Môn kỹ thuật sấy chè

Buồng đốt trong hệ thống sấy được sử dụng với hai mục đích.  Thứ nhất buồng đốt tạo ra khói lò có nhiệt độ cao dùng để cấp nhiệt cho không khí trong Calorifer.  Thứ 2 là buồng đốt tạo ra khói lò có nhiệt độ thích hợp để làm tác nhân sấy.

63 trang | Chia sẻ: lylyngoc | Lượt xem: 6472 | Lượt tải: 1

Bạn đang xem trước 20 trang tài liệu Môn kỹ thuật sấy chè, để xem tài liệu hoàn chỉnh bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên

cường sự tích lũy và đồng hĩa sinh tố C.3) Ancaloit:Trong chè cĩ nhiều loại ancaloit nhưng nhiều nhất là cafein. Hàm lượng cafein ở trong chè cĩ từ 3 - 5% thường nhiều hơn cafein ở trong lá cà phê từ 2 - 3 lần. Nĩ khơng cĩ khả năng phân ly ion H+ tức là khơng cĩ tính axít mà chỉ là một kiềm yếu. Cafein chỉ hịa tan trong nước với tỷ lệ 1/46, rất dễ hịa tan trong dung mơi clorofoc. Cafein cĩ tác dụng kích thích hệ thần kinh trung ương, kích thích cơ năng hoạt động của tim, cĩ tác dụng lợi tiểu. Cafein rất bền vững trong chế biến. Nĩ cĩ khả năng kết hợp cới tanin để tạo thành hợp chất tanat cafein cĩ hương vị dễ chịu. Theo tài liệu của Roberto, hợp chất tanat cafein được tạo thành chủ yếu từ cafein, teaflavin, tearubigin, teaflavingalat. Ngồi ra cịn cĩ sự tham gia của ECG và EGCG.Sự thay đổi hàm lượng cafein trong chè nguyên liệu phụ thuộc vào giống, ví dụ: - Giống chè Trung Quốc: 2,29 - 2,31%- Chè ấn Độ: 4,05 - 4,30%- Chè Gruzia : 2,47 - 2,66%Hàm lượng cafein cịn phụ thuộc vào tuổi của lá:- lá thứ nhất: 3,39% - lá thứ tư: 2,10%- lá thứ hai: 4,20% - lá già: 0,79%- lá thứ ba: 3,40% - cọng chè: 0,36%Thời vụ thu hoạch khác nhau, điều kiện canh tác khác nhau, đều ảnh hưởng đến hàm lượng cafein trong búp chè. Bĩn đạm, hàm lượng cafein tăng lên rõ rệt: theo số liệu của Vơrơnxơp, hàm lượng cafein thay đổi như sau: đối chứng khơng bĩn N: 3,13%; bĩn 100 kg N/ha: 3,16% và bĩn 210 kg N/ha: 3,24%.4) Protein và axít amin:Protein là hợp chất hữu cơ phức tạp chứa N, phân bố khơng đều ở các phần của búp chè và thay đổi tùy theo giống, thời vụ, điều kiện canh tác và các yếu tố khác. Protein cĩ thể trực tiếp kết hợp với tanin, polifenol tạo ra những hợp chất khơng tan làm ảnh hưởng xấu đến phẩm chất chè đen. Do đặc điểm của việc chế biến chè xanh là diệt men ngay từ đầu, nên hàm lượng tanin trong chè ít bị thay đổi và cịn quá cao làm cho chè cĩ vị đắng. Protein kết hợp với một phần tanin làm cho vị chát và đắng giảm đi. Vì thế trong một chừng mực nào đĩ, protein cĩ lợi cho phẩm chất chè xanh.Ngày nay người ta đã tìm thấy trong chè cĩ 17 axít amin, các axít amin này kết hợp với đường và tanin tạo thành andehit cĩ mùi thơm của chè đen và làm cho chè xanh cĩ dư vị tốt.5) Gluxít và pectin:Trong lá chè chứa rất ít gluxít hịa tan, trong khi đĩ các gluxít khơng hịa tan lại chiếm tỷ lệ lớn. Xenlulo và hemixenlulo cũng tăng lên theo tuổi của lá, vì vậy nguyên liệu càng già chất lượng càng kém. Hàm lượng đường hịa