ĐỒ ÁN - Tính toán thiết kế máy sấy khoai lang năng suất 100 kg mẻ.doc

Dịch vụ viết thuê đề tài – KB Zalo/Tele 0917.193.864 – luanvantrust.com
Kham thảo miễn phí – Kết bạn Zalo/Tele mình 0917.193.864
TRƢỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ
KHOA CÔNG NGHỆ
BỘ MÔN KỸ THUẬT CƠ KHÍ
LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP
TÍNH TOÁN, THIẾT KẾ
MÁY SẤY KHOAI LANG
NĂNG SUẤT 100 KG/MẺ
CÁN BỘ HƢỚNG DẪN SINH VIÊN THỰC HIỆN
TS. Nguyễn Văn Cƣơng Trịnh Tuấn Anh (MSSV: 117629)
Ngành: Cơ Khí Chế Biến – Khóa: 37
Tháng

TRƢỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ CỘNG HÕA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
KHOA CÔNG NGHỆ Độc lập – Tự do – Hạnh Phúc
Cần Thơ, ngày 05 tháng 01 năm 2015
PHIẾU ĐỀ NGHỊ ĐỀ TÀI LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP
HKII - NĂM HỌC: 2014 - 2015
1. Họ và tên sinh viên: Trịnh Tuấn Anh MSSV: 1117629
Ngành: Cơ khí chế biến. Khóa: 37
2. Tên đề tài: Tính toán thiết kế máy sấy khoai lang năng suất 100 kg/mẻ.
3. Thời gian thực hiện: HKII, 2014 - 2015. Từ 12/01/2015 đến 08/05/2015.
4. Cán bộ hƣớng dẫn: TS. Nguyễn Văn Cƣơng
5. Địa điểm thực hiện: Khoa Công Nghệ - Trƣờng Đại Học Cần Thơ.
6. Mục tiêu của đề tài:

Mục tiêu tổng quát: Nghiên cứu tính toán thiết kế máy khoai lang năng suất 100
kg/mẻ.



Nhiệm vụ cụ thể:



Khảo sát quy trình trồng khoai lang hiện có ở Vĩnh Long



Nghiên cứu cơ sở lý thuyết sấy



Nghiên cứu phƣơng án thiết kế và xây dựng sơ đồ máy sấy



Tính toán thiết kế máy sấy khoai lang



Thiết kế bản vẽ và hoàn thành báo cáo


7. Giới hạn của đề tài: chỉ tính toán thiết kế chế tạo máy.
8. Các yêu cầu hỗ trợ cho việc thực hiện đề tài: các dụng cụ đo ở phòng thí nghiệm máy và
thiết bị chế biến thực phẩm.
9. Kinh phí dự trù cho việc thực hiện đề tài: ................đồng
Ý KIẾN CỦA CBHD SINH VIÊN ĐỀ NGHỊ
Nguyễn Văn Cƣơng
Ý KIẾN CỦA BỘ MÔN
Trịnh Tuấn Anh
Ý KIẾN CỦA HỘI ĐỒNG LV & TLTN

Luận văn tốt nghiệp CBHD: TS. Nguyễn Văn Cương
NHẬN XÉT CỦA CÁN BỘ HƢỚNG DẪN
..............................................................................................................................
..............................................................................................................................
..............................................................................................................................
..............................................................................................................................
..............................................................................................................................
..............................................................................................................................
..............................................................................................................................
..............................................................................................................................
..............................................................................................................................
..............................................................................................................................
..............................................................................................................................
..............................................................................................................................
..............................................................................................................................
..............................................................................................................................
..............................................................................................................................
..............................................................................................................................
..............................................................................................................................
..............................................................................................................................
..............................................................................................................................
..............................................................................................................................
..............................................................................................................................
..............................................................................................................................
..............................................................................................................................
..............................................................................................................................
..............................................................................................................................
..............................................................................................................................
..............................................................................................................................
..............................................................................................................................
..............................................................................................................................
..............................................................................................................................
..............................................................................................................................
..............................................................................................................................
..............................................................................................................................
..............................................................................................................................
..............................................................................................................................
..............................................................................................................................
..............................................................................................................................
..............................................................................................................................
SVTH: Trịnh Tuấn Anh i

NHẬN XÉT CỦA CÁN BỘ CHẤM PHẢN BIỆN
..............................................................................................................................
..............................................................................................................................
..............................................................................................................................
..............................................................................................................................
..............................................................................................................................
..............................................................................................................................
..............................................................................................................................
..............................................................................................................................
..............................................................................................................................
..............................................................................................................................
..............................................................................................................................
..............................................................................................................................
..............................................................................................................................
..............................................................................................................................
..............................................................................................................................
..............................................................................................................................
..............................................................................................................................
..............................................................................................................................
..............................................................................................................................
..............................................................................................................................
..............................................................................................................................
..............................................................................................................................
..............................................................................................................................
..............................................................................................................................
..............................................................................................................................
..............................................................................................................................
..............................................................................................................................
..............................................................................................................................
..............................................................................................................................
..............................................................................................................................
..............................................................................................................................
..............................................................................................................................
..............................................................................................................................
..............................................................................................................................
..............................................................................................................................
..............................................................................................................................
..............................................................................................................................
..............................................................................................................................
SVTH: Trịnh Tuấn Anh ii

NHẬN XÉT CỦA HỘI ĐỒNG CHẤM PHẢN BIỆN
..............................................................................................................................
..............................................................................................................................
..............................................................................................................................
..............................................................................................................................
..............................................................................................................................
..............................................................................................................................
..............................................................................................................................
..............................................................................................................................
..............................................................................................................................
..............................................................................................................................
..............................................................................................................................
..............................................................................................................................
..............................................................................................................................
..............................................................................................................................
..............................................................................................................................
..............................................................................................................................
..............................................................................................................................
..............................................................................................................................
..............................................................................................................................
..............................................................................................................................
..............................................................................................................................
..............................................................................................................................
..............................................................................................................................
..............................................................................................................................
..............................................................................................................................
..............................................................................................................................
..............................................................................................................................
..............................................................................................................................
..............................................................................................................................
..............................................................................................................................
..............................................................................................................................
..............................................................................................................................
..............................................................................................................................
..............................................................................................................................
..............................................................................................................................
..............................................................................................................................
..............................................................................................................................
..............................................................................................................................
SVTH: Trịnh Tuấn Anh iii

LỜI CẢM ƠN
Lời đầu tiên em xin đƣợc nói lời cảm ơn chân thành đến gia đình em đã luôn
ủng hộ, động viên và tạo mọi điều kiện thuận lợi cho em trong suốt thời gian học tập
và quá trình làm luận văn tốt nghiệp.
Em xin chân thành biết ơn thầy Nguyễn Văn Cƣơng, khoa Công nghệ, trƣờng
Đại Học Cần Thơ đã tận tình hƣớng dẫn, giúp đỡ em trong suốt quá trình thực hiện
đề tài này.
Em xin bày tỏ lòng biết ơn đến quý thầy cô, trƣờng đại học Cần Thơ đã truyền
đạt kiến thức cho em trong suốt thời gian qua, để em có đủ kiến thức hoàn thành luận
văn.
Em Xin gửi lời cảm ơn đến các thầy, các tác giả trong các tài liệu tham khảo đã
đúc kết lại những kiến thức vô cùng quý báu, tạo cơ sở giúp em hoàn thành luận văn.
Cuối cùng, tôi xin bày tỏ lòng biết ơn đến các bạn cùng lớp Cơ khí chế biến,
khóa 37, khoa Công nghệ, trƣờng Đại Học Cần Thơ đã giúp đỡ tận tình cho tôi trong
quá trình học tập, cũng nhƣ trong thời gian thực hiện luận văn này.
Luận văn giúp em vận dụng những kiến thức đã học vào tính toán máy thực
tế. Do hạn chế về thời gian, kiến thức và kinh nghiệm nên luận văn không tránh
khỏi sai sót, rất mong nhận đƣợc sự đóng góp của quý thầy, cô và các bạn để luận
văn đƣợc hoàn thiện hơn.
Cần Thơ, ngày 08 tháng 05 năm 2014
Sinh viên thực hiện
Trịnh Tuấn Anh
SVTH: Trịnh Tuấn Anh iv

LỜI NÓI ĐẦU
Những năm gần đây, nông nghiệp nƣớc ta đã đạt đƣợc những thành tựu to lớn.
Ngoài nhu cầu trong nƣớc, chúng ta đã xuất khẩu nông sản và chế phẩm của nó đóng
góp không nhỏ vào thu nhập quốc dân của cả nƣớc. Nguồn nguyên liệu rau củ ở
nƣớc ta rất phong phú và rẻ tiền, nhƣng có giá trị dinh dƣỡng rất cao. Khoai lang tím
là một giống khoai lang có nguồn gốc từ Nhật Bản, mới đƣợc nhập về trồng ở nƣớc
ta và đã cho sản lƣợng cao, đem lại thu nhập ổn định cho ngƣời nông dân. Trong
khoai lang tím có chứa anthocyanin, đây là một chất màu không những tạo ra màu sắc
đẹp, mà còn có nhiều tác dụng có lợi đối với sức khỏe của con ngƣời.
Với sự phát triển của khoa học kỹ thuật ngày càng cao, đời sống của con ngƣời ngày
một nâng cao, nền kinh tế nƣớc ta đã có những chuyển đổi đáng kể. Trƣớc sức ép
cạnh tranh lớn và những yêu cầu về chất lƣợng sản phẩm rất khắc khe, một khi đã
hòa nhập với thế giới thì ngành công nghiệp sản xuất nói chung và ngành công nghiệp
sản xuất thực phẩm nói riêng buộc phải đầu tƣ thay đổi công nghệ sản xuất, để nâng
cao chất lƣợng sản phẩm, đáp ứng nhu cầu ngày càng cao của ngƣời tiêu dùng và
xuất khẩu.
Với các sản phẩm của khoai lang tím đa dạng, cùng mong muốn giải quyết đầu
ra cho sản phẩm khoai lang, nhằm tăng chuỗi giá trị của khoai lang tím, tìm hiểu
nghiên cứu áp dụng kỹ thuật sản xuất thực phẩm hiện đại để tạo ra những sản phẩm
có chất lƣợng cao; đề tài “tính toán thiết kế máy sấy khoai lang năng suất 100
kg/mẻ” đƣợc chọn thực hiện. Đây là lần đầu tiên nghiên cứu một vấn đề thực tiễn,
nên chắc chắn không tránh khỏi những thiếu sót; rất mong nhận đƣợc sự đóng góp
của quý thầy, cô và các bạn.
SVTH: Trịnh Tuấn Anh v

