Chế tạo hệ thống sấy đối lưu thông minh tiệt trùng bằng tia cực tím

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP
GVHD: PGS-TS. NGUYỄN TẤN DŨNG i
LỜI CẢM ƠN
Sau hơn 5 tháng nỗ lực thực hiện đồ án tốt nghiệp “Nghiên cứu, tính toán,
thiết kế và chế tạo hệ thống sấy đối lưu thông minh tiệt trùng bằng tia cực tím,
năng suất 12 kg nguyên liệu xoài/mẻ” đã hoàn thành. Bên cạnh những nỗ lực cố
gắng học hỏi, nghiên cứu của bản thân, chúng tôi đã nhận được nhiều sự động
viên, giúp đỡ từ phía nhà trường, thầy cô, bạn bè và gia đình.
Đầu tiên, chúng tôi xin chân thành cảm ơn toàn thể thầy giáo, cô giáo trong
khoa Công nghệ Hóa học và Thực phẩm luôn đặt kì vọng và tâm huyết của chính
mình vào chúng tôi, vì một đất nước phát triển hơn, tiến bộ hơn.
Đặc biệt, chúng tôi xin gửi những lời cảm ơn chân thành nhất tới thầy giáo
TS. Nguyễn Tấn Dũng, ThS Lê Tấn Cường, Ks. Lê Văn Hoàng, Các thầy đã
không quản khó khăn, cực nhọc tận tình chỉ bảo, hướng dẫn và giúp đỡ chúng tôi
trong thời gian qua để có thể hoàn thành tốt luận văn tốt nghiệp của mình.
Nhóm chúng tôi cũng xin gửi lời cảm ơn đến các anh chị đi trước đã chỉ dẫn
những thiếu sót về kiến thực và kinh nghiệm thực tế để nhóm chúng tôi hoàn
thành được hệ thống thiết bị sấy đối lưu điều khiển bằng hệ thống thông minh.
Mặc dù trong thời gian qua, chúng tôi đã cố gắng để hoàn thành đồ án nhưng
khoảng thời gian và khả năng còn hạn chế. Đây cũng là lần đầu tiên chúng tôi
nghiên cứu, tính toán, thiết kế, chế tạo hệ thống thiết bị nên không tránh khỏi
những thiếu sót. Rất mong nhận được sự đóng góp của quý thầy cô để chúng tôi
hoàn thành tốt nghiên cứu này.
Chúng tôi xin chân thành cảm ơn!
TP. Hồ Chí Minh, ngày 24 tháng 12 năm 2019

GVHD: PGS-TS. NGUYỄN TẤN DŨNG ii
LỜI CAM ĐOAN
Chúng tôi xin cam đoan toàn bộ nội dung được trình bày trong khóa luận tốt
nghiệp là của riêng chúng tôi. Chúng tôi xin cam đoan các nội dung tham khảo
trong khóa luận tốt nghiệp đã được trích dẫn chính xác và đầy đủ theo quy định.
TP. Hồ Chí Minh, ngày 24 tháng 12 năm 2019

GVHD: PGS-TS. NGUYỄN TẤN DŨNG iii
MỤC LỤC
LỜI CẢM ƠN ........................................................................................................i
LỜI CAM ĐOAN..................................................................................................ii
MỤC LỤC............................................................................................................iii
DANH MỤC HÌNH ẢNH ..................................................................................vii
DANH MỤC BẢNG............................................................................................ix
DANH MỤC KÝ HIỆU........................................................................................ x
TÓM TẮT KHÓA LUẬN ..................................................................................xii
MỞ ĐẦU............................................................................................................... 1
1. Dặt vấn đề.................................................................................................. 1
2. Mục tiêu..................................................................................................... 2
3. Đối tượng và giới hạn nghiên cứu............................................................. 2
4. Nội dung đồ án.......................................................................................... 2
5. Ý nghĩa khoa học....................................................................................... 2
6. Ý nghĩa thực tiễn....................................................................................... 3
1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN......................................................................... 4
1.1 . Nguyên liệu............................................................................................ 4
1.1.1. Giới thiệu chung về xoài.....................................................................4
1.1.2. Thành phần hóa học và giá trị dinh dưỡng .........................................9
1.1.3. Các phương pháp chế biến và bảo quản xoài......................................9
1.1.5. Tiêu chuẩn chất lượng của xoài sấy khô...........................................11
1.2. Cơ sở khoa học về sấy.............................................................................. 11
1.2.1. Một số khái niệm cơ bản...................................................................11
1.2.2. Quá trình sấy .....................................................................................13
1.2.3. Lý thuyết về khử trùng bằng tia cực tím...........................................27

GVHD: PGS-TS. NGUYỄN TẤN DŨNG iv
1.3. Công nghệ sấy.......................................................................................... 28
1.3.1. Sấy tự nhiên.......................................................................................28
1.3.2. Sấy bằng thiết bị................................................................................29
1.4. Công nghệ sấy đối lưu kiểu buồng sấy .................................................... 38
1.4.1. Nguyên lý phương pháp sấy đối lưu kiểu buồng sấy........................38
1.4.2. Ưu điểm và nhược điểm của phương pháp sấy buồng......................39
1.4.3. Quy trình công nghệ sấy đối lưu xoài...............................................40
1.5. Hệ thống thiết bị sấy đối lưu.................................................................... 42
1.6. Hệ thống tự động điều khiển.................................................................... 46
1.6.1. Thiết kế hệ thống tự động và nguyên lý hoạt động...........................46
1.6.2. Yêu cầu công nghệ và tự động điều khiển........................................47
1.6.3. Các thiết bị được sử dụng trong hệ thống.........................................48
1.6.4. Các loại khí cụ điện được dùng trong hệ thống tự động điều khiển.51
1.7. Kêt luận phần tổng quan .......................................................................... 53
2. CHƯƠNG 2: PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU, TÍNH TOÁN VÀ THIẾT
KẾ, CHẾ TẠO .................................................................................................... 54
2.1. Phương pháp tiếp cận............................................................................... 54
2.2. Đối tượng nghiên cứu và tính toán........................................................... 54
2.3. Sơ đồ nghiên cứu và tính toán, xác lập chế độ công nghệ....................... 55
2.4. Phương pháp nghiên cứu tài liệu, phân tích, tổng hợp ............................ 56
2.5. Phương pháp tính toán và thiết kế............................................................ 56
2.6. Phương pháp chế tạo................................................................................ 57
2.6.1. Phương pháp hàn...............................................................................57
2.6.2. Phương pháp uốn ống .......................................................................58
2.6.3. Các phương pháp tiện và phay..........................................................59
2.7. Phương pháp tự động điều khiển ............................................................. 60

GVHD: PGS-TS. NGUYỄN TẤN DŨNG v
2.8. Phương pháp đánh giá chất lượng máy và hiệu chỉnh các thông số của
máy bằng thực nghiệm. ................................................................................... 61
2.8.1 Phương pháp xác định hàm mục tiêu độ ẩm cuối của sản phẩm sấy.61
2.8.2. Phương pháp xác định hàm mục tiêu chi phí năng lượng.............62
2.8.3. Phương pháp cổ điển tối ưu hóa....................................................62
3. CHƯƠNG 3: TÍNH TOÁN, THIẾT KẾ, CHẾ TẠO ................................. 66
3.1. Xác định các thông số tối ưu cần thiết cho tính toán, thiết kế................. 66
3.2. Tính toán kích thước buồng sấy............................................................... 67
3.2.1. Tính toán thể tích chứa sản phẩm .....................................................67
3.2.2. Tính toán thể tích và kích thước buồng sấy..................................67
3.2.3. Các thông số cần xác định cho các phép tính nhiệt lượng sấy .....68
3.2.4. Tính nhiệt tải cho hệ thống sấy.....................................................69
3.2.5. Tính toán chọn điện trờ đốt nóng calorife.....................................79
3.2.6. Chọn quạt cấp gió..........................................................................79
3.2. Xây dựng bản vẽ ...................................................................................... 80
3.3. Quy trình chế tạo hệ thống sấy đối lưu .................................................... 89
3.3.1. Các bước xây dựng mô hình hệ thống sấy đối lưu ...........................89
3.3.2. Kết quả chế tạo lắp đặt hệ thống sấy đối lưu ....................................93
3.4. Gia công hệ thống tự động điều khiển..................................................... 93
3.5. Tính toán chi phí sản xuất........................................................................ 95
4. CHƯƠNG 4: KHẢO NGHIỆM THỰC TẾ, HIỆU CHỈNH HỆ THỐNG
VÀ THẢO LUẬN............................................................................................... 98
4.1. Mục đích................................................................................................... 98
4.2. Bố trí thí nghiệm. ..................................................................................... 98
4.3. Kết quả và bàn luận.................................................................................. 98
4.4. Hiệu chỉnh thiết bị.................................................................................. 102

GVHD: PGS-TS. NGUYỄN TẤN DŨNG vi
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ........................................................................... 104
KẾT LUẬN................................................................................................... 104
KIẾN NGHỊ .................................................................................................. 104
PHỤ LỤC.......................................................................................................... 106
TÀI LIỆU THAM KHẢO................................................................................. 109

GVHD: PGS-TS. NGUYỄN TẤN DŨNG vii
DANH MỤC HÌNH ẢNH
Hình 1.1. Quả xoài...........................................................................................................4
Hình 1.2. Cấu tạo quả xoài ..............................................................................................5
Hình 1.3. Xoài cát Hòa Lộc.............................................................................................7
Hình 1.4. Xoài cát chu.....................................................................................................7
Hình 1.5. Xoài bưởi.........................................................................................................8
Hình 1.6. Xoài thanh ca...................................................................................................8
Hình 1.7. Xoài lát sấy....................................................................................................11
Hình 1.8. Đường cong sấy W = f(τ)..............................................................................15
Hình 1.9. Đường cong tốc độ sấy u = f(W)...................................................................16
Hình 1.10. Sơ đồ sấy bằng không khí............................................................................17
Hình 1.11. Mô tả quá trình sấy lý thuyết.......................................................................18
Hình 1.12. Mô tả quá trình sấy thực tế..........................................................................20
Hình 1.13. Sấy có bổ sung nhiệt trong phòng sấy.........................................................20
Hình 1.14. Đồ thị sấy có bổ sung nhiệt trong phòng sấy. .............................................21
Hình 1.15. Sơ đồ sấy có gia nhiệt giữa chừng...............................................................23
Hình 1.16. Đồ thị sấy có gia nhiệt giữa chừng..............................................................23
Hình 1.17. Sấy có không khí hoàn lưu ..........................................................................24
Hình 1.18. Đồ thị sấy có không khí hoàn lưu................................................................25
Hình 1.19. AND trước và sau khi chiếu tia cực tím......................................................28
Hình 1.20. Thiết bị sấy hầm ..........................................................................................30
Hình 1.21. Thiết bị sấy băng tải ....................................................................................31
Hình 1.22. Thiết bị sấy buồng .......................................................................................31
Hình 1.23. Thiết bị sấy thùng quay ...............................................................................32
Hình 1.24. Thiết bị sấy phun .........................................................................................33
Hình 1.25. Hệ thống sấy hông ngoại.............................................................................34
Hình 1.26. Sơ đồ hệ thống sấy chân không...................................................................35
Hình 1.27. . Sơ đồ hệ thống sấy thăng hoa tự cấp đông DS – 7 [7]. .............................37
Hình 1.28. Nguyên lý phương pháp sấy đối lưu kiểu buồng sấy ..................................38

