GIỚI THIỆU
LỊCH SỬ SẤY THĂNG HOA
Sấy thăng hoa (thực phẩm đông khô) là một phương pháp chế biến
cao cấp nhất hiện nay.
Lịch sử về đông khô thực phẩm bắt đầu vào năm 1100 do người
Indas ở Peru thực hiện bằng cách lợi dụng vị trí cao (4500m) của vùng
núi Ande ở Nam Mỹ. Họ sử dụng vị trí cao này có áp suất cao và không
khí lạnh để đông lạnh thực phẩm. Nhờ tác dụng của bức xạ mặt trời và áp
suất thấp nên các sản phẩm thực phẩm sau khi bị đông lạnh liền có xu
hướng bị đông khô. Người Incas của Peru đã sử dụng phương pháp chế
biến đông khô thiên nhiên này trong nhiều thế kỷ. Các chế phẩm thực
phẩm đã được bảo quản trong những tâm bố (một loại ba lô) của quân
đội hành quân. Với những kết quả sử dụng tốt đẹp của các sản phẩm thực
phẩm đông khô thiên nhiên như vậy, cho nên những kho dự trữ sống về
rau quả có sức chứa đủ nuôi sống 25-30 ngàn người đã được thay thế
bằng đông khô thiên nhiên trên cao nguyên này từ năm 1533.
Sau đó, năm 1906 hai nhà vật lý người Pháp là Bordas và
Darsonval đã sang chế được thiết bị làm ngưng đá hơi nước bằng tuyết
trộn với axeton trong quá trình sấy. Tiếp theo, các nhà khoa học khác của
Pháp, Mỹ đã hoàn thiện phương pháp đông khô huyết tương sử dụng tốt
trong chiến tranh Mỹ - Nhật (1941). Năm 1942-1943 đã có những thiết bị
đông khô hoàn chỉnh với công suất lớn cho công nghiệp dược phẩm. Các
nhà nghiên cứu đã phải mất tiếp 15 đến 20 năm tìm tòi áp dụng phương
pháp đông khô cho công nghiệp cho các loại sản phẩm. Ngày nay, thực
phẩm đông khô đã trở thành thực phẩm có quy mô sản xuất công nghiệp
trên thế giới, đặc biệt ở thị trường Âu – Mỹ. Người ta sản xuất thực phẩm
đông khô để phục vụ cho xuất khẩu vì đó là sản phẩm chế biến cho ra
chất lượng cao nhất.
Sản phẩm đông lạnh cũng giữ được hầu như nguyên vẹn tính chất
tươi sống, hoạt tính sinh học, các hoạt tính đặc biệt như sản phẩm đông
khô trong quá trình bảo quản, vận chuyển tiếp theo đều cần phải giữ khép

kín trong môi trường lạnh liên tục có nhiệt độ ẩm (-18 - -25 0 C). Bởi vậy,
nếu vận chuyển xa quá 300km, hoặc bảo quản quá 6 tháng thì tổng giá
thành của sản phẩm đông lạnh sẽ cao hơn tổng giá thành của sản phẩm
đông khô. Mặt khác sản phẩm đông khô có nhiều ưu điểm trong bảo quản
ở nhiệt độ dài hạn ở nhiệt độ bình thường ( khác với trữ đông, phải ở
nhiệt độ dưới -18 0 C liên tục) vận chuyển dễ dàng và sử dụng tiện lợi so
với sản phẩm đông lạnh.
Từ 20 năm nay ở Italia đã có những nhà máy đông khô thực phẩm
cực lớn, trang bị hiện đại để chế biến đông khô các loại nông sản như các
loại đậu Cô-ve, đậu Hà Lan, súp lơ, cà chua, bắp cải, hành tây, cam quýt,
chuối, táo, lê, dâu tây và các loại súp thịt, súp cua, cá… Các loại thực


phẩm đông khô của Italia đã chiếm lĩnh được nhiều thị trường ở miền
trung, bắc Châu Âu và Châu Mỹ. Các chuyên gia của tổ chức y tế thế giới
và chương trình lương thực thế giới đã rất chú ý đến thực phẩm đông khô
trong chương trình viện trợ lương thực, thực phẩm cho những nước thiếu
ăn và những nơi bị thiên tai (động đất, núi lửa, hạn hán…). Họ đã kết
luận thực phẩm đông khô có nhiều ưu việt hơn các sản phẩm đông lạnh,
có thể cất giữ bình thường trong nhiều năm ngay ở những điều kiện khí
hậu nhiệt đới, khối lượng của nó thấp hơn đến 12 lần so với khối lượng
của thực phẩm đông lạnh cùng loại hay đóng hộp.
Khi đưa ra không khí ẩm hoặc đổ nước vào, sản phẩm đông khô
phục hồi nguyên vẹn tính chất tươi sống, màu sắc và cả hương vị lúc đầu.
Chính vì vậy mà hiện nay nhiều nước Tây Âu đang cố gắng triển khai
mạnh công nghiệp đông khô các loại thực phẩm và nhiều nước coi đây là
một cuộc cánh mạng về công nghệ chế biến hiện đại.
Trang thiết bị cho đông khô ngày càng được hiện đại hóa. Nhiều
hãng chế tạo máy đông khô công nghiệp như Usifroid (Pháp), Atlas (Đan
Mạch), Leybold-Heraeus… Các loại máy đông khô kiểu RAY, CONRAD,

CQC, SM.H.15, đến SM.H.1501, SERAIL (dùng nhiệt ngưng tụ) YBC8,
… các cơ sở chế tạo máy đông khô nhỏ cho sản xuất dược phẩm , cho sản
xuất pilot thực phẩm đông khô như Leybold, Atlas, Edwasds,
Vacuummas, Cadan-Nga… với các loại máy đông khô LYOVAC GT1 đến
GT20 (Leybold- Heraeus), RAY_1A (Atlas), FKM (Tây Đức), MODUYO,
YBC-4… là các hãng nổi tiếng về chế tạo máy đông khô có chất lượng
cao. Ở Mỹ, Canada, Nhật, Trung Quốc cũng đã có nhiều cơ sở chế tạo
máy đông khô các loại. Nhiều loại máy đông khô ra đời trong thập kỉ 80
đã được trang bị đầy đủ các thiết bị kiểm tra, điều chỉnh tự động bằng
điện tử và vi điện tử hiện đại.
Nội dung nghiên cứu:
- Lý thuyết về kỹ thuật sấy
- Lý thuyết sấy thăng hoa
- Tính toán thiết kế hệ thống sấy thăng hoa sấy sữa ong chúa
- Tính toán kinh tế của hệ thống
- Kết luận.


