KHOA CƠ KHÍ VÀ CƠNG NGHỆ

ĐỒ ÁN THIẾT BỊ
ĐỀ TÀI:

TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ HỆ THỐNG SẤY
PHUN BỘT BƠ VỚI NĂNG SUẤT
425 KG SẢN PHẨM / GIỜ

Sinh viên thực hiện: Phạm Thị Thùy Trang
MSSV: 19L1031109
Lớp: Công nghệ thực phẩm 53B
Giáo viên hướng dẫn: TS. Nguyễn Đức Chung

HUẾ, 2022


TRƯỜNG ĐẠI HỌC NƠNG LÂM HUẾ

CỘNG HỊA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

KHOA CƠ KHÍ VÀ CƠNG NGHỆ

Độc lập – Tự do – Hạnh phúc



-----------*-----------

NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN THIẾT BỊ
Họ và tên sinh viên: Phạm Thị Thùy Trang

Lớp: Công nghệ thực phẩm 53B
Ngành học: Công nghệ thực phẩm
1. Tên đề tài: Tính tốn và thiết kế hệ thống sấy phun bột bơ với năng suất
425 kg sản phẩm / giờ.
2. Số liệu ban đầu
Năng suất sấy: 425 kg sản phẩm/giờ
Độ ẩm vật liệu vào: 60%
Độ ẩm vật liệu ra: 3%
Nhiệt độ tác nhân sấy vào thiết bị sấy (°C) : t =160°C
Nhiệt độ tác nhân sấy ra khỏi thiết bị sấy (°C) : t =60°C
3. Nội dung các phần thuyết minh và tính tốn
Đặt vấn đề
Mục lục
Chương 1: Tổng quan về ngun liệu sấy, q trình sấy
Chương 2: Tính cân bằng vật chất
Chương 3: Tính tốn và thiết kế thiết bị chính
Chương 4: Tính cân bằng nhiệt lượng


Chương 5: Tính tốn các thiết bị phụ trợ
Kết luận
Tài liệu tham khảo
4. Các bản vẽ
- Một bản vẽ hệ thống thiết bị khổ A3 đính kèm trong bản thuyết trình
- Một bản vẽ hệ thống thiết bị khổ A1
5.Ngày giao nhiệm vụ: 21/04/2022
6.Ngày hoàn thành: 09/06/2022
Huế, ngày 10 tháng 06 năm 2022
TRƯỞNG BỘ MƠN


GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN

(Kí, ghi rõ họ tên)

(Kí, ghi rõ họ tên)


MỤC LỤC

ĐẶT VẤN ĐỀ ....................................................................................................... 2
CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN VỀ NGUYÊN LIỆU SẤY, QUÁ TRÌNH SẤY 3
1.1.

Giới thiệu chung về bơ .......................................................................... 3

1.1.1.

Khái quát về bơ ............................................................................... 3

1.1.2.

Nguồn gốc của bơ và các chủng loại bơ ......................................... 4

1.1.3.

Phân bố cây bơ ở Việt Nam ............................................................ 6

1.1.4.

Thành phần hóa học của bơ ............................................................ 7


1.1.5.

Công dụng của quả bơ..................................................................... 8

1.2.

Giới thiệu chung về quá trình sấy.......................................................... 9

1.2.1.

Khái niệm ........................................................................................ 9

1.2.2.

Phân loại .......................................................................................... 9

1.2.3.

Bản chất của q trình sấy ............................................................ 10

1.2.4.

Ngun lí của quá trình sấy........................................................... 11

1.2.5.

Tác nhân sấy .................................................................................. 11

1.3.


Chọn phương thức sấy và thiết bị sấy ................................................. 13

1.3.1.

Phương thức sấy ............................................................................ 13

1.3.2.

Thiết bị sấy .................................................................................... 13

1.3.3.

Chọn chế độ sấy ............................................................................ 13

1.4.

Quá trình sấy phun............................................................................... 14

1.5.

Quy trình sản xuất bột từ quả bơ ......................................................... 16

CHƯƠNG 2. TÍNH CÂN BẰNG VẬT CHẤT ............................................... 18
2.1.

Các thông số ban đầu........................................................................... 18

2.2.


Cân bằng vật chất ................................................................................ 18

2.3.

Các thơng số của khơng khí ................................................................ 18

CHƯƠNG 3. TÍNH THIẾT BỊ CHÍNH .......................................................... 24
3.1.

Các thơng số ban đầu........................................................................... 24

3.2.

Tính bền cho thiết bị chính .................................................................. 28

3.2.1.

Thân thiết bị .................................................................................. 28


3.2.2.

Đáy và nắp thiết bị ........................................................................ 30

CHƯƠNG 4. TÍNH CÂN BẰNG NĂNG LƯỢNG ........................................ 31
4.1.

Tính cân bằng nhiệt lượng. .................................................................. 31

4.2.


Tổn thất nhiệt ở tháp sấy. .................................................................... 31

4.2.1.

Tính hệ số cấp nhiệt tổng quát từ trong đến thành thiết bị α1. ......... 32

4.2.2.

Tính hệ số cấp nhiệt của tường mơi trường xung quanh ................. 34

4.3.

Tính tốn q trình sấy thực tế ............................................................ 38

4.4.

Xác định các thông số của tác nhân sấy trong q trình sấy thực. .......... 39

CHƯƠNG 5. TÍNH CÁC THIẾT BỊ PHỤ TRỢ .......................................... 43
5.1.

Tính calorife cấp nhiệt ......................................................................... 43

5.1.1.

Chọn các kích thước truyền nhiệt ................................................. 43

5.1.2.


Tính hệ số truyền nhiệt K. ............................................................. 44

5.1.3.