GVHD: PGS-TS. NGUYỄN TẤN DŨNG viii
Hình 1.29. Sơ đồ quy trình công nghệ...........................................................................40
Hình 1.30. Cấu tạo quạt ly tâm điển hình......................................................................43
Hình 1.31. Buồng sấy....................................................................................................43
Hình 1.32. Điện trở cánh tản nhiệt ................................................................................44
Hình 1.33. Đèn cực tím .................................................................................................45
Hình 1.34. Sơ đồ khối hệ thống tự động điều khiển máy sấy đối lưu...........................46
Hình 1.35. Sơ đồ hệ thống điều khiển tự động trong máy sấy đối lưu..........................47
Hình 1.36. Nguồn xung .................................................................................................48
Hình 1.37. Màn hình HMI kinco...................................................................................49
Hình 1.38. Cảm biến nhiệt độ........................................................................................49
Hình 1.39. Nguyên lý hoạt đọng của biến tần...............................................................50
Hình 1.40. Biến tần Toshiba..........................................................................................51
Hình 1.41. Circuit breaker.............................................................................................52
Hình 1.42. Công tắc tơ...................................................................................................52
Hình 1.43. Rờ le trung gian ...........................................................................................53
Hình 2.1. Sơ đồ nghiên cứu công nghệ .........................................................................55
Hình 2.2. Máy tiện.........................................................................................................59
Hình 2.3. Máy phay.......................................................................................................60
Hình 2.4. Đối tượng công nghệ cần nghiên cứu............................................................63
Hình 3.1. Quá trình chế tạo và lắp ráp hệ thống sấy đối lưu.........................................91
Hình 3.2. Thiết bị hệ thống sấy đối lưu tiệt trùng bằng tia cực tím ..............................93
Hình 3.3. Sơ đồ nguyên lý lắp đặt hệ thống điện cho thiết bị sấy đối lưu ....................94
Hình 3.4. . Mạch điều khiển động lực của hệ thống sấy đối lưu DSDL - 04................94
Hình 4.1 Quan hệ giữa y1 = f (x1) và y2 = f(x1) khi x2 = 6 giờ......................................99
Hình 4.2. Quan hệ giữa y1 = f(x2) và y2 = f(x2) khi x1 = 64oC ..................................99
Hình 4.3. Quan hệ giữa y1 = f(x2) và y2 = f(x2) khi x2 = 5 giờ ...................................101
Hình 4.4. Quan hệ giữa y1 = f(x2) và y2 = f(x2) khi x1 = 64oC ................................101
Hình 4.5. Màn hình điều khiển hệ thống sấy đối lưu DSDL - 04 ...............................102

GVHD: PGS-TS. NGUYỄN TẤN DŨNG ix
DANH MỤC BẢNG
Bảng 1.1. Diện tích và sản lượng xoài một số tỉnh ở nước ta .........................................6
Bảng 1.2.Thành phần hóa học của một số giống xoài.....................................................9
Bảng 2.1. Thực nghiệm với x2, …, xn = const...............................................................63
Bảng 2.2 . Thực nghiệm với x1
1opt
, …, xn = const.........................................................64
Bảng 2.3. Thực nghiệm với x1
1opt
, …, xn-1
(n-1)opt
= const ..............................................64
Bảng 2.4. Thực nghiệm với x2, …, xn = const...............................................................64
Bảng 2.5. Thực nghiệm với x1
1opt
, …, xn = const..........................................................65
Bảng 3.1. Thông số có bản cần cho thiết kế..................................................................66
Bảng 3.2. Thông số vật lý..............................................................................................66
Bảng 3.3. Nhiệt dung riêng của thành phần thực phẩm theo nhiệt độ ..........................73
Bảng 3.4. Thành phần hóa học của xoài trong 100g .....................................................74
Bảng 3.5. Kích thước lớp vỏ trong................................................................................76
Bảng 3.6. Kích thước hai vách buồng cấp gió...............................................................77
Bảng 3.7. Thông số hệ thống khung..............................................................................77
Bảng 3.8. Kích thước bên ngoài buồng sấy hình hộp chữ nhật.....................................78
Bảng 3.9. Thống kê chi phí gia công cơ khí..................................................................95
Bảng 3.10. Chi phí điện và điều khiển tự động hóa ......................................................96
Bảng 4.1.Thí nghiệm với x2 = 6 giờ..............................................................................98
Bảng 4.2. Thí nghiệm với x1 = 64o
C .............................................................................99
Bảng 4.3. Thí nghiệm với x2 = 5 giờ..........................................................................100
Bảng 4.4. Thí nghiệm với x2 = 6 giờ...........................................................................100
Bảng 4.5Thông số hoạt động của thiết bị sấy đối lưu .................................................102

GVHD: PGS-TS. NGUYỄN TẤN DŨNG x
DANH MỤC KÝ HIỆU
Ký hiệu Ý nghĩa Thứ nguyên
P
φ
t
W
G1
G2
Gk
Sk
Fng
m
c
Thời gian sấy
Áp suất
Độ ẩm tương đối
Nhiệt độ
Lượng ẩm bay hơi trong quá trình sấy
Độ ẩm trong vật liệu sấy trước khi sấy
Độ ẩm trong vật liệu sấy sau khi sấy
Khối lượng riêng
Lượng vật liệu ẩm trước khi vào máy sấy
Lượng vật liệu ẩm trước khi ra máy sấy
Lượng vật liệu khô tuyệt đối
Bề dày
Diện tích đáy mỗi khay sấy
Diện tích mặt bên ngoài buồng sấy
Khối lượng
Nhiệt dung riêng
Thể tích nguyên liệu tối đa trong buồng sấy
H
bar
%
o
C
kg
%
%
kg/m3
kg/h
kg/h
kg/h
mm
m2
m2
kg
kJ/(kg.K)
m3

GVHD: PGS-TS. NGUYỄN TẤN DŨNG xi
Φ
Q
q
λ
l
h1, h2
d
L
N
η
Độ rỗng của nguyên liệu chứa trên 1 khay
Nhiệt lượng
Lượng nhiệt bốc hơi 1 kg ẩm
Hệ số dẫn nhiệt
Lượng không khí khô cần để bay hơi 1 kg ẩm
Entalpy
Lượng chứa ẩm
Lượng không khí khô tiêu tốn làm bốc hơi ẩm
Công suất nhiệt
Hiệu suất
%
kJ
kJ
W/m.độ
kgkkk/kg ẩm
kJ/kgkkk
kg ẩm/kgkkk
kg
W
-

GVHD: PGS-TS. NGUYỄN TẤN DŨNG xii
TÓM TẮT KHÓA LUẬN
Đề án tốt nghiệp lần này, chúng tôi đã tập trung nghiên cứu chế tạo hệ thống
sấy đối lưu, tiệt trùng bằng tia cực tím năng suất 12 kg/mẻ và tự động điều khiển
được lập trình trên máy tính. Tham khảo các tài liệu tổng quan và phân tích tổng
hợp các công trình nghiên cứu đã được công bố, chúng tôi có được các thông số
ban đầu được sử dụng cho quá trình tính toán: độ ẩm ban đầu và độ ẩm cuối của
nguyên liệu xoài tươi lần lượt là 85,1% và 10%, nhiệt độ sấy: 65 o
C, thời gian
sấy giả định: 10 giờ, thông số của không khí tại TP.HCM tmt = 30o
C; φ = 74%; d
≈ 0,0202 kg/kgkkk.
Hệ thống sấy đối lưu được chế tạo bao gồm: buồng sấy dạng hình hộp chữ
nhật có kích thước 700mm x 600mm x 800mm, 12 khay sấy, vách buồng sấy là
inox SUS304 dày 1mm, ở giữa là lớp cách nhiệt bông thủy tinh dày 40 mm; bộ
phận cấp nhiệt là 4 điện trở cánh tản nhiệt, công suất mỗi điện trở là 700W; Quạt
li tâm 3 pha có công suất 1 HP, được điều khiển tốc độ bởi biến tần. Đèn cực tím
UV diệt khuẩn.
Chúng tôi tiến hành xây dựng hệ thống tự động điều khiển bằng chương trình
lập trình trên máy tính và xây quá trình công nghệ cho hệ thống sấy đối lưu. Bên
cạnh đó, thiết kế quy trình hướng dẫn quá trình vận hình thiết bị cho hệ thống sấy
đối lưu và tính toán giá thành thiết bị sấy.

GVHD: PGS. Nguyễn Tấn Dũng 1
MỞ ĐẦU
1. Dặt vấn đề
Thực phẩm đối với con người chúng ta là vô cùng quan trọng, con người cần có
thực phẩm để sống, tồn tại và phát triển. Trong nền công nghiệp thực phẩm thế giới
nói chung và ở Việt Nam nói riêng đã và đang phát triển để ngày càng hoàn thiện về
chất lượng cũng như mẫu mã. Để cho thực phẩm, sản phẩm nông sản… đạt được chất
lượng tốt, an toàn cho sức khỏe con người thì một trong những biện pháp đó là chế
biến và bảo quản như gia nhiệt, đông lạnh… Trong đó sấy là một trong các quá trình
bảo quản mà sử dụng nhiệt độ cao để làm giảm lượng nước trong sản phẩm, giảm sự
phát triển của vi sinh vật, điển hình là nấm mốc.
Ví dụ: sản phẩm nông sản là lúa, gạo cần phải được sấy, làm giảm độ ẩm để tránh
nấm mốc phát triển cũng như hạt lúa nảy mầm. Hiện nay, có rất nhiều loại nông sản
bảo quản được trong thời gian dài nhờ phương pháp sấy như chuối, vải, khoai tây, cà
rốt, xoài, mít,…
Việt Nam là một trong những quốc gia có sản lượng xoài lớn trên thế giới, tuy
nhiên xoài chủ yếu được dùng để ăn tươi và một ít xuất khẩu nên thường bị ứ đọng
vào lúc chính vụ. Với sản lượng lớn do thu hoạch đồng loạt nên vấn đề đặt ra là cần
phải xử lý như thế nào để giải quyết tình trạng ứ đọng trên, đồng thời đảm bảo giá trị
kinh tế, chất lượng dinh dưỡng, cung cấp thường xuyên cho người tiêu dùng và giải
quyết tình trạng giá cả bấp bênh cho người trồng xoài.
Do điều kiện công nghệ bảo quản còn nhiều hạn chế nên để giữ được sản phẩm
tươi trong thời gian dài rất khó khăn. Chính vì vậy xoài cần được chế biến, đặc biệt
đối với một số giống xoài có phẩm tốt như Xoài cát Hòa Lộc. Xoài cát Hoà Lộc là
một trong những giống xoài nổi tiếng nhất ở đồng bằng Sông Cửu Long - Việt Nam
và là một trong những loại quả được ưa chuộng bởi màu sắc hấp dẫn, mùi vị thơm
ngon và có giá trị dinh dưỡng cao. Những năm gần đây xoài cát Hòa Lộc đem lại giá
trị kinh tế cao cho bà con nhân dân. Ngày nay, đời sống kinh tế có nhiều cải thiện nên
xu hướng sử dụng các sản phẩm trái cây ngày càng tăng. Ngoài mục đích thưởng

thức, xoài sấy còn cung cấp chất dinh dưỡng và Vitamin cho sự phát triển của cơ thể.
Nhằm góp phần giải quyết tình trạng trên và đáp ứng nhu cầu thị trường chúng tôi
thực hiện đề tài “ Tính toán thiết kế hệ thống sấy đối lưu thông minh tiệt trùng bằng
tia cực tím để sấy xoài lát năng suất 12 Kg/mẻ”.
2. Mục tiêu
Nguyên cứu, tính toán, thiết kế và chế tạo hệ thống sấy đối lưu thông minh tiệt
trùng bằng tia cực tím cho nguyên liệu xoài lát năng suất 12kg/mẻ.
3. Đối tượng và giới hạn nghiên cứu
- Đối tượng nghiên cứu: hệ thống sấy đối lưu xoài lát năng suất 12 kg/mẻ.
- Phạm vi nghiên cứu:
- Tìm hiểu nguyên lý hoạt động.
- Tính toán cân bằng vật chất, năng lượng.
- Thiết kế hệ thống sấy theo số liệu tính toán.
- Chế tạo hệ thống sấy đối lưu.
- Sấy thử nghiệm và hiệu chỉnh các thông số.
4. Nội dung đồ án
- Tìm hiểu tổng quan về nguyên liệu xoài, công nghệ sấy và lựa chọn công nghệ sấy.
- Tìm hiểu công nghệ sấy đối lưu và thiết bị trong hệ thống sấy đối lưu thông minh.
- Tính toán cân bằng vật chất, cân bằng năng lượng trong quá trình sấy.
- Tính toán các thông số, kích thước cho hệ thống sấy đối lưu thông minh.
- Thiết kế và chế tạo hệ thống sấy đối lưu thông minh sấy xoài năng suất 12kg/mẻ.
- Thiết kế và lắp đặt hệ thống điều khiển tự động thông minh.
- Sấy thử nghiệm, hiệu chỉnh thông số của hệ thống.
- Đánh giá hệ thống sấy đối lưu thông minh và sản phẩm thu được.
5. Ý nghĩa khoa học
- Đề tài nhằm tính toán, thiết kế, chế tạo hệ thống sấy đối lưu thông minh, tạo điều kiện
cho việc khảo sát tính chất của các loại nguyên liệu sấy khác nhau.
- Giúp kiểm chứng lại các cơ sở lý thuyết khoa học

- Khảo sát các thông số ảnh hưởng đến quá trình sấy.
- Đặc biệt giúp tạo tiền đề cho việc đưa các hệ thống điều khiển tự động thông minh
vào trong đời sống. Thúc đẩy sự phát triển của khoa học kỹ thuật.
6. Ý nghĩa thực tiễn
- Ứng dụng trong ngành chế biến thực phẩm, tạo nên sản phẩm có chất lượng tốt, đạt
hiệu quả kinh tế cao.
- Ứng dụng, sử dụng cho công tác nghiên cứu, giảng dạy ở các trường đại học và viện
nghiên cứu.
- Hệ thống sấy đối lưu thông minh làm cơ sở cho việc thiết kế các hệ thống có công
suất lớn hơn, hiện đại hơn phục vụ cho nhu cầu sản xuất quy mô lớn hơn.
- Tạo tiền đề cho việc ứng dụng hệ thống sấy đối lưu thông minh để sấy các loại vật
liệu ẩm khác, không chỉ là nông sản mà là cả lâm sản và thủy sản.