LỜI CẢM ƠN
Trong thời gian học tại trường Đại Học Công Nghiệp TPHCM
chúng em đã được sự chỉ dạy ân cần và giúp đỡ tận tình của các thầy cô
giáo trong trường, đặc biệt là các thầy cô giáo trong khoa Công Nghệ
Nhiệt - Lạnh. Chúng em xin chân thành cảm ơn:
 Toàn thể giáo viên trong trường Đại Học Công Nghiệp TPHCM đã
dạy dỗ, giúp đỡ em trong quá trình học tập.
 Toàn thể thầy giáo, cô giáo trong khoa Công Nghệ Nhiệt - Lạnh đã
cung cấp cho em những kiến thức bổ ích trong quá trình học tập.
 Gia đình và bạn bè đã cổ vũ, động viên, khích lệ em trong thời gian
ngồi trên giảng đường.
Chúng em xin gửi những lời cảm ơn chân thành nhất tới:

Thầy Phạm Quang Phú đã tận tình chỉ bảo, hướng dẫn và giúp đỡ
chúng em trong thời gian qua để chúng em có thể hoàn thành tốt đồ án 3
của mình.
Trong quá trình tính toán thiết kế đồ án, chắc chắn không tránh khỏi
những thiếu sót. Chúng em rất mong được sự chỉ bảo tận tình của các
thầy, các cô để chúng em có thêm những kiến thức bổ ích làm hành
trang bước vào đời.
TPHCM,Ngày....Tháng....Năm


NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN
………….
........................................................................................
........................................................................................
........................................................................................
.......................................................................................
........................................................................................
........................................................................................
....................................................................................
........................................................................................
........................................................................................
........................................................................................
.......................................................................................
........................................................................................
........................................................................................
.....................................................................................
........................................................................................
........................................................................................



MỤC LỤC
LỜI CẢM ƠN.................................................................................................3
NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN.............................................4
MỤC LỤC.......................................................................................................1
.........................................................................................................................2
CHƯƠNG 1....................................................................................................1
TỔNG QUAN VỀ VẬT LIỆU SẤY...............................................................1
CHƯƠNG 2....................................................................................................5
LÝ THUYẾT VỀ KỸ THUẬT SẤY..............................................................5
φ = = exp (1.9)..............................................................................................18
Trong đó:......................................................................................................18
Pr: áp suất trên bề mặt cột mao dẫn (N/m2).................................................18
Po: áp suất trên bề mặt thoáng (N/m2).........................................................18
δ: Sức căng bề mặt thoáng (N/m2)...............................................................18
: mật độ hơi trên cột dịch thể trong ống mao dẫn ( kg/m3)..........................18
Ưu điểm của phương pháp sấy nóng:...........................................................19
+Thời gian sấy bằng các phương pháp sấy nóng ngắn hơn so với phương
pháp sấy lạnh.................................................................................................19
+ Năng suất cao và chi phí ban đầu thấp......................................................19
+ Nguồn năng lượng sử dụng cho phương pháp sấy nóng có thể là khói thải,
hơi nước nóng, hay các nguồn nhiệt từ dầu mỏ, than đá, rác thải,... cho đến
điện năng.......................................................................................................19
+ Thời gian làm việc của hệ thống cũng rất cao..........................................19
Nhược điểm:.................................................................................................19
+ Chỉ sấy được các vật sấy không cần có các yêu cầu đặc biệt về nhiệt độ.19
+ Sản phẩm sấy thường hay bị biến màu và chất lượng không cao.............19
CHƯƠNG 3..................................................................................................22
LÝ THUYẾT VỀ SẤY THĂNG HOA.........................................................22
CHƯƠNG 4..................................................................................................32
LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN VÀ TÍNH TOÁN QUÁ TRÌNH SẤY THĂNG

HOA..............................................................................................................32


CHƯƠNG 5..................................................................................................53
XÂY DỰNG MÔ HÌNH THỰC NGHIỆM HỆ THỐNG SẤY THĂNG
HOA..............................................................................................................53
CHƯƠNG 6..................................................................................................69
CHẾ TẠO LẮP ĐẶT VÀ VẬN HÀNH HỆ THỐNG SẤY THĂNG HOA.69
CHƯƠNG 7..................................................................................................72
KẾT LUẬN..................................................................................................72
HƯỚNG PHÁT TRIỂN CỦA ĐỀ TÀI.........................................................72
TÀI LIỆU THAM KHẢO.............................................................................74


