GVHD: Trần Chí Hải

BỘ CÔNG THƯƠNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP THỰC PHẨM TP.HCM
KHOA CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM

-----------------

ĐỒ ÁN
KỸ THUẬT THỰC PHẨM
Đề tài:
THIẾT KẾ HỆ THỐNG THIẾT BỊ SẤY KHOAI
TÂY CẮT LÁT NĂNG SUẤT 370KG/H

GVHD: TRẦN CHÍ HẢI
SVTH:

MSSV

Nguyễn Vũ Mi Ny

2205172009

Thái Ngọc Phụng

2205172012

TP.HCM 12/2018

1

GVHD: Trần Chí Hải
CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
Độc Lập – Tự Do – Hạnh Phúc

TRƯỜNG ĐH CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM
Tp. Hô Chí Minh
Khoa: CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM
Bộ Môn: KỸ THUẬT THỰC PHẨM

ĐỒ ÁN
MÔN HỌC: KỸ THUẬT THỰC PHẨM - Mã số:

001456

Họ và tên sinh viên:
1. Nguyễn Vũ Mi Ny

MSSV: 2205172009

2. Thái Ngọc Phụng

MSSV: 2205172012

Lớp: 07 DHLTP1
Ngành: Công nghệ Thực phẩm
I. Đầu đề đô án (Tên đô án )
Thiết kế hệ thống thiết bị sấy khoai tây cắt lát năng suất 370kg/h
II. Nhiệm vụ đô án (nội dung yêu cầu và số liệu ban đầu):
-


Thiết kế hệ thống sấy khoai tây cắt lát

-

Năng suất thiết bị 370 kg/h.

-

Các thông số khác tự chọn.

III. Nội dung các phần thuyết minh tính toán:
- Mở đầu, giới thiệu tổng quan về đề tài và tính chất sản phẩm thi ết k ế, ý
nghĩa của đề tài.
-

Chọn và thuyết minh sơ đô hệ thống.

-

Tính cân bằng vật chất và năng lượng cho toàn hệ thống.

- Tính thiết kế thiết bị chính
-

Tính toán thiết bị phụ

IV.Các bản vẽ và đô thị ( loại và kích thước bản vẽ ):
-


Bản vẽ sơ đô hệ thống thiết bị (A1)

-

Bản vẽ cấu tạo thiết bị chính (A1)
2


GVHD: Trần Chí Hải

V. Ngày giao đô án: 10/10/2018
VI. Ngày hoàn thành đô án: 15/12/2018
VII. Ngày nộp đô án: 15/12/2018
Tp.HCM, ngày 10 tháng 10 năm 2018
TRƯỞNG BỘ MÔN KTTP

CÁN B Ộ H ƯỚNG D ẪN

(Ký và ghi rõ họ tên)

(Ký và ghi rõ h ọ tên)

NGUYỄN HỮU QUYỀN

TRẦN CHÍ HẢI
NHẬN XÉT ĐỒ ÁN

Cán Bộ hướng dẫn. Nhận xét (CBHD ghi rõ đô án được bảo vệ hay không)
……………………………………………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………………………………………

……………………………………………………
Điểm:………………………………

Chữ ký: ………………………………..

Cán Bộ chấm hay Hội Đông bảo vệ. Nhận xét:
……………………………………………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………………………………………
……
Điểm:………………………………

Chữ ký: ………………………………..

Điểm tổng kết:……………………………

3


GVHD: Trần Chí Hải

LỜI CẢM ƠN
Đối với sinh viên năm gần cuối, môn học Đồ án Kỹ thuật thực phẩm là cơ hội tốt
cho việc hệ thống kiến thức về các quá trình và thiết bị của công nghệ thực phẩm. Bên
cạnh đó, còn giúp sinh viên tiếp cận thực tế thông qua tính toán, thiết kế và lựa chọn các
chi tiết của một số thiết bị với các số liệu cụ thể và thông dụng.
Để hoàn thành bài đồ án môn học này chúng em xin chân thành cảm ơn đến Thầy
Trần Chí Hải đã hướng dẫn cho chúng em trong suốt thời gian qua, cho chúng em những
lời nhận xét để có thể sửa đổi và bổ sung kịp thời cho bài đồ án của mình được tốt hơn.

Chúng em xin gửi lời cảm ơn tới tất cả bạn bè đã cho chúng em những lời khuyên bổ ích
và giúp chúng em trong suốt quá trình tìm kiếm thông tin liên quan về đề tài.
Trong quá trình làm bài sẽ không tránh khỏi những sai sót mong quý thầy cho
chúng em sự góp ý để đề tài được thành công hơn.
Một lần nữa chúng em xin chân thành cám ơn!

4


GVHD: Trần Chí Hải

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

Phần đánh giá:
Ý thức thực hiện:…………………………..…………………………………….............
Nội dung thực hiện:……………………....……………………………………………...
Hình thức trình bày:……………………………………………………………………...

Tổng hợp kết quả:………………………………………………………………………..
Điểm bằng số: …………………………………….Điểm bằng chữ:……………………
Tp HCM, ngày
Chủ nhiệm bộ môn

tháng

năm

Giáo viên hướng dẫn

5


GVHD: Trần Chí Hải

NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN
...............................................................................................................................................
...............................................................................................................................................
...............................................................................................................................................
...............................................................................................................................................
...............................................................................................................................................
...............................................................................................................................................
...............................................................................................................................................
...............................................................................................................................................
...............................................................................................................................................
...............................................................................................................................................
...............................................................................................................................................
...............................................................................................................................................
...........................................................................................