Tính bề mặt truyền nhiệt. .............................................................. 48

5.2.

Tính và chọn xyclon ............................................................................ 49

5.3.

Tính trở lực. ......................................................................................... 51

KẾT LUẬN ......................................................................................................... 62
TÀI LIỆU THAM KHẢO ................................................................................... 63


DANH MỤC HÌNH ẢNH
Hình 1. 1: Chủng Mexico ...................................................................................... 5
Hình 1. 2: Chủng Guatemala ................................................................................. 5
Hình 1. 3: Chủng Antilles ..................................................................................... 6
Hình 1. 4: Sơ đồ hệ thống sấy phun .................................................................... 14
Hình 1. 5: Sơ đồ quy trình sản xuất bột bơ sấy ................................................... 16
Hình 4. 1: Bề mặt truyền nhiệt tổng quát ............................................................ 37


DANH MỤC BẢNG BIỂU
Bảng 1. 1: Đặc điểm phân loại ba loại bơ ............................................................ 6
Bảng 1. 2: Thành phần dinh dưỡng trái bơ ......................................................... 8

Bảng 1. 3: Thành phần đường của trái bơ (trong 100g phần ăn được) ................ 8
Bảng 1. 4: So sánh phương pháp sấy.................................................................. 10
Bảng 1. 5: So sánh các loại tác nhân sấy. ........................................................... 13
Bảng 2. 1: Tổng kết cho vật liệu sấy .................................................................. 22
Bảng 2. 2: Tổng kết cho tác nhân sấy................................................................. 23
Bảng 3. 1: Tổng kết thiết bị chính ...................................................................... 30
Bảng 4. 1: Tổng kết tính tốn cân bằng nhiệt lượng .......................................... 42
Bảng 5. 1: Các kích thước cơ bản của cyclone

............................................ 51


ĐẶT VẤN ĐỀ
Việt Nam là một đất nước mang đặc trưng khí hậu nhiệt đới gió mùa, đây
là điều kiện vô cùng thuận lợi cho sự phát triển của hệ thực vật, đặc biệt là rau
quả. Tuy nhiên rau quả có thời gian bảo quản rất ngắn, dễ hư hỏng nên người ta
đã nghiên cứu và áp dụng rất nhiều phương pháp để có thể bảo quản và sử dụng
rau quả được quanh năm, đặc biệt hơn là tăng giá trị thương phẩm cho rau quả.
Một loại rau quả người ta sẽ chế biến và bảo quản dưới nhiều hình thức khác nhau
để đáp ứng được yêu cầu thị trường. Trong đó, đáng được nhắc đến nhất là bột
bơ, một dạng sản phẩm mang nhiều giá trị dinh dưỡng, tốt cho sức khỏe của con
người và đặc biệt hơn là có thể bảo quản được bơ trong thời gian dài trong khi nó
được xếp vào nhóm rau quả dễ hư hỏng nhất.
Nhắc đến quả bơ, một loại quả vô cùng quen thuộc với nhiều người, mang
nhiều giá trị dinh dưỡng tốt cho cơ thể, giàu dinh dưỡng, giàu năng lượng, chứa
nhiều khống chất và vitamin. Khơng giống với các loại quả khác, bơ mang một
vị béo ngậy và thơm đặc trưng, kích thích vị giác của nguời sử dụng. Bơ chứa các
loại vitamin A, B, D, E và một lượng nhỏ vitamin C. Người ta cịn tìm thấy các
loại vitamin khác như K, H, PP và các chất khoáng [15]. Ngồi ra bơ cịn có rất
nhiều cơng dụng đáng q được người ta sử dụng trong ý học và trong công

nghiệp mỹ phẩm. Ở Việt Nam bơ được trồng nhiều ở các tỉnh Lâm Đồng, Quảng
Trị, Đắc Lắk và Đắc Nơng… bơ là loại quả có đặc tính thời vụ cao, vào mùa từ
khoảng tháng 5 đến tháng 10 hằng năm, giá trị không ổn định, dao động từ 1000060000 đồng/kg.
Trước đây quả bơ chủ yếu sử dụng để ăn tươi như salad bơ, sinh tố bơ…
Ngày nay cùng với sự phát triển của công nghệ sau thu hoạch, quả bơ khơng chỉ
sử dụng trong mùa chính mà cịn được sử dụng trong những tháng khơng phải
chính vụ nhờ vào các phương pháp như sấy lạnh, sấy phun, sấy thăng hoa… tạo
ra các sản phẩm như bơ khoanh đông lạnh, bột bơ, dầu bơ… Đặc biệt, bột bơ có
nhiều giá trị dinh dưỡng phù hợp với nhiều đối tượng, bột bơ kết hợp bột đầu
nành, bột sữa gầy để tạo ra bột ăn liền; bột bơ kết hợp với sữa, vani để tạo thành
sinh tố bơ; ngoài ra bột bơ cịn có giá trị trong ngành mĩ phẩm.
Điều này đã cho thấy việc sản xuất bột bơ rất cần thiết vừa giúp nâng cao
giá trị sử dụng của quả bơ lên đáng kể, vừa nâng cao hiệu quả kinh tế cho người
dân, do đó dưới sự hướng dẫn của thầy TS. Nguyễn Đức Chung, em chọn thực
hiện đề tài: “Thiết kế hệ thống sấy phun bột quả bơ với năng suất 425kg sản
phẩm/h”
2


CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN VỀ NGUYÊN LIỆU SẤY, QUÁ TRÌNH
SẤY

1.1.

