  Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình sấy: - Nhiệt độ sấy: Rau quả, hạt là sản phẩm chịu nhiệt kém: trên 900C thì đường fructose bắt đầu bị caramel hoá, các phản ứng tạo ra melanoidin, polime hoá các hợp chất cao phân tử xảy ra mạnh. Còn ở nhiệt độ cao hơn nữa, nó có thể bị cháy. Do vậy, để sấy hạt nông sản thường dùng chế độ sấy ôn hoà. Tuỳ theo loại nguyên liệu, nhiệt độ sấy không quá 80- 900C. Quá trình sấy còn phụ thuộc vào tốc độ tăng nhiệt của vật liệu sấy. Nếu tốc độ tăng nhiệt quá nhanh thì bề mặt mặt quả bị rắn lại và ngăn quá trình thoát ẩm. Ngược lại, nếu tốc độ tăng chậm thì cường độ thoát ẩm yếu. - Độ ẩm không khí: Muốn nâng cao khả năng hút ẩm của không khí thì phải giảm độ ẩm tương đối của nó xuống. Sấy chính là biện pháp tăng khả năng hút ẩm của không khí bằng cách tăng nhiệt độ. GVHD: Đào Thanh Khê [17] EBOOKBKMT.COM – HỖ TRỢ TÀI LIỆU HỌC TẬP Thông thường khi vào buồng sấy, không khí có độ ẩm 10- 13%. Nếu độ ẩm của không khí quá thấp sẽ làm hạt nông sản nứt hoặc tạo ra lớp vỏ khô trên bề mặt, làm ảnh hưởng xấu đến quá trình thoát hơi ẩm tiếp theo. Nhưng nếu độ ẩm quá cao sẽ làm tốc độ sấy giảm. Khi ra khỏi lò sấy, không khí mang theo hơi ẩm của rau quả tươi nên độ ẩm tăng lên (thông thường khoảng 40- 60%). Nếu không khí đi ra có độ ẩm quá thấp thì sẽ tốn năng lượng. Ngược lại, nếu quá cao sẽ dễ bị đọng sương, làm hư hỏng sản phẩm sấy. Người ta điều chỉnh độ ẩm của không khí ra bằng cách điều chỉnh tốc độ lưu thông của nó và lượng rau quả tươi chứa trong lò sấy. - Lưu thông của không khí: Trong quá trình sấy, không khí có thể lưu thông tự nhiên hoặc cưỡng bức. Trong các lò sấy, không khí lưu thông tự nhiên với tốc độ nhỏ (nhỏ hơn 0,4 m/s), do vậy thời gian sấy thường kéo dài, làm chất lượng sản phẩm sấy không cao. Để khắc phục nhược điểm này, người ta phải dùng quạt để thông gió cưỡng bức với tốc độ trong khoảng 0,4- 4,0 m/s trong các thiết bị sấy. Nếu tốc độ gió quá lớn (trên 4,0 m/s) sẽ gây tổn thất nhiệt lượng. - Độ dày của lớp sấy: Độ dày của lớp hạt nông sản sấy cũng ảnh hưởng đến quá trình sấy.Lớp nguyên liệu càng mỏng thì quá trình sấy càng nhanh và đồng đều, nhưng nếu quá mỏng sẽ làm giảm năng suất của lò sấy. Ngược lại, nếu quá dày thì sẽ làm giảm sự lưu thông của không khí, dẩn đến sản phẩm bị "đổ mồ hôi" do hơi ẩm đọng lại. Thông thường nên xếp lớp rau quả trên các thiết bị sấy với khối lượng 5– 8 kg/m 2 là phù hợp. Đối với nguyên liệu hạt tiêu, ta chọn chế độ sấy ở 50– 60 0C trong thời gian 2 giờ cho thiết bị sấy thùng quay.  