TÓM TẮT
Khoai lang tím đang đƣợc rất nhiều bà con ở đồng bằng sông Cửu Long, đặc
biệt ở Vĩnh Long, canh tác với sản lƣợng cũng nhƣ diện tích trồng ngày một tăng
lên đáng kể. Tuy nhiên, việc tiêu thụ khoai lang tím chỉ tập trung ở các thƣơng lái
đến từ Trung Quốc: khoai lang sau khi thu hoạch đƣợc phân loại rất kỹ, dẫn đến sự
chênh lệch giá trị của khoai lang giữa “khoai loại 1” và “khoai dạt” khá cao. Các
khoai dạt không có giá trị cao đƣợc ngƣời dân sử dụng 1 phần làm thức ăn gia súc,
phần khác đƣợc tiêu thụ nhỏ lẻ ở địa phƣơng; điều này dẫn đến thiệt hại về kinh tế
cho ngƣời dân trồng khoai. Đề tài “Tính toán và thiết kế máy sấy khoai lang
năng suất 100 kg/mẻ” đƣợc thực hiện nhằm thiết kế một máy sấy khoai lang, làm
tiền đề cho việc chế tạo máy sấy phục vụ cho việc sấy khoai lang cũng nhƣ một số
nông sản khác. Đề tài cũng nhằm góp phần vào việc nâng cao chuỗi giá trị của cây
khoai lang hiện nay ở ĐBSCL.
Các phƣơng pháp thực hiện đề tài đƣợc sử dụng là: (1) khảo sát thực tế,
phân tích và đánh giá quy trình trồng, sản xuất khoai lang tím tại HTX Thành Đông
- Bình Tân - Vĩnh Long; (2) lƣợc khảo các tài liệu có liên quan đến đề tài; (3) sử
dụng phƣơng pháp tính toán thiết kế; từ đó tính toán thiết kế máy sấy khoai lang
theo nguyên lý sấy đối lƣu dùng điện trở nhiệt.
Máy sấy khoai lang đƣợc thiết kế với nguyên lý sấy đối lƣu không khí nóng,
năng suất 100 kg/mẻ, gia nhiệt bằng điện trở. Với các thông số kỹ thuật ban đầu là:
nhiệt độ sấy 55 o
C, độ ẩm khoai lang trƣớc và sau sấy lần lƣợt là 72% và 4%, thời
gian sấy 8 giờ. Máy sấy đƣợc thiết kế với kết cấu máy: dài * rộng * cao = 10430 *
2920 * 2330 (mm), gồm có 5 xe gòong với số lƣợng khoai tƣơi ban đầu là 350 kg.
Toàn bộ quá trình tính toán thiết kế qua tập bản vẽ gồm 1 bản vẽ lắp, 1 bản vẽ sơ đồ
nguyên lý và 5 bản vẽ chi tiết. Các bản vẽ này đảm bảo có thể đƣợc sử dụng trong
việc chế tạo máy sấy khoai lang với cấu trúc đơn giản, dễ gia công, lắp ghép và vận
hành sử dụng. Phƣơng pháp sấy đƣợc chọn hoàn toàn đảm bảo đƣợc chất lƣợng
của sản phẩm, đáp ứng đƣợc thị trƣờng trong nƣớc và cho xuất khẩu.
„
SVTH: Trịnh Tuấn Anh vi

MỤC LỤC
LỜI CẢM ƠN ............................................................................................................ iv
LỜI NÓI ĐẦU ............................................................................................................ v
CHƢƠNG I GIỚI THIỆU CHUNG ......................................................................... 1
1.1. Tổng quan về tình hình sản xuất và tiêu thụ khoai lang................................ 1
1.1.1. Tình hình sản xuất và tiêu thụ khoai lang trên thế giới ............................. 1
1.1.2. Tình hình sản xuất và tiêu thụ khoai lang ở Việt Nam .............................. 2
1.1.3. Tình hình sản xuất khoai lang ở đồng bằng sông Cửu Long ..................... 3
1.1.4. Tình hình sản xuất và tiêu thụ khoai lang ở huyện Bình Tân – Vĩnh Long
.............................................................................................................................
3
1.2. Cấu tạo và thành phần chủ yếu của khoai lang ............................................. 3
1.2.1. Cấu tạo ....................................................................................................... 3
1.3. Lý do chọn đề tài ........................................................................................... 6
1.4. Các nghiên cứu trong và ngoài nƣớc liên quan đến đề tài ............................ 9
1.4.1. Tình hình chế biến sử dụng khoai lang trên thế giới và Việt Nam ........... 9
CHƢƠNG II CƠ SỞ LÝ THUYẾT CỦA QUÁ TRÌNH SẤY .............................. 10
2.1. Khái niệm .................................................................................................... 10
2.2. Vật liệu ẩm .................................................................................................. 10
2.3. Các đặc trƣng trạng thái liên kết của vật liệu ẩm ........................................ 10
2.3.1. Độ ẩm tuyệt đối (Độ ẩm theo cơ sở khô) ............................................... 10
2.3.2. Độ ẩm toàn phần (Độ ẩm theo cơ sở ƣớt)............................................... 11
2.3.3. Độ chứa ẩm ............................................................................................. 11
2.3.4. Nồng độ ẩm. ............................................................................................ 12
2.3.5. Độ ẩm cân bằng ...................................................................................... 12
2.4. Các dạng liên kết và năng lƣợng liên kết trong vật liệu ẩm ........................ 13
2.4.1 Liên kết hóa học ....................................................................................... 13
2.4.2. Liên kết hóa lý ........................................................................................ 13
2.4.3 Liên kết cơ lý ........................................................................................... 14
2.5. Tác nhân sấy ................................................................................................ 14
2.5.1. Không khí ẩm ......................................................................................... 15
2.5.2. Khói lò .................................................................................................... 17
2.6. Động học quá trình sấy ................................................................................ 18
2.6.1. Đặc điểm diễn biến của quá trình sấy ..................................................... 18
2.6.2. Những quy luật cơ bản của quá trình sấy ............................................... 20
2.7. Các phƣơng pháp sấy .................................................................................. 24
2.7.1. Phƣơng pháp sấy nóng ............................................................................ 24
2.7.2. Phƣơng pháp sấy lạnh ............................................................................. 26
2.8. Phân tích các phƣơng pháp sấy ................................................................... 27
2.8.1. Hệ thống sấy tiếp xúc .............................................................................. 27
2.8.2. Hệ thống sấy đối lƣu ................................................................................ 28
CHƢƠNG III VẬT LIỆU VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ......................... 30
3.1. Vật liệu khoai lang ...................................................................................... 30
3.2. Vật liệu chế tạo máy sấy ............................................................................. 30
SVTH: Trịnh Tuấn Anh vii

3.3. Thiết bị hỗ trợ .............................................................................................. 30
3.4.Phƣơng pháp thực hiện ................................................................................ 31
3.5. Lựa chọn nguyên lý sấy và cấu tạo của máy sấy thiết kế ........................... 31
3.5.1. Sơ đồ cấu tạo ............................................................................................ 33
3.5.2. Nguyên lý hoạt động ............................................................................... 33
CHƢƠNG IV TÍNH TOÁN, THIẾT KẾ MÁY SẤY KHOAI LANG .................. 34
4.1. Các thông số thiết kế ban đầu...................................................................... 34
4.2. Tính toán thiết kế buồng sấy ....................................................................... 34
4.2.1. Thiết kế xe goòng máy sấy khoai lang ................................................... 34
4.2.2. Kích thƣớc của buồng sấy ...................................................................... 35
4.2.3. Cấu trúc của buồng sấy ............................................................................ 37
4.3. Tính toán và xác định các thông số của quá trình sấy ................................. 38
4.3.1. Xác định trạng thái không khí trƣớc và sau khi đốt nóng ....................... 38
4.3.2. Xác định lƣợng nƣớc bốc hơi .................................................................. 38
4.3.3. Xác định lƣợng gió .................................................................................. 38
4.3.4. Nhiệt lƣợng cần cho lò đốt ...................................................................... 39
4.3.5 Tính toán và lựa chọn bộ phận gia nhiệt ............................................. 39
4.3.6. Thiết kế buồng đốt ................................................................................... 41
4.4. Tính toán và lựa chọn quạt .......................................................................... 42
4.4.1. Tổn thất qua ống dẫn .............................................................................. 42
4.4.2. Tổn thất qua xe gòong và khay sấy ........................................................ 42
4.4.3. Công suất lý thuyết của quạt ................................................................... 42
4.4.4. Công suất yêu cầu của quạt .................................................................... 42
4.4.5. Chọn loại quạt ......................................................................................... 43
4.5. Tính toán tổn thất nhiệt ............................................................................... 44
4.5.1. Tổn thất nhiệt do VLS mang đi ............................................................... 44
4.5.2. Tổn thất nhiêt do thiết bị truyền tải ......................................................... 44
4.5.3. Tổn thất nhiệt qua vách ............................................................................ 45
4.6. Thiết kế mạch điện cho hệ thống ................................................................ 49
4.6.1. Thiết kế mạch động lực ........................................................................... 49
4.6.2. Sơ đồ điều khiển ...................................................................................... 50
4.6.3. Tủ điện .................................................................................................... 50
4.7. Thiết kế các bộ phận phụ khác .................................................................... 51
4.7.1. Ống nối .................................................................................................... 51
4.7.2. Ống mềm.................................................................................................. 51
4.8. Phân tích tính kinh tế của thiết bị ................................................................ 52
4.8.1. Giá đầu tƣ thiết bị .................................................................................... 52
4.8.2. Phân tích hiệu quả kinh tế của thiết bị ..................................................... 54
4.9. Kết quả tính toán thiết kế ............................................................................ 55
4.9.1. Kết quả ..................................................................................................... 55
4.9.2. Thảo luận ................................................................................................. 57
CHƢƠNG V KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ .......................................................... 58
5.1. Kết luận ....................................................................................................... 58
5.2. Kiến nghị ..................................................................................................... 58
SVTH: Trịnh Tuấn Anh viii

TÀI LIỆU THAM KHẢO........................................................................................ 59
SVTH: Trịnh Tuấn Anh ix

MỤC LỤC BẢNG
Bảng 1.1. Thành phần hóa học của khoai lang (tính cho 100 g sản phẩm) ......... 6
Bảng 1.2. Các axit amin có trong protein toàn phần (tính theo 16g N)................. 7
Bảng 3.1. Thành phần và giá trị dinh dƣỡng của khoai lang..................................... 31
Bảng 3.2. So sánh ƣu điểm, nhƣợc điểm của các phƣơng pháp sấy..................... 33
Bảng 4.1. Thông số kỹ thuật của quạt hƣớng trục trực tiếp T30 – 6C.................. 44
Bảng 4.2. Kích thƣớc của quạt hƣớng trục trực tiếp T30 – 6C................................ 45
Bảng 4.3. Giá của lò đốt điện trở............................................................................................ 53
Bảng 4.4. Giá của quạt................................................................................................................ 53
Bảng 4.5. Giá của buồng sấy.................................................................................................... 54
Bảng 4.6. Giá của Xe gòong, khay sấy và các thiết bị khác....................................... 54
Bảng 4.7. Thời gian hòa vốn PBP.......................................................................................... 56
Bảng 4.8. Thông số kỹ thuật của máy sấy khoai lang................................................... 57
SVTH: Trịnh Tuấn Anh x