Giới thiệu chung về bơ

1.1.1. Khái quát về bơ
Bơ (Persea americana ) là một loại cây có nguồn gốc từ Mexico và
Trung Mỹ, là loại thực vật có hoa, hai lá mầm, họ Lauraceae.
Giới (regnum): Plantae

Bộ (ordo): Laurales
Họ (familia): Lauraceate
Chi (genus): Persea
Loài (species): P. americana [11].
Cây bơ cao khoảng 20 mét, lá chen kẽ, mỗi lá dài 12 - 25 cm, hoa không
hiện rõ, màu xanh - vàng, mỗi hoa lớn độ 5 - 10 mm.
Thân cây bơ được phát triển từ hạt sẽ có thân thẳng đứng, cây phân cành
khi đạt chiều cao từ 1 – 1,5 m và chiều cao phân cành sẽ phụ thuộc vào điều
kiện chăm sóc kiến thiết cơ bản như phân bón, nước tưới và cả chế độ bóng
che. Thân cây bơ được phát triển từ cành ghép sẽ phụ thuộc vào điểm ghép nối
liền giữa gốc ghép và chồi ghép nên chiều cao của cây bơ ghép thường thấp
hơn, phân cành thấp.
Lá bơ có rất nhiều hình dạng khác nhau như: hình elip, hình bầu dục,
hình trứng, hình mũi giáo… Tùy vào chủng và giống mà hình dạng lá cây sẽ
thay đổi, màu sắc lá cũng thay đổi, thơng thường thì mặt trên của lá có màu
đậm hơn ở dưới. Chiều dài lá thường đạt 10 - 30cm, đối với lá thuộc chủng
Mexico khi vị lá sẽ có mùi hơi. Lúc cịn non, lá thường có lơng mịn, màu đỏ
hoặc màu đồng. Đến khi trưởng thành lá sẽ có màu xanh, láng và dài, gân nhỏ.
Cây bơ thường cho rất nhiều hoa, đối với những cây bơ ghép thường sẽ
ra hoa sau 1- 2 năm trồng. Mỗi cây trường thành đạt tới 1 triệu hoa trong mỗi
lần tung phấn, tuy nhiên chỉ 1% trong số này là có khả năng đậu thành quả.
Tùy vào giống bơ và điều kiện chăm sóc mà bơ sẽ ra hoa, thông thường bơ sẽ
tập trung vào đầu mùa khơ, giống bơ chín muộn sẽ ra hoa vào cuối mùa khô,
giống bơ tứ quý thường ra hoa thành 2 - 3 đợt. Hoa bơ có màu xanh nhạt hoặc
vàng xanh, nằm ở phía cuối của cành quả. Hoa thường mọc thành những cụm
lớn. Mỗi cụm hoa thường đạt đường kính từ 12-14 cm.
3


Hình dáng của quả bơ thường phụ thuộc vào giống bơ, thơng thường các

giống bơ tứ q có hình quả lê, bơ trái mùa có hình dài cịn giống bơ booth có
hình trịn. Quả bơ hình như cái bầu nước, dài 7–20 cm, nặng 100g-1 kg. Vỏ
mỏng, hơi cứng, màu xanh lục đậm, có khi gần như màu đen. Khi chín, bên
trong thịt mềm, màu vàng nhạt, giống như chất bơ, có vị ngọt nhạt. Hạt trái bơ
hình tựa quả trứng, dài 5 – 6 cm, nằm trong trung tâm, màu nâu đậm, và rất
cứng.
Thịt quả bơ thường có màu vàng kem đối với bơ nước và màu vàng bơ
đối với bơ sáp, đơi hi có màu vàng sáng, hoặc vàng xanh ở phần vỏ quả. Hàm
lượng chất béo trong quả bơ thường tùy thuộc vào giống bơ. Những giống
thuộc chủng Mexico sẽ có hàm lượng chất béo cao hơn. Phần thịt quả thường
chiếm khoảng 65- 75% trọng lượng quả bơ. Hạt bơ thường có 2 lớp vỏ lụa bao
bọc, với hai tử diệp hình bán cầu, giữa hai tử diệp có 1 phơi hạt nằm ở phía
cuống quả, đây là nơi nảy mầm của cây bơ, khi nảy mầm cây sẽ mọc thẳng từ
dưới lên theo trục thẳng đứng của hạt. Hạt bơ cứng và nặng có màu vàng. Vỏ
lụa có màu nâu đồng [14][15].
Một cây bơ trung bình ra 120 trái một năm. Vườn bơ có khả năng sản
xuất 7 tấn trái bơ mỗi hecta mỗi năm, có vườn đạt đến 20 tấn. Cây bơ không
hợp trồng ở vùng lạnh, chỉ phát triển ở vùng nhiệt đới và ôn đới [13].
1.1.2. Nguồn gốc của bơ và các chủng loại bơ
Đa số các giống bơ đều xuất xứ từ các vùng nhiệt đới Trung Mỹ như
Mexico, Guatemala và quần đảo Antilles. Trong những xứ này, người ta
thường phát hiện những cây bơ mọc hoang dại.
Bơ gồm rất nhiều giống thuộc họ Lauraceae. Phần lớn các giống có tính
cách thương mại đều thuộc vào 3 chủng: chủng Mexico, chủng Guatemala và
chủng Antilles hay West Indian. Chủng Guatemala và West indian (Antilles)
được xếp vào loài Persea americana Mill. Chủng Mexico được xếp vào lồi
Persea drymyfolia. Đặc tính của 3 chủng loại bơ quan trọng:
Chủng Mexico: Có lá thay đổi nhiều về kích thước, lá có màu
xanh lục, mặt dưới nhạt hơn mặt trên, đặc biệt khi vị lá ngửi có mùi hôi
anique. Trái thường dài dạng quả lê, dạng đu đủ. Chất lượng rất tốt do hàm

lượng chất béo rất cao: 15 - 30% (trên thị trường gọi là bơ sáp). Vỏ trái
mỏng, thường trơn tru, khi chín có màu xanh, vàng xanh, hay đỏ tím, đỏ
sẫm tùy giống. hạt hơi lớn, vỏ hạt mỏng, mặt ngoài hạt trơn láng, khi chín
hạt nằm lỏng trong lịng quả nhưng lắc khơng kêu. Thời gian từ khi ra hoa
4


đến lúc trái chín thường từ 8 - 9 tháng. Đây là chủng bơ có chất lượng cao
nhất và có đặc tính chịu rét tốt nhất.