ĐỒ ÁN 3

GVHD: Thầy Phạm Quang Phú

CHƯƠNG 1

TỔNG QUAN VỀ VẬT LIỆU SẤY
SỮA ONG CHÚA
1.1. TÌNH HÌNH NUÔI ONG HIỆN NAY
1.1.1 Trên thế giới:
Trên thế giới có trên 40 triệu đàn ong , đứng đầu xuất khẩu mật ong là Trung
Quốc với sản lượng xuất khẩu khoảng 100.000 tấn/năm, chiếm gần 1/3 thị trường mật
ong trên thế giới. Argentina là nước xuất khẩu mật ong lớn thứ hai trên thế giới với
sản lượng xuất khẩu 80.000 tấn/năm.
1.1.2 Việt Nam:
Hiện nay ngành ong đang phát triển mạnh trên khắp các vùng miền tổ quốc từ

vùng núi, trung du, đồng bằng, ở cả ba miền Bắc, Trung, Nam. Năm 2002 Việt Nam
đã có những bước tiến mạnh mẽ trong ngành ong , khoảng 20.000 hộ nuôi ong, với
sản lượng 13500 tấn mật ong, năng suất đạt trên 40kg/đàn, xuất khẩu gần 12.000 ngàn
tấn và trở thành nước xuất khẩu mật ong lớn thứ hai ở châu Á sau Trung Quốc. Năm
2008 là một năm thành công nhất của nước ta trong việc xuất khẩu mật ong vào thị
trường Mỹ, sản lượng mật ong xuất khẩu vào thị trường Mỹ đạt 19.387 tấn mật ong
tăng 23% so với năm 2007. Theo cục chăn nuôi (bộ nông nghiệp và phát triển nông
thôn) năm 2009 cả nước sản xuất được 18.6 ngàn tấn mật ong, xuất khẩu được 14
nghìn tấn mật ong, xuất khẩu giảm 30% nguyên nhân chủ yếu là giá nguyên liệu tăng
cao và nhiều lô hàng không đạt chuẩn vệ sinh thực phẩm.
Tuy nhiên để thâm nhập vào những thị trường khó tính trên thế giới, các nhà
nuôi ong ở Việt Nam cần đáp ứng được tiêu chí về vệ sinh an toàn thực phẩm, cần sự
phát triển đồng bộ, thực hiện dây chuyền sản xuất khép kín từ hộ nuôi ong cho đến các
nhà máy và các bên nhập khẩu để ngành ong trở thành ngành kinh tế mũi nhọn.
1.2.

SẢN PHẨM SỮA ONG CHÚA

Nhóm I: Thiết Kế Mô Hình Sấy Thăng Hoa

Trang 1


ĐỒ ÁN 3

GVHD: Thầy Phạm Quang Phú

Hình1.1 - Ấu trùng ong
Sữa ong chúa là một loại dịch thể đặc biệt được tiết ra từ tuyến họng của con
ong. Được dùng để nuôi ấu trùng và suốt cuộc đời ong chúa, Y học cổ truyền còn gọi

sữa ong chúa là phong nhũ tinh.
Người đầu tiên dùng thuật ngữ Geleeroyal (sữa chúa) là Francois Huber (1793).
Những người bán loại sản phẩm này đã dùng một trong những thuật ngữ đó với dụng
ý quảng cáo. Ấu trùng chúa tiêu thụ một lượng sữa chúa rất lớn nên trong 6 ngày thể
trọng của chúng tăng lên 1300 lần. Hiệu quả to lớn đó làm cho người ta quan tâm
ngay từ trước thế kỷ 20 và đến những năm 1950 đã trở thành sản phẩm của đàn ong
mới được khai thác đầu tiên. Johanson đã công bố tài liệu chi tiết về thành phần, đặc
tính và cách sử dụng sữa ong chúa. Sữa ong chúa đã giành được vị thế trên thị trường
thế giới, sản lượng sữa ong chúa hàng năm vào khoảng 500 đến 600 tấn.

Bảng 1.1 - Thành phần của sữa ong chúa
Thành phần
Nhóm I: Thiết Kế Mô Hình Sấy Thăng Hoa

Chi tiết hơn
Trang 2


ĐỒ ÁN 3

GVHD: Thầy Phạm Quang Phú

Nước
Protein

66.9 %
11.4 % Trong protein tổng số
Protein tan trong nước
Đạm protein
Đạm phi protein


75 – 85 %
65-70%
9.4-13.5%
0.6-1.5%

Axit amin tự do

50.6%
21.3%
Trong tổng số axit amin
18.1%/100%
tự do
15-25%
Prolin
Lysine
Axit amin khác
Protein không tan trong
Đường
9.1%
Chất chiết 6.2%
suất

nước
Chủ yếu là : glucoza, frucoza, sucroza
Axit chủ yếu : 10 hydroxy – 2 decenoic axit

bằng

Este

Tro

0.94%

En-zim
Các

Các muối khoáng (xếp theo tầm quan trọng)
K, Na, Mg, Ca, Zn, Fe, Cu, Mn
Glucoza oxidaza, phosphataza
Vitamin B complex, B1 (thiamin) axit

vitamin

pantothenic, B2 (riboflavin) biotin, niacin axit
folc, inositol, axetincolin.

Thu hoạch và xử lý sữa ong chúa
Ngành công nghiệp sản xuất sữa ong chúa được phát triển mạnh mẽ từ năm
1950. Mặt khác, sản xuất sữa ong chúa đòi hỏi quy trình lao động thâm canh do người
thao tác thạo nghề thực hiện theo một thời gian biểu chặt chẽ. Trong mỗi tổ ong tự
nhiên hay tổ ong nuôi lấy mật số lượng ổ ong chúa rất ít khoảng 5 đến 10 cái mỗi năm
Nhóm I: Thiết Kế Mô Hình Sấy Thăng Hoa