Công đoạn 6: Làm nguội sau sấy và phân loại Sau khi sấy, hạt tiêu được đưa vào một thùng làm nguội và một lần nữa hạt tiêu được tách tạp chất gồm bụi vỏ hạt tiêu phát sinh sau quá trình sấy. Sau đó hạt tiêu được đưa vào máy phân loại hình dạng kiểu xoắn ốc (lần 2). GVHD: Đào Thanh Khê [18] EBOOKBKMT.COM – HỖ TRỢ TÀI LIỆU HỌC TẬP  Công đoạn 7: Cân định lượng tự động Hạt tiêu thành phẩm được đưa vào thùng chứa để trữ hoặc được đưa vào hệ thống cân tự động định lượng theo yêu cầu. Cân định lượng được tự động hóa điều khiển bằng hệ thống điện tử có hiển thị số với giai bậc từ 30– 60kg mà sai số cho phép là ± 45g/50kg năng suất 200bao/giờ. - Sản phẩm thu được: tiêu đen sạch đạt tiêu chuẩn ASTA. Hình 7: Hạt tiêu sấy thành phẩm - Công suất: 4000 tấn/ năm. CHƯƠNG 2: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ THIẾT BỊ CHÍNH 2.1. CÁC THÔNG SỐ TÁC NHÂN SẤY Các ký hiệu: - G1, G2: lượng vật liệu trước và sau khi sấy (kg/h). - Gk: lượng vật liệu khô tuyệt đối đi qua máy sấy (kg/h). - W1, W2: độ ẩm của vật liệu trước và sau khi sấy, tính trên căn bản ướt (%). - W: lượng ẩm được tách ra khỏi vật liệu (kg/h). - L: lượng không khí khô (kkk) tuyệt đối qua máy sấy (kg/h). - do: hàm ẩm của không khí ngoài trời (kg ẩm/kg kkk). - d1: hàm ẩm của không khí trước khi vào buồng sấy (kg ẩm/kg kkk). - d2: hàm ẩm của không khí sau khi sấy (kg ẩm/kg kkk). 2.2. CÁC CÔNG THỨC SỬ DỤNG Dùng tác nhân sấy là không khí. GVHD: Đào Thanh Khê [19] EBOOKBKMT.COM – HỖ TRỢ TÀI LIỆU HỌC TẬP - Phân áp suất bảo hòa của hơi nước trong không khí ẩm theo nhiệt độ: 4026 , 42 235 , 5+t o C - Độ chứa ẩm: ( pb =exp 12− d=0 ,621 ) ϕ . pb B−ϕ . pb [bar] (CT 2.11/14),[6] [kg/kgkkk] (CT 2.15/15),[6] Với: B: áp suất khí trời, B = 1 at = 0,981 bar. - Enthapy của không khí ẩm: H=C pk .t+d .(r+C pa .t )=1, 004 . t+d .(2500+1 ,842.t ) [kj/k gkkk] (CT 2.17/15),[6] Với: * Cpk: nhiệt dung riêng của không khí khô, Cpk= 1,004 kJ/kg0K. * Cpa: nhiệt dung riêng của hơi nước, Cpa= 1,842 kJ/kg0K. * r: ẩn nhiệt hóa hơi của nước, r = 2500 kJ/kg. - Thể tích riêng của không khí ẩm: v= RT 288. T = M ( B−ϕ. p b ) B−ϕ. pb [m3/kgkkk] 6,[8] Với: * R: hằng số khí, R = 8314 J/kmol.độ. * M: khối lượng không khí, M = 29 kg/kmol. * B, pb: áp suất khí trời và phần áp suất bão hòa của hơi nước trong không khí, N/m2. - Lưu lượng không khí ẩm: V = v.L [m3/kg] Với: * L: lưu lượng không khí khô, kg/h. * v: thể tích riêng của không khí ẩm, m3/h. - Khối lượng riêng của không khí ẩm: GVHD: Đào Thanh Khê [20] 6,[8]