Hình 1. 1: Chủng Mexico
Chủng Guatemala: có lá màu xanh sẫm hơn chủng mexico và
chủng Antilles, khi vị lá khơng có mùi hơi. Đọt non màu đỏ tối. Thời gian
từ lúc trổ hoa đến lúc trái chín thường từ 9-12 tháng. Trái nhiều cuống trái
dài, vỏ hơi dày và có sớ gỗ. Da thường sần sùi như da cá sấu. Hạt nhỏ và
nằm sát trong lịng quả. Thịt quả dày cơm, có hàm lượng dầu béo 10-15%.
Mặt ngoài hạt láng hoặc trơn láng. Chủng này có sức chống chịu rét khá
tốt.

Hình 1. 2: Chủng Guatemala
Chủng Antilles hoặc West Indian: có lá to, lá thường có màu
sắc gần như đồng đều ở hai mặt lá; khi vị nát lá, ngửi khơng thấy mùi vị gì
cả. Thời gian từ lúc trổ hoa đến lúc trái chín thường từ 6-9 tháng. Trái
thường to, có trái rất to. Cuống trái ngắn. Vỏ trái hơi ngắn và dai, dày trung
bình 0,8-1,5 mm. Da trái có màu xanh và khi chín thì đổi sang màu xanh
hơi vàng. Thịt quả có hàm lượng dầu 3-10%. Hạt khá lớn và nằm lỏng trong
5


lịng quả, khi chín lắc qua nghe tiếng kêu. Mặt ngồi của hạt sần sùi, vỏ bao

quanh hạt khơng dính liền với hạt. Chủng Antilles chịu rét yếu nhưng chịu
nóng và chịu mặn (3% trong nước tưới) [13].

Hình 1. 3: Chủng Antilles
Chủng bơ
Màu lá
Cỡ trái
Vỏ trái

Mexico
Hôi mùi anique
Nhỏ
Mỏng 0.8mm

Antilles
Không hôi
Rất lớn và nhỏ
Trung bình 0.81.5mm
Dầu trong cơm
Cao
Trung bình
Thấp
Hạt
To
Nhỏ
To
Khoảng rỗng hạt Lỏng khơng sát
Dính chặt vào
Lỏng, khi chin
thịt

cơm
lắc kêu
Chịu rét
Tốt
Khá tốt
Yếu
Ưu điểm chung
Chịu rét, chất
Chịu rét khá tốt
Chịu nóng, chịu
lượng tốt
mặn
Bảng 1. 1: Đặc điểm phân loại ba loại bơ [13]
1.1.3.

Guatemala
Không hơi
Nhỏ lớn đều có
Dày 1.5-1.8mm

Phân bố cây bơ ở Việt Nam

Bơ là loại quả yêu cầu cao về thổ nhưỡng cũng như khí hậu để thích hợp để
phát triển, hiện nay quả bơ thường được trồng nhiều ở khu vực Tây Nguyên và
đạt hiệu quả kinh tế cao, những khu vực trồng bơ tiêu biểu gồm:
- Vùng Đà Lạt: các loại giống thuộc chủng Mexico thường
phân bố rộng tại đây nhờ khả năng chịu lạnh tốt.
- Vùng Đức Trọng, Đơn Dương, Bảo Lộc: Đây là những vùng
có tỉ lệ chủng Antilles cao nhất.
6



- Vùng Di Linh: thích hợp với chủng Guatemala.
- Vùng Đắk Lắk được xem là vùng chuyên canh bơ của Tây
Nguyên với diện tích trồng bơ đạt 2.700 ha với 80.000 hộ dân, sản
lượng hàng năm đạt 40.000 tấn.
Ngoài ra thì ở các tỉnh thành khu vực miền Bắc cũng có một số tỉnh
người dân cũng bắt đầu tìm kiếm những giống bơ phù hợp với thổ nhưỡng và
thời tiết ngồi đó, nhưng kết quả ban đầu cho thấy cây bơ trồng ở miền bắc cho
sản lượng và chất lượng hiện vẫn không thể sánh bằng những loại bơ được
trồng ở khu vực Tây Nguyên và Miền Đông Nam Bộ [14].
1.1.4.

Thành phần hóa học của bơ

Trái bơ là một trong những loại trái cây rất giàu chất dinh dưỡng. Thành
phần dinh dưỡng của trái bơ cao hơn nhiều loại cây khác, nhất là về mặt calo,
protein, lipid... Ngoài ra cơm trái bơ cịn chứa 12 loại vitamin và nhiều loại
khống chất cần thiết cho cơ thể con người. Đặc biệt nó cịn là nguồn giàu β sitosterol giúp giảm cholesterol, lutein có thể ngăn chặn ung thư đại tràng và
glutathione giúp cơ thể chống lại các chất sinh ung thư.