Trang 3


ĐỒ ÁN 3

GVHD: Thầy Phạm Quang Phú


và vì vậy khối lượng sữa ong chúa lấy được từ những ổ ong này khoảng 5 đến 10 gam
mỗi năm. Trong khi đó các tổ ong nuôi để sản xuất sữa ong chúa có thể cho từ 2 đến 3
kilôgam sữa ong chúa mỗi năm, bởi vì con người đã tìm được cách lừa gạt ong thợ
khiến cho chúng phải nhả sữa ong chúa vào các ổ ong chúa giả suốt ngày này qua
ngày kia bằng cách lấy ấu trùng từ ổ ong cấy vào những ổ ong chúa giả. Khoảng 60
đến 90 ổ ong chúa giả được làm bằng lastic và gắn trên khung gỗ hay giọi là khung
cầu. Sau đó người nuôi ong bỏ những cầu ong vào tổ ong để ong thợ nhả sữa ong chúa
vào những ổ ong chúa giả.Sau 2 đêm để trong thùng ong ngày thứ 3 khung cầu được
lấy ra thu hoạch sữa ong chúa. Những ổ ong chúa giả bây giờ có đầy sữa ong chúa bên
trong, người công nhân gắp ấu trùng ra trước khi dùng máy hút sữa ong chúa. Sữa ong
chúa được hút ra và cất ngay vào tủ đá lạnh bởi vì sữa ong chúa dạng lỏng rất rễ bị hư.
Sau đó các nhà máy lớn với phương tiện tối tân sẽ sấy khô sữa ong chúa dạng lỏng ra
dạng bột để làm thành những viên sữa ong chúa có thể để lâu mà không sợ hư. Qua
các nghiên cứu khoa học cho thấy công dụng của sữa ong chúa dạng viên không có gì
khác so với sữa ong chúa dạng lỏng. Ngày nay sữa ong chúa tiêu thụ trên thị trường
đều là dạng thuốc viên.
Công dụng :
Sữa ong chúa được coi là sản phẩm cao cấp, trong các sản phẩm ong.
Tạo năng lượng cho cơ thể, chống mệt mỏi kinh niên, tăng khả năng sinh `lý.
Tăng cường khả năng miễn dịch, phục hồi sức khỏe điều hòa cholesterol, điều
hòa tim mạch, kháng trầm cảm, trị lo âu, tăng trí nhớ……
Đẩy lùi sự lão hóa bằng cách lưu thông máu.
Tình hình sản xuất các sản phẩm từ ong
Các nước xuất khẩu mật ong chính là Achentina, Mexico, Trung Quốc, Việt
Nam và Brazil.
Năm 2002, giá mật ong xuất khẩu tăng từ 1500 USD/tấn đến 2000 USD/ tấn do
khan hiếm mật ong do Hoa Kỳ phát hiện việc bán phá giá của mật ong Trung Quốc và
hiện tượng các mẫu mật ong tại các thị trường Hoa Kỳ , Canada và châu Âu có chứa
Nhóm I: Thiết Kế Mô Hình Sấy Thăng Hoa


Trang 4


ĐỒ ÁN 3

GVHD: Thầy Phạm Quang Phú

dư lượng thuốc kháng sinh chloramphenicol, chất này bị cấm trong thực phẩm. Vì lý
do đó mật ong Trung Quốc đã bị cấm nhập khẩu vào thị trường Hoa Kỳ.
Hiện nay trên thế giới sản xuất khoảng 500 đến 600 tấn sữa ong chúa nhưng tập
trung hầu hết ở các nước có ngành ong phát triển và có khâu thu hoạch sữa ong chúa
tiên tiến như Achentina, Mexico, Trung Quốc, Hoa Kỳ, Brazil….
Ở Việt Nam ngành sữa ong chúa mới phát triển, hàng năm Việt Nam tiêu thụ
khoảng 5 đến 6 tấn sữa ong chúa, đây là một tiềm năng rất lớn thúc đẩy nghành sữa
ong chúa phát triển trong những năm tới.

CHƯƠNG 2
LÝ THUYẾT VỀ KỸ THUẬT SẤY
2.1. VẬT LIỆU ẨM
Vật ẩm là những vật thể có chứa một lượng nước nhất định. Vật ẩm bao gồm
vật khô tuyệt đối và ẩm. Ẩm trong vật liệu thường là nước, trường hợp đặc biệt là
dung môi hữu cơ.
2.1.1. Các thông số cơ bản của vật liệu ẩm
1. Độ ẩm toàn phần:

Nhóm I: Thiết Kế Mô Hình Sấy Thăng Hoa

Trang 5



ĐỒ ÁN 3

GVHD: Thầy Phạm Quang Phú
Độ ẩm toàn phần là tỷ số giữa khối lượng ẩm chứa trong vật liệu với khối

lượng vật liệu ẩm. Ký hiệu: W. Ta có:
W=

.100 %=

(1.1)

Trong đó:
G: khối lượng vật liệu ẩm: G = Ga + Gk (kg)
Ga : khối lượng ẩm (kg)
Gk : khối lượng vật liệu khô (kg)
Nếu W = 0 là vật liệu khô tuyệt đối, nếu W =100% thì toàn bộ là ẩm, không có
vật liệu khô.
2. Độ ẩm tuyệt đối:
Độ ẩm tuyệt đối là tỷ số giữa khối lượng ẩm chứa trong vật với khối
lượng vật khô tuyệt đối. Kí hiệu: W0. Ta có:
W0 =

100%

(1.2)

Độ ẩm tuyệt đối có thể lớn hơn 100 %. Ta có quan hệ giữa W và W0 :
W0 =


(1.3)

3. Độ chứa ẩm :

Nhóm I: Thiết Kế Mô Hình Sấy Thăng Hoa

Trang 6


ĐỒ ÁN 3

GVHD: Thầy Phạm Quang Phú

Là khối lượng ẩm chứa trong một kg vật liệu khô. Kí hiệu: u (kg ẩm / kg vật
liệu khô). Được tính theo công thức:
u=

(kg ẩm/kg vật khô)

(1-4)

Nếu độ chứa ẩm phân bố đều trong toàn bộ vật thể thì ta có quan hệ sau:
W0 = 100.u (%)
Hay u =

W0
(kg/kg)
100


(1-5)

4. Nồng độ ẩm:
Kí hiệu: N (kg/m3 )
Là khối lượng ẩm chứa trong 1m3 vật thể.
N=

(kg/m3)

(1-6)

Trong đó: V- Thể tích vật (m3).
5. Độ ẩm cân bằng:
Ở trạng thái cân bằng ẩm giữa vật và môi trường không khí xung quanh, độ ẩm
của vật không đổi (vật không hút ẩm cũng không thải ẩm). Độ ẩm của vật ở trạng
thái cân bằng với môi trường không khí xung quanh vật ẩm gọi là độ ẩm cân bằng
Wcb ( hoặc W0cb, Ucb, Ncb, …). Như vậy nếu độ ẩm của vật W>Wcb vật sẽ thải ẩm
đến trạng thái cân bằng, ngược lại nếu W < W cb vật sẽ hút ẩm đến trạng thái cân
bằng.