1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN
1.1. Nguyên liệu
1.1.1. Giới thiệu chung về xoài
1.1.1.1. Nguồn gốc
Xoài thuộc họ đào lộn
hột Anacardiaceae có tên
khoa học là Mangifera
indica. Đây là loại quả nhiệt
đới rất thơm ngon, có hương
vị tổng hợp của đu đủ, dứa,
cam.
Theo tài liệu của FAO,
hiện có 87 quốc gia đang
canh tác cây xoài với tổng
diện tích khoảng 1,8 - 2,3
triệu hécta,
tổng sản lượng hàng năm
khoảng 15 triệu tấn; riêng
"vương quốc xoài" Ấn Độ
có trên 1.100 loại giống,
diện tích trồng xoài với quy mô lớn trên 1 triệu hécta và sản lượng chiếm 70% của
toàn thế giới. Việt Nam hiện có khoảng gần 70.000ha xoài, ngoài ĐBSCL, Khánh
Hòa là vựa xoài thứ hai của cả nước.
Xoài thường được thu hoạch vào khoảng tháng 7 đến tháng 9, thời gian ra hoa tới
khi thu hoạch kéo dài 5 – 7 tháng. Số lượng quả, phẩm chất, tỷ lệ phần ăn được tùy
thuộc vào từng giống xoài.
Hình 1.1. Quả xoài

1.1.1.2. Cấu tạo quả xoài
Hình 1.2. Cấu tạo quả xoài
1.1.1.3. Tình hình sản xuất và tiêu thụ xoài trên thế giới.
Trên thế giới hiện nay có trên 87 nước trồng xoài với diện tích khoảng 1,8 – 2,2
triệu ha. Vùng Châu Á chiếm khoảng 2/3 diện tích trồng xoài trên thế giới, trong đó
đứng đầu là Ấn Độ ( chiếm 70% sản lượng xoài thế giới với 9,3 triệu tấn). Sau Ấn Độ
là Thái Lan, Pakistan, Philiphin, Banglades, Myanma, Indonesia, Việt Nam, Lào,
Campuchia, miền Nam Trung Quốc. Cũng theo FAO, sản lượng xoài hàng năm trên
thế giới tăng khoảng 2%, trong đó các nước có sản lượng xoài tăng nhanh là Ấn Độ,
Trung Quốc Mêhicô, Pakistan (Trần Thế Tục, 2000).
1.1.1.4. Tình hình sản xuất và tiêu thụ xoài ở Việt Nam
Ở Viêt Nam, xoài là một trong những loại cây ăn quả được trồng phổ biến từ Bắc
vào Nam. Diện tích trồng xoài hiện nay khoảng 70.000 ngàn ha, trong đó có khoảng
42.000 ha đang cho trái với sản lượng ước 250.000 T. Các tỉnh đồng bằng Bắc Bộ và
Đông Bắc trồng ít do khả năng đậu quả kém, hiệu quả kinh tế không cao. Vùng trồng
xoài tập trung từ Bình Định trở vào, nhất là các vùng đồng bằng sông Cửu Long như

Tiềng Giang, Đồng Tháp, Vĩnh Long;Bến Tre; huyện Cam Ranh tỉnh Khánh Hòa và
một số khu vực khác .
Xoài Việt Nam hiện có tính cạnh tranh thấp vì giống xoài ngon nhất của Việt
Nam hiện nay là Cát Hoà Lộc (xuất xứ từ huyện Cái Bè - Tiền Giang) thì sản lượng
quá ít, không đủ cung cấp cho thị trường nội địa, giá bán lẻ lại lên tới 23.000-
25.000đ/kg. Xoài cát Chu được người tiêu dùng Nga ưa thích nhưng vỏ quá mỏng,
không thể vận chuyển xa. Thị trường Trung Quốc hút xoài Thanh Ca, xoài Bưởi
nhưng khi Trung Quốc và Thái Lan ký hiệp định thương mại song phương thì không
còn ăn hàng Việt Nam nữa. Xoài Cát Hoà Lộc được coi là tốt nhất để làm nước ép
nhưng sản lượng không đủ qui mô công nghiệp, giá lại quá cao.
Theo đánh giá của các chuyên gia, các nước sản xuất trái cây chủ yếu có khoảng
61% sản lượng được tiêu thụ nội địa ở dạng trái tươi, còn 30% là để chế biến. Như
vậy, ở Việt Nam nếu không chế biến các sản phẩm từ trái cây là một lãng phí lớn.
Bảng 1.1. Diện tích và sản lượng xoài một số tỉnh ở nước ta
Tỉnh Diện tích (ha) Sản lượng (tấn)
Khánh Hòa 2.025 17.688
Tiền Giang 4.662 36.000
Đồng Tháp 2.898 5.154
Vĩnh Long 1.765 16.486
Cần Thơ 1.645 6.630
An Giang 1.076 24.534

1.1.1.5. Một số giống xoài được trồng ở Việt Nam
 Xoài Cát Hòa Lộc :
- Hình dạng: hình trái xoan, đỉnh nhọn, sắc nét.
- Trọng lượng: 400 – 500g/trái.
- Màu sắc: khi chín vỏ vàng nhạt, thịt màu vàng tươi.
- Vị: ngọt và có mùi thơm.
Hình 1.3. Xoài cát Hòa Lộc
 Xoài Cát Chu:
- Hình dạng: hình trái xoan, đỉnh tròn
- Trọng lượng: 300 – 400g/trái
- Màu sắc: khi chín vỏ vàng xẩm, thịt màu vàng.
- Vị: ngọt và chua dịu
Hình 1.4. Xoài cát chu

 Xoài Bưởi:
- Hình dạng: quả hơi hơi dài, vỏ bong và dày.
- Màu sắc: khi chín vỏ và thịt có màu vàng xẩm.
- Vị: ngọt nồng
Hình 1.5. Xoài bưởi
 Xoài Thanh Ca:
- Hình dạng: hình trái xoan và nhẵn.
- Màu sắc: khi chín vỏ và thịt có màu vàng xẩm.
- Vị: ngọt
Hình 1.6. Xoài thanh ca

1.1.2. Thành phần hóa học và giá trị dinh dưỡng
Thành phần hóa học của một số giống xoài được trình bày ở bảng 1.2
Bảng 1.2.Thành phần hóa học của một số giống xoài
Giống Chất
khô
(%)
Đường
khử (%)
Surose
(%)
Protein
(%)
Lipid
(%)
Xơ
(%)
Acid
(%)
Tro
(%)
Xoài Cát 18,8 3,72 8,81 - - - 1,41 0,32
Xoài Thanh
Ca
22,3 3,72 12,6 0,73 - - 0,27 0,86
Xoài Thơm 16,7 3,56 10,06 0,43 - - 0,27 0,47
Xoài Tượng 12,67 - - 0,69 0,08 0,93 - 0,83
Xoài Ghép 20,07 3,16 3,16 0,71 0,59 0,59 0,42 0,39
( Nguồn : Quách Đỉnh và ctv, 1996)
1.1.3. Các phương pháp chế biến và bảo quản xoài
Xoài sau khi thu hoạch được bảo quản hay rấm chín liền tùy theo mục đích sử
dụng. Chế độ bảo quản xoài tùy thuộc vào giống, độ chín, có thể bảo quản ở nhiệt độ
5 – 100
C, độ ẩm khoảng 85 – 95 %, thời gian bảo quản được từ 7 ngày đến 4 tuần, có
thể rấm chín trong vòng 2 – 3 ngày ở phòng thoáng, có độ ẩm 85 – 95%, hoặc có thể
rấm bằng đất đèn, etylen để rút ngắn thời gian rấm chín ( Hà Văn Thuyết – Trần
Quang Bình, 2000).
Quả xoài có thể sử dụng dài suốt theo quá trình trưởng thành. Quả thô có thể
dùng làm các sản phẩm như tương ớt – xoài, xoài dầm dưa, các thức uống từ quả xoài
xanh hoặc chín, v.v… Xoài chín được dùng làm nước xoài, mật xoài, mứt xoài dẻo,

bánh xoài, xoài xắt lát sấy khô,… Xoài sống có thể làm bột xoài tan liền, xoài dầm
giấm, v.v…
Xoài dạt còn sống có thể làm giấm xoài, bột xoài tan liền, xoài dầm giấm. Phần
ăn được của quả xoài chín cao trên 80%, độ đường trong thịt quả trên 19%. Do đó sẽ
rất kinh tế khi chế biến xoài thành các sản phẩm tiêu dùng.
Vấn đề là chọn dạng sản phẩm chế biến nào thích hợp đối với người tiêu dùng,
dễ sử dụng, tồn trữ lâu, dạng bao bì gọn nhẹ và giá cả phù hợp. Đây là một quá trình
thử nghiệm, giới thiệu và tập xu hướng tiêu dùng. Do đó chúng ta phải khởi đầu bằng
việc giới thiệu ra thị trường, trước hết là thị trường nội địa.
 Một số sản phẩm chế biến từ xoài quả:
 Sản phẩm chế biến từ xoài xanh:
- Xoài dầm giấm : xoài được cắt thành lát mỏng, trộn với muối, đường và một ít giấm.
- Salad xoài : xoài cắt lát mỏng kết hợp với một số loại rau gia vị khá và một ít dầu
thực phẩm.
- Xoài xí muội: xoài được ngâm trong dung dịch nước muối 2 – 3 tháng, sau đó vớt ra
cắt lát nhỏ, ngâm xả bớt muối và ngâm vào dung dịch đường, bổ xung thêm acid citric.
Sản phẩm xoài xí muội có vị chua ngọt, cấu trúc dòn.
- Bột xoài sống, xoài xắt lát, thức uống từ xoài xanh,…
 Sản phẩm chế biến từ xoài chín:
- Xoài sấy: xoài trái cắt thành miếng, ngâm đường, rửa, sấy khô, đóng gói.
- Mứt thịt quả, các thức uống (Xirô, Nectar), xoài nhão, bánh xoài,…
- Xoài sau khi thu hoạch được bảo quản hay rấm chín liền tùy theo mục đích sử dụng.
Chế độ bảo quản xoài tùy thuộc vào giống, độ chín, có thể bảo quản ở nhiệt độ 5 –
100
C, độ ẩm khoảng 85 – 95 %, thời gian bảo quản được từ 7 ngày đến 4 tuần, có thể
rấm chín trong vòng 2 – 3 ngày ở phòng thoáng, có độ ẩm 85 – 95%, hoặc có thể rấm
bằng đất đèn, etylen để rút ngắn thời gian rấm chín ( Hà Văn Thuyết – Trần Quang
Bình, 2000).