Phần đánh giá:
Ý thức thực hiện:…………………………..…………………………………….............
Nội dung thực hiện:……………………....……………………………………………...
Hình thức trình bày:……………………………………………………………………...
Tổng hợp kết quả:………………………………………………………………………..
Điểm bằng số: …………………………………….Điểm bằng chữ:……………………
Tp HCM, ngày
Chủ nhiệm bộ môn

tháng

năm

Giáo viên phản biện

MỤC LỤC

6


GVHD: Trần Chí Hải

LỜI MỞ ĐẦU
Sấy là một quá trình công nghệ được sử dụng rất nhi ều trong th ực t ế s ản
xuất và đời sống. Đặc biệt trong ngành công nghệ thực phẩm, chế biến bảo quản, hóa
chất, sản xuất vật liệu xây dựng… Kỹ thuật sấy đóng một vai trò quan trọng trong dây
chuyền sản xuất. Sản phẩm sau khi sấy có độ ẩm thích hợp thuận tiện cho việc bảo
quản, vận chuyển, chế biến, đông thời nâng cao chất lượng sản phẩm.
Khoai tây cắt lát là một sản phẩm của nghành công nghệ thực phẩm và để

thu được khoai tây cắt lát sấy thành phẩm chất lượng về thành ph ần dinh dưỡng
cũng như giá trị cảm quan không thể thiếu quá trình s ấy trước khi làm ngu ội và
bao gói.
Do tính chất và thành phần của khoai tây khi sấy phải gi ữ được các tính ch ất
về giá trị cảm quan nên dùng một số loại thiết bị như sấy thăng hoa, s ấy băng tải...
Với đô án này, nhóm chúng em sẽ tiến hành thực hiện đề tài “ Thiết kế hệ
thống thiết bị sấy khoai tây cắt lát năng suất 370kg/h”

7


GVHD: Trần Chí Hải

CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN
1.1. Giới thiệu về nguyên liệu khoai tây (Solanum tuberosum L.)
Trong năm 2008, một số tổ chức quốc tế nêu bật vai trò của khoai tây (tên khoa học
là Solanum tuberosum L.) đối với lương thực thế giới. Họ trích dẫn tiềm năng của khoai
tây là một loại cây trồng ít tốn kém công chăm sóc và thích hợp với nhiều loại khí hậu và
địa phương.
Tổ chức Lương thực và Nông nghiệp Liên Hiệp Quốc báo cáo rằng sản lượng khoai
tây toàn Thế giới năm 2010 là 320 triệu tấn. Trong đó hơn 2/3 là thức ăn trực tiếp của con
người, còn lại là thức ăn cho động vật và nguyên liệu sản xuất tinh bột. Điều này cho thấy
chế độ ăn hàng năm của mỗi công dân toàn cầu trung bình trong thập kỷ đầu thế kỷ XXI
là 33 kg khoai tây. So với nhiều loài cây trồng khác, khoai tây có điểm đặc biệt là thành
phần hoá học quý và khả năng sử dụng đa dạng.
Và ở Việt Nam, khoai tây được coi là một trong những loại “thực phẩm sạch”, là
một loại nông sản hàng hoá được lưu thông rộng rãi. Với điều kiện khí hậu Việt Nam thì
cây khoai tây được xem là cây trồng lý tưởng, ngoài giá trị dinh dưỡng còn mang giá trị
kinh tế cao bởi nó là một loại cây ngắn ngày (80-100) nhưng cho năng suất khác cao.


8


GVHD: Trần Chí Hải

Bảng 1.1: Thành phần hóa học của khoai tây
STT
1
2
3
4
5
6

Thành phần
Nước
Protid
Glucid
Cellulose
Tro
Caicium

Hàm lượng
75%
2%
21%
1%
1%
10mg%


STT
7
8
9
10
11
12

Thành phần
Phosphor
Sắt
Vitamin C
Vitamin B1
Vitamin B2

Hàm lượng
50mg%
1,2mg%
15mg%
0,1mg%
0,05%

Tuy khoai tây là một loại lương thực giàu dinh dưỡng nhưng trong tất cả các bộ
phận của cây đều có chất solanin là một glucosid độc. Chất này đặc biệt có nhiều trong
phần xanh của cây, do vậy nếu không có biện pháp bảo quản thích để củ mọc mầm xanh
thì các mầm này rất độc và nguy hiểm. Do đó việc bảo quản tươi rất khó khăn. Thông
thường khoai tây thường được sơ chế thành dạng lát rồi đem sấy khô.
1.2. Giới thiệu về quá trình sấy
1.2.1. Khái niệm chung về sấy
Sấy là quá trình dùng nhiệt năng để làm bay hơi nước ra khỏi vật liệu rắn hay lỏng.

Với mục đích giảm bớt khối lượng vật liệu (giảm công chuyên chở), tăng độ bền vật liệu,
bảo quản tốt trong thời gian dài nhất là đối với lương thực, thực phẩm.
Sấy có bản chất là sự khuyếch tán do sự chênh lệch độ ẩm ở bề mặt và bên trong của
vật liệu sấy hay là sự chênh lệch áp suất riêng phần của ẩm trên bề mặt vật liệu với môi
trường xung quanh. Như vậy sấy là một quá trình không ổn định, với độ ẩm vật liệu thay
đổi theo thời gian và không gian sấy
1.2.2. Phân loại
 Sấy tự nhiên

Tiến hành bay hơi bằng năng lượng tự nhiên như năng lượng mặt trời, năng lượng gió…
Ưu điểm:
•

Thực hiện đơn giản, không cần kỹ thuật cao.
9


GVHD: Trần Chí Hải
•

Vốn đầu tư thấp, đỡ tốn nhiệt năng.