Nhóm I: Thiết Kế Mô Hình Sấy Thăng Hoa

Trang 7


ĐỒ ÁN 3

GVHD: Thầy Phạm Quang Phú

Trong kỹ thuật sấy, độ ẩm cân bằng có ý nghĩa lớn, nó dùng để xác định giới

hạn quá trình sấy và độ ẩm cuối cùng trong quá trình sấy của mỗi loại vật liệu trong
những điều kiện môi trường khác nhau.
2.2. CÁC DẠNG LIÊN KẾT TRONG VẬT ẨM
Khi nghiên cứu quá trình sấy cần phải xác định các dạng tồn tại và các
hình thức liên kết giữa ẩm với vật khô. Vật ẩm thường là tập hợp của ba pha:
rắn, lỏng và hơi. Các vật rắn đem sấy thường là các vật xốp mao dẫn hoặc keo
xốp mao dẫn. Trong kỹ thuật sấy thường coi vật thể chỉ gồm phần rắn khô và
ẩm lỏng.
Diễn biến quá trình sấy các vật ẩm sẽ bị chi phối bởi các dạng liên kết ẩm
trong vật. Có nhiều cách phân loại các dạng liên kết ẩm trong đó cách phân loại
của P.H. Rôbinde được sử dụng rộng rãi hơn vì nó nêu được bản chất hình
thành các dạng liên kết ẩm trong vật liệu. Theo cách này, tất cả các dạng liên
kết ẩm được chia thành 3 nhóm chính là: liên kết hoá học, liên kết hoá lý và liên
kết cơ lý.
2.2.1. Liên kết hoá học:
Thể hiện dưới dạng liên kết ion hay liên kết phân tử. Lượng ẩm trong liên kết
hoá học chiếm tỉ lệ nhất định. Liên kết ion được hình thành bởi những phản ứng hoá
học rất bền vững. Muốn phá vỡ các liên kết này phải dùng các phản ứng hoá học hoặc
nung đến nhiệt độ rất cao. Còn liên kết phân tử ta có thể quan sát qua quá trình kết tủa
của các dung dịch. Vật liệu khi bị tách ẩm liên kết hoá học thì tính chất của nó thay
đổi. Nói chung trong quá trình sấy (nhiệt độ từ 120÷ 150 oC) không tách được ẩm liên
kết hoá học, quá trình sấy yêu cầu giữ nguyên các tính chất hoá lý của vật.

Nhóm I: Thiết Kế Mô Hình Sấy Thăng Hoa

Trang 8


ĐỒ ÁN 3


GVHD: Thầy Phạm Quang Phú

2.2.2. Liên kết hoá lý:
Thể hiện dưới dạng liên kết hấp thụ và liên kết thẩm thấu. Lượng ẩm trong liên
kết hoá lý không theo tỉ lệ nhất định nào.
Liên kết hấp thụ:
Trong các vật ẩm ta gặp những vật keo. Vật keo có cấu tạo dạng hạt. Bán kính
tương đương của hạt từ 0,001÷ 0,1µm. Do cấu tạo hạt nên vật keo có bề mặt bên trong
rất lớn, vì vậy nó có năng lượng bề mặt tự do đáng kể. Khi tiếp xúc với không khí ẩm
hay trực tiếp với nước, ẩm sẽ xâm nhập vào vật theo các bề mặt tự do này tạo thành
liên kết hấp thụ giữa nước và bề mặt.
Liên kết thẩm thấu:
Liên kết thẩm thấu là liên kết hoá lý giữa nước và vật rắn khi có sự chênh lệch
nồng độ các chất hòa tan ở trong và ngoài tế bào, tức là có sự chênh lệch áp suất hơi
nước. Quá trình thẩm thấu không kèm theo hiện tượng tỏa nhiệt và không làm cho vật
biến dạng. Về bản chất, ẩm thẩm thấu trong các tế bào không khác với bình thường và
không chứa các chất hòa tan vì các chất hoà tan sẽ không thể khuếch tán vào trong tế
bào cùng với nước.
2.2.3. Liên kết cơ lý:
Đây là mối liên kết giữa vật và nước với tỉ lệ không hạn định, được hình thành
do sức căng bề mặt của nước trong các mao dẫn hay trên bề mặt ngoài của vật. Liên
kết cơ học được chia làm ba dạng: liên kết cấu trúc, liên kết mao dẫn và liên kết dính
ướt.