MỤC LỤC HÌNH
Hình 1.1. Khoai lang.................................................................................................................... 1
Hình 1.2. Cấu tạo củ khoai lang.............................................................................................. 5
Hình 1.3. Sơ đồ phân tích quy trình sản xuất tiêu thụ khoai lang ở Bình Tân - Vinh
Long .................................................................................................................................................... 9
Hình 2.1. Sơ đồ nguyên lý của hệ thống sấy bằng khối lò.......................................... 18
Hình 2.2. Đƣờng cong sấy........................................................................................................ 22
Hình 2.3. Đƣờng cong tốc độ sấy.......................................................................................... 23
Hình 2.4. Đƣờng cong nhiệt độ sấy...................................................................................... 24
Hình 2.5. Lò sấy lúa..................................................................................................................... 25
Hình 2.6. Máy sấy chân không vi sóng ............................................................................... 26
Hình 2.7. Máy sấy thăng hoa ................................................................................................... 27
Hình 2.8. Máy sấy chân không................................................................................................ 28
Hình 3.1. Thí nghiệm phân tích ẩm khoai lan tƣơi bằng cân phân tích độ ẩm MX –
50/A&D............................................................................................................................................. 31
Hình 3.2. Sơ đồ nguyên lý máy sấy khoai lang................................................................ 34
Hình 4.1. Bánh xe cao su........................................................................................................... 36
Hình 4.2. Khay chứa khoai lang ............................................................................................. 36
Hình 4.3. Xe gòong ...................................................................................................................... 37
Hình 4.4. Buồng sấy..................................................................................................................... 38
Hình 4.5. Điện trở có cánh tản nhiệt U-500-2.0 .............................................................. 41
Hình 4.6. Điện trở có cánh tản nhiệt W-600-5.0............................................................. 41
Hình 4.7. Buồng đốt..................................................................................................................... 42
Hình 4.8. Quạt hƣớng trục T30 – 6C................................................................................... 44
Hình 4.9. Sơ đồ mạch động lực............................................................................................... 50
Hình 4.10. Sơ đồ điều khiển..................................................................................................... 51
Hình 4.11. Tủ điện........................................................................................................................ 52
Hình 4. 12. Khai triển ống nối................................................................................................. 52
Hình 4.13. Ống mềm.................................................................................................................... 53
Hình 4.14. Máy sấy khoai lang năng suất năng suất 100 kg/mẻ .............................. 57
SVTH: Trịnh Tuấn Anh xi

CHƢƠNG I
GIỚI THIỆU CHUNG
1.1. Tổng quan về tình hình sản xuất và tiêu thụ khoai lang
Hình 1.1. Khoai lang
Khoai lang có tên khoa học là Ipomoea batatas (L.) Lamk là một loại thực
phẩm gần gũi với ngƣời dân Việt.
Khoai lang( ipomoea batatas.L) là cây lƣơng thực có địa bàn phân bố rộng,
thích ứng với các điều kiện nhiều vùng sinh thái khác nhau; phân bố rộng rãi ở
nhiều châu lục trên thế giới, đặc biệt là các vùng nhiệt đới, cận nhiệt đới và ôn đới.
1.1.1. Tình hình sản xuất và tiêu thụ khoai lang trên thế giới
Trong tất cả các cây trồng chính, khoai lang đứng vị trí thứ 10 về diện tích,
nhƣng tính riêng cây có củ: khoai tây, củ cải đƣờng, sắn,… thì khoai lang đứng thứ
3 sau khoai tây và sắn. Về sản lƣợng, khoai lang chiếm diện tích không lớn (8,9
triệu ha) nhƣng lại có một sản lƣợng tƣơng đối cao (129,2 triệu tấn), đứng ở vị trí
thứ 9 trong các loại cây trồng chính theo FAO, năm 1999. Điều này cho thấy cây
khoai lang có tầm quan trọng và vị thế nhất định trong nền sản xuất nông nghiệp
của thế giới.
Theo số liệu của FAO năm 2004, khoai lang đƣợc trồng ở hơn 114 nƣớc.
Tổng diện tích khoai lang của thế giới là 9.010.700 ha, sản lƣợng là 127.538.000
tấn, năng suất bình quân 14,2 tấn/ha; trong đó châu Á đã trồng 6.107.100 ha (chiếm
67,8%), đạt sản lƣợng cao nhất 113.389.100 tấn.
SVTH: Trịnh Tuấn Anh 1

Đến năm 2008, toàn thế giới có 111 nƣớc trồng khoai lang (FAO 2009) trên
diện tích 8,17 triệu ha, trong đó 95% tại các nƣớc đang phát triển, năng suất bình
quân 13,46 tấn/ha, sản lƣợng 110,13 triệu tấn (so với năm 2005 là 123,27 triệu tấn
và năm 1961 là 98,19 triệu tấn) [15].
Sự phân bố khoai lang chủ yếu tập chung ở các nƣớc châu Á. Trung Quốc,
Việt Nam, Indonesia, Philipines, India là những nƣớc sản xuất khoai lang quan
trọng. Ở Đông Phi có một số nƣớc trồng khoai lang đáng chú ý nhƣ Uganda,
Rwanda, Burundi, Kenya.
1.1.2. Tình hình sản xuất và tiêu thụ khoai lang ở Việt Nam
Khoai lang là cây lƣơng thực lâu đời ở Việt Nam, đƣợc xếp hàng thứ 3 sau
cây lúa, cây ngô, và có diện tích đứng thứ 6 trên thế giới sau Trung Quốc, Mỹ,
Uganda, Nigeria, Tanzania. Việt Nam cũng là một nƣớc có sản lƣợng khoai lang
1,32 triệu tấn, đứng thứ năm của toàn thế giới sau Trung Quốc (85,21 triệu tấn),
Nigeria (3,31 triệu tấn), Uganda (2,7 triệu tấn) và Indonesia (1,87 triệu tấn). Năm
2005, cả nƣớc có 188.400 ha năng suất bình quân đạt 7,75 tấn/ha, sản lƣợng đạt
1,46 triệu tấn (năng suất thấp hơn so với bình quân chung của thế giới là 14,0
tấn/ha). Diện tích và sản lƣợng của khoai lang Việt Nam trong những năm từ 2001
– 2004 có chiều hƣớng giảm xuống. Nguyên nhân chủ yếu là do thiếu thị trƣờng
tiêu thụ; giống lẫn tạp và thoái hóa; đất trồng khoai thƣờng nghèo dinh dƣỡng; sự
gây hại của sùng và sâu đục dây; đầu tƣ cho nghiên cứu phát triển thấp.
Trong vài năm gần đây, công nghệ chế biến các sản phẩm của khoai lang đã
bắt đầu đƣợc để ý. Khoai lang đƣợc dùng làm lƣơng thực cho ngƣời, thức ăn chăn
nuôi và làm nguyên liệu chế biến tinh bột, rƣợu, cồn, Si-ro, nƣớc giải khát, bánh
kẹo, mì, miến, phụ gia dƣợc phẩm, màng phủ sinh học. Hiện nay một số công ty
của Đài Loan, Nhật Bản, Hàn Quốc đang thăm dò khả năng phát triển khoai lang để
sản xuất tinh bột, rƣợu cồn, công nghệ thực phẩm và màng phủ sinh học
(bioplascic). Đặc biệt, một số vùng trồng đã xuất khẩu đƣợc khoai lang với giá trị
kinh tế cao mở ra một hƣớng phát triển mới cho khoai lang tại Việt Nam.
Năng suất khoai lang năm 2005 tăng hơn so với năm 2001, tuy nhiên do diện
tích giảm nhiều (56, nghìn ha) nên sản lƣợng thu hoạch năm 2005 giảm khá lớn
(193 nghìn tấn). Diện tích trồng khoai lang ở hầu hết các khu vực trong cả nƣớc đều
giảm, trong đó giảm mạnh nhất là 2 khu vực Bắc Trung Bộ (27,4 nghìn ha), Tây
Nguyên (2,2 nghìn ha), Đồng bằng sông Cửu Long (1,9 nghìn ha).

Thị trƣờng xuất khẩu khoai lang của Việt Nam dự báo thuận lợi và có lợi thế
cạnh tranh cao do có nhu cầu về chế biến khoai lang xuất khẩu các loại thức ăn gia
súc và những sản phẩm tinh bột biến tính. Diện tích khoai lang của Việt Nam dự
kiến ổn định khoảng 188,4 nghìn ha, nhƣng sẽ tăng năng suất và sản lƣợng bằng
cách chọn tạo và phát triển các giống khoai lang tốt có năng suất củ tƣơi và hàm
lƣợng tinh bột cao, xây dựng và hoàn thiện quy trình kỹ thuật canh tác khoai lang
bền vững và thích hợp vùng sinh thái, đảm bảo thu nhập cho ngƣời dân, nhất là các
hộ nghèo, các hộ vùng sâu vùng xa [15].
1.1.3. Tình hình sản xuất khoai lang ở đồng bằng sông Cửu Long
Ở Việt Nam, khoai lang là cây lƣơng thực truyền thống đứng thứ ba sau lúa,
ngô và đứng thứ hai về giá trị kinh tế sau khoai tây. Khoai lang đƣợc trồng ở khắp
mọi nơi trên cả nƣớc từ Đồng bằng đến Miền núi, Duyên hải Miền Trung và vùng
Đồng bằng Sông Cửu long. Năm 2004, diện tích khoai lang đạt 203,6 nghìn ha và
sản lƣợng là 1535,7 nghìn tấn . Đặc biệt tổng diện tích trồng khoai lang ở vùng
ĐBSCL liên tục tăng trong những năm gần đây, từ 9.900 ha năm 2000 lên 14.000 ha
năm 2007 với sản lƣợng đạt 285,5 ngàn tấn. Năng suất khoai lang ở ĐBSCL thuộc
loại cao nhất nƣớc nhƣng cũng chỉ đạt 20,3 tấn/ha. So với tiềm năng về đất đai và
khí hậu thời tiết thì năng suất còn rất thấp [16].
1.1.4. Tình hình sản xuất và tiêu thụ khoai lang ở huyện Bình Tân – Vĩnh Long
Theo kết quả khảo sát ở ........ ; Khoai lang tím đƣợc trồng nhiều ở Vĩnh
Long và bắt đầu phát triển từ năm 2011. Với hình thức sản xuất là Hợp Tác Xã
Nông nghiệp và dịch vụ Thành Đông, giống đƣợc sử dụng qua lại trong HTX , quy
mô lên tới 15 ha. Sản lƣợng thu hoạch khoảng 24 tấn/ha. Thời gian thu hoạch 120 –
150 ngày/vụ, mỗi năm làm 2 vụ. Khoai lang đƣợc xuất khẩu qua thị trƣờng Trung
Quốc. Phân loại gồm khoai lang loại 1 có khối lƣợng trên 100 g/củ, loại 2 có khối
lƣợng từ 50 - 100 g/củ. Khoai lang xuất khẩu có giá dao động từ 8000 - 12000
đồng/kg. Đối với khoai lang vụn, phụ phẩm đƣợc các thƣơng lái trong nƣớc mua
lại với giá dao động từ 300 – 600 đồng/kg, sau đó đƣợc bán lại cho các đầu mối ở
thành phố, chợ, trong vùng.
1.2. Cấu tạo và thành phần chủ yếu của khoai lang
1.2.1. Cấu tạo