•

Bề mặt trao đổi nhiệt lớn.
Nhược điểm:

•

Khó thực hiện cơ giới hóa, nhiệt độ phụ thuộc và thay đổi theo thời tiết.


•

Cường độ sấy không cao, sản phẩm sấy không đồng đều.

•

Diện tích mặt bằng phải lớn.

•

Sản phẩm dễ nhiễm bụi, vi sinh vật, không đảm bảo vệ sinh.

•

Thời gian sấy kéo dài.

•

Sử dụng nhiều nhân công.

•

Không đảm bảo yêu cầu kỹ thuật.

•

Không chủ động chỉnh được vận tốc của quá trình theo yêu cầu kỹ thuật, năng suất thấp.

 Sấy nhân tạo


Thường được tiến hành trong các loại thiết bị sấy để cung cấp nhiệt cho vật liệu ẩm.
Tùy vào yêu cầu chất lượng, kỹ thuật của từng loại thực phẩm mà có nhiều dạng khác
nhau: sấy tiếp xúc, sấy đối lưu, sấy bằng tia hồng ngoại, sấy bằng dòng điện cao tầng, sấy
thăng hoa, sấy tầng sôi,…
•
•
•
•
•
•

Ưu điểm:
Khắc phục được những nhược điểm của sấy tự nhiên.
Kiểm soát được sản phẩm ra vào,nhiệt độ cung cấp.
Chất lượng sản phẩm theo yêu cầu.
Tốn ít mặt bằng, nhân công.
Tốn chi phí đầu tư trang thiết bị, năng lượng.
Nhược điểm:
Đòi hỏi có đội ngũ cán bộ có kỹ thuật cao.
1.2.3. Nguyên lý của quá trình sấy
Quá trình sấy là một quá trình chuyển khối có sự tham gia của pha rắn rất phức tạp
vì nó bao gồm cả quá trình khuyếch tán bên trong và bên ngoài vật liệu rắn đồng thời với
quá trình truyền nhiệt. Đây là quá trình nối tiếp, nghĩa là quá trình chuyển lượng nước
trong vật liệu từ pha lỏng sang pha hơi, sau đó tách pha hơi ra khỏi vật liệu ban đầu.
Động lực của quá trình là sự chênh lệch độ ẩm trong lòng vật liệu và trên bề mặt vật liệu.
Môi trường không khí ẩm xung quanh có ảnh hưởng trực tiếp đến vận tốc sấy, vì
10



GVHD: Trần Chí Hải

vậy ta phải nghiên cứu hai mặt của quá trình sấy là mặt tĩnh lực học và mặt động lực học.
 Mặt tĩnh lực học: Dựa vào cân bằng vật liệu và cân bằng nhiệt lượng ta sẽ tìm được độ

ẩm đầu và độ ẩm cuối của vật liệu sấy và của tác nhân sấy để từ đó xác định được thành
phần vật liệu, lượng tác nhân sấy và nhiệt lượng cần cho quá trình sấy.
 Mặt động lực học: Là nghiên cứu mối quan hệ giữa sự biến thiên của độ ẩm vật liệu với

thời gian sấy và các thông số của quá trình sấy như: Tính chất cấu trúc, kích thước của vật
liệu sấy và các điều kiện thủy động lực học của tác nhân sấy để từ đó xác định được chế độ
sấy, tốc độ sấy và thời gian sấy thích hợp.
1.2.4. Chọn tác nhân sấy, chất tải nhiệt và chế độ sấy
1.2.4.1. Tác nhân sấy
Để duy trì động lực quá trình sấy cần có một môi chất mang ẩm thoát từ bề mặt vật
liệu sấy thải vào môi trường. Môi chất làm nhiệm vụ mang ẩm thoát từ bề mặt vật liệu
sấy để thải vào môi trường gọi chung là tác nhân sấy.
Trong quá trình sấy, môi 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 đến khi đạt trạng thái cân bằng giữa vật liệu sấy và môi trường trong buồng sấy
thì quá trình thoát ẩm của vật liệu sấy sẽ ngừng lại, và quá trình sấy bị ngừng trệ, có thể
kết thúc.
Bên cạnh đó tùy thuộc phương pháp sấy mà tác nhân sấy thực hiện một trong các
nhiệm vụ sau:
- Gia nhiệt cho vật sấy.
- Tải ẩm mang ẩm từ bề mặt vật vào môi trường.
- Bảo vệ vật 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 thoát ra khỏi vật liệu mà không mang đi
kịp thời sẽ ảnh hưởng tới quá trình thoát ẩm từ vật liệu sấy thậm chí còn làm chậm dần

quá trình thoát ẩm, khi độ ẩm môi trường quá 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 dùng các biện
pháp:
- Dùng tác nhân sấy làm chất tải nhiệt.
11


GVHD: Trần Chí Hải

- Dùng bơm chân không để hút ẩm từ vật sấy thải ra ngoài (sấy chân không).
Trong sấy đối lưu vai trò của tác nhân sấy đặt biệt quan trọng vì nó đóng vai trò vừa
tải nhiệt vừa tải ẩm.
1.2.4.2. Các loại tác nhân sấy
- Không khí ẩm: là loại tác nhân sấy thông dụng nhất có thể dùng cho hầu hết các
loại sản phẩm.