1.1.5. Tiêu chuẩn chất lượng của xoài sấy khô
Xoài lát sấy có dạng lát mỏng, màu vàng nhạt, vị ngọt, hương vị đặc trưng của
sản phẩm. Độ ẩm trong khoảng 14 – 16%. Sản phẩm được chế biến nhiều ở Thái Lan,
và một số nước ở Châu Á.
Hình 1.7. Xoài lát sấy
1.2. Cơ sở khoa học về sấy
1.2.1. Một số khái niệm cơ bản
1.2.1.1. Vật liệu ẩm
Vật ẩm là những vật thể có chứa một lượng chất lỏng nhất định. Vật ẩm bao gồm
vật khô tuyệt đối và ẩm. Ẩm trong vật thường là nước, trường hợp đặc biệt là dung
môi hữu cơ. Tỷ lệ ẩm dạng hơi rất nhỏ nên có thể bỏ qua.
Trạng thái của vật liệu ẩm được xác định bởi nhiệt độ và độ ẩm của nó. Độ ẩm
của vật có thể được biểu thị qua độ ẩm tuyệt đối, độ ẩm toàn phần, độ chứa ẩm và
nồng độ ẩm.

 Độ ẩm tuyệt đối (
Độ ẩm tuyệt đối là tỷ số giữa khối lượng ẩm chứa trong vật với khối lượng vật
khô tuyệt đối.
Ta có: . (1.1)
Trong đó: Gn – khối lượng ẩm chứa trong vật liệu (kg)
Gk – khối lượng 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 nước.
 Độ ẩm toàn phần (ω)
Độ ẩm toàn phần là tỷ số giữa khối lượng ẩm chứa trong vật với khối lượng của
vật ẩm G.
Ta có:
. (1.2)
Trong đó: G – khối lượng vật 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 nước. Như vậy độ ẩm toàn phần luôn nhỏ hơn 100%.
Từ độ ẩm tương đối và độ ẩm toàn phần ta có mối quan hệ giữa chúng như sau:
. (1.3)
Suy ra:
(1.4)
Độ chứa ẩm (u)
Độ chứa ẩm (kg ẩm/ kg vật liệu khô) là tỷ số lượng chứa ẩm trong vật với khối
lượng vật khô tuyệt đối.
Ta có:
(1.5)

 Nồng độ ẩm (N)
Nồng độ ẩm (kg/m3
) là khối lượng ẩm chứa trong 1m3
vật thể. [1]
Ta có:
(1.6)
Trong đó: V – thể tích vật (m3
)
1.2.1.2. Tác nhân sấy
Tác nhân sấy là những chất dùng để chuyên chở lượng ẩm tách ra từ vật sấy. Các
tác nhân sấy thường là các chất khí như: không khí, khói, hơi quá nhiệt. Chất lỏng
cũng được sử dụng làm tác nhân sấy như các loại dầu, một số loại muối nóng chảy,…
 Không khí ẩm
Không khí ẩm là loại tác nhân sấy thông dụng nhất. Dùng không khí ẩm có nhiều
ưu điểm: không khí có sẵn trong tự nhiên, không độc và không làm ô nhiễm sản
phẩm.
 Khói lò
Sủ dụng khói lò làm môi chất sấy có ưu điểm là không cần dùng calorife, phạm vi
nhiệt độ rộng nhưng dùng khói lò có nhược điểm là khói có thể gây ô nhiễm sản
phẩm do bụi và các chất có hại như CO2, SO2.
 Hơi quá nhiệt
Hơi quá nhiệt dùng làm môi chất sấy trong trường hợp nhiệt độ cao và sản phẩm
sấy là chất dễ cháy, nổ.
1.2.2. Quá trình sấy
1.2.2.1. Định nghĩa quá trình sấy
Sấy là quá trình tách một phần hay phần lớn lượng ẩm có trong vật ẩm. Quá trình
sấy rất phức tạp và không ổn định, trong đó đồng thời xảy ra nhiều quá trình như quá
trình truyền nhiệt từ tác nhân sấy cho vật liệu sấy, dẫn nhiệt trong vật liệu sấy, bay
hơi của ẩm, dẫn ẩm từ trong ra bề mặt của vật sấy, truyền ẩm từ bề mặt vậy sấy vào

môi trường sấy (tác nhân sấy). Các quá trình trên đều tuân theo quá trình truyền nhiệt
và ẩm.
1.2.2.2. Động lực của quá trình sấy
Quá trình sấy là quá trình tách ẩm (chủ yếu là nước và hơi nước) khỏi vật liệu sấy
để thải ra môi trường. Ẩm có mặt trong vật liệu nhận được năng lượng theo một
phương thức nào đó tách khỏi vật liệu sấy và dịch chuyển từ trong lòng vật liệu ra bề
mặt, từ bề mặt vào môi trường xung quanh. Nếu gọi pv và pbm tương ứng là phân áp
suất của hơi nước trong lòng vật liệu và trên bề mặt thì động lực quá trình dịch
chuyển ẩm từ trong lòng ra bề mặt vật L1 tỷ lệ thuận với hiệu số (pv – pbm):
L1 ~ (pv – pbm) (1.7)
Nếu phân áp suất hơi nước trong không gian xung quanh vật ph nhỏ hơn pbm thì
ẩm tiếp tục dịch chuyển từ bề mặt vào môi trường xung quanh với động lực L2. Động
lực L2 cũng tỷ lệ thuận với độ chênh (pbm – ph):
L2 ~ (pbm – ph) (1.8)
Như vậy quá trình sấy được đặc trưng bởi quá trình dịch chuyển ẩm trong lòng
vật với động lực dịch chuyển L1 ~ (pv – pbm) và quá trình dịch chuyển ẩm từ bề mặt
vào môi trường xung quanh với động lực dịch chuyển L2 ~ (pbm – ph). Do đó, nếu gọi
L là động lực quá trình sấy thì động lực này cũng tỷ lệ với độ chênh (pv – ph):
L ~ (pv – ph) (1.9)
Khi vật liệu được đốt nóng thì phân áp suất của hơi nước trong vật pv tăng lên.
Nếu phân áp suất của môi trường xung quanh ph không đổi thì độ chênh lệch (pv – ph)
tăng lên, do đó quá trình sấy được tăng cường. Đây là cơ sở của các thiết bị sấy bức
xạ, thiết bị sấy bằng dòng điện cao tầng,… Trong thiết bị sấy loại này, không khí
xung quanh chỉ làm nhiệm vụ mang ẩm thải vào môi trường. Trong các thiết bị sấy
đối lưu như thiết bị sấy buồng, thiết bị sấy hầm,… do môi trường xung quanh cũng
được đốt nóng và từ đó vật liệu sấy cũng được đốt nóng, tức là chúng ta đã đồng thời
tăng pv và giảm ph nên quá trình sấy càng được tăng cường.

Nếu vật liệu sấy không được đốt nóng, do đó pv không đổi nhưng chúng ta tìm
cách nhưng chúng ta tìm cách giảm phân áp suất hơi nước ph của môi trường xung
quanh thì quá trình sấy vẫn xảy ra với động lực (pv - ph). Đây là cơ sở của phương
pháp sấy đẳng nhiệt, sấy chân không hoặc sấy thăng hoa.
1.2.2.3. Động học quá trình sấy
Sự thay đổi độ ẩm và nhiệt độ đốt nóng vật liệu ẩm theo thời gian sấy được gọi là
động học của quá trình sấy.
 Đường cong sấy
Đường cong sấy là đường biểu diễn mối quan hệ giữa tích phân của độ ẩm trung
bình và thời gian sấy. [4]
Hình 1.8. Đường cong sấy W = f(τ)
Đường cong sấy có thể chia làm 3 phần tương ứng với 3 giai đoạn sấy:
Giai đoạn đốt nóng A – B: là giai đoạn bắt đầu quá trình sấy. Ở đây nhiệt độ vật
liệu sấy tăng rất nhanh nhưng độ ẩm trung bình của vật giảm không đáng kể. Giai
đoạn này dường cong sấy ở dạng phi tuyến.
Giai đoạn sấy đẳng tốc B – C: Trong giai đoạn này nhiệt độ vật nói chung, nhiệt
độ ở tâm và ở bề mặt vật nói riêng đạt đến một giá trị nhất định xấp xỉ nhiệt độ nhiệt

kế ướt. Ẩm bay hơi mạnh. Do đó bao nhiêu nhiệt lượng vật liệu ẩm nhận được chỉ để
bay hơi nên nhiệt độ vật liệu sấy hầu như không đổi và W = f(τ) gần như tuyến tính.
Giai đoạn tốc độ sấy giảm dần C – D: là giai đoạn cuối của quá trình sấy. Khi
đó, ẩm mao dẫn đã bay hơi gần hết và trong vật liệu sấy chỉ còn lại chủ yếu là ẩm
dưới dạng hơi liên kết hấp phụ với vật liệu khô. Ẩm này cần nhiều năng lượng hơn để
thoát khỏi vật nên độ ẩm trung bình thay đổi chậm hơn.
 Đường cong tốc độ sấy
Đường cong tốc độ sấy biểu diễn mối quan hệ dω/dτ = f2(τ). Đường cong tốc độ
sấy thu được từ việc đạo hàm đường cong sấy theo thời gian. Trong quá trình sấy do
hàm ẩm u giảm dần nên đường cong tốc độ sấy bắt đầu từ bên phải chạy sang trái. Từ
lúc bắt đầu sấy, tốc độ sấy tăng mạnh và rất nhanh đạt đến giá trị ổn định. Trong giai
đoạn sấy đăng tốc, tốc độ sấy là không đổi nên đường cong tốc độ sấy chạy song song
với trục hoành từ B – C. Từ sau điểm C thì tốc độ sấy giảm dần cho đến khi bằng 0,
ứng với độ ẩm cân bằng của vật sấy. Đường cong tốc độ sấy trong giai đoạn này rất
phức tạp. Nó phụ thuộc vào cấu trúc vật sấy, và dạng liên kết giữa ẩm với vật chất
khô trong vật sấy.
Hình 1.9. Đường cong tốc độ sấy u = f(W)

1.2.2.4. Tĩnh học quá trình sấy
Tĩnh học quá trình sấy sẽ xác định đuợc mối quan hệ giữa các thông số đầu và
thông số cuối của vật liệu sấy và tác nhân sấy dựa trên phương trình cân bằng vật chất
– năng luợng, từ đó xác định được thành phần vật liệu, lượng tác nhân sấy và lượng
nhiệt cần thiết [3], [4].
Trong quá trình sấy, nếu chúng ta dùng chất tải nhiệt (hay còn gọi là tác nhân
sấy) là không khí thì gọi là sấy bằng không khí. Khi sấy, không khí nóng có hàm ẩm
thấp tiếp xúc với bề mặt vật liệu ẩm và cung cấp năng lượng để làm bốc hơi lượng ẩm
trong vật liệu sấy sau đó tạo thành hỗn hợp không khí có hàm ẩm tăng và đi ra ngoài
[1], [17], [19]
Hình 1.10. Sơ đồ sấy bằng không khí
Đưa vật liệu sấy ban đầu vào thiết bị sấy, lúc nào độ ẩm của vật liệu sấy cao.
Không khí bên ngoài được đưa qua bộ phận đốt nóng để gia nhiệt lên đến nhiệt độ
sấy cần thiết, sau đó vào buồng sấy để tiếp xúc với bề mặt vật liệu, cấp nhiệt vật liệu
để làm bốc hơi ẩm (có thể thêm bộ phận đốt nóng bổ sung trong buồng sấy nếu cần
thiết). Ngoài ra còn có thể dùng tác nhân sấy là khói lò. Khi đó sẽ không cần bộ phận
đốt nóng mà chỉ có lò đốt nhiên liệu và buồng trộn khói lò với không khí để tạo thành

môi chất sấy có nhiệt độ thích hợp. Sau đó môi chất sấy được đưa vào buồng sấy để
thực hiện quá trình sấy rồi thải ra ngoài [1], [17], [19].
a) Quá trình sấy lý thuyết
Trong quá trình sấy lý thuyết hay nhiệt bổ sung bằng nhiệt tổn thất.
qc l ); (1.1)
- Trong đó:
: tổng đại số của tổn thất nhiệt và gia nhiệt bổ sung (kJ/kg ẩm)
L: tiêu hao lượng không khí khô tuyệt đối cần thiết cho quá trình sấy (kg/s)
l = : tiêu hao riêng không khí trong quá trình sấy lý thuyết (kg kkk/kg ẩm)
Hình 1.11. Mô tả quá trình sấy lý thuyết.