tan ở trong chè tuy ít nhưng rất quan trọng đối với hương vị chè. Đường tác dụng với protein hoặc axít amin tạo nên các chất thơm.Pectin thuộc về nhĩm gluxít và nĩ là hỗn hợp của các polixacarit khác nhau và những chất tương tự chúng. ở trong chè, pectin thường ở dạng hịa tan trong nước, tan trong axít oxalic, tan trong amon oxalat. Pectin tham gia vào việc tạo thành hương vị chè, làm cho chè cĩ mùi táo chín trong quá trình làm héo. ở mức độ vừa phải, pectin làm cho chè dễ xoăn lại khi chế biến nhưng nĩ cĩ ảnh hưởng xấu đến quá trình bảo quản chè thành phẩm vì pectin dễ hút ẩm.Theo số liệu của Gơghia, hàm lượng pectin trong lá chè như sau: mầm và lá thứ nhất: 3,08%, lá thứ hai: 2,63%, lá thứ ba: 2,21%6) Diệp lục và các sắc tố khác gần nĩ:Trong lá chè cĩ chứa diệp lục tố, carotin và xantofin. Các sắc tố này biến động theo giống, theo mùa và các biện pháp kỹ thuật canh tác.Trong chè thành phẩm diệp lục tố cĩ ảnh hưởng xấu tới phẩm chất của chè bởi vì làm cho sản phẩm cĩ màu xanh, mùi hăng, vị ngái.7) Dầu thơm:Dầu thơm ở trong chè rất ít, hàm lượng của chúng trong lá chè tươi: 0,007% - 0,009% và trong chè bán thành phẩm: 0,024 - 0,025%. Hàm lượng dầu thơm trong lá chè, được tăng dần ở những địa hình cao, tuổi lá quá non chứa ít hương thơm. Dầu thơm ảnh hưởng trực tiếp đến hương vị của chè do hương thơm tự nhiên và do quá trình chế biến tạo thành như sự lên men, ơxi hĩa, tác dụng của độ nhiệt cao.Dầu thơm cĩ tác dụng điều tiết sinh lý của cây để thích hợp với điều kiện bên ngồi (khi độ nhiệt quá cao hay quá thấp) và ngăn cản những bức xạ cĩ bước sĩng ngắn, tác hại đến cây chè. Đối với cơ thể con người dầu thơm cĩ tác dụng kích thích hệ thần kinh trung ương làm cho tinh thần minh mẫn, thoải mái dễ chịu nâng cao hiệu suất làm việc của các cơ năng trong cơ thể.8) Vitamin:Các loại vitamin cĩ trong chè rất nhiều. Chính vì vậy giá trị dược liệu cũng như giá trị dinh dưỡng của chè rất cao. Theo các tài liệu của Trung Quốc, hàm lượng một số vitamin trong chè tính theo mg/1.000g chất khơ như sau:Vitamin A: 54,6; B1: 0,70; B2: 12,20; PP: 47,0; C: 27,0 v.v...Đáng chú ý nhất là hàm lượng vitamin C ở trong chè, nhiều hơn trong cam chanh từ 3 đến 4 lần. Quá trình chế biến chè đen làm cho vitamin C giảm đi nhiều vì nĩ bị ơxi hĩa, cịn trong chè xanh thì nĩ giảm đi khơng đáng kể.9) Men:Men là nhân tố quan trọng của sự sống. Men quyết định chiều hướng phát triển của mọi phản ứng hĩa học xảy ra trong cơ thể sinh vật và chúng là chất kích động tất cả các biến đổi hĩa học.Trong búp chè non cĩ hầu hết các loại men, nhưng chủ yếu gồm hai nhĩm chính:- Nhĩm thủy phân: men amilaza, glucoxidaza, proteaza và một số men khác.- Nhĩm ơxi hĩa khử: Chủ yếu là hai loại men: peroxidaza và polifenoloxidaza. 