Nhóm I: Thiết Kế Mô Hình Sấy Thăng Hoa

Trang 9


ĐỒ ÁN 3


GVHD: Thầy Phạm Quang Phú

Liên kết cấu trúc:
Được hình thành trong quá trình hình thành vật (ví dụ như quá trình đông
đặc...). Để tách nước trong trường hợp này có thể dùng phương pháp nén ép, làm cho
nước bay hơi hoặc phá vỡ cấu trúc của vật... Sau khi tách nước, vật bị biến dạng
nhiều, có thể thay đổi tính chất, thậm chí có thể thay đổi cả trạng thái pha.
Liên kết mao dẫn:
Nhiều vật ẩm có cấu tạo mao quản, ví dụ như gỗ, vải... Trong các vật thể này có
vô số các mao quản. Các vật thể này khi để trong không khí, nước sẽ theo các mao
quản xâm nhập vào vật thể. Khi vật thể này đặt trong môi trường không khí ẩm thì hơi
nước sẽ ngưng tụ trên bề mặt mao dẫn và theo các mao quản xâm nhập vào vật thể.
Tách ẩm liên kết mao dẫn bằng phương pháp làm cho ẩm bay hơi hoặc đẩy ẩm ra
bằng áp suất lớn hơn áp suất mao dẫn. Vật sau khi tách ẩm mao dẫn nói chung vẫn giữ
được kích thước, hình dáng và các tính chất hoá lý.
Liên kết dính ướt:
Được hình thành do nước bám dính vào bề mặt vật với góc dính ướt <90 oC và
dính ướt nhờ vào sức căng bề mặt. Ẩm liên kết dính ướt được tách khỏi vật dễ dàng
bằng phương pháp bay hơi, đồng thời cũng có thể tách ra bằng các phương pháp cơ
học như: lau, thấm, thổi, vắt ly tâm...
2.3. KHÔNG KHÍ ẨM
2.3.1.Các quan hệ nhiệt động của không khí ẩm:
Chúng ta ký hiệu p, ph, pk, tương ứng là áp suất của không khí ẩm, phân áp suất
hơi nước và phân áp suất không khí khô. Đơn vị chuẩn của áp suất và phân áp suất là
N/m2.

Nhóm I: Thiết Kế Mô Hình Sấy Thăng Hoa

Trang 10



ĐỒ ÁN 3

GVHD: Thầy Phạm Quang Phú
V: thể tích của không khí ẩm, không khí khô (m3)
t: nhiệt độ của không khí ẩm, không khí khô ( 0C)
Vh: phân thể tích của hơi nước (m3)
Vk : phân thể tích của không khí khô ( m3 )
G : khối lượng của không khí ẩm (kg)
Gh : khối lượng của hơi nước (kg)
Gk : khối lượng của không khí khô (kg)
R : hằng số khí của không khí ẩm (J/kg K hay cal/kg K)
Rh : hằng số khí của hơi nước (J/kg K hay cal/kg K)
Rk : hằng số khí của không khí khô (J/kg K hay cal/kg K)
Phương trình trạng thái có dạng :
Đối với không khí ẩm: pV = GRT
Đối với hơi nước: phV = GhRhT
Đối với không khí khô: pkV = GkRkT
Quan hệ giữa phân áp suất và thể tích: phV = pVh
pkV = pVk
Quan hệ về khối lượng: G = Gh + Gk
8314

Hằng số chất khí : R = µ

µ:

Nhóm I: Thiết Kế Mô Hình Sấy Thăng Hoa


phân tử lượng chất khí.

Trang 11


ĐỒ ÁN 3

GVHD: Thầy Phạm Quang Phú

2.3.2.Các tính chất của không khí ẩm:
2.3.2.1. Tính chất của không khí ẩm:
-

-

-

-

-

-

Không khí ẩm là hỗn hợp của không khí khô và hơi nước. Vì phân áp suất
của hơi nước trong không khí ẩm nhỏ nên hơi nước ở đây có thể xem là
khí lý tưởng.
Áp suất của không khí ẩm p (là áp suất khí trời) bằng tổng phân áp suất
của không khí khô pk và hơi nước ph : p = pk +ph
Nhiệt độ của không khí ẩm bằng nhiệt độ của không khí khô tk, bằng
nhiệt độ của hơi nước th: t = th = tk

Thể tích của không khí ẩm V bằng thể tích của không khí khô và hơi nước
: V = V h + Vk
Khối lượng của không khí ẩm G bằng tổng khối lượng của không khí khô
và hơi nước :G = Gk + Gk
Tuy nhiên vì lượng nước trong không khí ẩm là rất nhỏ nên có thể xem
khối lượng không khí ẩm bằng khối lượng của không khí khô.G ≈ Gk

2.3.2.2. Các loại không khí ẩm:
Không khí ẩm chưa bão hòa là không khí ẩm trong đó còn có thể nhận thêm
một lượng hơi nước nhất định từ các vật khác bay hơi vào. Hơi nước trong không khí
ẩm là hơi quá nhiệt.
Không khí ẩm bão hòa là không khí ẩm trong đó không thể nhận thêm một
lượng hơi nước nào nữa từ các vật khác bay hơi vào. Hơi nước ở đây là hơi bão hòa
khô.
Không khí ẩm quá bão hòa là không khí ẩm bão hòa và còn chứa thêm được
một lượng nước nhất định.
2.3.2.3. Các thông số của không khí ẩm:
1. Độ ẩm tuyệt đối ph: ph =

G
V

h

(kg/m3

Là khối lượng hơi nước trong 1 m3 không khí ẩm.

Nhóm I: Thiết Kế Mô Hình Sấy Thăng Hoa


Trang 12


ĐỒ ÁN 3

GVHD: Thầy Phạm Quang Phú

2. Độ ẩm tương đối ϕ :
Là tỷ số giữa độ ẩm tuyệt đối của không khí ẩm chưa bão hòa p h và của
không khí ẩm bão hòa phmax ở cùng nhiệt độ.
ϕ = ph/phmax

ph : phân áp suất hơi nước trong không khí ẩm chưa bão hòa
phmax : phân áp suất hơi nước trong không khí ẩm bão hòa.
3. Độ chứa hơi d (dung ẩm):
Độ chứa hơi d là lượng hơi nước chứa trong không khí ẩm ứng với 1kg không
khí khô.
d = G h = 0.622

G

k

p
1− p
h

(kg/kg kkk)
h


4. Entanpi của không khí ẩm I:
Là tổng entanpi của 1 kg không khí khô và d kg hơi nước.
I = t + d(2500 + 1.93t) (kJ/kg kk)
5. Nhiệt độ bão hòa đoạn nhiệt :
Khi không khí tiếp xúc với nước, nếu sự bay hơi của nước vào không khí chỉ
do nhiệt của không khí truyền cho thì nhiệt độ không khí ẩm bão hòa gọi là nhiệt độ
bão hòa đoạn nhiệt (t=tư).
6. Nhiệt độ đọng sương:
Là nhiệt độ tại đó không khí ẩm chưa bão hòa trở thành không khí ẩm bão hòa trong
điều kiện phân áp suất hơi nước không đổi.
Nhóm I: Thiết Kế Mô Hình Sấy Thăng Hoa