Trường hợp khi qua bộ phận đốt nóng không khí được gia nhiệt từ nhiệt độ t1 đến
t2 do đó enthalpy của không khí cũng tăng từ h1 lên h2 nên qc có thể tính theo phương
trình cân bằng nhiệt lượng cho bộ phận đốt nóng như sau: [1],[17],[19].
(1.2)
Từ đó, suy ra được: h2 = h3. Vậy enthalpy của không khí không thay đổi trong
suốt quá trình trong suốt quá trình sấy lý thuyết (h = const).
Hay có thể nói, một phần nhiệt lượng của không khí có bị mất đi cũng chỉ để làm
bốc hơi nước vật liệu mà không tổn thất ra bên ngoài (hơi nước mang nhiệt lượng đó
nhập lại vào dòng khí) [1],[17],[19].
Hình 1.6. là hình mô tả sự biến đổi trạng thái của không khí. Điểm A (t1, , h1,
d1) biểu diễn trạng thái ban đầu của không khí, điểm B(t2, , h2, d2) biểu diễn không
khí khi ra khỏi bộ phận đốt nóng và sau khi sấy biểu diễn bởi điểm C (t3, , h3, d3).
Chúng ta chỉ cần biết hai trong bốn thông số trạng thái của không khí là có thể xác
định được các điểm A, B, C. Tóm lại, đường ABC biểu diễn quá trình sấy lý thuyết
với AB là giai đoạn đốt nóng dòng khí và BC là giai đoạn sấy lý thuyết [1], [17], [19].
b) Quá trình sấy thực tế
Quá trình sấy thực tế sẽ có lượng nhiệt bổ sung chung khác với lượng nhiệt tổn
thất chung, do đó .
Từ đó, rút ra được:
h3 h2 = (1.3)
Thực tế có thể xảy ra theo một trong ba trường hợp tùy theo giá trị của .
- Nhiệt lượng bổ sung chung đủ để bù nhiệt lượng tổn thất chung nên , đây là
trường hợp sấy lý thuyết h2 [1], [17], [19].
- Nhiệt lượng bổ sung chung lớn hơn nhiệt lượng tổn thất chung nên . Vì l luôn
là số dương nên theo [1], [17], [19].

- Nhiệt lượng bổ sung chung không đủ để bù nhiệt lượng tổn thất chung nên ,
cũng theo [1], [17], [19].
Hình 1.12. Mô tả quá trình sấy thực tế.
 Các phương thức sấy
a) Sấy có bổ sung nhiệt trong phòng sấy
Lượng nhiệt dung cấp cho toàn bộ quá trình sấy không những được cung cấp ở
caloriphe chính mà còn được cung cấp ở caloriphe bổ sung ngay trong buồng sấy.
Hình 1.13. Sấy có bổ sung nhiệt trong phòng sấy.

Hình 1.14. Đồ thị sấy có bổ sung nhiệt trong phòng sấy.
Không khí ban đầu có trạng thái A (hA=h0, , d0, t0) đi qua caloriphe 1 được gia
nhiệt trong điều kiện x0 = x1 = const đến nhiệt độ t1 rồi đi vào buồng sấy 2, nó được
cung cấp thêm nhiệt lượng bằng caloriphe bổ sung 3. Các trường hợp cho quá trình
sấy lý thuyết có bổ sung nhiệt:
Trường hợp 1: Quá trình sấy (1) – (3), QK = 0 (không đốt nóng), gia nhiệt trực
tiếp cho sản phẩm trong quá trình sấy.
 Q = Qbs Qs = L ( ) (1.4)
Trường hợp 2: (1) - (A) - (3), tA < t3: calorife đốt nóng không khí, nhỏ hơn nhiệt
độ của không khí sau khi sấy. Vì vậy, phải cấp nhiệt bổ sung lớn. Trường hợp này
thích hợp sấy cho các sản phẩm có nhiệt độ thấp.

QK = L (1.5)
Qbs = L (1.6)
W = L (1.7)
Trường hợp 3: (1) - (B) - (3), tB = t3: không khí sau khi đốt nóng tại calorife có
nhiệt độ bằng nhiệt độ không khí sau khi ra khỏi phòng sấy. Trường hợp này áp dụng
cho các loại sản phẩm chịu nhiệt độ thấp.
QK = L (1.8)
 Qbs Qs = L (1.9)
 W = L (1.10)
Trường hợp 4: Quá trình sấy (1) – (C) – (3), t3 < tC < t2: không khí được đốt nóng
tại calorife có nhiệt độ lớn hơn nhiệt độ không khí đầu ra. Trường hợp này thích hợp
cho sấy các loại sản phẩm chịu nhiệt độ từ nhiệt độ trung bình đến nhiệt độ cao mà
chất lượng ít thay đổi.
 QK = L (1.11)
 Qbs Qs = L (1.12)
 W = L (1.13)
Trường hợp 5: Quá trình sấy (1) – (2) – (3): trường hợp này sấy chịu được nhiệt
độ cao, hoàn toàn tương tự quá trình sấy lý thuyết và quá trình sấy thực.

b) Sấy có gia nhiệt giữa chừng
Hình 1.15. Sơ đồ sấy có gia nhiệt giữa chừng.
Hình 1.16. Đồ thị sấy có gia nhiệt giữa chừng
Thiết bị sấy theo sơ đồ này gồm nhiều buồng sấy, trước mỗi buồng sấy người ta
đặt các caloriphe bổ sung K1, K2, … Phương pháp sấy này không những giữ không
giảm nhanh nhiệt độ phòng sấy mà còn giúp chế độ sấy điều hòa hơn.

Để giảm nhiệt độ không khí sấy, có thể chia phòng sấy ra làm nhiều khu vực sấy
và trước mỗi khu vực có đặt một bộ phận đốt nóng. Không khí ban đầu ở trạng thái
(0) (ho, to, do, ), đi qua bộ phận đốt nóng 1 được gia nhiệt lên đến nhiệt độ t1, rồi
đi vào khu vực sấy 1.
Sau khi sấy xong nhiệt độ không khí hạ xuống đến t2. Không khí lại tiếp tục qua
bộ phận đốt nóng 2 để được gia nhiệt lên đến t’1, rồi vào khu vực sấy 2,…Quá trình
tiếp tục cho đến trạng thái (2’’). Đường gấp khúc (0)-(1)-(2)-(1’)-(2’)-(1’’)-(2’’) biểu
diễn quá trình sấy có gia nhiệt giữa chừng. Nếu trạng thái đầu (điểm 0) và trạng thái
cuối (điểm (2’’)) đã xác định trước thì khi sấy bằng phương pháp đốt nóng dòng khí
một lần ban đầu thì nhiệt độ dòng khí lên rất cao (điểm A là giao điểm của trạng thái
(0)-(1) và trạng thái (1’’)-(2’’) kéo dài), nhưng khi sấy có đốt nóng dòng khí giữa
chừng nhiệt độ tối đa có thể nhỏ hơn rất nhiều tùy thuộc vào số giai đoạn đốt nóng
giữa chừng.
Phương án sấy có gia nhiệt giữa chừng dùng để giảm nhiệt độ tác nhân sấy trước
khi đưa vào sấy nhằm giữ được chất lượng sản phẩm.Nhiệt độ không khí ẩm sau khi
đốt qua mỗi calorife đều bằng nhau. Nhiệt độ không khí ẩm sau khi ra khỏi mỗi
buồng sấy đều bằng nhau. Vậy phương thức sấy này thích hợp để sấy các vật liệu
không chịu được nhiệt độ cao.
c) Sấy có không khí hoàn lưu
Hình 1.17. Sấy có không khí hoàn lưu

Hình 1.18. Đồ thị sấy có không khí hoàn lưu.
Khi sấy theo phương thức này, một phần không khí thải được quay về trộn lẫn
với không khí ban đầu trước khi vào caloriphe.
Ban đầu khi chưa có không khí hoàn lưu thì không khí ngoài trời ở trạng thái 0.
Sau khi qua calorife thì nhiệt độ của không khí đốt nóng từ trạng thái 1 lên trạng thái
2’ và đi vào buồng sấy, nhiệt độ không khí giảm xuống t3 làm độ ẩm không khí tăng.
Sau đó, quá trình phối trộn hai dòng không khí nóng và lạnh sẽ xảy ra khi có
không khí hoàn lưu ở trạng thái 3. Trạng thái 3 phối trộn với trạng thái 1 tạo thành
trạng thái K. Vì trạng thái 3 và trạng thái 1 xác định nên trạng thái K hoàn toàn được
xác định bởi hệ phương trình cân bằng vật chất và cân bằng năng lượng.
Sau phối trộn dùng nhiệt lượng calorife để đốt nóng không khí lên trạng thái 2.
Tiếp theo, chuyển vào buồng sấy và thành trạng thái 3.
Quá trình sấy đi theo chu vi tam giác K23 nên được gọi là tam giác sấy. Quá trình
tính tương tự như việc tính toán cân bằng vật chất và cân bằng năng lượng cho quá
trình sấy đối lưu bởi một calorife. Với 1 kg không khí khô ban đầu được trộn lẫn với

n (kg) không khí khô tuần hoàn thì enthalpy của hỗn hợp tại K được tính theo biểu
thức sau được rút ra từ cân bằng nhiệt lượng:
hK = , kJ/kg kkk (1.14)
- Hàm ẩm dK suy ra từ phương trình cân bằng ẩm:
dK = , kg ẩm/kg kkk (1.15)
- Từ đó rút ra:
n = = (1.16)
Từ đó xác định được điểm K trên đoạn (1)-(3)
Cân bằng vật chất và nhiệt lượng cho dòng không khí sẽ xác định được.
- Tiêu hao riêng không khí (tương ứng trạng thái 1):
l1 = , kg kkk/kg ẩm; (1.17)
- Tiêu hao riêng không khí trong quá trình sấy hồi lưu:
lK = , kg kkk/kg ẩm; (1.18)
Hay: lK = l1 (1.19)
- Lượng nhiệt cung cấp ở bộ phận đốt nóng là:
QK = lK = , kJ/kg ẩm (1. 20)
Do vậy, quá trình sấy có không khí hoàn lưu có tác dụng hạ thấp nhiệt độ môi
chất vào buồng sấy đồng thời tăng lượng không khí cần thiết cho quá trình sấy. Tiêu
hao nhiệt ở calorife sẽ giảm đi do sử dụng một phần nhiệt của khí thoát có nhiệt độ
cao hơn nhiệt độ môi trường. Vì thế, sấy hồi lưu thường được sử dụng để sấy các vật
liệu dễ bị biến dạng khi tốc độ sấy lớn như sấy gỗ, đồ sứ, …. sử có thể điều chỉnh

được độ ẩm của không khí nên thường ứng dụng để sấy các vật liệu không chịu được
điều kiện độ ẩm không khí nhỏ, nhiệt độ cao. Đồng thời, tốc độ không khí đi qua
phòng sấy lớn.
1.2.3. Lý thuyết về khử trùng bằng tia cực tím
1.2.3.1. Giới thiệu chung.
Chiếu xạ bằng tia cực tím là phương pháp khử trùng sử dụng ánh sáng cực tím
bước sóng ngắn để tiêu diệt hoặc làm bất hoạt vi sinh vật bằng cách phá hủy axit
nucleic và phá vỡ ADN của chúng, khiến chúng không thể thực hiện các chức năng tế
bào quan trọng. Chiếu xạ bằng tia cực tím được sử dụng trong nhiều ứng dụng, chẳng
hạn như thực phẩm, không khí và lọc nước [21].
Ánh sáng tia cực yếu ở bề mặt Trái đất vì tầng ôzôn của khí quyển ngăn chặn nó.
Các thiết bị chiếu xạ bằng tia cực tím có thể tạo ra ánh sáng UV-C đủ mạnh trong các
hệ thống không khí hoặc nước để tạo ra môi trường khắc nghiệt đối với các vi sinh
vật như vi khuẩn, vi rút, nấm mốc và các mầm bệnh khác.
Việc áp dụng chiếu xạ bằng tia cực tím để khử trùng đã được thực hiện từ giữa
thế kỷ 20. Điều đó đã được sử dụng chủ yếu trong vệ sinh y tế và các cơ sở làm việc
vô trùng. Ngày càng được sử dụng để khử trùng nước uống và nước thải, vì các thiết
bị giữ được bao kín và có thể được lưu thông để đảm bảo tiếp xúc với tia cực tím cao
hơn. Trong những năm gần đây, chiếu xạ bằng tia cực tím đã tìm thấy ứng dụng mới
trong máy lọc không khí [22].
1.2.3.2. Nguyên lý duyệt khuẩn bằng tia cực tím.
Ánh sáng tia cực tím là bức xạ điện từ có bước sóng ngắn hơn ánh sáng nhìn thấy
nhưng dài hơn tia X. UV có thể được phân tách thành nhiều phạm vi khác nhau, với
UV bước sóng ngắn (UVC) được coi là "UV diệt khuẩn". Bước sóng trong khoảng
200nm đến 300nm được hấp thụ mạnh bởi axit nucleic.
Chiếu xạ bằng tia cực tím có thể ngăn chặn sự sinh sản hoặc có thể ngăn chặn sự
tổng hợp của các protein cần thiết, có thể tiêu diệt hoặc bất hoạt của các vi sinh vật.