10) Chất tro:Các nguyên tố tro giữ vai trị quan trọng trong hoạt động của cơ thể sống, chúng là những nhân tố của sự thay đổi trạng thái các chất keo và ảnh hưởng trực tiếp đến sự trao đổi chất của tế bào. Hàm lượng tro trong chè tươi từ 4-5% và trong chè khơ từ 5-6%. Trong chè, tro chia thành hai nhĩm: hịa tan trong nước và khơng hịa tan trong nước. Chè thành phẩm loại tốt, hàm lượng tro ít hơn so với loại chè xấu nhưng tỷ lệ chất tro hịa tan lại nhiều hơn. 1. Vài nét về sản phẩm chè xanh và phương pháp sản xuất: a. Sản phẩm chè xanh: được chế biến từ nguyên liệu chè 1 tơm (búp), 2 ¸ 3 lá non, ngay ở giai đoạn đầu người ta tiến hành diệt men sẳn có trong nguyên liệu dưới tác dụng của nhiệt đợ cao. Vì thế, hàm lượng tanin trong sản phẩm chè xanh cao, ít bị hao hụt trong quá trình chế biến. Nước pha chè có màu xanh tự nhiên của nguyên liệu, vị chát, hương thơm tự nhiên. Chè xanh được sản xuất nhiều ở các nước châu Á (Trung quớc, Nhật bản...). Chè xanh chiếm 20 % thị phần trên thế giới. b. Các phương pháp sản xuất chè xanh: Dựa vào phương pháp diệt men, người ta chia ra làm ba phương pháp: phương pháp sao, phương pháp hấp bằng hơi nước và phương pháp hấp bằng khơng khí nóng. Ngoài ra, còn có những phương pháp thủ cơng như phơi trực tiếp dưới ánh nắng mặt trời hoặc phương pháp hiện đại như diệt men bằng tia hờng ngoại. 1.1 Kỹ thuật sản xuất chè xanh bằng phương pháp sao: Khi sản xuất chè xanh ở qui mơ nhỏ, người ta thường dùng phương pháp này. Phương pháp sao cho sản phẩm chè xanh có hương thơm mạnh nhưng có nhược điểm là khó cơ giới hóa, tớn nhiều nhân cơng và năng suất thấp. Sơ đờ cơng nghệ như sau: NGUYÊN LIỆU CHÈ SAO DIỆT MEN VÒ, SÀNG TƠI SẤY PHÂN LOẠI ĐẤU TRỢN, ĐÓNG HỢP CHÈ XANH THÀNH PHẨM A. Sao diệt men: a. Mục đích: - Sử dụng nhiệt đợ cao để phá hủy hệ thớng enzym có trong nguyên liệu chè. Do đó, đình chỉ sự oxy hóa các chất, nhất là tanin, giữ màu xanh tự nhiên và vị chát của nguyên liệu. - Làm bay hơi đi mợt phần nước của nguyên liệu, làm giảm áp lực trương nở của tế bào, do đó lá chè trở nên mềm dịu, thuận lợi cho quá trình vò. - Làm bay đi mùi hăng ngái của nguyên liệu, bước đầu tạo hương thơm cho chè xanh. b. Yêu cầu kỹ thuật: - Diệt men đầy đủ và đều đặn trong toàn khới nguyên liệu, đợ ẩm còn lại 59 ¸ 63 %. Sau khi sao nguyên liệu có mùi thơm, khơng bị cháy khét và có màu vàng sáng . - Trên mặt lá chè hơi dính, mùi hăng mất đi. c. Tiến hành diệt men theo phương pháp sao ở chảo sao: người ta thường dùng thiết bị sao kiểu thùng quay hoặc chảo sao. Ở nước ta, phần lớn các cơ sở sản xuất chè xanh đều dùng chảo sao, thao tác thủ cơng, làm việc gián đoạn, trong quá trình sao cần chú ý các yếu tớ sau: - Nhiệt đợ và thời gian diệt men: nhiệt đợ trong khới nguyên liệu 800 C, nhiệt đợ của chảo sao 3500 C. Ở những điều kiện này, thời gian sao khoảng 5 ¸ 6 phút. Cần chú ý khơng nên đưa nhiệt đợ chảo sao lên trên 3500 C vì chè dễ bị cháy và khơng sao đều (do nhiệt đợ của khới nguyên liệu chè tăng lên quá đợt ngợt). - Lượng nguyên liệu cho vào chảo sao trong từng mẻ: lượng nguyên liệu cho vào chảo sao phụ thuợc vào