Thành phần dinh dưỡng

Đơn vị

Hàm lượng

Nước

g


85,4

Năng lượng

kcal

160

Protein

g

2,00

Lipid (fat)

g

14,66

Carbohydrate

g

8,53

Chất xơ

g


6,7

Glucid

g

2,3

Ca

mg

12

Fe

mg

0,55

Mg

mg

29

P

mg


52

Khoáng chất

7


K

mg

485

Cu

mg

0,19

Zn

mg

0,64

Vitamin C

mg


10

Vitamin B1

mg

0,067

Vitamin B2

mg

0,130

Vitamin B3

mg

1,738

Vitamin B6

mg

0,257

Folate

µg


81

Vitamin E

mg

2,07

Vitamin K

µg

21

Vitamin

Bảng 1. 2: Thành phần dinh dưỡng trái bơ (trong 100g phần ăn được)
[16], [17]

Thành phần đường

Đơn vị

Hàm lượng

Đường tổng số

g

2,42


Galactose

g

-

Maltose

g

0

Lactose

g

0

Fructose

g

0,25

Glucose

g

2,17


Saccharose
g
0
Bảng 1. 3: Thành phần đường của trái bơ (trong 100g phần ăn được) [16], [17]
1.1.5. Công dụng của quả bơ
Các chuyên gia dinh dưỡng cho rằng dầu trái bơ tốt cho sức khỏe và xếp
hạng thứ năm trong danh sách những dầu tuyệt hảo chứa tác nhân chống
cholesterol. Hàm lượng chất xơ cao góp phần làm giảm nguy cơ mắc các chứng
bệnh mãn tính như béo phì, tim mạch, rối loạn tiêu hóa. Ngồi ra, cơm trái bơ cịn
8


là nguồn giàu β - sitosterol giúp giảm cholesterol, lutein có thể ngăn chặn ung thư
đại tràng và glutathion giúp cơ thể chống lại các chất sinh ung thư. Các loại
vitamin A, E, D cùng với khoáng chất kali, photpho… có tác dụng rất lớn trong
việc chăm sóc sắc đẹp như: chống lại sự oxy hóa, làm chậm q trình lão hóa, làm
đẹp da, tóc, giúp răng chắc khỏe [14].
Trái bơ là nguồn dinh dưỡng hoàn hảo cho sự phát triển trí não của trẻ em,
nó được sử dụng như là một loại rau dành cho trẻ trong các bữa ăn. Protein, các
chất béo bão hòa tốt cho sự phát triển trí não cũng như hệ thống thần kinh trung
ương của bé. Vitamin nhóm B trong bơ có tác dụng tăng cường trí nhớ [16].
Ngồi ra, quả bơ là nguồn Folate rất quan trọng đối với phụ nữ trong thời
kỳ mang thai. Đặc biệt quan trọng đối với thai kỳ ở những tuần đầu tiên, vì 75%
trẻ sơ sinh bị nứt đốt sống do thiếu Folate từ trong bụng mẹ. Theo một số nghiên
cứu của các nhà khoa học nhận thấy việc thiếu hụt nguồn Folate có liên quan đến
các bệnh như trầm cảm, các khuyết tật ống thần kinh, chứng mất trí nhớ, bệnh
alheimer, bệnh tim mạch và đột quỵ. Các nước Hoa Kỳ, Canada, Chilê, Nam Phi
đã yêu cầu các nhà sản xuất làm giàu hàm lượng acid folic ở các loại thực phẩm
như mỳ, gạo và bột ngơ [17].

1.2.

Giới thiệu chung về q trình sấy

1.2.1. Khái niệm
Sấy là quá trình dùng nhiệt để làm bốc hơi nước ra khỏi vật liệu. Nó xảy ra
đồng thời giữa hai quá trình truyền nhiệt và truyền ẩm trong vật liệu sấy.
Mục đích của q trình sấy
+
Tăng thời gian bảo quản, hạn chế sự phát triển của vi sinh vật và các
phản ứng sinh hóa.
+

Làm giảm khối lượng vật liệu (giảm cơng chun chở).

+

Tạo hình cho sản phẩm.

+

Tăng độ bền cho sản phẩm.

+

Tăng tính cảm quan cho sản phẩm.

1.2.2. Phân loại

9



Sấy tự nhiên

Định nghĩa

Sấy nhân tạo

Dùng năng lượng sẵn có trong Dùng thiết bị để thực hiện
thiên nhiên để thực hiện quá trình quá trình sấy, phải cung câp
năng nhiệt lượng từ bên
sấy
ngoài cho vật liệu ẩm
Sấy đối lưu

Phân loại

Sử dụng năng lượng mặt trời
Sử dụng năng lượng gió

Sấy tiếp xúc
Sấy bằng tia hồng ngoại
Sấy bằng dòng điện cao tần
Sấy thăng hoa
Thời gian sấy ngắn
Ít tốn nhân cơng, mặt bằng
xây dựng

Ưu điểm


Thiết kế đơn giản
Chi phí thấp

Khơng phụ thuộc vào điều
kiện thời tiết
Vật liệu sau khi sấy đạt độ
ẩm an tồn
Năng suất sấy cao
Dễ dàng điều chỉnh các thơng
số trong q trình sấy

Nhược điểm

Thời gian sấy dài
Tốn nhân cơng, tốn mặt bằng xây
dựng
Đắt tiền
Khó điều chỉnh các thơng số trong
Địi hỏi tiêu tốn nhiên liệu
q trình sấy
Phụ thuộc hồn tồn vào thời tiết Phức tạp hơn sấy tự nhiên
Vật liệu sau khi sấy cịn lượng Địi hỏi trình độ kĩ thuật cao
ẩm khá cao
Năng suất sấy thấp
Bảng 1. 4: So sánh phương pháp sấy [1],[4]