* Ưu điểm: sản phẩm hợp vệ sinh, không bị thay đổi mùi vị.
* Nhược điểm: Vốn đầu tư cao do phải lắp đặt thêm thiết bị gia nhiệt cho không khí, và khi
nhiệt độ sấy cao thì thiết bị phải được cách nhiệt.
- Khói lò: khói lò được dùng làm tác nhân sấy được dùng phổ biến phương pháp
này có thể nâng nhiệt độ sấy lên 1000 0C mà không cần thiết bị gia nhiệt, tuy nhiên làm
vật liệu sấy bị ô nhiễm gây mùi khói.
- Hơi quá nhiệt: tác nhân sấy này được dùng cho các loại sản phẩm đễ bị cháy nổ và
có khả năng chịu được nhiệt độ cao.
1.2.4.3.Chế độ sấy
Chế độ sấy là cách thức tổ chức quá trình truyền nhiệt truyền chất giữa tác nhân sấy
và vật liệu sấy và các thông số của nó để đảm bảo năng suất, chất lượng sản phẩm yêu
cầu và chi phí vận hành cũng như chi phí năng lượng là hợp lí.
Một số chế độ sấy thường gặp:
Chế độ sấy có đốt nóng trung gian: chế độ sấy này dùng để sấy những vât liệu

không chụi được nhiệt độ cao.
Chế độ sấy hồi lưu một phần: chế độ này khá tiết kiệm năng lượng nhưng lại tồn
nhiều chi phí đầu tư thiết bị.
Chế độ sấy hồi lưu toàn phần: Là chế độ sấy kín tác nhân sấy được hồi lưu hoàn
toàn. Chế độ này dùng để sấy các sản phẩm không chứa nước mà còn là các loại chứa
tinh dầu cần được thu hồi …
1.2.4.4. Thiết bị sấy và chế độ sấy
Do điều kiện sấy trong mỗi trường hợp sấy rất khác nhau nên có nhiều kiểu thiết bị
sấy khác nhau vì vậy có nhiều cách phân loại thiết bị sấy:
- Dựa vào tác nhân sấy: thiết bị sấy bằng không khí hay thiết bị sấy bằng khói lò,
12


GVHD: Trần Chí Hải

ngoài ra còn có thiết bị sấy bằng phương pháp đặt biệt như sấy thăng hoa, sấy bằng tia
hồng ngoại, sấy bằng dòng điện cao tần…
- Dựa vào áp suất làm việc: thiết bị sấy chân không hay thiết bị sấy ở áp suất
thường.
- Dựa vào phương thức và chế độ làm việc: sấy liên tục hay sấy gián đoạn.
- Dựa vào phương pháp cấp nhiệt cho quá trình sấy: thiết bị sấy tiếp xúc, thiết bị sấy
đối lưu hay thiết bị sấy bức xạ…
- Dựa vào cấu tạo thiết bị: phòng sấy, hầm sấy, sấy băng tải…
- Dựa vào chiều chuyển động của tác nhân sấy: cùng chiều hay ngược chiều
1.2.5 Chọn phương án sấy và thiết bị sấy
Phân loại thiết bị sấy



Do điều kiện sấy và yêu cầu kỹ thuật trong mỗi trường hợp, ứng với mỗi sản phẩm

khác nhau nên có nhiều cách để phân loại thiết bị sấy:
 Dựa vào tác nhân sấy có thiết bị sấy bằng không khí hoặc thiết bị sấy bằng khói lò, điển

hình như sấy thăng hoa, sấy bằng dòng điện cao tần
 Dựa vào áp suất làm việc có thiết bị sấy chân không và thiết bị sấy ở áp suất thường
 Dựa vào phương thức làm việc có sấy liên tục và sấy gián đoạn
 Dựa vào phương pháp cung cấp nhiệt cho quá trình sấy: thiết bị sấy tiếp xúc, thiết bị sấy

đối lưu, thiết bị sấy bức xạ...
 Dựa vào cấu tạo thiết bị: phòng sấy, hầm sấy, sấy băng tải, sấy trục, sấy thùng quay, sấy

phun...
 Dựa vào chiều chuyển động của vật liệu sấy và tác nhân sấy: sấy cùng chiều, ngược

chiều, giao chiều
Các phương thức sấy



 Sấy gián đoạn: phương thức này cho năng suất thấp, các thao tác nặng nhọc, cồng kềnh.