dung tích chảo. Nếu ít quá so với dung tích chảo thì nhiệt đợ khới nguyên liệu khó đảm bảo (800 C) do bị đảo nhiều, nguyên liệu chè tiếp xúc nhiều với chảo nên dễ bị cháy. Ngược lại, nếu lượng nguyên liệu quá nhiều so với dung tích chảo thì chè dễ bị diệt men khơng đều. Thực nghiệm cho thấy nếu đường kính chảo 85 ¸ 95 cm thì lượng chè cho vào chảo là 8 kg. d. Kỹ thuật xây lò sao: lò sao có cấu tạo như sau: Hình 3 1: cửa thải tro2: lò đớt3: chảo sao Chảo sao nên đặt nghiêng về phía trước 150 để tăng diện tích tiếp xúc giữa nguyên liệu chè và đáy chảo đờng thời dễ dàng cho việc đưa nguyên liệu đã sao xong ra ngoài. Khoảng cách từ ghi lò đến đáy chảo khoảng 30 ¸ 40 cm, bầu lò nên xây theo chiều cong của đáy chảo để tăng diện tích tiếp xúc nhiệt của đáy chảo. B. Vò và sàng tơi: a. Mục đích: - Vò để làm dập tế bào của lá làm dịch chè thoát ra bề mặt để sau khi sấy sẽ làm cho cánh chè bóng hơn và sau khi pha nước, dịch chè chuyển vào nước pha dễ dàng hơn. Yêu cầu đợ dập của tế bào thấp hơn chè đen vì chè xanh có thể pha nhiều lần. - Vò làm cho cánh chè xoăn chặt và giảm thể tích. - Sàng để tránh cho chè vò khỏi vón cục và còn có tác dụng làm nguợi chè, tránh quá trình oxy hóa có thể xãy ra. b. Yêu cầu: Do pha được nhiều nước, nên yêu cầu về đợ dập tế bào khơng quá 60 %. c. Các phương pháp vò chè và sàng tơi: - Vò thủ cơng: vò trực tiếp bằng tay hoặc cho chè vào bao, đặt trên bàn có nhiều gờ nghiêng để vò, thời gian vò 20 ¸ 30 phút. - Vò bàng máy vò: có thể sử dụng máy vò trong sản xuất chè đen để vò nhưng chỉ vò mở. Nên kết hợp sàng chè vò với việc phân loại, phần chè kích thước nhỏ đem đi sấy ngay, phần chè to đem vò lại ngay để tránh quá trình oxy hóa bởi khơng khí. C. Sấy chè vò: a. Mục đích và yêu cầu kỹ thuật: - Sử dụng nhiệt đợ cao để làm bay đi mợt phần ẩm, từ đó thuận lợi cho việc bảo quản và cớ định ngoại hình chè sau khi vò. - Nhằm phát huy hương thơm và tạo màu. - Về yêu cầu, phải sấy đều, khơng cháy, đợ ẩm còn lại 3 ¸ 5 %. b. Các phương pháp sấy: Trong sản xuất chè xanh, chè nguyên liệu đã được diệt men trước khi vò nên khơng nhất thiết phải sấy thật nhanh như trong sản xuất chè đen. Có các phương pháp sấy như sau: - Sấy bằng máy sấy: thường người ta dùng thiết bị sấy kiểu băng tải như trong sản xuất chè đen, ngoài ra còn có thể sấy chè trong tủ sấy hoặc thùng sấy, chia thành hai giai đoạn: * Giai đoạn 1: sấy ở 100 ¸ 1050 C, thời gian 12 ¸ 15 phút, đợ ẩm còn lại 10 ¸ 12 %. * Giai đoạn 2: chè sau khi sấy ở giai đoạn 1, để nguợi 1 ¸ 2 giờ để ẩm phân phới đều rời tiến hành đem sấy tiếp ở 80 ¸ 850 C, thời gian 12 ¸ 15 phút, đợ ẩm còn lại 3 ¸ 5 %. - Sấy bằ̀ng chảo sao: chè vò được sao trong chảo sao cho đến khi đợ ẩm còn lại 3 ¸ 5 %. Phương pháp này năng suất thấp, chè vụn nát nhiều và màu nước chè khơng được xanh nhưng có ưu điểm là sợi chè xoăn, thẳng, mùi thơm dễ chịu. - Sấy bằng máy sấy và sao kết hợp: phương pháp này có nhiều ưu điểm hơn