Quá trình này tương tự như ảnh hưởng của bước sóng dài hơn (UVB) tạo ra cháy
nắng ở người. Các vi sinh vật có ít khả năng bảo vệ chống lại tia cực tím và không thể
tồn tại khi tiếp xúc trong thời gian nhất định [23].
Hình 1.19. AND trước và sau khi chiếu tia cực tím.
Khi năng lượng tia cực tím được hấp thụ vào các tế bào vi khuẩn và virus, các vật
liệu di truyền (ADN / ARN) được sắp xếp lại, phá vỡ cấu trúc bình thường của chúng
và làm mất khả năng sinh sản. Do đó, chúng được coi là đã chết và nguy cơ mắc bệnh
đã được loại bỏ.
1.3. Công nghệ sấy
1.3.1. Sấy tự nhiên
Sấy tự nhiên là một phương pháp sử dụng nhiệt bức xạ từ mặt trời để nung nóng
không khí và ẩm trong vật liệu thoát ra ngoài môi trường.
Ưu điểm:
- Công nghệ đơn giản
- Chi phí đầu tư và vận hành thấp
- Không đòi hỏi cung cấp năng lượng lớn và công nhân lành nghề
- Có thể sấy lượng lớn mùa vụ với chi phí thấp

Nhược điểm:
- Kiểm soát điều kiện sấy rất kém, phụ thuộc thời tiết.
- Tốc độ sấy chậm hơn nhiều so với việc sấy bằng thiết bị sấy.
- Chất lượng sản phẩm kém.
- Tốn nhiều nhân công.
1.3.2. Sấy bằng thiết bị.
Để bảo được hoặc dùng để chế biến các sản phẩm có chất lượng cao, các loại
nông sản cần được sấy khô xuống độ ẩm bảo quản hoặc độ ẩm chế biến. Để thực hiện
quá trình sấy, có thể dùng nhiều hệ thống sấy khác nhau : hầm sấy, buồng sấy, sấy
chân không, sấy lạnh,…Mỗi chế độ công nghệ sấy khác nhau sẽ có ảnh hưởng khác
nhau đến chất lượng của sản phẩm.
Ưu điểm;
- Kiểm soát được nhiệt độ.
- Tốc độ sấy nhanh hơn sấy tự nhiên.
- Tốn ít nhân công.
- Sản phẩm đạt chất lượng cao (giữ được màu sắc và mùi vị như ban đầu).
- Sản phẩm đảm bảo vệ sinh.
Nhược điểm:
- Chi phí đầu tư hơi cao so với sấy tự nhiên.
- Chi phí vận hành cao.
- Không sấy được số lượng lớn cùng lúc như sấy tự nhiên.
1.3.2.1. Sấy đối lưu
Sấy đối lưu được thực hiện nhờ vào sự chuyển động của luồng không khí dùng
làm tác nhân sấy. Không khí nóng được tạo ra chuyển động tuần hoàn trong buồng
sấy, tiếp xúc với bề mặt vật cần sấy và làm cho hơi ẩm có trong vật bốc hơi, rồi
chuyển động ra ngoài theo chính đường không khí nóng. Luồng khí nóng này có
thể chuyển động cùng chiều, ngược chiều hoặc vuông góc với chiều chuyển động của

sản phẩm trong buồng sấy. Sấy đối lưu có thể được thực hiện từng phần hoặc thực
hiện liên tục tùy vào nhu cầu sử dụng. Do đó, các thành phẩm sau sấy cũng có thể
được chuyển ra khỏi buồng sấy theo từng đợt (mẻ), hoặc đưa vào bằng hệ thống
băng chuyền chuyển động liên tục.
Để thực hiện quá trình sấy đối lưu, có thể dùng nhiều hệ thống sấy khác nhau với
chung một nguyên tắc như : phòng sấy, hầm sấy, buồng sấy, thiết bị sấy tháp, thiết bị
sấy thùng quay, thiết bị sấy phun…Mỗi chế độ công nghệ sấy khác nhau sẽ có ảnh
hưởng khác nhau đến chất lượng của sản phẩm và phù hợp với từng loại vật liệu sấy
khác nhau.
Phòng sấy: trong phòng sấy vật liệu được sấy gián đoạn ở áp suất khí quyển, vật
liệu được xếp trên những khay hoặc xe đẩy. Việc nạp liệu và tháo liệu được thực
hiện ở ngoài phòng sấy. Phòng sấy loại này có một số nhược điểm như thời gian sấy
dài vì vật liệu không được đảo trộn, sấy không đều, khi nạp và tháo liệu bị mất nhiệt
qua cửa, khó kiểm tra quá trình sấy
Hầm sấy: được dung khá rộng rãi trong công nghiệp, dung để sấy các vật liệu
dạng hạt, cục, lát,…với năng suất cao, dễ dàng cơ giới hóa, vật liệu được đưa vào liên
tục. Hầm sấy làm việc ở áp suất khí quyểnvà dùng tác nhân sấy là không khí hay khói
lò.
Hầm sấy thường dài 10 – 15m hoặc lớn hơn, chiều cao và chiều ngang phụ thuộc
vào xe goong và khay tải vật liệu sấy.
Hình 1.20. Thiết bị sấy hầm

Thiết bị sấy băng tải: dung để sấy các vật liệu như rau quả, ngũ cốc, than
đá,…Cấu tạo gồm một phòng hình chữ nhật, trong đó có một vài băng tải chuyển
động nhờ tay quay, các băng tải này tựa trên các con lăn để không bị võng xuống.
Hình 1.21. Thiết bị sấy băng tải
Thiết bị sấy buồng: dung sấy các vật liệu dạng hạt, cục, tấm,… Cấu tạo chủ yếu
của hệ thống là buồng sấy, trong buồng sấy có bố trí các thiết bị giá đỡ gọi chung là
thiết bị chuyên tải. Nhược điểm là năng xuất nhỏ.
Hình 1.22. Thiết bị sấy buồng

Thiết bị sấy tháp: là thiết bị chuyên dụng để sấy các loại hạt cứng như thóc, ngô,
đậu,… có độ ẩm không lớn lắm và có thể tự dịch chuyển từ trên đỉnh tháp xuống dưới
nhờ trọng lượng của chúng. Đặc điểm của thiết bị là có kênh gió nóng và kênh gió
thải ẩm được bố trí xen kẽ ngay trong lớp vật liệu. Tác nhân sấy đi qua kênh gió nóng
thực hiện quá trình sấy rồi nhận thêm ẩm đi vào các kênh thải và đi ra ngoài.
Thiết bị sấy thùng quay: là thiết bị chuyên dung để sấy các vật liệu có dạng hạt
hoặc bột nhão, cục có độ ẩm ban đầu lớn. Khi thùng quay, vật liệu sấy được mang lên
cao tới góc rơi rồi rơi xuống, cùng lúc đó tác nhân sấy là lớp không khí nóng thổi
xuyên qua lớp vật liệu và làm khô. Ưu điểm của loại thiết bị này là quá trình sấy đều
đặn và mãnh liệt nhờ có sự tiếp xúc tốt giữa vật liệu và tác nhân sấy, cường độ sấy
tính theo lượng ẩm đạt được cao, tuy nhiên do vật liệu bị đảo trộn nhiều nên dễ bị gãy
vụn, tạo ra bụi, do đó trong một số trường hợp làm giảm phẩm chất của sản phẩm.
Hình 1.23. Thiết bị sấy thùng quay
Thiết bị sấy phun: chuyên dung để sấy các dịch thể. Sản phẩm sấy dạng bột hòa
tan như sữa bò, sữa đậu nành, bột trứng, cafe tan,…
Dung dịch lỏng được phun thành dạng sương vào trong phòng sấy, quá trình
sấy diễn ra rất nhanh đến mức không kịpđốt nóng vật liệu quá giới hạn cho phép do

đó có thể sử dụng tác nhân sấy ở nhiệt độ cao. Ưu điểm của thiết bị sấy phun là
sấy nhanh, sản phẩm thu được ở dạng bột mịn, nhiệt độ vật liệu không tăng cao nên
có thể sử dụng để sấy loại vật liệu không chịu được nhiệt độ cao. Chi phí điều hành
tương đối thấp, đặc biệt tháp sấy có năng suất lớn hơn. Nhược điểm là vitamin dễ bị
phá hủy dưới tác dụng của nhiệt độ, kích thước của phòng sấy lớn mà vận tốc của tác
nhân sấy lại nhỏ nên cường độ sấy nhỏ, tốn năng lượng, thiết bị phức tạp nhất là ở cơ
cấu phun bụi, hệ thống thu hồi bụi sản phẩm
Hình 1.24. Thiết bị sấy phun
1.3.2.2. Sấy bức xạ hồng ngoại
Sấy bức xạ hồng ngoại là phương pháp sấy vật liệu ẩm sử dụng nguồn phát ra tia
hồng ngoại là tác nhân chính để làm bay hơi nước có trong thực phẩm
Hầu hết các loại vật liệu ẩm đều được cấu tạo từ nước và các hợp chất hữ cơ. Bên
cạnh đó ở cùng một điều kiện giống nhau thì nước và các loại hợp chất hữu cơ này
hấp thụ năng lượng cực đại của bức xạ hồng ngoại do nguồn phát phát ra, ở những

bướcsóng khác nhau. Đây là đặc điểm quan trọng để điều chỉnh năng lượng bức xạ về
bướcsóng thích hợp mà tại đó nước ở trong vật liệu ẩm bay hơi càng nhiều càng tốt
Khi cấp điện cho bóng đèn hồng ngoại thì đèn sẽ phát sáng và sản sinh ra các tia
hồng ngoại chiếu tới vật liệu ẩm trong phòng sấy. Do đó khi nhận được nguồn năng
lượng bức xạ mà đèn hồng ngoại chiếu tới, nội năng của nước trong vật liệu ẩm sẽ
tăng lên nhanh chóng, vì thế ma sát giữa các phân tử nước sẽ tăng lên dẫn đến nhiệt
độ của nước tăng lên dần tới nhiệt độ sôi, cắt đứt các liên kết giữa các phân tử nước
với phân tử nước, giữa các phân tử nước với các cấu trúc hữu cơ. Kết quả nước sẽ
chuyển pha từ trạng thái lỏng sang trạng thái hơi và bốc hơi theo chiều ly tâm bên
trong vật liệu ẩm ra ngoài môi trường sấy. Trong khi đó các hợp chất hữu cơ cấu
thành nên các vật liệu ẩmđó giống như những vật trong suốt và hấp thụ không đáng
kể bức xạ hồng ngoại chiếu tới. Vì thế nếu các hợp chất hữu cơ cấu tạo nên vật liệu
ẩm đó là các loại thực phẩm thì chúng cũng không bị ảnh hưởng của bước sóng hồng
ngoại.
Bên cạnh khả năng làm bay hơi nước tự do bằng bước sóng thì nhiệt độ cũng
đóng vai trò quan trọng vào quá trình làm khô vật liệu ẩm, do tính chất nhiệt mà tia
hồng ngoại sinh ra. Vậy chúng ta có thể thấy rõ ràng là có hai tác nhân chính để làm
khô vật liệu ẩm đó là: bước sóng và nhiệt độ do tia hồng ngoại phát ra
Hình 1.25. Hệ thống sấy hông ngoại