Khoai lang là một loại rễ củ, rễ bên đã biến đổi, phình to ra với chức năng
của một cơ quan lƣu trữ các chất dinh dƣỡng. Vì thế, về nguồn gốc nó khác với
thân củ, nhƣng chức năng và bề ngoài thì tƣơng tự và gần giống với thân củ.
Các rễ phình to làm cơ quan lƣu trữ khác với củ thật sự, nó có các cấu trúc tế
bào bên trong và bên ngoài của các rẽ điển hình. Các củ thật sự có cấu trúc tế bào
của thân, còn trong rễ củ thì không có các đốt hoặc các lá suy thoái. Một đầu gọi là
đầu gần có các mô đỉnh đầu sinh ra các chồi để sau này phát triển thành thân và lá.
Đầu kia gọi là đầu xa, thông thƣờng sinh ra các rễ không bị biến đổi. Trong các củ
thật sự, trật tự là ngƣợc lại với đầu xa sinh ra thân cây. Về mặt thời gian, các rễ củ
là hai năm. Trong năm đầu tiên cây mẹ sinh ra các rễ củ và về mùa thu cây chết đi.
Năm sau các rễ củ sinh ra cây mới và bị tiêu hao trong quá trình tạo thành bộ rễ mới
cùng thân cây và ra hoa. Các mô còn lại chết đi trong khi cây sinh ra rễ củ mới cho
năm tiếp sau đó.
Cấu tạo khoai lang gồm ba phần: vỏ ngoài, vỏ cùi và thịt củ.
Hình 1.2. Cấu tạo củ khoai lang
Vỏ ngoài: mỏng, chiếm 1% trọng lƣợng củ, gồm những tế bào có chứa sắc
tố, cấu tạo chủ yếu là cellulose và hemicellulose. Tác dụng làm giảm các tác động
từ bên ngoài, hạn chế sự bay hơi nƣớc của khoai lang trong quá trình bảo quản.
Vỏ cùi: chiếm 5 – 12%, gồm những tế bào chứa tinh bột, nguyên sinh chất và
dịch thể. Hàm lƣợng tinh bột ở vỏ cùi ít hơn ở thịt củ.
Thịt củ: gồm các tế bào nhu mô có chứa tinh bột, hợp chất chứa nitơ, nƣớc,
đƣờng, gluxit.

1.2.2 Thành phần chủ yếu của khoai lang
1.2.2.1. Thành phần hóa học
Khoai lang là loại củ không lõi. Dọc theo thân củ có hệ thống xơ nói ngọn củ
với đuôi củ. Củ khoai lang có vỏ mỏng, chứa chủ yếu là xenlulo, có các chất sắc tố.
Thịt củ nằm trong củ chứa các tế bào nhu mô. Trong các tế bào này chủ yếu là tinh
bột, ngoài ra còn một số chất khác: hợp chất chứa nitơ, các nguyên tố vi lƣợng…
Củ khoai lang có nhiều tinh bột và hàm lƣợng dinh dƣỡng cao. Theo kết quả
nghiên cứu của Trung tâm nghiên cứu khoai lang Châu Á (1992), tỉ lệ chất khô
khoai lang 12,74 - 41,2%, hàm lƣợng tinh bột của khoai khô đạt 44,59 – 78,02%.
Bradbury và Hallooway (1998) đã phân tích 164 giống khoai lang của 5 nƣớc Châu
Á – Thái Bình Dƣơng, hàm lƣợng tinh bột khoai lang tƣơi là 5,3 – 28,4%, bình
quân 20,1% [17].
Ngoài thành phần tinh bột, khoai lang còn chứa nhiều chất dinh dƣỡng khác
nhƣ: đƣờng hòa tan, protein, vitamin. Khoai lang còn có chứa nhiều polyphenol,
khi bị tác động của men oxy hóa, biến thành màu nâu.
Bảng 1.1. Thành phần hóa học của khoai lang (tính cho 100 g sản phẩm)
Sản phẩm Củ tƣơi Khoai lang khô Rau khoai lang
Thành phần
Nƣớc (g) 68 11 91,9
Lipit (g) 0,2 0,5
Đạm (g) 0,8 2,2 2,6
Gluxit (g) Tổng 28,5 80 2,8
Đƣờng 4
Tinh bột 24,5
Xơ (g) 1,3 3,6 1,4
Khoáng Ca 34 48
(mg) P 49,4 54
Fe 1
Vitamin Caroten 0,3
(mg) B1 0,05
B2 0,05
PP 0,6

Các thành phần hóa học của các củ không cố định mà thƣờng thay đổi tùy
thuộc giống cây trồng, khí hậu, thổ nhƣỡng, điều kiện canh tác… Với hàm lƣợng
tinh bột lớn, công nghệ tách tinh bột đơn giản, nên khoai lang cũng đã đƣợc sử
dụng để khai thác tinh bột với số lƣợng đáng kể.
Bảng 1.2. Các axit amin có trong protein toàn phần (tính theo 16 gN)
Thành phần Hàm lƣợng Thành phần Hàm lƣợng
Arginin 2,9 Methionin 1,7
Histidin 1,4 Threonin 3,8
Lysine 1,3 Leucin 4,8
Trytophan 1,8 Isoleucin 3,6
Phenylalanin 4,33 Valin 5,6
1.2.2.2. Giá trị dinh dƣỡng và ứng dụng của khoai lang trong cuộc sống
Khi nhắc đến khoai lang, nhiều ngƣời Việt Nam cho rằng đây là loại cây có
giá trị dinh dƣỡng thấp, là loại thực phẩm chỉ dành cho ngƣời nghèo suốt ba buổi
ăn khoai trừ cơm lúc đất nƣớc còn khó khăn. Đến nay, khi thu nhập của nhiều
ngƣời dân đƣợc cải thiện đáng kể, thì họ quay lƣng với loại cây lƣơng thực này, rất
hiếm khi ăn khoai.
Mặc dù trên cùng đơn vị trọng lƣợng, khoai lang chỉ cung cấp số năng lƣợng
chỉ bằng 1/3 so lúa gạo và lúa mì do có chứa hàm lƣợng nƣớc cao hơn. Tuy nhiên,
khoai lang lại cho năng suất cao hơn lúa. Do năng suất cao nên tính trên đơn vị diện
tích và thời gian, khoai lang cho năng suất chất bột đƣờng cao gấp 1,5 lần và cho
giá trị thu nhập gấp 1,7 lần so với lúa.
Nhƣợc điểm của dinh dƣỡng gạo là hàm lƣợng vitamine A rất thấp, khoai
lang bí có lƣợng tiền chất vitamine A lên đến 9.180 µg/100 củ, chỉ thua cải xanh
(17.535) và cà rốt (13.485), còn lại có cao hơn rất nhiều so với xoài, nho, đu đủ, táo.
Thiếu vitamine A rất phổ biến ở các nƣớc đang phát triển, là nguyên nhân chính
gây bệnh khô võng mạc mắt ở trẻ em. Một ngày trẻ từ 6 – 12 tháng tuổi cần 350 mg
vitamine A, nên Liên hiệp quốc khuyến khích các nƣớc đang phát triển sử dụng
khoai lang bí để bổ sung nguồn vitamine A.
1.3. Lý do chọn đề tài
Các sản phẩm nông sản nói chung và khoai lang nói riêng là loại nguyên liệu
chứa nhiều nƣớc và giàu chất dinh dƣỡng do vậy dễ bị hƣ hỏng trong quá trình

chế biến và bảo quản. Thực trạng hiện nay khoai lang đƣợc trồng rất nhiều ở rộng
khắp các tỉnh trong cả nƣớc đặc biệt là ở Vĩnh Long với qui mô lớn, nhƣng nguồn
ra của khoai lang đang phụ thuộc hoàn toàn vào thị trƣờng Trung Quốc. Với những
tiêu chí khắc khe trong việc phân loại khoai lang và tự quyết về giá cả, đang khiến
những nông dân trồng khoai lang điêu đứng với mức giá trên lệch giữa khoai lang
vụng và khoai lang thành phẩm khoảng 30 lần (khoai lang thành phẩm 8000 - 12000
đồng/kg, khoai lang phế phẩm 300 đồng/kg). Khoai lang vụn thƣờng đƣợc các
buôn lái mua lại rồi phân phát lại cho các đầu mối thành phố, chợ. Khoai lang là
loại nông sản thu hoạch theo thờ vụ, nên khi thu hoạch tập chung và ồ ạt sẽ dẫn đến
việc ép giá và tồn đọng chờ đợi thƣơng lái đến mua. Vì vậy khoai lang sau khi thu
hoạch muốn đƣợc bảo quản tốt thì điều kiện đầu tiên là phải có độ ẩm nhỏ.
Vấn đề đặt ra là phải làm thế nào tiêu thụ đƣợc hết lƣợng khoai lang và đảm
bảo tính kinh tế, lợi nhuận cao cho ngƣời dân. Đồng thời giải quyết vấn đề khoai
lang vụn nhằm tạo nguồn nguyên liệu bột cho các qui trình chế biến tiếp theo. Đây
cũng là yêu cầu của ngƣời dân sản xuất khoai lang hiện nay.Nhận thức đƣợc vấn đề
trên, nhằm tăng chuổi giá trị cho nông sản nói chung và cho khoai lang nói riêng,
phƣơng pháp sấy là phƣơng pháp hợp lý có thể xử lý đƣợc những củ khoai lang
vụn, phụ phẩm cũng nhƣ thành phẩm để tạo ra sản phẩm khoai lang sấy khô có chất
lƣợng, đáp ứng nhu cầu thực tế xã hội đang đặt ra. Tuy nhiên, hiện nay chƣa có
một máy sấy nào đƣợc áp dụng cho việc chế biến khoai lang trong khu vực, trong
khi nhu cầu về sấy trong thực tế ngày càng cao. Với tình hình đó, đề tài tính toán và
thiết kế máy sấy khoai lang năng suất 100 kg/mẻ đƣợc thực hiện nhằm làm tiền đề
cho việc chế tạo ra một máy sấy phục vụ cho việc sấy khoai lang nói riêng cũng
nhƣ ngành công nghiệp sấy nƣớc ta nói chung.