cả, chất lượng tớt hơn so với hai phương pháp sấy trên, thường được tiến hành theo ba bước: * Bước 1: sấy trên máy sấy chè kiểu băng tải, nhiệt đợ sấy 120 ¸ 1400 C, thời gian 6 ¸ 12 phút, đợ ẩm còn lại 30 ¸ 35 %. * Bước 2: Sao khơ lần 1 trong máy sao thùng quay. Sao ở nhiệt đợ 110 ¸ 1150 C, thời gian 20 ¸ 25 phút, đợ ẩm còn lại 20 %, lúc này cánh chè xoăn chặt, có màu xanh xám. * Bước 3: Sao khơ lần 2, tiến hành trong mợt cặp chảo gang ghép lại, sao ở nhiệt đợ 90 ¸ 1000 C, thời gian 40 ¸ 50 phút (cả hai chảo), đợ ẩm của chè 5 %, lúc này cánh chè nhẳn bóng có màu tro bạc. D. Phân loại, đóng hợp, bảo quản: Tương tự như trong sản xuất chè đen. 1.2 Kỹ thuật sản xuất chè xanh bằng phương pháp hấp hơi nước: A. Sơ đờ cơng nghệ: NGUYÊN LIỆU CHÈ HẤP HƠI NƯỚC SẤY NHẸ VÒ, SÀNG TƠI SẤY PHÂN LOẠI ĐẤU TRỢN, ĐÓNG HỢP CHÈ XANH THÀNH PHẨM B. Mục đích và yêu cầu của quá trình diệt men (hấp): a. Mục đích: dùng hơi nước có áp suất và nhiệt đợ cao để tiền hành diệt men có trong nguyên liệu chè, làm cho nguyên liệu chè trở nên mềm dẽo hơn. Sau quá trình hấp, đợ ẩm của nguyên liệu tăng 1 ¸ 3 %, do đó có thêm cơng đoạn sấy nhẹ để làm cho quá trình vò và sấy được thuận lợi hơn. b. Yêu cầu: phải diệt men đầy đủ, đợ ẩm còn lại 60 ¸ 65 %. c. Máy hấp: Máy hấp chè có sơ đờ cấu tạo như sau: Hình 4 1: Bợ phận gạt chè2: Hệ thớng ớng dẫn hơi3: Buờng hấp 4: Ớng thóat hơi5: Ớng thởi khơng khí mát6: Buờng làm nguợi 7: Băng chuyền làm nguợi8: Máng chứa chè9: Giá đỡ 10: Băng chuyền hấp Những điểm cần chú ý khi làm việc với máy hấp: * Trước khi đưa nguyên liệu chè vào hấp phải cho hơi nóng vào buờng hấp để làm nóng băng chuyền trước. * Rải đều nguyên liệu trên băng chuyền theo nguyên tắc: hấp ở nhiệt đợ cao thì rải mỏng và ngược lại, nguyên liệu non thì rải mỏng hơn nguyên liệu già, thường khơng chế khoảng 12 ¸ 15 cm. D.Sấy nhẹ: nhiệt đợ sấy chè hấp 100 ¸ 1150 C, điều chỉnh chế đợ sấy chè để chè sau khi sấy nhẹ có đợ ẩm 60 ¸ 63 %. Sau khi sấy nhẹ chè cần được rải thành mợt lớp dày 15 ¸ 20 cm để làm nguợi, thời gian làm nguợi khoảng 20 ¸ 30 phút 1.3 Kỹ thuật sản xuất chè xanh bằng phương pháp sử dụng khơng khí nóng: A. Sơ đờ cơng nghệ: NGUYÊN LIỆU CHÈ DIỆT MEN BẰNG KHƠNG KHÍ NÓNG VÒ, SÀNG TƠI SẤY PHÂN LOẠI ĐẤU TRỢN, ĐÓNG HỢP CHÈ XANH THÀNH PHẨM So với phương pháp hấp, qui trình này khơng có giai đoạn sấy nhẹ. Điểm khác biệt với phương pháp hấp là tiến hành diệt men bằng khơng khí nóng. Phương pháp này có ưu điểm là dây chuyền sản xuất dễ cơ giới hóa và tự đợng hóa, sản phẩm có chất lượng cao, tỉ lệ chè tớt tăng và chi phí về nguyên liệu, nhiên liệu giảm. B. Máy diệt men bằng khơng khí nóng và yêu cầu kỹ thuật:Máy diệt men bằng khơng khí nóng có sơ đờ cấu tạo như sau: Nguyên liệu chè qua 4 băng chuyền diệt men với mật đợ 2 ¸ 3 kg/m2. Khơng khí nóng có nhiệt đợ 160 ¸ 1900 C, tớc đợ khơng khí nóng 0,45 ¸ 0,8 m/s, thời gian diệt men 3 ¸ 6 phút, đợ ẩm còn lại của nguyên liệu 58 ¸ 59 %. Sau đó, nguyên liệu chè được làm nguợi tự nhiên trên ba băng chuyền ở phía dưới, mật đợ 20 ¸ 25 kg/m2, thời gian 30 ¸ 40 phút. Do có quá trình này, nguyên liệu chè trở nên mềm dẽo, mất mùi hăng ngái. Vì thế, chè xanh sản xuất bằng phương pháp này tớt hơn các phương pháp khác. Các giai đoạn khác như vò, sấy, phân loại...giớng như phương pháp sao. 1.4 Các bước chính của sản suất chè xanh Nguyên liệu chè Diệt men Vị, sàng Sấy Phân loại Đấu trộn đĩng hộp Chè xanh thành phẩm Chương 3 : TÍNH TỐN THIẾT BỊ SẤY Năng suất thiết bị sấy: G2 = 2000 kg khơ/ mẻ I. Chọn phương pháp sấy 1.1 Tổng quát các loại máy sấy 1.1.1 máy sấy thùng quay Cấu tạo: Gồm thùng hình trụ 1 đặt dốc khoảng 6 8 độ so với mặt phẳng nằm ngang. Có 2 vành đai trượt trên các con lăn tựa 4 khi thùng quay. Khoảng cách giữa các con lăn có thể điều chỉnh được, để thay đổi góc nghiêng của thùng. Thùng quay được nhờ lắp chặt trên thân thùng, bánh răng 2 ăn khớp với bánh răng 3 nối với môtơ thông qua hộp giảm tốc. Thùng quay với vận tốc khoảng từ 1 8 vòng/phút. Bánh răng đặt tại trọng tâm của thùng. Máy sấy thùng quay làm việc ở áp suất khí quyển. Tác nhân sấy có thể là không khí hay khói lò. Thường thì vật liệu sấy hay tác nhân sấy chuyển động cùng chiều để tránh sấy quá khô và tác nhân sấy khỏi mang theo vật liệu sấy nhiều như sấy ngược chiều. Vận tốc của không khí hay khói lò đi trong thùng khoảng 2 3 m/s. Vật liệu uớt qua phểu 10 rồi vào thùng ở đầu cao và được chuyển động trong thùng nhờ những đệm chắn 11. Đệm chắn vừa phân bố đều vật liệu theo tiết diện thùng, vừa xáo trộn vật liệu, vừa làm cho vật liệu tiếp xúc với tác nhân sấy tốt hơn. Vật liệu sấy sau khi sấy khô được đưa ra cửa 6 nhờ vít tải 7 đưa ra ngoài. Còn khói lò hay không khí thải ra được cho qua xyclon 8 để giữ lại những hạt vật liệu bị kéo theo rồi thải ra ngoài trời qua ống khói. Để tránh các khí thải chui qua các khe hở của máy sấy, làm ảnh hưởng đến sức khoẻ công nhân, người ta đặt quạt hút 5 bổ sung cho sức hút của ống khói và tạo áp suất âm trong máy sấy. Máy sấy thùng quay được sử dụng rộng rải trong công nghiệp hoá chất, thực phẩm… để sấy một số hoá chất, quặng Pi-rít, phân đạm, ngũ cốc đường… Ưu điểm của máy sấy thùng quay: + Qúa trình sấy đều đặn và mãnh liệt, tiếp xúc giữa vật liệu sấy và tác nhân sấy tốt. + Cường độ làm việc tính theo lượng ẩm khá cao, có thể tới 100 kg/mh + Thiết bị cấu tạo gọn, chiếm mặt bằng nhỏ. Nhược điểm: Vật liệu dễ bị vỡ vụn. Chú ý: + Nếu sấy bằng khói lò thì dẫn khói lò vào máy bằng cửa 9. + Đường kính thùng quay thường có qui chuẩn ( D = 1,2; 1,4; 1,6m… tỉ lệ giữa chiều dài và đường kính thùng khoảng : 3,5 7) 1.1.2 máy sấy tầng sơi Nguyên tắc làm việc: - Quạt 1 đưa không khí vào trộn với khói lò (hay không khí + khói lò) ở phòng 2 rồi vào bên dưới phòng sấy 3, qua lưới phân phối 4 rồi tiến hành sấy vật liệu. -Vật liệu cho vào phểu và nhờ vít tải 5 đưa vào phía trên buồng sấy. Ở đây chúng