Trang 13


ĐỒ ÁN 3

GVHD: Thầy Phạm Quang Phú

2.4. CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN QUÁ TRÌNH SẤY
2.4.1. Nhiệt độ sấy:
Yếu tố ảnh hưởng nhiều đến chất lượng sản phẩm rau quả là nhiệt độ sấy. Nếu
nhiệt độ sản phẩm trong quá trình sấy cao hơn 60 oC thì prôtêin bị biến tính. Nếu trên
90oC thì fruetoza bắt đầu bị caramen hoá, các phản ứng tạo ra mebanoizin, polime hoá
hợp chất cao phân tử ... xảy ra mạnh và ở nhiệt độ cao hơn nữa rau quả có thể bị cháy.
Rau quả đòi hỏi có chế độ sấy ôn hoà (nhiệt độ thấp). Nếu loại rau quả ít thành phần
protêin thì nhiệt độ đốt nóng sản phẩm có thể lên đến 80-90 oC. Nếu tiếp xúc nhiệt
trong thời gian ngắn như sấy phun thì nhiệt độ sấy có thể lên đến 150 oC. Đối với sản
phẩm không chần như chuối, đu đủ ... thì có thể sấy nhiệt độ cao , giai đoạn đầu 90 100 oC, sau đó giảm dần xuống.
Quá trình sấy còn phụ thuộc vào tốc độ tăng nhiệt độ của VLS. Nếu tốc độ tăng

nhiệt quá nhanh thì bề mặt mặt VLS bị rắn lại và ngăn quá trình thoát ẩm. Ngược lại,
nếu tốc độ tăng chậm thì cường độ thoát ẩm yếu.
2.4.2. Độ ẩm không khí:
- Muốn nâng cao khả năng hút ẩm của không khí thì phải giảm độ ẩm tương đối
của nó xuống. Có 2 cách làm giảm độ ẩm tương đối của không khí:
 Tăng nhiệt độ không khí bằng cách dùng calorife.
 Giảm nhiệt độ không khí bằng cách dùng máy hút ẩm.
- Nếu độ ẩm của không khí quá thấp sẽ làm rau quả 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

Nhóm I: Thiết Kế Mô Hình Sấy Thăng Hoa

Trang 14


ĐỒ ÁN 3

GVHD: Thầy Phạm Quang Phú

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 vật liệu sấy chứa trong buồng sấy.
2.4.3. Lưu lượng 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 0,4m/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 TBS. Nếu tốc độ gió quá lớn (trên 4,0 m/s) sẽ gây tổn
thất nhiệt lượng.
2.4.4. Độ dày của lớp VLS:
Độ dày của lớp rau quả 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, dẫn đến sản phẩm bị "đổ mồ hôi" do hơi ẩm đọng lại.
2.5. Quá trình đốt nóng và đốt nóng tăng ẩm:
2.5.1. Quá trình đốt nóng không tăng ẩm (AB):

Hình 2.1 - Biểu diễn quá trình đốt nóng không tăng ẩm
Nhóm I: Thiết Kế Mô Hình Sấy Thăng Hoa

Trang 15


ĐỒ ÁN 3

GVHD: Thầy Phạm Quang Phú

Quá trình này xảy ra nhờ thiết bị trao đổi nhiệt (calorife) trong hệ thống sấy.
Giả sử không khí tại điểm A(t 0, ϕ 0 ) được đốt nóng không tăng ẩm đến điểm B(t 1, ϕ 1 ).
Đặc điểm của quá trình đốt nóng là nhiệt độ tăng và độ ẩm tương đối của không khí
giảm, lượng chứa ẩm d không đổi.
2.5.2. Quá trình đốt nóng tăng ẩm(AN):
Quá trình đốt nóng tăng ẩm thường được sử dụng trong kỹ thuật xử lý không
khí bằng cách phun nước hoặc hơi nước có nhiệt độ cao hơn nhiệt độ không khí vào
không khí. Chẳng hạn, không khí ở trạng thái A(t 0, ϕ 0 ) cần đốt nóng tăng ẩm đến
trạng thái N(tn, ϕ n ) (tn>t0; ϕ n > ϕ 0 ) thì quá trình đó được biểu diển trên đồ thị theo
đường AN, trong đó N là giao điểm của 2 đường


t = tn =const và ϕ = ϕ n = const.

2.6. QUÁ TRÌNH LÀM LẠNH
Quá trình làm lạnh ngược với quá trình đốt nóng. Trong quá trình này nhiệt độ
giảm và độ ẩm tương đối tăng lên.
2.6.1. Quá trình làm lạnh đẳng entanpi:

Hình 2.2 - Biểu diễn quá trình làm lạnh

Nhóm I: Thiết Kế Mô Hình Sấy Thăng Hoa

Trang 16


ĐỒ ÁN 3

GVHD: Thầy Phạm Quang Phú

Quá trình này xảy ra khi phun nước có cùng nhiệt độ với không khí vào không
khí. Chẳng hạn không khí tại điểm A được làm lạnh đẳng entanpi đến nhiệt độ t 1 nào
đó thì điểm cuối của quá trình làm lạnh B 1’ là điểm cắt nhau giữa đường I = I 0 = const
và đường t = t1 = const. Nếu muốn khử ẩm theo quá trình làm lạnh đẳng entanpi thì
không khí ở điểm B1’ phải được tiếp tục làm lạnh đến trạng thái bảo hoà B 2” có nhiệt
độ đọng sương tS1. Điểm B2” chính là giao điểm của đường I = I0 = const và đường ϕ
= 100%. Nếu không khí tại điểm B2” tiếp tục được làm lạnh thì quá trình khử ẩm bắt
đầu và sẽ diễn ra dọc theo đường ϕ = 100% về phía d giảm.
2.6.2. Quá trình làm lạnh đẳng ẩm:
Quá trình này xẩy ra khi không khí ẩm ở một trạng thái nào đó bị mất nhiệt do
trao đổi nhiệt với môi trường. Do đó lượng chứa ẩm của nó không đổi. Không khí tại