Hình 1.3. Sơ đồ phân tích quy trình sản xuất tiêu thụ khoai lang ở Bình Tân -
Vinh Long
Khối lƣợng
trên 100 g/củ
Xuất khẩu, giá 8 - 12 ngàn/kg
Trung Quốc
Thành
phố
Khối lƣợng
dƣới 100 g/củ Thƣơng lái trong nƣớc Chợ
Giá 300 - 600 đồng/kg
Trong
vùng
Khoai lang tím
Vĩnh Long
HTX Nông
nghiệp và dịch
dụ Thành Đông
Đƣợc trồng với hình thức
Hộ gia đình
Canh tác 2
vụ trong
năm
Sản
lƣợng
thu
hoạch
24 tấn/ha
120 - 150
ngày /vụ

1.4. Các nghiên cứu trong và ngoài nƣớc liên quan đến đề tài
1.4.1. Tình hình chế biến sử dụng khoai lang trên thế giới
Theo Colllins và Walter (1985) và Woolfe (1992), Sakamoto và Bowkamp
(1985) cho rằng có các hƣớng chế biến khoai lang chủ yếu:
- Chế biến các món ăn trực tiếp cho ngƣời.
- Chế biến công nghiệp.
- Chế biến thức ăn gia súc.
Phần lơn khoai lang đƣợc bảo quản và tích trữ trong một thời gian nhất định
là bằng cách thái lát rồi phơi khô. Khoai lang khô có thể nghiền thành bột để làm
bánh hoặc sản xuất tinh bột, cồn, rƣợu…
Ở Pêru và Philippin đã áp dụng máy sấy bằng năng lƣợng mặt trời.
Ở các nƣớc nông nghiệp phát triển nhƣ Mỹ và Nhật đã xây dựng quy trình
sản xuất công nghiệp bánh nổ (Flakes) và bánh miếng nhỏ khô. Ngoài ra, ở Mỹ,
Australia, Đài Loan, Ấn Độ và Braxin khoai lang còn đƣợc đóng hộp cả củ, bổ đôi
hoặc cắt khúc trong nƣớc xi rô hoặc đóng hộp chân không không có xi rô.
Khoai lang còn có thể ƣớp lạnh, rán giòn (Chips), làm mức kẹo, mì ăn liền,
nƣớc giải khát và một số sản phẩm khác.
1.4.2. Tình hình chế biến sử dụng khoai lang ở Việt Nam
Ở Việt Nam, khoai lang đƣợc sử dụng rộng rãi làm lƣơng thực và thực
phẩm, nhƣng chế biến khoai lang chƣa đƣợc quan tâm nên mới chỉ ở quy mô nhỏ
hẹp. Ngoài thái con chì và phơi khô để nấu với đổ, nghiền làm bánh, mứt, thì Viện
Công nghệ sau thu hoạch đã đƣa ra quy trình kỹ thuật sản xuất đƣờng nha và
dextrin từ khoai lang và sắn. Tinh bột từ khoai lang có thể sản xuất miến hay sản
xuất tinh bột khoai lang sử dụng enzym.
Việc sử dụng củ hoặc thân lá khoai lang cho ngƣời và gia súc cũng rất khác
nhau giữa các vùng. Ở miền Bắc, những nơi chủ yếu trồng lúa thì khoai lang đƣợc
sử dụng chính cho thức ăn gia súc chiếm từ 40 – 80%. Có thể thấy việc sử dụng
khoai lang làm lƣơng thực ở các vùng chỉ đạt từ 10 – 40%. Ngoài ra chỉ có khoảng
20% khoai lang đƣợc lƣu hành trên thị trƣờng [17].
Nghiên cứu sấy khoai lang bằng sấy thăng hoa...

CHƢƠNG II
CƠ SỞ LÝ THUYẾT CỦA QUÁ TRÌNH SẤY
2.1. Khái niệm
Sấy là quá trình loại bỏ nƣớc ra khỏi sản phẩm cho đến khi độ hoạt động
nƣớc (độ ẩm) đủ thấp để ngăn chặn sự phát triển của vi sinh vật. Quá trình sấy
không chỉ lấy nƣớc (thoát ẩm) bên trong sản phẩm, mà còn tác động ảnh hƣởng đến
đặc tính vật lý và hóa học của sản phẩm, cụ thể là: thay đổi hình dạng, kích thƣớc,
độ cứng, mùi thơm, hƣơng vị và giá trị dinh dƣỡng của sản phẩm [5].
2.2. Vật liệu ẩm
Vật liệu ẩm là những vật có chứa một khối lƣợng nƣớc và hơi nƣớc bên
trong, trong quá trình sấy cần tách một lƣợng nƣớc nhất định ra khỏi vật liệu này.
Có thể xem vật liệu ẩm gồm hai phần là chất rắn và nƣớc (ẩm), trong đó phần chất
rắn gọi là vật khô tuyệt đối. Trạng thái ẩm của vật liệu đƣợc biểu thị qua độ ẩm
tuyệt đối, độ ẩm tƣơng đối, độ ẩm cân bằng, độ chứa ẩm và nồng độ ẩm. Sự liên kết
giữa ẩm và vật liệu khô phụ thuộc vào tính chất của chất lỏng, cấu trúc vật liệu và
môi trƣờng hình thành liên kết đó [5].
2.3. Các đặc trƣng trạng thái liên kết của vật liệu ẩm
2.3.1. Độ ẩm tuyệt đối (Độ ẩm theo cơ sở khô)
Độ ẩm tuyệt đối là tỷ số giữa khối lƣợng ẩm chứa trong vật với khối lƣợng
chất khô tuyệt đối. Độ ẩm tuyệt đối đƣợc ký hiệu ω0. Ta có:
ω = Gn . 100 [%] (2-1)
0
GK
Trong đó Gn - khối lƣợng ẩm chứa trong vật liệu [kg].
GK - khối lƣợng vật khô tuyệt đối [kg].
Độ ẩm tuyệt đối có giá trị từ 0% đến ∞. Vật có độ ẩm tuyệt đối 0% là vật khô
tuyệt đối và vật có độ ẩm ∞ là vật chứa toàn bộ nƣớc [1].

2.3.2. Độ ẩm toàn phần (Độ ẩm theo cơ sở ƣớt)
Độ ẩm toàn phần là tỷ số giữa khối lƣợng ẩm chứa trong vật với khối lƣợng
của vật ẩm. Ký hiệu độ ẩm toàn phần là ω ta có:
ω = Gn .100 [%] (2-2)
G
Trong đó G - khối lƣợng vạt ẩm: G = Gn + GK [kg]
Độ ẩm toàn phần có giá trị từ 0 đến 100%. Vật có độ ẩm toàn phần 0% là vật
khô tuyệt đối và 100% là vật toàn nƣớc. Nhƣ vậy độ ẩm toàn phần luôn luôn nhỏ
hơn 100%.
Từ các biểu thức (2.1) và (2.2) ta có đƣợc quan hệ giữa độ ẩm tuyệt đối và độ
ẩm toàn phần [9]. Ta có:
ω =Gn .100 =ωG/100 .100= ω
0
GK G-Gn 1-Gn/G
ω0 =
ω
. 100% (2-3)
100-ω
2.3.3. Độ chứa ẩm
Độ chứa ẩm là tỷ số giữa lƣợng chứa ẩm trong vật với khối lƣợng vật khô
tuyệt đối. Độ chứa ẩm ký hiệu là u. Ta có:
u = Gn [kg ẩm/kg vật khô] (2-4)
GK
Độ chứa ẩm không những đặc trƣng cho toàn bộ vật mà còn có thể đặc trƣng
cho từng vật thể. Nếu độ chứa ẩm phân bố đều trong toàn bộ vật thể thì ta có quan
hệ sau:
ω0 = 100u %
hay
u =
ω0 [kg/kg] (2-5)
100

2.3.4. Nồng độ ẩm.
Nồng độ ẩm là khối lƣợng ẩm chứa trong 1m3
vật thể. Nồng độ ẩm ký hiệu
N. Ta có:
N = Gn [kg/m3
] (2-6)
V
Trong đó: V - thể tích vật.
Nếu gọi ρK là khối lƣợng riêng của vật khô tuyệt đối thì từ (2-4) và (2-6) ta
có:
N = u. ρ0 (2-7)
Trong đó: ρ0 = GK là khối lƣợng riêng của vật khô tuyệt đối.
VK
2.3.5. Độ ẩm cân bằng
Độ ẩm cân bằng là độ ẩm của vật khi ở trạng thái cân bằng với môi trƣờng
xung quanh vật đó. Ở trạng thái này độ chứa ẩm trong vật là đồng đều và phân áp
suất hơi nƣớc trên bề mặt vật ẩm bằng phân áp suất hơi nƣớc trên bề mặt vật ẩm
bằng phân áp suất hơi nƣớc trong không khí ẩm. Lúc này không tồn tại sự trao đổi
chất ẩm giữa vật và môi trƣờng. Nhƣ vậy độ ẩm cân bằng phụ thuộc trạng thái của
môi trƣờng bao quanh vật. Độ ẩm cân bằng ký hiệu ωcb, ωocb, ucb... Trong kỹ thuật
sấy độ ẩm cân bằng có ý nghĩa lớn, nó xác định giới hạn quá trình sấy và dùng để
xác định độ ẩm bảo quản của mỗi loại vật liệu trong những điều kiện môi trƣờng
khác nhau. Một vật ẩm có độ ẩm ω1 đặt trong môi trƣờng không khí ẩm có trạng
thái nhất định t1, φ1. Nếu độ ẩm của vật ω1 lớn hơn độ ẩm cân bằng tƣơng ứng với
trạng thái không khí t1, φ1 thì vật ẩm sẽ thoát ẩm cho tới khi đạt tới trị số độ ẩm cân
bằng ωcb1. Ngƣợc lại nếu ω1 < ωcb1 thì vật sẽ hấp thu ẩm để cho độ ẩm của nó tăng
lên cho tới khi đạt tới trị số cân bằng. Vì vậy khi cần bảo quản một sản phẩm có độ
ẩm nhỏ hơn độ ẩm cân bằng ứng với môi trƣờng không khí trong phòng ta không
thể để sản phẩm trong điều kiện không khí trong phòng vì nhƣ vậy sản phẩm sẽ hấp
thu ẩm làm cho độ ẩm của nó tăng lên dẫn tới giảm đáng kể thời gian bảo quản an
toàn, sản phẩm mau hỏng. Trong trƣờng hợp này để bảo quản sản phẩm phải dùng
bao gói hoặc nhà kho mà độ ẩm tƣơng đối tƣơng đối của không khí nhỏ hơn so với
môi trƣờng bên ngoài. Tức là làm sao cho độ ẩm cân bằng của sản phẩm tƣơng ứng
với điều kiện môi trƣờng trong kho bảo quản phải nhỏ hơn hay bằng độ ẩm của vật
cần bảo quản. Có nhƣ vậy khi sản phẩm đạt tới trạng thái cân bằng với môi trƣờng
trong kho thì độ ẩm của nó không vƣợt quá trị số độ ẩm cho phép [9].