1.2.3. Bản chất của quá trình sấy
10



Bản chất của quá trình sấy là cung cấp năng lượng để biến đổi trạng thái
pha lỏng trong vật liệu thành hơi
Hầu hết các vật liệu trong quá trình sản xuất đều chứa pha lỏng là nước và
người ta thường gọi là ẩm.
Quá trình sấy chia làm hai giai đoạn:
+
Quá trình khuếch tán ẩm từ bên trong ra bề mặt bên ngồi của vật
liệu và q trình chuyển hơi nước từ bề mặt của vật liệu ra môi trường xung quanh.
Quá trình này xảy ra do sự chênh lệch ẩm giữa vật liệu và mơi trường.
+
Q trình chuyển pha chỉ xảy ra khi áp suát hơi trên bề mặt vật liệu
lớn hơn áp suất riêng phần của hơi nước trong khơng khí xung quanh [1].
1.2.4. Ngun lí của q trình sấy
Nguyên tắc của quá trình sấy là cung cấp nhiệt lượng để biến đổi trạng thái
pha lỏng trong nguyên liệu thành pha hơi. Cơ chế của quá trình được diễn tả bằng
bốn quá trình sau:
+

Cấp nhiệt cho bề mặt vật liệu.

+

Dẫn nhiệt từ bề mặt vào vật liệu.

+

Dòng ẩm di chuyển từ bên trong vật liệu ra ngồi.

+


Dịng ẩm từ bề mặt vật liệu tách ra đi vào môi trường xung quanh

[1].
Đây là quá trình nối tiếp, động lực của q trình là sự chênh lệch độ ẩm ở
trong lịng vật liệu và bên trên bề mặt vật liệu. Quá trình khuếch tán chuyển pha
này chỉ xảy ra khi áp suất hơi trên bề mặt vật liệu lớn hơn áp st riêng phần của
hơi nước trong mơi trường khơng khí xung quanh [6].
1.2.5. Tác nhân sấy
Để duy trì động lực q trình sấy cần có một mơi chất mang ẩm từ bề mặt
vật liệu sấy thải ra môi trường. Môi chất làm nhiệm vụ mang ẩm thoát ra từ bề
mặt vật liệu sấy để thải vào môi trường gọi chung là tác nhân sấy.
Trong q trình sấy, mơi trường buồng sấy liên tục được bổ sung ẩm thoát
ra từ vật liệu sấy. Nếu độ ẩm này không được mang đi thì độ ẩm tương đối trong
buồng sấy tăng lên cho đếm khi đạt trạng thái cân bằng giữa vật liệu sấy và mơi
trường trong buồng sấy thì q trình thốt ẩm của vật liệu sấy sẽ ngừng lại và quá
trình sấy bị ngừng trệ, có thể kết thúc.
11


Bên cạnh đó tùy thuộc vào phương pháp sấy mà tác nhân sấy thực hiện một
trong các nhiệm vụ sau:
+

Gia nhiệt cho vật sấy

+

Tải ẩm mang từ bề mặt ra môi trường.

+


Bảo vệ vật liệu sấy khỏi bị hỏng do quá nhiệt.

Cơ chế của quá trình sấy là gia nhiệt cho vật liệu sấy để làm ẩm hóa hơi và
mang hơi ẩm từ bề mặt vật vào môi trường. Nếu ẩm thốt ra khỏi vật liệu mà
khơng mang đi kịp thời sẽ ảnh hưởng đến q trình thốt ẩm từ vật liệu sấy thậm
chí cịn làm chậm dần q trình thốt ẩm, khi độ ẩm mơi trường q cao có thể
gây thấm ẩm ngược trở lại vật liệu sấy. Để mang ẩm đã bay hơi từ vật liệu sấy
vào môi trường có thể áp dụng các biện pháp:
+
+
khơng).

Dùng tác nhân sấy làm chất tải nhiệt
Dùng bơm chân không để hút ẩm từ vật sấy thải ra ngoài (sấy chân

Trong sấy đối lưu vai trò của tác nhân sấy đặc biệt quan trọng vì nó đóng
vai trị vừa tải nhiệt, vừa tải ẩm.


Các loại tác nhân sấy:
Khói lị

Đặc
điểm

Ưu
điểm

Khơng khí ẩm


Là loại tác nhân
sấy thơng dụng
Là tác nhân sấy được
nhất có thể dùng
dùng phổ biến
hầu hết cho các
loại sản phẩm

Hơi quá nhiệt
Là loại tác nhân sấy
được dùng cho các loại
sản phẩm dễ bị cháy nổ
và có khả năng chịu
được nhiệt độ cao

Khơng khí sẵn có
Phạm vi nhiệt độ rộng trong tự nhiên
Hơi quá nhiệt khi ra khỏi
Không cần dùng Sản phẩm hợp vệ buồng sấy có thể tái sử
calorife
sinh, khơng bị dụng
thay đổi mùi vị

Vốn đầu tư cao
Vốn đầu tư cao
Nhược Làm vật liệu sấy bị ơ
điểm
nhiễm, gây mùi khói Khi nhiệt độ sấy Địi hỏi trình độ kĩ thuật
cao thì thiết bị để vận hành thiết bị sấy

12


phải được cách
nhiệt
Bảng 1. 5: So sánh các loại tác nhân sấy [1], [4], [8].
Vì bột bơ là sản phẩm được con người sử dụng nên yêu cầu phải đảm bảo
an toàn và hợp vệ sinh nên tác nhân sấy là khơng khí ẩm là phù hợp nhất.
1.3.