Thiết bị này thường sử dụng khi năng suất nhỏ,sấy các loại sản phẩm có hình dạng khác
nhau
 Sấy liên tục: Phương thức này cho chất lượng sản phẩm tốt hơn năng suất cao hơn, thao

tác nhẹ nhàng. Thường dùng sấy các sản phẩm có kích thước gần bằng nhau
13


GVHD: Trần Chí Hải


Tính chất vật liệu là yếu tố quan trọng quyết định chọn thiết bị và phương thức sấy
Thiết bị sấy chân không và sấy thăng hoa phức tạp và đắt vì thế nên dùng khi không
thể thực hiện được sấy ở áp suất thường ví như các sản phẩm dễ nổ, nhả hơi độc hại, sản
phẩm dược phẩm hay sản phẩm có những hợp chất qúy hiếm kém bền về nhiệt...
Phương án thiết kế máy sấy băng tải tiến hành theo các bước sau:



 Chọn dạng thiết bị sấy
 Chọn nguồn năng lượng và tác nhân sấy
 Chọn chế độ sấy tối ưu
 Tính toán nhiệt cho thiết bị sấy
 Tính và chọn các thiết bị phụ
 Tính toán kinh tế kỹ thuật cho toàn bộ máy sấy
 Chọn thiết bị và tác nhân sấy dùng để sấy khoai tây cắt lát.

Để sấy một loại nguyên liệu sẽ có rất nhiều phương án để lựa chọn và mỗi phương
án đều có ưu nhược điểm riêng. Tuy nhiên vấn đề then chốt để lựa chon cơ cấu thiết bị và
tác nhân sấy là nhiệt độ sấy và thời gian lưu laị cho phép của vật liệu sâý trong mỗi thiết
bị.
Vì khoai tây là một loại củ giàu tinh bột, bên cạnh đó khoai tây cắt lát dễ gãy vụn,
nên chọn thiết bị sấy băng tải. Để giữ được giá trị dinh dưỡng và tinh bột dễ bị biến tính
ở nhiệt độ cao nên chọn tác nhân sâý là không khí ẩm. Bên cạnh đó sản phẩm khoai tây
cắt lát là sản phẩm có thể được sử dụng trược tiếp vì vậy mà ta chọn tác nhân sấy là
không khí ẩm để tránh nhiễm bẫn độc và nguyên liệu , tạo mùi thơm.
Môi chất mang nhiệt sử dụng ở đây là hơi nước để thuận tiện cho việc điều chỉnh
nhiêt độ tác nhân khi cần thiết.
Sấy băng tải là một thiết bị đơn giản và nhiệt độ tác nhân sấy ban đầu có nhiệt độ tương
đôí thấp nên chọn tác nhân sấy đi cùng chiều với vật liệu sấy, để trao đổi nhiệt trong suốt quá

trình di chuyển và đạt được độ ẩm cuối thấp.
Vậy để sấy khoai tây cắt lát ta thiết kế thiết bị sấy băng tải có các thông số
 Chọn tác nhân sấy là không khí
 Chọn calorifer khí-hơi
14


GVHD: Trần Chí Hải
 Thiết bị làm việc liên tục
 Vật liệu sấy và tác nhân sấy đi cùng chiều
 Ưu điểm và nhược điểm của thiết bị sấy băng tải:
• Ưu điểm:

Khi qua một tầng băng tải vật liệu được đảo trộn và sắp xếp lại nên tăng bề mặt tiếp
xúc pha nên tăng tốc độ sấy.
Có thể điều khiển dòng khí.
Hoạt động liên tục.
Có thể thực hiện sấy cùng chiều, ngược dòng hoặc chéo dòng với tác nhân sấy.
•

Nhược điểm: tốn nhiều năng lượng, thiết bị cồng kềnh.
Cấu tạo chính của hệ thống sấy băng tải là một phòng hình chữ nhật. Trong đó có một
băng tải dài vô tận, chuyển động nhờ các tang quay, các băng tải này tựa trên các con lăn
để khỏi bị võng xuống. Băng tải có thể làm bằng các chất liệu khác nhau tùy từng loại sản
phẩm. Không khí được đốt nóng ở Calorife đến nhiệt độ cần thiết, vật liệu sấy tại phiễu
tiếp liệu bị cuốn vào giữa trục của hai con lăn để đi vào băng tải trên cùng. Sau khi di
chuyển về cuối băng tải trên cùng thì chúng rơi xuống băng tải phía dưới nhờ máng dẫn và
chuyển động theo hướng ngược lại. Khi đến băng tải cuối cùng thì vật liệu khô được dỡ
vào ngăn tháo. Tốt nhất nên sử dụng thiết bị có nhiều băng tải vì khi đó vật liệu sấy được
đảo trộn, sắp xếp lại nên sẽ đều hơn, chất lượng tốt hơn so với thiết bị một băng tải.

Không khí có thể đi cùng chiều với chuyển động của băng tải hoặc có thể đi từ dưới
lên xuyên qua băng tải và vật liệu sấy. Để quá trình sấy được tốt thì ta cho tác nhân sấy
chuyển động với vận tốc 3m/s, còn băng tải di chuyển với vận tốc 0,3-0,6 m/phút.

15


GVHD: Trần Chí Hải

1.3. Thuyết minh sơ đồ hệ thống sấy băng tải
1.3.1. Sơ đồ hệ thống sấy băng tải

Không khí

IV
Vật liệu ra

Chú thích:
1- quạt đẩy

2- calorife

3- phòng sấy

4- cyclon

5- quạt hút

1.3.2. Thuyết minh
Không khí ban đầu được quạt (1) đưa vào calorife (2), ở đây không khí nhận nhiệt

gián tiếp từ hơi nước bão hoà qua thành ống trao đổi nhiệt. Hơi nước đi trong ống,
không khí đi ngoài ống. Tại calorife, sau khi nhận được nhiệt độ sấy cần thiết không khí
nóng đi vào phòng sấy (3) tại III. Vật liệu sấy chứa trong phễu tiếp liệu, đưa vào phòng
sấy tại I, giữa hai trục lăn để đi vào băng tải trên cùng. Nếu thiết bị có một băng tải thì
sấy không đều vì lớp vật liệu không được xáo trộn do đó loại thiết bị có nhiều băng tải
16