điểm A được làm lạnh theo quá trình d = const đến nhiệt độ đọng sương t S2 thì điểm
đọng sương B3’ sẽ là giao điểm của đường d = do = const và đường ϕ =100%. Tương
tự nếu không khí ở điểm B3’ tiếp tục được làm lạnh thì quá trình khử ẩm sẽ bắt đầu và
được thực hiện dọc theo đường ϕ = 100% về phía d giảm.
2.7. CÁC PHƯƠNG PHÁP SẤY
Sấy là quá trình tách nước và hơi nước ra khỏi vật. Tuy nhiên, sấy là một quá
trình công nghệ đòi hỏi sau khi sấy, vật liệu phải đảm bảo chất lượng cao, tiêu tốn
năng lượng ít và chi phí vận hành thấp. Có hai phương pháp sấy:
2.7.1. Phương pháp sấy nóng:
Trong phương pháp sấy nóng, tác nhân sấy và vật liệu sấy được đốt nóng. Do
tác nhân sấy được đốt nóng nên độ ẩm tương đối φ giảm dẫn đến phân áp suất hơi
nước pam trong tác nhân sấy giảm. Mặt khác do nhiệt độ của vật liệu sấy tăng lên nên
mật độ hơi trong các mao quản tăng và phân áp suất hơi nước trên bề mặt vật cũng
tăng theo công thức: (công thức Kenvin)

Nhóm I: Thiết Kế Mô Hình Sấy Thăng Hoa

Trang 17


ĐỒ ÁN 3

GVHD: Thầy Phạm Quang Phú
pr

 2δρ 

h
φ = p = exp −


o
 po ρ r 

(1.9)

Trong đó:
Pr: áp suất trên bề mặt cột mao dẫn (N/m2)
Po: áp suất trên bề mặt thoáng (N/m2)
δ: Sức căng bề mặt thoáng (N/m2)
ρ h : mật độ hơi trên cột dịch thể trong ống mao dẫn ( kg/m3)

ρ o : mật độ dịch thể (kg/m3)

Như vậy trong hệ thống sấy nóng có hai cách để tạo ra độ chênh phân áp
suất hơi nước giữa vật liệu sấy và môi trường:
-

Giảm phân áp suất của hơi nước trong tác nhân sấy bằng cách đốt
nóng.

-

Tăng phân áp suất hơi nước trong vật liệu sấy

Tóm lại, nhờ đốt nóng cả tác nhân sấy và vật liệu sấy hoặc chỉ đốt nóng vật liệu
sấy mà hiệu số giữa phân áp suất hơi nước trên bề mặt vật P hb và phân áp suất hơi
nước trong tác nhân sấy Ph tăng lên dẫn đến quá trình dịch chuyển ẩm từ trong lòng vật
liệu sấy ra bề mặt và đi vào môi trường.
2.7.2. Phân loại phương pháp sấy nóng thường được phân loại theo cung cấp
nhiệt

2.7.2.1. Hệ thống sấy đối lưu:
Vật liệu sấy nhận nhiệt bằng đối lưu từ một tác nhân nóng mà thông thường là
không khí nóng hoặc khói lò. Hệ thống sấy đối lưu gồm: hệ thống sấy buồng, hệ thống
sấy hầm, hệ thống sấy khí động, hệ thống sấy thùng quay,….

Nhóm I: Thiết Kế Mô Hình Sấy Thăng Hoa

Trang 18


ĐỒ ÁN 3

GVHD: Thầy Phạm Quang Phú

2.7.2.2. Hệ thống sấy tiếp xúc:
Vật liệu sấy nhận nhiệt từ một bề mặt nóng. Như vậy trong hệ thống sấy tiếp
xúc, người ta tạo ra độ chênh lệch áp suất nhờ tăng phân áp suất hơi nước trên bề mặt
vật liệu sấy. Hệ thống sấy tiếp xúc gồm: hệ thống sấy lô, hệ thống sấy tầng…
2.7.2.3. Hệ thống sấy bức xạ:
Vật liệu sấy nhận nhiệt từ một nguồn bức xạ để dẫn ẩm dịch chuyển từ lòng vật
liệu sấy ra bề mặt và từ bề mặt vào môi trường. Ở đây người ta tạo ra độ chênh phân
áp suất hơi nước giữa vật liệu sấy và môi trường bằng cách đốt nóng vật.
2.7.2.4. Hệ thống sấy dùng dòng điện cao tần hoặc dùng năng lượng điện từ
trường
Khi vật liệu sấy đặt trong môi trường điện từ thì trong vật xuất hiện các dòng
điện và chính dòng điện này sẽ đốt nóng vật.
Ưu điểm của phương pháp sấy nóng:
+Thời gian sấy bằng các phương pháp sấy nóng ngắn hơn so với phương pháp sấy
lạnh
+ Năng suất cao và chi phí ban đầu thấp.

+ Nguồn năng lượng sử dụng cho phương pháp sấy nóng có thể là khói thải, hơi
nước nóng, hay các nguồn nhiệt từ dầu mỏ, than đá, rác thải,... cho đến điện năng.
+ Thời gian làm việc của hệ thống cũng rất cao
Nhược điểm:
+ Chỉ sấy được các vật sấy không cần có các yêu cầu đặc biệt về nhiệt độ.
+ Sản phẩm sấy thường hay bị biến màu và chất lượng không cao.

Nhóm I: Thiết Kế Mô Hình Sấy Thăng Hoa

Trang 19