Chọn phương thức sấy và thiết bị sấy

1.3.1. Phương thức sấy
Để sấy dịch quả bơ nên dùng phương thức sấy nhân tạo được sử dụng phổ
biến nhất đó là phương pháp sấy đối lưu. Sấy đối lưu là phương pháp sấy cho tiếp
xúc trực tiếp vật liệu sấy với tác nhân sấy. Phương pháp này có nhiều ưu điểm
vượt trội như: sản phẩm được sấy đều, năng suất khá cao, hiệu quả...
Tác nhân sấy được sử dụng trong sấy đối lưu có thể là khơng khí nóng, khói
lị, hơi q nhiệt... Nhưng khi sấy dịch quả bơ đòi hỏi tác nhân sấy phải sạch vì
sản phẩm sau khi sấy được con người sử dụng. Nên ta chọn tác nhân sấy là khơng
khí đã được lọc sạch và được cấp nhiệt bởi hệ thống caloriphe, nhiệt lượng cung
cấp cho calorife là từ quá trình ngưng tụ hơi nước bão hòa.
Ở đây, chọn tác nhân sấy đi cùng chiều với vật liệu sấy.
1.3.2. Thiết bị sấy
Vì yêu cầu của bột bơ sau khi sấy phải hòa tan được dễ dàng nên ta sử dụng
thiết bị sấy phun, đây là một dạng của phương thức sấy đối lưu. Sấy phun là một
trong những công nghệ sấy cơng nghiệp chính do khả năng sấy một bậc ngun
liệu từ dạng lỏng sang dạng bột khá đơn giản, dễ dàng kiểm soát nhiệt độ và định
dạng hạt sản phẩm một cách chính xác. Thiết bị sấy phun thích hợp với ngun
liệu dạng huyền phù khơng thích hợp với ngun liệu dạng hạt tròn và lát mỏng…

1.3.3. Chọn chế độ sấy
Chế độ sấy trong thiết bị sấy phun bao gồm các yếu tố: nhiệt độ tác nhân
sấy vào thùng sấy t1 và nhiệt độ tác nhấn sấy ra khỏi thùng sấy t2. Để đảm bảo giữ
được các tính chất về hương vị, màu sắc và các thành phần có trong bơ nên ta
chọn chế độ sấy như sau:
- Nhiệt độ tác nhân sấy vào: t1 = 160oC
- Nhiệt độ tác nhân sấy ra: t2 = 60oC
- Nhiệt độ môi trường: t0 = 25oC
13


- Độ ẩm tương đối môi trường: 𝜑 = 81%
1.4.

Quá trình sấy phun

Hình 1. 4: Sơ đồ hệ thống sấy phun [2]


Chú thích

1. Buồng sấy.
2. Caloriphe.
3. Thùng chứa nguyên liệu cần sấy.
4. Bơm nguyên liệu.
5. Cơ cấu phun mẫu.
6. Cyclon thu hồi sản phẩm từ khí thốt ra.
7. Cyclon vận chuyển sản phẩm.
8. Hệ thống quạt hút và màng lọc.
 Thuyết minh sơ đồ

Dịch bơ ban đầu được lọc gạn và tiêu chuẩn hóa ở nhiệt độ cao 110℃ 130℃ trong khoảng 5-10 phút. Sau đó được cơ đặc đạt độ ẩm 60% trong điều kiện
chân không rồi được đưa vào thiết bị sấy phun. Dịch bơ được phun thành những
hạt bụi nhỏ nhờ cơ cấu phun (5) và được làm khơ trong phịng sấy. Khơng khí sau
khi qua bộ phận lọc được quạt đẩy đưa vào caloriphe (2) để tiến hành gia nhiệt
lên 160℃ và thổi vào buồng sấy (1). Dịch được bơm cao áp bơm từ bồn chứa tới
vòi phun và được phun vào trong tháp dưới dạng những hạt bụi nhỏ. Trong phòng

14


sấy các hạt bụi bơ được sấy khô ngay lập tức thành bột bơ rơi xuống dưới. Nhiệt
độ sấy sẽ giảm dần và khi vật liệu ra khỏi thùng sấy thì nhiệt độ cịn 60℃.
Khơng khí trong tháp sấy được quạt hút ra ngoài qua cyclon để thu lại
những hạt sản phẩm nhỏ bị cuốn theo dịng khí, nó được trộn với sản phẩm từ
trong tháp sấy nhờ ống vận chuyển khí động qua cyclon và được lấy ra ngồi liên
tục.
 Ưu điểm của hệ thống sấy phun
- Quá trình sấy nhanh.
- Có thể điều chỉnh được tỉ trọng sản phẩm
- Bột sau khi sấy có độ hịa tan cao (90-100%), độ ẩm thấp (3-4%).
- Vận hành liên tục và có thể tự động hóa hồn tồn.
- Chi phí nhân công thấp.
- Vận hành và bảo dưỡng đơn giản.
- Thiết kế đa dạng cho từng loại sản phẩm, từng loại quy mô nhà máy.
-

Áp dụng được cho các sản phẩm bền nhiệt và không bền nhiệt, nguyên liệu
ở dạng dung dịch, gel, huyền phù...

-


Chất lượng bột được đẩm bảo trong suốt q trình sấy.

-

Vật liệu hầu như khơng tiếp xúc với bề mặt kim loại của thiết bị [1].


Nhược điểm

- Sấy phun chỉ sấy được nguyên liệu ở dạng dung dịch. Vịi phun dễ bị tắt
nghẽn vì vậy u cầu độ ẩm ban đầu cao để đảm bảo nguyên liệu có thể
bơm đến thiết bị tạo giọt lỏng.
- Khơng được dùng để sản xuất các sản phẩm có kích thước lớn.
- Chi phí đầu tư cao.
- Lưu lượng tác nhân sấy lớn, tốn kém trong khâu chuẩn bị dung dịch sấy.
- Yêu cầu độ ẩm ban đầu cao (40-50%) để đảm bảo nguyên liệu có thể bơm
đến thiết bị tạo giọt lỏng.
- Chi phí năng lượng cao hơn (để thốt ẩm)
- Thất thoát các chất dễ bay hơi cao hơn, việc thu hồi sản phẩm và bụi làm
tăng chi phí cho quá trình sấy [1].
15


1.5.