Ưu điểm:
- Sấy vật liệu mỏng rất nhanh.
- Thiết bị rất gọn.
- Dễ điều chỉnh nhiệt độ.
- Tổn thất nhiệt ít.
Nhược điểm:
- Thiêu tốn nhiều năng lượng.
- Vật liệu được đốt nóng không đều, dễ bị cháy bề mặt.
- Không sấy được các loại vật liệu dày.
1.3.2.3. Sấy chân không
Sấy chân không là quá trình sấy mà trong đó ẩm tách khỏi vật liệu sấy được thực
hiện trong môi trường chân không. Sấy chân không gồm hai loại: sấy chân không
nhiệt độ thường và sấy chân không nhiệt độ thấp.
Hình 1.26. Sơ đồ hệ thống sấy chân không

Nguyên lý cơ bản của phương pháp sấy chân không là sự phụ thuộc nhiệt độ sôi
của nước vào áp suất mặt thoáng. Nếu làm giảm áp suất môi trường trong thiết bị sấy
xuống đến một áp suất mà ở đó nước trong vật liệu cần sấy bắt đầu sôi, sẽ tạo ra một
chênh lệch áp suất rất lớn trong lòng vật liệu sấy và qua đó hình thành dòng ẩm
chuyển động từ trong lòng vật liệu sấy ra ngoài bề mặt. Ở điều kiện áp suất này, nước
trong vật liệu sẽ sôi. Khi nước trong vật liệu sấy sôi, hóa hơi và làm tăng áp suất
trong vật liệu thúc đẩy quá trình di chuyển ẩm từ trong ra ngòai bề mặt vật liệu sấy.
Chính vì vậy, ở điều kiện chân không vật liệu sẽ khô rất nhanh rút ngắn thời gian sấy
và cải thiện được chất lượng sấy.
Nhờ quá trình hút chân không mà nhiệt độ sấy thấp hơn rất nhiều so với các
phương pháp sấy khác.
Ưu điểm:
- Có thể sấy ở nhiệt độ thấp
- Sản phẩm giữ được hầu hết các tính chất đặc trưng ban đầu của vật liệu sấy
(tính chất sinh học, hương vị, màu sắc,…).
- Sản phẩm bảo quản được lâu, ít bị tác động bởi môi trường.
Nhược điểm:
- Giá thành thiết bị cao.
- Vận hành phức tạp.
- Chỉ làm được ở quy mô nhỏ do khó đảm bảo độ kín cho hệ thống lớn.
1.3.2.4. Sấy thăng hoa
Sấy thăng hoa là quá trình tách nước ra khỏi sản phẩm từ thể rắn (lạnh đông)
sang thể hơi trong điều kiện nhiệt độ thấp và áp suất, dưới điểm ba thể O (0,0098 o
C;
4,58 mmHg), tức là nhiệt độ dưới điểm kết tinh của độ ẩm trong sản phẩm (Tk< 0 o
C,
áp suất dưới 4,58 mmHg). Nhờ vậy, sản phẩm sau khi sấy gần như vẫn giữ nguyên
được chất lượng tự nhiên ban đầu của nguyên liệu: protein không bị biến tính và
thủy phân, glucid không bị hồ hóa, lipid không bị oxi hóa, vitamin và các hoạt chất
sinh học không bị phá hủy, màu sắc và mùi vị không thay đổi, các chất xơ và

chất khoáng được bảo toàn,…Sản phẩm có cấu trúc xốp, đặc biệt khi ngâm vào nước
sẽ hoàn nguyên trở lại trạng thái ban đầu, điều mà các phương pháp khác
không thể thực hiện được.
Hình 1.27. . Sơ đồ hệ thống sấy thăng hoa tự cấp đông DS – 7 [7].
Ưu điểm:
- Sản phẩm chất lượng cao (giữ nguyên màu sắc, cấu trúc, hương vị, tính thủy
hóa,…)
- Giữ được hoạt tính sinh học, không làm mất các chất dinh dưỡng, vitamin của
thực phẩm
- Năng lượng dùng để làm bay hơi ẩm thấp.
Nhược điểm:
- Giá thành thiết bị cao.
- Người vận hành đòi hỏi có trình độ kỹ thuật cao.
- Quá trình gia công thiết bị phức tạp và khá khó khăn để tạo buồng kín chân
không.
1.3.2.5. Lựa chọn công nghệ sấy vầ hệ thống sấy
Để sấy xoài lát, người ta có thể dùng thiết bị sấy chân không, hầm sấy, buồng
sấy,... Ở đây, chúng tôi dùng thiết bị sấy buồng, là thiết bị sấy đối lưu chuyên dụng để

sấy các vật liệu có dạng cục, hạt hoặc lát với năng xuất không lớn lắm. Thiết bị sấy
buồng là thiết bị làm việc theo chu kỳ. Do yêu cầu về an toàn thực phẩm, ta chọn
buồng sấy làm bằng thép có cách nhiệt.
1.4. Công nghệ sấy đối lưu kiểu buồng sấy
1.4.1. Nguyên lý phương pháp sấy đối lưu kiểu buồng sấy
Hình 1.28. Nguyên lý phương pháp sấy đối lưu kiểu buồng sấy
Tác nhân trong thiết bị buồng sấy ta dùng không khí nóng, không khí được đốt
nóng nhờ calorifer khí – khói, khói được tạo từ lò đốt than đá. Trong thiết bị buồng ta
tổ chức cho tác nhân sấy lưu động cưỡng bức nhờ hệ thống quạt gió.
Buồng sấy cần bố trí giá đỡ, khay,… Sao cho tác nhân có thể dễ dàng đi qua vật
liệu sấy để truyền nhiệt cho vật liệu và nhận thêm ẩm thải ra ngoài. Vì vậy mật độ vật

liệu sấy trên khay, khe hở giữa thành khay với tường thiết bị sấy, kích thước và vị trí
lỗ thoát ẩm có ý nghĩa đặc biệt trong thiết bị sấy buồng. Khe hở giữa thành khay và
tường thiết bị được bố trí đủ cho thao tác được dễ dàng. Mật độ vật liệu sấy trên khay
cũng có một ý nghĩa đặc biệt. Nếu vật liệu có mật độ quá lớn thì tác nhân sấy khó lưu
chuyển dẫn đến thời gian sấy lớn và vật liệu khô không đều, do đó chất lượng và
năng suất có thể giảm. Ngược lại nếu mật độ vât liệu trên khay quá bé, điều kiện
truyền nhiệt truyền chất được tăng cường thì thời gian sấy sẽ giảm, chất lượng sản
phẩm sấy cao nhưng năng suất thiết bị không lớn. Do đó mật độ vật liệu trên khay có
một giá trị tối ưu. Giá trị tối ưu này phụ thuộc vào từng loại vật liệu và thường được
xát định bằng thực nghiệm.
Về kết cấu, phần trên của thiết bị sấy buồng được bố trí dạng chóp, đỉnh chop là
lỗ thoát ẩm. kích thước lỗ thoát ẩm cân xứng với thiết bị và có cơ cấu điều chỉnh
lượng tác nhân thoát ra bằng van con bướm. Thiết bị sấy buồng có kết cấu đơn giản,
dễ vận hành, không yêu cầu mặt bằng lớn nhưng năng suất không cao, khó cơ giới
hoá, vốn đầu tư không đáng kể. Do đó thiết bị buồng sấy thích hợp cho các xí nghiệp
vừa và nhỏ, lao động thủ công là chính.
1.4.2. Ưu điểm và nhược điểm của phương pháp sấy buồng
Ưu điểm:
- Đơn giản, dễ chế tạo.
- Dễ vận hành.
- Giá thành thấp.
- Việc sấy theo mẻ giúp việc lấy sản phẩm dễ dàng.
Nhược điểm:
- Năng suất thấp.
- Tốn nhiều năng lượng vận hành.
- Mức độ cơ giới hóa và tự động hóa thấp.
- Quá trình sấy không đồng đều trong buồng.

1.4.3. Quy trình công nghệ sấy đối lưu xoài
1.4.3.1. Sơ đồ quy trình công nghệ
Hình 1.29. Sơ đồ quy trình công nghệ

1.4.3.2. Mô tả quy trình
Chuẩn bị nguyên liệu :
Chọn xoài còn ương, dày quả, không mềm nát, không thối rửa.
Rửa sạch, để ráo nước, gọt vỏ bằng dao không rỉ, thái lát mỏng theo chiều dọc quả với
kích thước yêu cầu 2 mm – 3 mm
Xử lý nhiệt độ : 80 – 900C trong 5 – 9 phút.
Các bước thẩm thấu :
- Tạo dung dịch đường (sirô) có nồng độ 40 % : cho 0,6 lít nước sạch với 0,4 kg
đường, đung cho chảy đường ở nhiệt độ 80 - 850
C.
- Cho xoài đã thái lát vào ngâm trong thời gian 28 – 20 giờ .
- Kết thúc thẩm thấu : vớt xoài ra khỏi dung dịch đường, để ráo.
Rửa : đun nước sôi, thả xoài vào chần 30 giấy – 1 phút, vớt ra để ráo. Mục đích
công đoạn này để loại bớt dịch đường còn dính trên bề mặt đường.
Sấy và bao gói :
- Xếp các miếng xoài vào khay sấy và đưa vào buồng sấy. sấy ở nhiệt độ 50 – 600
C cho
đến khi lát xoài đủ độ ẩm yêu cầu, trong thời gian 12– 18 giờ. Lấy xoài ra khỏi tủ sấy,
để nguội hoàn toàn.
- Bao gói sản phẩm trong bao PE, PP hoặc hộp mica.
- Lưu trữ khoảng 9 tháng
Chất lượng sản phẩm cần đạt :
- Sản phẩm phải có độ ẩm 14 – 18% .
- Thịt xoài hơi co lại, khô, màu vàng nhạt, vị ngọt, hương vị đặc trưng của sản phẩm.
Dụng cụng, thiết bị :
- Dao inox.
- Nồi bằng inox.
- Tủ sấy.

1.4.3.3. Các biện pháp dùng trong quy trình công nghệ
 Chần.
Chần là phương pháp xử lý nhiệt độ cao khoảng 90 – 1000
C trong thời gian vài
phút nhằm vô hoạt các enzyme oxy hóa (polyphenoloxydase, peroxydase) để hạn chế
tối đa khả năng biến màu tong khi sấy và diệt một phần vi sinh vật. Ngoài ra chần còn
làm thay đổi thể tích khối lượng của nguyên liệu có lợi cho quá trình tiếp theo nhờ tác
dụng bài khí trong gian bào và làm cho độ thấm hút của màng tế bào tăng lên giúp rút
ngắn thời gian sấy.
 Tách nước thẩm thấu bằng phương pháp ngâm. (Dewatering And
Impregnation Soaking Process – DIS)
Khi ngâm xoài trong dung dịch đường có nồng độ cao (40 – 50Bx), bằng quy luật
thẩm thấu, nước trong sản phẩm sẽ đi ra dung dịch và chất hòa tan sẽ chuyển dịch
theo chiều ngược lại từ dung dịch vào trong sản phẩm. Sau quá trình này sản phẩm sẽ
khô hơn do mất nước và hấp thu nhiều chất hòa tan. Sản phẩm sau DIS thường không
ổn định ở điều kiện thông thường nên cần phải sấy.
 Quá trình sấy.
Sấy là quá trình bốc hơi nước trong sản phẩm bằng nhiệt, là quá trình khuếch tán
ẩm do chênh lệch ẩm ở bề mặt và bên trong vật liệu. Hay nói cách khác do chênh lệch
áp suất hơi riêng phần ở bề mặt vật liệu và môi trường xung quanh
1.5. Hệ thống thiết bị sấy đối lưu
Hệ thống sấy đối lưu dạng buồng sấy có các bộ phận như sau:
Hệ thống quạt
Để tăng lưu lượng tác nhân sấy, người ta sử dụng quạt ly tâm. Quạt được đặt
trước thiết bị gia nhiệt không khí trước khi vào buồng sấy.