GVHD: Trần Chí Hải

được sử dụng rộng rải. Vật liệu từ băng trên di chuyển đến cuối thiết bị thì rơi xuống
băng dưới chuyển động theo chiều ngược lại cuối cùng vật liệu khô đổ vào ngăn tháo
IV. Không khí nóng đi cùng chiều với chiều chuyển động của băng. Do đó lượng không
khí nóng và khoai tây tiếp xúc với nhau rất lớn làm cho lượng ẩm được tách ra triệt để
hơn. Không khí sau khi ra khỏi phòng sấy tại II có lẫn bụi và các tạp chất khác được thu
hồi ở xyclon (5), không khí sau khi làm sạch được quạt (4) đẩy ra ngoài.
1.4 Quy trình sản xuất khoai tây sấy cắt lát
Khoai tây tươi

Rửa
Gọt vỏ
Tạo hình
Xử lý
Sấy
Đóng gói

Thành phẩm

Thuyết minh quy trình
 Chuẩn bị nguyên liệu

17


GVHD: Trần Chí Hải

Khoai tây được dùng để chế biến cần phải thỏa mãn 2 yêu cầu sau:


Khoai tây được trồng từ những vùng đất có truyền thống lâu đời về trồng trọt, tức là
có những điều kiện thuận lợi cho sự phát triển của khoai tây. Để thỏa mãn điều kiện
này thì cần 4 yếu tố sau:
Quy mô trồng trọt tương đối lớn và chất lượng củ khoai tây tương đối cao
Khoai tây không nhiễm sâu bệnh
Được gắt hái trong mùa gieo trồng đảm bảo củ khoai tây đạt đủ tiêu chuẩn về chất

o
o
o

lượng
o Được dự trữ trong nơi thoáng mát, tránh hiện tượng nảy mầm và duy trì được chất
lượng của củ
 Tính chất của củ phải thoải mãn được sự đa dạng hóa của sản phẩm. Được thể hiện ở
những điểm:
o Màu sắc phải hơi nhạt
o Trọng lượng củ vừa phải và vỏ củ phải mỏng, đặc điểm bên ngoài: vỏ sang, củ
chắc, không mềm
o Chứa ít khuyết điểm, bao gồm độ méo mó của củ, những tổn thương bên ngoài và
o
o

o
o
o

-

bên trong
Đường kính: 5.08 – 8.89 cm
Lớp vỏ: màu sang, dày khoảng 0.318cm
Hình dạng: tròn
Độ sâu của mắt: nông
Không có chất bẩn, hoặc bên ngoài cho phép tối đa 4%
Rửa
Mục đích: khoai tây được rửa trước khi đưa qua máy gọt vỏ, cần rửa sạch nhằm
loại bỏ các cặn bẩn, đất đá, sẽ gây khó khăn, hư hỏng thiết bị sau này, ảnh hưởng

-

tới công đoạn cắt miếng và chất lượng sản phẩm tạo thành
Cách thực hiện:
Công đoạn này được thực hiện bằng cách chuyển những củ khoai tây xuống bồn

chứa nước, có dòng nước đang chảy mạnh, nhờ đó các chất bẩn như bụi, đất đá sẽ chìm
xuống đáy và những củ khoai nhẹ sẽ nổi lên trên. Thiết bị rử đơn giản là đường ống dẫn
được đặt nằm ngang được gọi là vertical screw
Quá trình rửa có thể tiến hành trong các máy rửa có bàn chải. Trong các máy rửa
thùng quay, khoai tây được rửa sạch do sự nhào trộn và cọ sát giữa các củ khoai với nhau
và giữa các củ khoai với các cạnh của thùng quay trog khi chúng được nhúng chìm hoặc
phun trong nước
18



GVHD: Trần Chí Hải
 Gọt vỏ
- Mục đích: nhằm lấy đi phần vỏ không dùng đến

Các phương pháp tách vỏ được sử dụng phổ biến hiện nay là phương pháp xát, phương
pháp nhúng trong dung dịch xút và dùng hơi. Phương pháp xát có thể tiến hành liên tục
hay theo từng mẻ
-

Cách thực hiện:

Máy gọt vò cọ xát cẩu tạo bởi một đĩa hoặc mâm quay dạng xoắn ốc và các trục dà mải
có khá năng quay quanh trục. Từng mẻ khoai được dẫn đến máy gọt vỏ, thông qua sự có
xát với các trục mài mà vỏ bề mặt sẽ được lấy ra. Một đặc điểm thiết kế quan trọng là
phải đảm bảo tất cả các bề mặt củ đều được tiếp xúc đều nhau để có thể cọ xát. Các mánh
vỏ được làm sạch và được loại bỏ bằng cách phun nước.
Các hệ thống như trên làm việc tốt nhất với các nguyên liệu có độ tròn và đồng nhất cao.
Ưu điềm của máy gọt vỏ cọ xát là đơn giản, thuận tiện và giá thành cũng thấp
 Cắt lát
- Mục đích: thuận tiện cho quá trình sấy và tạo cảm quan sản phẩm & phù hợp cho
-

việc sử dụng
Cách thực hiện:
Sử dụng máy cắt lát Potatl Slicing Machine: gồm có 8 đầu cắt và 8 dao riêng biệt.