2.4. Các dạng liên kết và năng lƣợng liên kết trong vật liệu ẩm
Khi nghiên cứu quá trình sấy một vấn đề quan trọng là phải xác định đƣợc
các dạng tồn tại và các hình thức liên kết giữa ẩm với vật khô. Vật ẩm thƣờng là tập
hợp của ba pha rắn, lỏng và hơi. Các vật rắn đem sấy thƣờng là các vật xốp mao
dẫn hoặc keo xốp mao dẫn. Trong các mao dẫn có chứa ẩm lỏng cùng với hỗn hợp
hơi - khí có thể rất lớn (thể tích xốp) nhƣng tỷ lệ khối lƣợng của nó so với phần rắn
và phần ẩm lỏng có thể bỏ qua. Do vậy trong kỹ thuật sấy thƣờng coi vậy 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 đƣợc sử dụng rộng rãi hơn vì nó nêu đƣợc bản chất hình thành các
dạng liên kết ẩm khác nhau. Theo cách này tất cả các dạng liên kết ẩm đƣợc chia
làm ba nhóm chính là: liên kết hóa học, liên kết hóa lý và liên kết cơ lý [9].
2.4.1 Liên kết hóa học
Liên kết hóa học giữa ẩm và vật liệu khô rất bền vững, trong đó các phân tử
ẩm trở thành một bộ phận trong thành phần hóa học của phân tử vật ẩm. Năng
lƣợng liên kết ẩm hóa học hình thành nhờ lực tác dụng của các ion hydroxin, hoặc
nhờ mối liên kết tinh thể ngậm nƣớc và có giá trị lớn nhất so với các dạng liên kết
ẩm khác. Ẩm liên kết hóa học chỉ có thể đƣợc tách ra khi có phản ứng hóa học và
thƣờng phải nung nóng vật đến nhiệt độ cao, dẫn đến sự thay đổi tính chất hóa lý
của vật. Có thể xác định năng lƣợng tự do của nƣớc liên kết hóa học và nhiệt lƣợng
cân thiết để phá vỡ mối liên kết đó dựa vào áp suất thủy phân theo nhiệt độ. Trong
quá trình sấy ẩm liên kết hóa học không bị tách ra.
2.4.2. Liên kết hóa lý
Liên kết hóa lý không đòi hỏi nghiêm ngặt về tỷ lệ thành phần liên
kết, bao gồm liên kết hấp phụ và liên kết thẩm thấu.
Liên kết hấp phụ của nƣớc có gắn liền với các hiện tƣợng xảy ra trên
bề mặt giới hạn của các pha (rắn hoặc lỏng). Bán kính tƣơng đƣơng của hạt từ 109
÷ 107
m. Do cấu tạo vật keo có bề mặt bên trong rất lớn và năng lƣợng tự do đáng
kể, khi tiếp xúc với không khí ẩm, ẩm sẽ xâm nhập vào các bề mặt tự do này tạo
thành liên kết hấp phụ giữa ẩm và bề mặt.
Liên kết thẩm thấu là sự liên kết giữa nƣớc và vật rắn do có sự chênh
lệch nồng độ các chất hòa tan ở trong và ngoài tế bào. Khi nƣớc ở bề mặt vật thể

bay hơi thì nồng độ của dung dịch ở đó tăng lên và nƣớc ở sâu bên trong sẽ thấm ra
ngoài. Ngƣợc lại, khi đặt vật thể vào trong nƣớc thì nƣớc sẽ thấm vào trong.
2.4.3 Liên kết cơ lý
Đây là dạng liên kết giữa ẩm và vật liệu đƣợc tạo thành do sức căng bề mặt
của ẩm trong các mao dẫn hay trên bề mặt ngoài của vật. Liên kết cơ học bao gồm
liên kết cấu trúc, liên kết mao dẫn và liên kết dính ƣớt.
Liên kết cấu trúc là liên kết giữa ẩm và vật liệu hình thành trong quá trình
hình thành vật. Để tách ẩm trong các trƣờng hợp liên kết cấu trúc ta có thể làm cho
ẩm bay hơi, nén ép vật hoặc phá vỡ cấu trúc vật… Sau khi tách ẩm, vật bị biến dạng
nhiều, có thể thay đổi tính chất hoặc thậm chí có thể thay đổi trạng thái pha.
Liên kết mao dẫn: nhiều vật ẩm có cấu tạo mao quản trong nó có vô số các
mao quản. Khi đặt vật thể này trong môi trƣờng không khí ẩm thì hơi nƣớc sẽ
ngƣng tụ trên bề mặt mao quản và theo các mao quản xâm nhập vào trong vật thể.
Liên kết dính ƣớt: là liên kết do nƣớc bám dính vào bề mặt vật. Ẩm liên kết
dính ƣớt dễ tách khỏi vật bằng phƣơng pháp bay hơi đồng thời có thể tách ra bằng
các phƣơng pháp cơ học nhƣ: lau, thấm, thổi, vắt ly tâm.
2.5. Tác nhân sấy
Tác nhân sấy là những chất dùng để chuyên chở lƣợng ẩm tách ra từ vật sấy.
Trong quá trình sấy môi trƣờng buồng sấy luôn luôn đƣợc bổ sung ẩm thoát ra từ
vật sấy. Nếu lƣợng ẩm này không đƣợc mang đi thì độ ẩm tƣơng đối trong buồng
sấy tăng lên đến một lúc nào đó sẽ đạt đến sự cân bằng giữa vật sấy và môi trƣờng
trong buồng sấy và quá trình thoát ẩm từ vật sấy sẽ ngừng lại, lúc này phân áp suất
hơi nƣớc thoát ra từ vật bằng với phân áp suất của hơi nƣớc trong buồng sấy. Do
vậy cùng với việc cung cấp nhiệt cho vật để hóa hơi ẩm lỏng đồng thời phải tải ẩm
đã thoát ra khỏi vật ra khỏi buồng sấy. Ngƣời ta sử dụng tác nhân sấy làm nhiệm vụ
này. Các tác nhân sấy thƣờng là các chất khí nhƣ: không khí, khói lò, hơi quá nhiệt.
Chất lõng cũng đƣợc sử dụng làm tác nhân sấy nhƣ các loại dầu, một số loại muối
nóng chảy… Trong đa số các quá trình sấy tác nhân sấy còn làm nhiệm vụ gia nhiệt
cho sản phẩm sấy, ví dụ, trong quá trình sấy đối lƣu tác nhân sấy vừa làm nhiệm vụ
gia nhiệt cho vật liệu sấy vừa làm nhiệm vụ tải ẩm. Ở một số quá trình sấy nhƣ sấy
bức xạ tác nhân sấy còn có nhiệm vụ bảo vệ sản phẩm sấy ra khỏi quá nhiệt. Vì vậy
ta phải ngiên cứu các loại tác nhân sấy tìm ra các thông số dặc trƣng nhằm sử dụng
chúng một cách có hiệu quả nhất trong các quá trình sấy. Sau đây là hai loại tác
nhân sấy thông dụng không khí và khói [9].

2.5.1. Không khí ẩm
Không khí là loại tác nhân sấy có sẵn trong tự nhiên, không gây độc hại và
không gây bẩn sản phẩm sấy. Không khí là hỗn hợp của nhiều chất khí khác nhau.
Không khí bao gồm một số chất khí chủ yếu là oxygen (O 2 , 20,9476%) và nitrogen
(N2 , 78,084%) cộng với một lƣợng nhỏ các khí nhƣ argon (Ar, 0,934%), carbon
dioxide (CO 2 , 0,0314%), neon (Ne, 0,001818%), helium (He, 0,000524%), và các
chất khí khác 0,000658%. Các tỷ lệ % này tính theo trọng lƣợng và có thể thay đổi
ít nhiều tùy điều kiện môi trƣờng, vị trí địa lý.
Không khí tự nhiên có chứa một lƣợng hơi nƣớc nhất định. Lƣợng hơi nƣớc
này đƣợc diễn tả bằng độ ẩm. Tỷ số trọng lƣợng hơi nƣớc chứa trong không khí
sấy luôn nhỏ hơn 1/10. Tính chất của không khí đƣợc diễn tả bởi các thông số đặc
trƣng sau:
a. Áp suất hơi
Áp suất hơi là áp suất riêng phần sinh ra bởi các phần tử hơi nƣớc trong
không khí ẩm. Khi không khí bảo hòa ẩm hoàn toàn, áp suất hơi của nó đƣợc gọi là
áp suất hơi bão hòa.
b. Độ ẩm tuyệt đối
Độ ẩm tuyệt đối của không khí ẩm, tính bằng kg/kg không khí khô (kkk), là
lƣợng nƣớc (hơi ẩm) tính bằng kg (hay gam), chứa trong 1 kg kkk. Độ ẩm tuyệt đối
của không khí đôi khi còn gọi là độ ẩm riêng hay tỷ số ẩm, có giá trị rất nhỏ từ
0,005 đến 0,2 kg hơi nƣớc/kg kkk.
c. Độ ẩm tƣơng đối
Độ ẩm tƣơng đối của không khí ẩm là tỷ số giữa độ ẩm tuyệt đốia và độ ẩm
cực đạimax .
Độ ẩm tƣơng đối đƣợc tính bằng % và có giá trị từ 0,5% đến 100%. Không
khí bảo hòa ẩm tức không khí có độ ẩm tƣơng đối là 100%.

d. Thể tích riêng của không khí
Là thể tích của 1 kg kkk, tính bằng m 3
/kg kkk. Thể tích riêng bằng nghịch
đảo của khối lƣợng riêng. Thể tích riêng của khí sấy có giá trị từ 0,78 đến 1,59
m 3
/kg kkk.
e. Nhiệt độ của không khí
Hỗn hợp hơi nƣớc có thể diễn tả bằng nhiệt độ bầu khô, nhiệt độ bầu ƣớt
hoặc bằng nhiệt độ điểm sƣơng. Nhiệt độ không khí dùng để sấy thƣờng trong
khoảng 4 ÷ 28 0
C.
Nhiệt độ bầu khô là nhiệt độ đƣợc đo bằng một nhiệt kế hay một cặp nhiệt
độ thông thƣờng.
Nhiệt độ bầu ƣớt là nhiệt độ mà tại đó nƣớc, do bốc hơi thành không khí ẩm,
có thể đƣa không khí đến bảo hòa trong trạng thái ổn định.
Nhiệt độ điểm sƣơng là nhiệt độ mà tại đó hơi ẩm trong không khí bắt đầu
ngƣng tụ thành sƣơng (còn gọi là nhiệt độ đọng sƣơng).
f. Enthalpy (h)
Enthalpy (h) của hỗn hợp không khí – hơi nƣớc là lƣợng nhiệt năng chứa
trong hỗn hợp hơi nƣớc – không khí. Năng lƣợng này là một kết hợp bởi hai loại
nhiệt: nhiệt cảm và nhiệt ẩn. Enthalpy đƣợc đo bằng kJ/kgkkk và có trị số từ 23 đến
314 kJ/kgkkk.