Hình 1.30. Cấu tạo quạt ly tâm điển hình
Buồng sấy
Là nơi diễn ra quá trình sấy, vật liệu sấy và tác nhân sấy trao đổi nhiệt và độ ẩm
với nhau.
Hình 1.31. Buồng sấy

Thường buồng sấy có dạng khối lập phương, khối hộp chữ nhật đứng hay nằm,
hình trụ đứng hoặc nằm, …. Tùy theo yêu cầu công nghệ và người kĩ sư tính toán
thiết kế và lựa chọn hình dạng thích hợp.
Bộ phận cung cấp nhiệt: Calorifer
Trong kỹ thuật sấy, người ta sử dụng các loại calorifer khí – hơi, calorifer khí –
khói, calorifer khí – điện. Trong bài này chúng tôi chọn calorife điện trở, không khí
sẽ được gia nhiệt bằng dòng điện nhờ vào các thanh điện trở cánh tản nhiệt. Điện trở
sấy được chế tạo sao cho nhiệt tỏa ra nhanh nhất làm cho không khí khô và nóng; qua
đó cung cấp không khí nóng cho quy trình sấy. Điện trở có cánh có cấu tạo tương tự
điện trở trơn (gồm điện trở, chất cách điện và lớp vỏ thép không rỉ bảo vệ phía ngoài),
tuy nhiên phía ngoài có thêm cánh tản nhiệt với mật độ 1 đến 2 cánh trên 1 cm để
tăng cường diện tích trao đổi nhiệt, nhờ vậy giúp giảm thấp nhiệt độ bề mặt điện trở.
.
Hình 1.32. Điện trở cánh tản nhiệt

Đèn cực tím
Đèn UV diệt khuẩn hay còn gọi là đèn cực tím. UV là từ viết tắt bằng tiếng
Anh của từ Ultra Violet - nghĩa là tia cực tím.Đèn UV sử dụng bóng đèn phát ra tia
cực tím để tiêu diệt các vi khuẩn khi tiếp xúc với nó. Có cấu tạo gần giống như bóng
đèn huỳnh quang thông dụng. Tuy nhiên, thay vì cho ánh sáng đi qua là tia cực tím
(tia UV).
Khả năng diệt khuẩn này biến đèn UV tia cực tím trở nên:
- Thân thiện với môi trường.
- Không cần phải sử dụng hóa chất
- Hiệu quả cao trong việc khử trùng, diệt khuẩn.
Tuy nhiên cũng có nhiều nhược điểm:
- Diệt khuẩn, nhưng không loại trừ xác vi khuẩn được.
- Đèn cực UV diệt khuẩn khá đắt và hay vỡ.
Hình 1.33. Đèn cực tím
Bộ phận thông gió và tải ẩm
- Bộ phận thông gió và tải ẩm: dùng để thoát khí thải cùng với lượng ẩm trong
vật liệu sấy ra ngoài.

1.6. Hệ thống tự động điều khiển
1.6.1. Thiết kế hệ thống tự động và nguyên lý hoạt động
Hình 1.34. Sơ đồ khối hệ thống tự động điều khiển máy sấy đối lưu.
Nguyên lý làm việc: theo sơ đồ hình … như sau: Khi chạy chương trình phần
mềm được viết dưới dạng ngôn ngữ Assembler, C++
, … cài đặt vào bộ vi xử lý
(C.P.U) thì lập tức các thông tin cài đặt sẽ được vi xử lý truyền số liệu tới bộ biến đổi
D/A giải mã. Ở đây, bộ biến đổi D/A giải mã theo yêu cầu của chương trình, chuyển
đổi số liệu điều khiển từ dạng số sang dạng điện áp. Tín hiệu điện áp được giải mã sẽ
chuyển đến cơ cấu điều khiển ngoài. Cơ cấu điều khiển ngoài có nhiệm vụ truyền
những tác động để điều khiển đối tượng cần điều khiển (máy móc và thiết bị, dây
chuyền công nghệ, …) hoạt động. Khi đối tượng điều khiển hoạt động, sẽ làm thay
đổi các thông số trạng thái kỹ thuật, tức là tín hiệu điều khiển và tín hiệu này sẽ được
các cảm biến thu nhận dưới dạng analog, sau đó được đưa về bộ biến đổi A/D

(Analog/Digital). Tại đây tín hiệu đưa về được mã hóa từ dạng analog sang dạng
digital trước khi đưa về vi xử lý điều khiển theo chương trình. Sau khi tín hiệu được
xử lý xong, sẽ xuất ra các tín hiệu điều khiển ở dạng digital và trả về bộ biến đổi D/A
để thực hiện quá trình tiếp theo [7], [13], [14].
Vi xử lý hiểu được tín hiệu đưa về khi tín hiệu đó là ở dạng số, chính vì vậy mà
tín hiệu đưa về luôn phải được mã hóa. Hệ thống điều khiển có làm việc logic và
khoa học hay không là tùy vào phần mềm được cài đặt ở phần cứng (vi xử lý). Do đó,
khi thiết kế hệ thống đo lường và điều khiển tự động bằng máy tính cần phải nắm rõ
thuật toán điều khiển hệ thống máy móc và thiết bị, dây chuyền và quy trình công
nghệ. Tín hiệu đưa về điều khiển có chính xác hay không phụ thuộc rất nhiều vào độ
chính xác của các cảm biến và độ phân giải mã hóa tín hiệu A/D [7], [13], [14].
Từ đó ta dựa vào nguyên lý làm việc của hệ thống sấy đối lưu và yêu cầu công
nghệ đặt ra để thiết kế hệ thống đo lường và tự động điều khiển cho hợp lý.
Hình 1.35. Sơ đồ hệ thống điều khiển tự động trong máy sấy đối lưu.
1.6.2. Yêu cầu công nghệ và tự động điều khiển
- An toàn cho người sử dụng.
- Đảm bảo an toàn thiết bị điện: Có khả năng dừng khẩn cấp khi có sự cố xãy ra.

- Thuận lợi cho người sử dụng thiết bị: Dễ vận hành, sau khi thiết lập sẽ tự vận hành
cho đế hết quá trình sấy.
- Kéo dài tuổi thọ thiết bị hệ thống sấy: có khả năng tắt thiết bị điện trong trường hợp
không cần thiết vận hành.
1.6.3. Các thiết bị được sử dụng trong hệ thống
1.6.3.1. Nguồn xung
Nguồn xung hay thường gọi là nguồn tổ ong là là tên gọi thường dùng để phân
biệt giữa nguồn dùng biến áp xung và biến áp thường, là bộ nguồn có tác dụng biến
đổi từ nguồn điện xoay chiều sang nguồn điện một chiều bằng chế độ dao động xung
tạo bằng mạch điện tử kết hợp với một biến áp xung.
- Điện áp vào: AC110-240V
- Điện áp ra: DC24V.
- Dòng điện đầu ra Max: 10A
- Kích thước : 200mm*110mm*50mm
Hình 1.36. Nguồn xung

1.6.3.2. Màn hình HMI
HMI đơn giản chỉ là một thiết bị trung gian để giao tiếp giữa người vận hành và
máy móc thiết bị. Màn hình HMI hiện nay đã được sử dụng phổ biến và rộng rãi
trong công nghiệp, nó có vai trò vô cùng quan trọng trong phần kết nối người vận
hành và các thiết bị máy móc.
Hình 1.37. Màn hình HMI kinco
1.6.3.3. Cảm biến nhiệt độ
Cảm biến nhiệt độ là một thiết bị dùng để cảm nhận lượng nhiệt tại khu vực cần
đo. Mục đích sử dụng cảm biến nhiệt độ để báo cho người dùng biết lượng nhiệt hiện
tại trong khu vực cần đo là bao nhiêu.
Hình 1.38. Cảm biến nhiệt độ

1.6.3.4. Biến tần
Biến tần là thiết bị biến đổi tần số dòng điện xoay chiều ở đầu vào thành dòng
điện xoay chiều ở tần số khác ở đầu ra có thể điều chỉnh được.
Nguyên lý hoạt động của biến tần:
Nguyên lý cơ bản làm việc của bộ biến tần cũng khá đơn giản. Đầu tiên, nguồn
điện xoay chiều 1 pha hay 3 pha được chỉnh lưu và lọc thành nguồn 1 chiều bằng
phẳng. Công đoạn này được thực hiện bởi bộ chỉnh lưu cầu diode và tụ điện. Nhờ
vậy, hệ số công suất cos(φ) của hệ biến tần đều có giá trị không phụ thuộc vào tải và
có giá trị ít nhất 0.96 Điện áp một chiều này được biến đổi (nghịch lưu) thành điện áp
xoay chiều 3 pha đối xứng. Công đoạn này hiện nay được thực hiện thông qua hệ
IGBT (transistor lưỡng cực có cổng cách ly) bằng phương pháp điều chế độ rộng
xung (PWM). Nhờ tiến bộ của công nghệ vi xử lý và công nghệ bán dẫn lực hiện nay,
tần số chuyển mạch xung có thể lên tới dải tần số siêu âm nhằm giảm tiếng ồn cho
động cơ và giảm tổn thất trên lõi sắt động cơ.
Hình 1.39. Nguyên lý hoạt đọng của biến tần
Hệ thống điện áp xoay chiều 3 pha ở đầu ra có thể thay đổi giá trị biên độ và tần
số vô cấp tuỳ theo bộ điều khiển. Theo lý thuyết, giữa tần số và điện áp có một quy
luật nhất định tuỳ theo chế độ điều khiển. Đối với tải có mô-men không đổi, tỉ số điện
áp - tần số là không đổi. Tuy vậy với tải bơm và quạt, quy luật này lại là hàm bậc 4.
Điện áp là hàm bậc 4 của tần số. Điều này tạo ra đặc tính mô-men là hàm bậc hai của
tốc độ phù hợp với yêu cầu của tải bơm/quạt do bản thân mô-men cũng lại là hàm bậc
hai của điện áp.

Hiệu suất chuyển đổi nguồn của các bộ biến tần rất cao vì sử dụng các bộ linh
kiện bán dẫn công suất được chế tạo theo công nghệ hiện đại. Nhờ vậy, năng lượng
tiêu thụ xấp xỉ bằng năng lượng yêu cầu bởi hệ thống.
Ngoài ra, biến tần ngày nay đã tích hợp rất nhiều kiểu điều khiển khác nhau phù
hợp hầu hết các loại phụ tải khác nhau. Ngày nay biến tần có tích hợp cả bộ PID và
thích hợp với nhiều chuẩn truyền thông khác nhau, rất phù hợp cho việc điều khiển và
giám sát trong hệ thống SCADA[19].
Hình 1.40. Biến tần Toshiba.
1.6.4. Các loại khí cụ điện được dùng trong hệ thống tự động điều khiển
Circuit Breaker – CB là dụng cụ dùng để đóng và ngắt mạch điện có vai trò
giống như cầu dao điện, ngoài ra tự động ngắt mạch khi có sự cố quá tải, ngắn mạch
có tác dụng giống như cầu chì. Tuy nhiên khác nhau ở chỗ cầu chì sau khi ngắt mạch

sẽ bị đứt và phải thay cầu chì mới, CB cách ly hoàn toàn và các pha có thể tái lập lại
để có thể làm việc lại bình thường.
Hình 1.41. Circuit breaker
Công tắc tơ là khí cụ điện đóng cắt điện cơ (quạt), có thể điều khiển từ xa. Công
tắc tơ cũng có thể đóng, cắt dòng điện khi quá tải. có thể đóng được dòng không tải,
dòng định mức hay dòng khởi động của động cơ.
Hình 1.42. Công tắc tơ.

Chế tạo hệ thống sấy đối lưu thông minh tiệt trùng bằng tia cực tím

Chế tạo hệ thống sấy đối lưu thông minh tiệt trùng bằng tia cực tím

Recommended

Recommended

More Related Content

What's hot

What's hot (20)

Similar to Chế tạo hệ thống sấy đối lưu thông minh tiệt trùng bằng tia cực tím

Similar to Chế tạo hệ thống sấy đối lưu thông minh tiệt trùng bằng tia cực tím (20)

More from Dịch Vụ Viết Bài Trọn Gói ZALO 0917193864

More from Dịch Vụ Viết Bài Trọn Gói ZALO 0917193864 (20)

Recently uploaded

Recently uploaded (20)

Chế tạo hệ thống sấy đối lưu thông minh tiệt trùng bằng tia cực tím