Quy trình sản xuất bột từ quả bơ
1.5.1. Quy trình sản xuất
Nguyên liệu


Chọn, Phân loại

Làm sạch (rửa)

Xử lý

Maltodextrin

Phối trộn

Xay

Lọc

Sấy phun

Bao bì

Bao gói

Bột quả bơ sấy

Hình 1. 5: Sơ đồ quy trình sản xuất bột bơ sấy
16


1.5.2. Thuyết minh quy trình
- Nguyên liệu: Chất lượng nguyên liệu là yếu tố quan trọng quyết
định đến chất lượng sản phẩm. Vì vậy bơ đạt đến độ chín thu hoạch được
thu hái, quả bơ phải tươi tốt, không meo mốc, khơng bầm dập, khơng ủng

thối, khơng chín mềm.
- Chọn, phân loại: Trước khi đưa vào sản xuất bơ được phân loại và
lựa chọn những quả có cùng độ chín, khơng bị sâu, dập…
- Làm sạch (rửa): Sau đó được làm sạch bằng nước để loại trừ các
tạp chất cơ học (đất, cát, bụi…), giảm lượng vi sinh vật ở ngồi vỏ bơ,
tẩy một số chất hóa học độc hại ( thuốc bảo vệ thực vật, hốc trừ sâu…)
- Xử lý: Sau khi làm sạch ta tiến hành gọt vỏ và bỏ hạt. Nhằm loại
bỏ đi phần không sử dụng được của quả bơ.
- Phối trộn: Bơ sau khi xử lý được phối trộn với maltodextrin có tỷ
lệ 10% để điều chỉnh nồng độ chất khô. Đồng thời trong quá trình này bổ
sung một lượng nước theo tỷ lệ bơ/nước là 1/10 nhằm tạo thuận lợi cho
quá trình xay..
- Xay: Quá trình xay giúp phá vỡ phần thịt quả, nhằm tạo hỗn hợp
đồng nhất giữa thịt quả và các chất đã bổ sung.
- Lọc: Nhằm mục đích lọc bỏ phần bã xơ, tạp chất và phần bơ kích
thước lớn tránh bị tắc vịi phun và tăng tính cảm quan của sản phẩm bột
bơ.
- Sấy phun: Sấy là giai đoạn quan trọng nhất quyết định đến chất
lượng bột thành phẩm. Mục đích là thực hiện q trình tách ẩm của
ngun liệu, giảm độ ẩm của bột bơ xuống còn 3% để dễ dàng bảo quản.
- Bao gói: Q trình bao gói chân khơng nhằm loại bỏ khơng khí,
tránh sự oxy hóa của bột thành phẩm, kéo dài thời gian bảo quản.

17


CHƯƠNG 2. TÍNH CÂN BẰNG VẬT CHẤT

2.1.


Các thơng số ban đầu

Năng suất theo sản phẩm sấy: G2 = 425 kg/h
Độ ẩm ban đầu của vật liệu sấy: W1 = 60%
Độ ẩm của vật liệu sau khi sấy: W2 = 3%
Nhiệt độ tác nhân sấy vào calorifer: t0 = 25°C
(nhiệt độ trung bình ở Thừa Thiên Huế)

[3,99]

Độ ẩm tương đối: φ 0 = 0,81

[3,99]

Nhiệt độ tác nhân sấy vào thiết bị sấy: t1 = 160°C
Nhiệt độ tác nhân sấy ra khỏi thiết bị sấy: t2 = 60°C
Nhiệt độ vật liệu ra: tvl2 = 55°C
Nhiệt độ vật liệu vào: tvl1 = 35°C
2.2.

Cân bằng vật chất

Lượng vật liệu ẩm trước khi vào máy sấy
G1 =G2 ×

100-w2
100-w1

= 425 ×


100-3
100-60

= 1030,625 (kg/h)

[9,203]

Lượng ẩm tách ra trong quá trình sấy:
W = G1 - G2 = 1030,625 - 425 = 605,625 (kg ẩm/h)
2.3.

[9,204]

Các thông số của không khí

18


Trạng thái khơng khí ngồi trời, t0 = 25°C, φ 0 = 0,81. Khơng khí vào thiết
bị sấy ở nhiệt độ t1 = 160°C, ra khỏi thiết bị sấy ở nhiệt độ t2 = 60°C
Phân áp suất bão hòa hơi nước theo nhiệt độ
Với t0 = 25°C, tra bảng tính chất hóa lý của hơi nước bão hịa phụ thuộc
vào nhiệt độ ⇒ pbh0 = 0,0323 (at)

[2,312]

Độ chứa ẩm
d0 =0,62 ×

φ×p0

p-φ×p0

= 0,622 ×

0,81×0,032
1-0,81×0,032

= 0,017(kg/kgkkk)
[3,96]

Trong đó


φ0: độ ẩm tương đối của khơng khí.



p: áp suất khí quyển, p = 1 (at) = 0,981 (bar) = 735,6 (mmHg)



pbh0: Phân áp suất bão hịa của hơi nước

Entanpy của khơng khí ẩm
I0 = t0 +(2493+1,97× t0)×d0 (kJ/kgkkk)

[3,96]

= 25+(2493+1,97× 25)×0,017 = 68,218 (kJ/kgkkk)
Thể tích riêng của khơng khí ẩm

V0 =

×
p - φ0 ×Pbh0

288×(25+273)

= 0,981- 0,81×0,032

= 0,899 (m3/kgkkk)

[3,94]

Trong đó :


R: Hằng số khí, R = 8314 ( J/kmol.độ )



M: khối lượng của khơng khí, M = 29 ( kg/kmol )
19