Hoạt động của máy chủ yếu dựa vào lực li tâm và hoạt động cắt của dao. Khoai tây sau
khi gọi vỏ rửa sạch được đưa vào máy cắt, máy chuyển động quay liên tục, những củ

khoai tây được đẩy vào thành của máy và được bộ phận giá đỡ giữ chắc củ khoai tây sau
đó được cắt bởi dao. Dao được làm bằng thép không rỉ

19


GVHD: Trần Chí Hải

Nếu độ dày lát khoai tây sau khi cắt đạt khoảng 1,5 mm thì công suất của máy cắt
khoảng 67500 kg/giờ. Tuy nhiên thông thường năng suất máy cắt đạt trên 3600 kg/giờ,
trên 80 % mẫu lát khoai tây đạt độ dày 0.1 mm.
Tùy thuộc vào hình dạng của lưỡi dao là dạng thẳng, dạng lượn sóng hoặc dạng
chữ V mà lát khoai có hình dạng khác nhau. Khi miếng khoai tây cắt không được vệ sinh
thì cần thay đổi lưỡi dao mới
 Rửa, xử lý các lát khoai tây
- Mục đích: khoai tây sau khi cắt lát nên được rửa sạch nhằm lấy đi các hạt tinh bột

còn bám dính trên lát khoai. Việc loại bỏ tinh bột và các chất khác giải phóng từ
các tế bào đã bị phá vỡ trên bề mặt lát cắt là cần thiết để các lát khoai tây dễ dàng
tách riêng trong suốt quá trình sấy, đồng thời tránh hiện tượng lát khoai bị bể vỡ
-

và hiện tượng mặt lát khoai bị thâm đen do quá trình oxy hóa
Cách thực hiện: Khoai tây được rửa trong các trụ lưới bằng thép không rỉ hoặc các
thùng quay đặt trong các thùng thép hình chữ nhật. Quá trình rửa được diễn ra
bằng hệ thống xối nước tuần hoàn liên tục cho đến khi nước rửa cuối cùng trong
thì đạt được yêu cầu. Có thể gia nhiệt nước rửa để tăng độ màu của lát khoai tây vì
trong lát khoai có chứa lượng đường nhất định. Nếu nhiệt độ được nâng đến 82° C
trong 3s thì độ màu của khoai tây cũng nâng lên, miếng khoai tây sau khi chiên
cũng ngon hơn và độ chắc cao hon.


Nói về độ cứng của nước, theo nhiều kinh nghiệm cho thấy, nếu nước quá mềm thì độ
cứng của miếng khoai không đạt yêu cầu. Nước nên có độ cứng vừa phải, khoảng 250350 ppm và độ pH nên gần bằng pH trong lát khoai tây (6,2) sẽ tạo được hiệu quả tốt hơn
Sau khi rửa, khoai tây được chần bằng nước muối (NaCl) 2%. Để sản phẩm khoai tây
có màu sắc đẹp, trước khi làm khô cần ngâm ủ khoai tây đã sơ chế trong dung dịch
NaOH nồng độ 0,2%
 Sấy

Khoai tây đã xử lý, để ráo nước và tiến hành sấy, có thể sử dụng thiết bị sấy bằng thiết bị
băng tải, nhiệt độ đầu vào 750C, độ ẩm sau sấy khoảng 3% (sẽ làm rõ hơn ở phần sau)
 Đóng gói

20


GVHD: Trần Chí Hải

Khoai tây được đóng gói trong bao PE 2 lớp để bảo quản. Thời gian bảo quản được lâu
(4-6 tháng). Chất lượng khoai tây khô cần đạt: màu vàng lụa, thơm tự nhiên, không ngái
khét
/>
21


GVHD: Trần Chí Hải

CHƯƠNG 2. CÂN BẰNG VẬT CHẤT
2.1. Các số liệu ban đầu
“Thiết kế hệ thống thiết bị sấy khoai tây cắt lát năng suất 370kg/h”
Số liệu ban đầu:

Vật liệu : Khoai tây cắt lát (bề dày khoảng 1,5-2mm)
Năng suất tính theo sản phẩm

: G2 = 370kg/h

Độ ẩm vật liệu vào

: W1 = 80%

Độ ẩm vật liệu ra

: W2 = 7%

Nhiệt độ tác nhân sấy vào

: t1 = 75°C

Nhiệt độ tác nhân sấy ra

: t2 = 40°C

Nhiệt đội môi trường

: t0 = 30oC

Độ ẩm tương đối

: ϕ0 = 81%

Áp suất khí quyển


: P = 1 at

Thiết bị làm việc liên lục, vật liệu sấy và tác nhân sấy cùng chiều.
2.2. Xử lý số liệu
2.2.1.Các kí hiệu sử dụng
G1 : Lượng vật liệu trước khi vào mấy sấy (Kg/h)
G2 : Lượng vật liệu sau khi ra khỏi mấy sấy (Kg/h)
Gk : Lượng vật liệu khô tuyệt đối đi qua mấy sấy (Kg/h)
W1: Độ ẩm của vật liệu trước khi sấy, tính theo % khối lượng vật liệu ướt
W2: Độ ẩm của vật liệu sau khi sấy, tính theo % khối lượng vật liệu ướt
W : Độ ẩm được tách ra khỏi vật liệu khi đi qua máy sấy (Kg/h)
L : Lượng không khí khô tuyệt đối đi qua máy sấy (Kg/h)
xo : Hàm ẩm của không khí trước khi vào caloripher sưởi (Kg/Kgkkk)
x1, x2: Hàm ẩm của không khí trước khi vào máy sấy (sau khi đi qua caloripher
sưởi) và sau khi ra khỏi máy sấy,(Kg/Kgkkk)
2.2.2. Lượng ẩm được tách ra