Nhiệt cảm (sensible heat) là nhiệt thêm vào không khí mà không làm

thay đổi độ ẩm tuyệt đối của nó hoặc nhiệt tạo ra sự biến đổi nhiệt độ khi có sự
truyền nhiệt.

Nhiệt ẩn (latent heat) là nhiệt tạo ra một sự biến đổi về trạng thái của
vật chất nhƣng không làm thay đổi về nhiệt độ.


2.5.2. Khói lò
Ngoài không khí ẩm, khói lò cũng là tác nhân sấy phổ biến. Khói lò có thể
tạo ra nhờ đốt nhiều loại nhiên liệu mà chủ yếu là than đá, các loại củi và dầu nặng.
Khói lò thƣờng sử dụng trong các thiết bị sấy có thể với tƣ cách là nguồn cung cấp
nhiệt gián tiếp để đốt nóng tác nhân sấy (trong calorifer khí - khói) hoặc với tƣ cách
là tác nhân sấy vừa trực tiếp cung cấp nhiệt cho vật liệu sấy vừa mang ẩm thải vào
môi trƣờng.
Trong khói lò có hai thành phần: khói khô và hơi nƣớc. Vì vậy, với tƣ cách
là một tác nhân sấy có thể xem khói lò là một dạng nào đó của không khí ẩm. Nói
cách khác nếu biết entanpy, lƣợng chứa ẩm d, độ ẩm tƣơng đối φ và nhiệt độ t của
nó thì có thể xem khói lò nhƣ một dạng không khí ẩm tƣơng đƣơng.
Hình 2.1. Sơ đồ nguyên lý của hệ thống sấy bằng khói lò
* Ưu điểm sấy bằng khói lò
● Có thể điều chỉnh nhiệt độ môi chất sấy trong một khoảng rất rộng.
● Cấu trúc hệ thống đơn giản, dễ chế tạo, lắp đặt.
● Đầu tƣ vốn ít vì không phải dùng calorifer.
● Giảm tiêu hao điện năng, do giảm trở lực hệ thống.
● Nâng cao hiệu quả sử dụng của thiết bị.
* Nhược điểm
● Gây bụi bẩn cho sản phẩm và thiết bị.
● Có thể xảy ra hỏa hoạn hoặc các phản ứng hóa học không cần thiết ảnh
hƣởng đến chất lƣợng sản phẩm.
Trong công nghiệp thực phẩm khói lò thƣờng ít đƣợc sử dụng. Trong một số
trƣờng hợp có thể dùng để sấy một số hạt nông sản. Ngoài ra, có thể sử dụng khí tự
nhiên làm chất đốt vì khói tạo thành tƣơng đối sạch. Tuy nhiên do thành phần khói
vẫn có hàm lƣợng ẩm và khí oxit nitơ cao (dễ gây ung thƣ), nên cần phải tiếp tục
đƣợc làm sạch trƣớc khi sử dụng để sấy sản phẩm.

2.6. Động học quá trình sấy
Động học của quá trình sấy khảo sát sự thay đổi của các thông số đặc trƣng
của vật sấy (độ ẩm, nhiệt độ) theo thời gian trong quá trình sấy. Các quy luật nghiên
cứu đƣợc ở động học quá trình sấy cho phép tính toán lƣợng ẩm bay hơi, nhiệt
lƣợng cần cung cấp cho quá trình sấy, từ đó xác định đƣợc thời gian sấy cũng nhƣ
các chế độ sấy phù hợp nhất đối với các loại sản phẩm sấy khác nhau. Sự thay đổi
ẩm và nhiệt độ của vật phụ thuộc vào cƣờng độ và quan hệ của các quá trình trao
đổi nhiệt, trao đổi chất bên trong và trên bề mặt vật liệu sấy, dƣới tác dụng của môi
trƣờng xung quanh vật sấy. Trong đó vai trò quyết định là quá trình truyền nhiệt
truyền khối giữa vật và môi trƣờng. Trao đổi nhiệt và chất bên trong vật là quá trình
rất phức tạp bị ảnh hƣởng của dạng liên kết ẩm trong vật thể. Vì vậy việc nghiên
cứu động học quá trình sấy bằng thực nghiệm là vô cùng quan trọng [6].
2.6.1. Đặc điểm diễn biến của quá trình sấy
» Theo sự thay đổi của vật liệu sấy thì quá trình sấy có ba thời kỳ:
● Theo thời kỳ làm nóng vật: Vật liệu sấy đƣợc gia nhiệt để đạt đƣợc nhiệt độ
nhiệt kế bầu ƣớt t u .
● Thời kỳ tốc độ sấy không đổi: Vật liệu sấy có nhiệt độ lớn hơn t u và tăng dần
đến nhiệt độ môi trƣờng sấy.
● Thời kỳ tốc độ sấy giảm dần: Vật liệu sấy có nhiệt độ lớn hơn t u .
Trong ba thời kỳ trên thì thời kỳ thứ nhất thƣờng xảy ra rất nhanh so với hai
thời kỳ sau. Khi phân tích quá trình sấy ngƣời ta kết hợp hai thời kỳ đầu làm một và
chia quá trình sấy thành hai giai đoạn: giai đoạn tốc độ sấy không đổi và giai đoạn
tốc độ sấy giảm dần.
2.6.1.1. Giai đoạn tốc độ sấy không đổi
Kết thúc giai đoạn gia nhiệt, nhiệt độ vật bằng nhiệt độ nhiệt kế bầu ƣớt tƣ.
Tiếp tục cung cấp nhiệt, ẩm trong vật sẽ hóa hơi còn nhiệt độ của vật giữ không đổi
nên nhiệt lƣợng cung cấp chỉ để làm hóa hơi nƣớc. Ẩm sẽ hóa hơi ở lớp vật liệu sát
bề mặt vật, ẩm lỏng ở bên trong vật sẽ truyền ra ngoài bề mặt vật để hóa hơi. Do
nhiệt độ không khí nóng không đổi, nhiệt độ vật cũng không đổi nên chênh lệch
nhiệt độ giữa vật và môi trƣờng cũng không đổi. Do vậy tốc độ bay hơi ẩm của vật

cũng không đổi. Điều này sẽ làm cho tốc độ giảm của độ chứa ẩm của vật theo thời
gian
w

không đổi, có nghĩa là tốc độ sấy
không đổit
w
= const.
 
 t
Trong giai đoạn sấy tốc độ không đổi biến thiên của độ chứa ẩm theo thời
gian là tuyến tính. Ẩm đƣợc thoát ra trong giai đoạn này là ẩm tự do. Khi độ ẩm của
vật đạt đến trị số giới hạn thì giai đoạn sấy tốc độ không đổi chấm dứt. Đồng thời
cũng chấm dứt giai đoạn thoát ẩm tự do chuyển sang giai đoạn sấy tốc độ giảm.

2.6.1.2. Giai đoạn tốc độ sấy giảm dần
Năng lƣợng để bay hơi ẩm liên kết lớn hơn so với ẩm tự do và tăng lên khi
độ ẩm của vật càng giảm. Vì vậy, tốc độ bay hơi ẩm lúc này nhỏ hơn so với trƣớc
và càng giảm dần theo thời gian. Trong khi đó nhiệt độ của vật lại tăng dần, lớn hơn
nhiệt độ nhiệt kế ƣớt, tiến tới nhiệt độ của môi trƣờng sấy. Khi độ ẩm của vật giảm
xuống bằng độ ẩm cân bằng (wcb) ứng với điều kiện môi trƣờng xung quanh, nhiệt
độ của vật bằng nhiệt độ môi trƣờng, vật với môi trƣờng cân bằng nhiệt và ẩm thì
w
quá trình bay hơi ẩm chấm dứt, có nghĩa tốc độ sấy bằng không  = 0. Tốc đột
sấy càng nhỏ th thời gian càng dài, phần lớn thời gian sấy các vật liệu ở giai đoạn
này lớn hơn rất nhiều so với giai đoạn tốc độ sấy không đổi. Để cho độ ẩm của vật
đạt đƣợc độ ẩm cân bằng thì thời gian sấy t nên trong thực tế cuối quá trình sấy
vật thƣờng có độ ẩm cuối cùng w 2 lớn hơn độ ẩm cân bằng. Do độ ẩm cân bằng
phụ thuộc vào môi trƣờng (tk , ) cho nên cần chọn các thông số của tác nhân sấy.
2.6.2. Những quy luật cơ bản của quá trình sấy
Các quy luật thay đổi các đặc tính cơ bản của quá trình sấy là những quy luật
nhận đƣợc qua nghiên cứu thực nghiệm. Trong đó quan trọng nhất là các quy luật
thay đổi của độ ẩm theo thời gian sấy, quy luật thay đổi của nhiệt độ vật sấy theo
thời gian sấy và quy luật thay đổi của tốc độ sấy. Các quy luật này biểu thị dƣới
dạng đồ thị tƣơng ứng là các đƣờng cong sấy, đƣờng cong tốc độ sấy và đƣờng
cong nhiệt độ vật sấy.

2.6.2.1. Đƣờng cong sấy
Hình 2.2. Đƣờng cong sấy
Đƣờng cong sấy biểu diễn quan hệ giữa độ ẩm trung bình của vật liệu sấy và
thời gian sấy. Đƣờng cong sấy có thể chia làm 3 phần tƣơng ứng với 3 giai đoạn của
diễn biến quá trình sấy. Từ đồ thị cho thấy, giai đoạn đầu của quá trình, độ ẩm vật liệu
giảm theo đƣờng cong, nhiệt độ của vật tăng rất nhanh để nhiệt độ bề mặt vật đạt đến
nhiệt độ nhiệt kế ƣớt. Giai đoạn này gọi là giai đoạn đốt nóng và đƣợc biểu diễn bởi
đƣờng cong AB. Sau giai đoạn đốt nóng hầu nhƣ nhiệt độ của vật không đổi nhƣng độ
ẩm trung bình của vật giảm rất nhanh với quan hệ gần nhƣ tuyến tính với thời gian sấy,
tốc độ sấy trong giai đoạn này không đổi. Vì vậy, ngƣời ta gọi giai đoạn này của quá
trình sấy là giai đoạn tốc độ sấy không đổi và biển diễn bởi đƣờng thẳng BC trên đồ
thị. Sau giai đoạn BC, tốc độ sấy giảm dần, nhiệt độ vật liệu sấy bắt đầu tiếp tục tăng,
đƣờng cong sấy lõm lên trên. Khi kết thúc quá trình sấy, đƣờng cong sấy tiệm cận với
đƣờng thẳng biểu diễn giá trị của độ ẩm cân bằng. Khi sấy đến độ ẩm cân bằng, quá
trình sấy kết thúc, tốc độ sấy bằng không.
2.6.2.2. Đƣờng cong tốc độ sấy
Tốc độ sấy là sự thay đổi độ ẩm của vật liệu sấy trong một đơn vị thời gian.
Đƣờng cong tốc độ sấy đƣợc xây dựng bằng phƣơng pháp vi phân đồ thị theo
đƣờng cong sấy. Tốc độ sấy ở thời điểm đã cho đƣợc xác định nhƣ là tang góc

nghiêng của tiếp tuyến qua điểm đƣờng cong sấy tƣơng ứng với độ ẩm xác định
của vật liệu. Phƣơng pháp này chƣa đạt độ chính xác đầy đủ, đặc biệt ở cuối quá
trình sấy khi đƣờng cong sấy tiệm cận với đƣờng độ ẩm cân bằng, việc vẽ chính
xác đƣờng cong sấy trở nên khó khăn. Để khắc phục nhƣợc điểm này ngƣời ta
dùng phƣơng pháp đạo hàm số và tính toán tốc độ sấy trung bình sau khoảng thời
gian trung bình không lớn.
Hình 2.3. Đƣờng cong tốc độ sấy
1 - Vật liệu xốp mao dẫn có bề mặt riêng bốc hơi lớn: giấy, cáctông.
2 – Vật liệu xốp mao dẫn có bề mặt riêng bốc hơi lớn: vải, vỏ mỏng.
3 – Vật liệu xốp mao dẫn có bề mặt bốc hơi nhỏ.
4, 5, 6 – Hệ phức tạp, vật keo xốp mao dẫn, hạt lƣơng thực.
Tốc độ sấy là sự thay đổi độ ẩm của vật liệu sấy trong một đơn vị thời gian
(dW/d
t
, %/h). Đƣờng cong tốc độ sấy đƣợc xậy dựng bằng phƣơng pháp vi phân
đồ thị theo đƣờng cong sấy. Tốc độ sấy ở thời điểm đã cho đƣợc xác định nhƣ là
tang góc nghiêng của tiếp tuyến qua điểm đƣờng cong sấy (hình 2.2), tƣơng ứng
với độ ẩm xác định của vật liệu. Phƣơng pháp này chƣa đạt độ chính xác đầy đủ,
đặc biệt ở cuối quá trình sấy khi đƣờng cong sấy tiệm cận với đƣờng độ ẩm cân
bằng, việc vẽ chính xác đƣờng cong sấy trở nên khó khăn. Để khắc phục nhƣợc
điểm này ngƣời ta dùng phƣơng pháp đạo hàm và tính toán tốc độ sấy trung bình
sau khoảng thời gian trung bình không lớn.
Ở hình 2.3 cho thấy đƣờng cong sấy của các vật liệu khác nhau. Đầu tiên
(giai đoạn làm nóng) tốc độ sấy tăng từ 0 đến giá trị cực đại N. Ở thời kỳ tốc độ

không đổi N = const. Sau đó (từ điểm K 1 ) tốc độ sấy bắt đầu giảm. Trong thời kỳ
giảm tốc độ sấy, đặc tính của đƣờng cong phụ thuộc vào cấu trúc của vật liệu, kích
thƣớc mẫu, dạng liên kết ẩm. Ứng với từng vật liệu khác nhau, đƣờng cong sấy sẽ
khác nhau.
2.6.2.3. Đƣờng cong nhiệt độ sấy
Hình 2.4. Đƣờng cong nhiệt độ sấy
Hình 2.4 trình bày đƣờng cong nhiệt độ sấy với mẫu vật liệu mỏng và dày
khí sấy đối lƣu. Giai đoạn đầu, vật liệu đƣợc hâm nóng, nhiệt độ bề mặt vật liệu
tăng nhanh chóng đạt nhiệt độ bầu ƣớt. Nhiệt độ bề mặt vật liệu không thay đổi
trong suốt giai đoạn đầu. Khi bắt đầu bay hơi mạnh, toàn bộ nhiệt lƣợng bề mặt
nhận đƣợc dùng để hóa hơi. Trong thời gian này, vật liệu có nhiệt độ bằng với nhiệt
độ bốc hơi.
Ở giai đoạn tốc độ sấy không đổi, nhiệt độ ở tâm vật liệu ẩm cũng không đổi.
Khi ẩm không còn bay hơi mạnh nữa, thì nhiệt ở trên bề mặt cũng nhƣ ở tâm vật bắt
đầu tăng lên và giai đoạn tốc độ sấy không đổi kết thúc và bắt đầu tốc độ sấy giảm
dần. Khi độ ẩm của vật đạt độ ẩm cân bằng, nhiệt độ của nó bằng nhiệt độ không
khí tk (tác nhân sấy).
Nhƣ vậy ở giai đoạn làm nóng vật liệu, nhiệt độ trong buồng sấy đƣợc mô tả
nhƣ sau:
t k > tƣ > t b > t 0
Trong đó:

t k - nhiệt độ tác nhân sấy;
tƣ - nhiệt độ nhiệt kế bầu ƣớt;
t b - nhiệt độ bề mặt vật liệu;
t 0 - nhiệt độ tâm vật liệu;
Giai đoạn cuối hâm nóng, nghĩa là bắt đầu thời kỳ sấy thứ nhất:
tk > tƣ = tb > t0
Cuối cùng thời kỳ thứ hai của quá trình sấy:
tk > tb > tƣ ≤ t0
Trong thời kỳ thứ hai tùy theo độ sâu của vùng bốc hơi, nhiệt độ trung bình
của vật liệu tăng và có thể cao hơn nhiệt độ bốc hơi, còn nhiệt độ bề mặt gần bằng
nhiệt độ môi trƣờng. Nếu vật liệu sấy đạt độ ẩm cân bằng, thì tốc độ sấy sẽ bằng
không và nhiệt độ của vật tiến gần tới nhiệt độ tác nhân sấy.
2.7. Các phƣơng pháp sấy
2.7.1. Phƣơng pháp sấy nóng
Hình 2.5. Lò sấy lúa
Trong phƣơng pháp sấy nóng tác nhân sấy (TNS) và vật liệu sấy (VLS) đƣợc
đốt nóng. Do TNS đƣợc đốt nóng nên độ ẩm tƣơng đối RH giảm dẫn đến phân áp suất
hơi nƣớc ẩm trong TNS giảm. Mặt khác do nhiệt độ của VLS tăng lên nên mật độ hơi
trong các mao quản tăng, vì thế phân áp suất bề mặt VLS cũng tăng. Nhƣ vật có hai
cách để tạo ra độ chênh lệch phân áp suất hơi nƣớc giữa VLS và TNS: các thứ nhất là
giảm phân áp suất của TNS bằng cách đốt nóng nó và cách thứ hai là tăng phân áp suất
hơi nƣớc trong VLS. Trong các hệ thống sấy đối lƣu ngƣời ta sử

dụng cả hai cách này. Trái lại trong các hệ thống sấy (HTS) bức xạ, HTS tiếp xúc và
các HTS dùng dòng điện cao tần chỉ sử dụng cách đốt nóng vật.
2.7.1.1. Phƣơng pháp sấy chân không vi sóng
Hình 2.6. Máy sấy chân không vi sóng
Trong thực tế, phƣơng pháp sấy chân không - vi sóng đã đƣợc nghiên cứu
rộng rãi trong 20 năm qua. Phƣơng pháp này đã đƣợc áp dụng để sấy những vật
liệu khô chậm, khó sấy, có yêu cầu chất lƣợng sản phẩm sấy cao. Bởi động lực
chính trong suốt quá trình sấy chính là độ chênh lệch áp suất hơi nƣớc. Nó tạo bởi
bơm chân không và năng lƣợng vi sóng phát ra tạo nên độ chênh lệch áp suất lớn
giữa áp suất hơi bão hòa trên bề mặt vật và phân áp suất hơi nƣớc trong môi trƣờng
đặt vật sấy. Ở điều kiện chân không lớn, nhiệt độ hóa hơi của nƣớc sẽ rất thấp, làm
tăng cƣờng quá trình thoát ẩm trong vật, do vậy phƣơng pháp sấy chân không vi
sóng có thể tiến hành sấy ở nhiệt độ thấp hơn nhiệt độ môi trƣờng. Đồng thời, năng
lƣợng vi sóng thoát ra tạo nên sự phân cực trong các phân tử nƣớc làm chúng
chuyển động bên trong sản phẩm. Các phân tử nƣớc chuyển động sinh nhiệt và bốc
hơi ra bên ngoài. Vì thế quá trình sấy chân không kết hợp vi sóng rút ngắn đƣợc rất
nhiều thời gian sấy, sản phẩm sấy không bị tác động nhiều bởi nhiệt độ cao, luôn
giữ đƣợc gần nhƣ đầy đủ các tính chất đặc trƣng ban đầu.
2.7.1.2. Sấy bức xạ
Vật sấy đƣợc nhận nhiệt từ nguồn bức xạ để ẩm dịch chuyển từ trong lòng
vật ra bề mặt và từ bề mặt ẩm khuếch tán vào môi trƣờng. Nguồn bức xạ thƣờng
dùng là đèn hồng ngoại, dây hay thanh điện trở. Sấy bức xạ có thể tiến hành trong
điều kiện tự nhiên hay trong buồng kín.

ĐỒ ÁN - Tính toán thiết kế máy sấy khoai lang năng suất 100 kg mẻ.doc

ĐỒ ÁN - Tính toán thiết kế máy sấy khoai lang năng suất 100 kg mẻ.doc

Recommended

Recommended

More Related Content

What's hot

What's hot (20)

Similar to ĐỒ ÁN - Tính toán thiết kế máy sấy khoai lang năng suất 100 kg mẻ.doc

Similar to ĐỒ ÁN - Tính toán thiết kế máy sấy khoai lang năng suất 100 kg mẻ.doc (20)

More from Dịch vụ viết thuê đề tài trọn gói ☎☎☎ Liên hệ ZALO/TELE: 0973.287.149 👍👍

More from Dịch vụ viết thuê đề tài trọn gói ☎☎☎ Liên hệ ZALO/TELE: 0973.287.149 👍👍 (20)

Recently uploaded

Recently uploaded (20)

ĐỒ ÁN - Tính toán thiết kế máy sấy khoai lang năng suất 100 kg mẻ.doc