22


GVHD: Trần Chí Hải

2.2.3. Khối lượng vật liệu sấy
G1 = G2 + W = 100 +1305,5 = 1720,5( Kg/h )
2.2.4. Lượng vật liệu khô tuyệt đối

Bảng 2.1 : Bảng tổng kết các thông số của vật liệu sâý
Đại lượng
G1

G2
Gk
W1
W2
W
2.2.5. Cân bằng theo lượng ẩm

Giá trị
1720,5
370
80
7

Đơn vị
Kg/h
Kg/h
Kg/h
%
%
%

Trong quá trình tính toán hệ thống sấy ngoài tính cân bằng vật liêu ta cần phải tính
cân bằng theo lượng ẩm, như vậy ta mới có thể tìm được lượng không khí khô tiêu tốn
trong quá trình sấy L (kg/h). Coi lượng không khí sấy không bị mất mát trong quá trình
sấy
Khi quá trình làm việc ổn định lượng không khí khô L sẽ mang hơi ẩm là (L.x1).
Kết thúc quá trình sấy vật liệu sấy có độ ẩm là (W) thì lượng ẩm chứa trong không
khí sau quá trình sấy là (L.x2).
Theo cân bằng vật liệu theo lượng ẩm có khối lượng W (kg):
L.x1 + W = L.x2

(1)
Như vậy lượng không khí khô cần thiết để bay hơi 1 kg ẩm khỏi vật liệu gọi là
lượng không khí khô tiêu tốn riêng ():
(Kg kkk/kg ẩm bay hơi) (2)
Theo số liệu ban đầu ta tra được
t1 = 75oC  Pbh1 = 0,393at

[1, bảng I.250,312]
23


GVHD: Trần Chí Hải

t2 = 40oC  Pbh2 = 0,0752at
t0 = 30oC  Pbh0 = 0,0433at
ta có hàm ẩm của không khí tính theo công thức:
Nhiệt lượng riêng của không khí trước khi vào calorife (A):
I0 = 103t0+(2493+1,97t0)103x0 (J/kgkkk)
I0 = 10330+(2493+1,9730)1030,023 = 88698103 (J/kgkkk)
Hay I0 = 88,698 (KJ/kgkkk)
Khi đi qua calorife thì không khí chỉ thay đổi nhiệt độ mà không thay đổi hàm ẩm.
Vì vậy x1 = x0 =0,023, ta có :

Nhiệt lượng riêng của không khí sau khi ra khỏi calorife (B):
I1 = 103t1+(2493+1,97t1)103x1 (J/kgkkk)
I1 = 10375+(2493+1,9775)1030,023 = (J/kgkkk)
Hay I1 = 135,737 (KJ/kgkkk)
Nhiệt lượng riêng của không khí sau khi ra khỏi phòng sấy (C):
Không khí ra khỏi phòng sấy có t2=400C, Pbh2=0,0752at
Theo quá trình sấy lý thuyết thì nhiệt lượng riêng của không khí không thay đổi

trong suốt quá trình sấy. Do đó: I1 = I2 = 135,737 (KJ/kgkkk)
Hay I2= t2+(2493+1,97t2)x2 (KJ/kgkkk)
Từ đó hàm ẩm của không khí là:

Thay x1 = 0,023; x2 = 0,032 vào (1)
Suy ra :
Nhiệt độ điểm sương: Tại điểm sương ta có độ ẩm tương đối của không khí đạt
24


GVHD: Trần Chí Hải

cực đại
suy ra :
Tra bảng I.250, [1] và áp dụng phương pháp nội suy ta thấy nhiệt độ không khí ra
khỏi phòng sấy là có thể chấp nhận được.
Bảng 2.2a: Bảng tổng kết các thông số tác nhân sâý
T (oC) P (at)

Tác nhân sấy

Trước khi vào calorife (A)
30
Sau khi ra khỏi calorife (B)
75
Sau khi ra khỏi thiết bị sấy (C) 40

X (kg/kgkkk)

0,0433 0,023

0,393 0,023
0,0752 0,032

(%) I (kJ/kgkkk)
81
88,698
9,1
135,737
65,1
135,737

Bảng 2.2b: Bảng tổng kết thông số tác nhân sâý
Đại lượng
L

Giá trị

Đơn vị
Kg/h
Kg kkk/kg ẩm bay hơi

CHƯƠNG 3: TÍNH TOÁN THIẾT BỊ CHÍNH
VÀ CÂN BẰNG NHIỆT LƯỢNG
3.1. Các thông số về thiết bị sấy
3.1.1 Chọn kích thước băng tải
Gọi Br: Chiều rộng lớp băng tải (m)
h: Chiều dày lớp khoai tây (m) lấy h=0,03(m)
ω: Vận tốc băng tải chọn ω=0,4 m/phút
:Khối lượng riêng của khoai tây


=1034kg/m3

Năng suất quá trình sấy:
G1 = Br×h×× (kg/m3)

25