gặp hỗn hợp khí nóng đi từ dưới lên và tạo thành tầng sôi. Vật liệu khô được thổi qua tấm chắn 6 sang thùng chứa 7 rồi ra ngoài. Còn những hạt nhỏ bị dòng khí cuốn theo sẽ được thu hồi bởi xyclon 8. Tác nhân sấy có thể là không khí, khói lò hoặc không khí + khói lò. Ưu nhược điểm: + Ưu: Cường độ sấy mãnh liệt, cho phép sấy ở nhiệt độ cao hơn nhiệt độ cho phép vì thời gian tiếp xúc ngắn. Hiệu quả sử dụng nhiệt cao, có khả năng điều khiển tự động. Loại này đang được sử dụng rộng rãi. + Nhược: Không sấy được vật liệu có độ ẩm quá lớn, cục to, dễ vỡ. + Trở lực thuỷ lực lớn, thiết bị mau hao mòn. 1.1.3 Máy sấy hầm Cấu tạo: Hầm sấy Xe goòng Tời kéo xe Cửa hầm sấy Quạt Caloriphe sưởi Ống dẫn không khí vào Ống dẫn không khí thải ra Cấu tạo hầm sấy rất đơn giản. Thường có một hoặc vài hầm sấy 1 đặt song song. Vật liệu sấy xếp trên các goòng xe 2 di chuyển chậm nhờ tời 3. Sau một thời gian nhất định thì xe goòng có vật liệu khô sẽ ra ở cửa 4c còn cửa đầu kia 4d cũng có số xe goòng như vậy chứa vật liệu ướt đi vào hầm sấy. Trong thời gian sấy cửa 4c và 4d đóng chặt kín. Tác nhân sấy nhờ quạt số 5 đẩy không khí đi ngược chiều với chuyển động của vật liệu. Tác nhân sấy là không khí thì được đốt nóng ở caloriphe 6 rồi vào phòng sấy cùng chiều với chiều chuyển động của vật liệu sấy. Nếu muốn sấy ngược chiều thì ta cho xe goòng vào ở cửa 4c và 4d. Hầm sấy thường có chiều dài 30 – 40m hoặc có khi tới 60 m nhưng không dài hơn nữa vì như vậy sức cản thuỷ lực của hệ thống sẽ tăng lên nhiều, không khí nóng sẽ phân tầng. Loại thiết bị này làm việc ở áp suất khí quyển, tác nhân sấy có thể là không khí hay khói lò. Vật liệu sấy thường được xếp trên các giá đặt trên xe goòng, di chuyển chậm dọc theo một hầm dài. Để tăng nhanh qúa trình sấy người ta cho tuần hoàn tác nhân sấy. Như vậy sẽ tăng được tốc độ sấy, độ ẩm của tác nhân sấy. Đồng thời tăng tốc độ sấy và độ đồng đều của quá trình. Nhược điểm của quá trình sấy: + Sấy không đều do sự phân lớp không khí nóng theo chiều cao của hầm sấy và vật liệu không được trộn đều. + Mất nhiều nhiệt, chiếm mặt bằng lớn. Để quá trình sấy đều, người ta tăng vận tốc TNS 2 3 m/s 1.1.4 May sấy phun a. Loại tháp: Cấu tạo: Gồm có tháp cao 5, ở đỉnh tháp có vòi phun 3 cố định hoặc quay. Dung dịch chứa ở bể 1 có nhiệt độ thích hợp nhờ bơm 2 bơm lên đỉnh tháp và phun qua vòi thành sương mù. Sản phẩm lấy ra ở đáy tháp gián đoạn hay liên tục. Tháp có thể cao đến 60m. Thùng chứa dung dịch Bơm cao áp Vòi phun bụi mù Của thông gió tự nhiên Tháp Cửa thoát khí Sản phẩm b. Loại thùng : Cấu tạo: Gồm một thùng hình trụ 1 có đáy nón. Nắp trên có đặt môtơ 2 nối với đầu vòi phun 3 có tốc độ quay rất lớn 2000 6000 vòng/phút. Caloriphe sưởi 4 để đốt nóng không khí. Sản phẩm thu hồi ở xyclon 5, còn không khí thải ra ngoài nhờ quạt 6. Thùng trụ Mô tơ Vòi phun Caloriphe sưởi Xyclon Quạt Lưới chắn bụi c. Cơ chế của quá trình, các phương pháp phun bụi và ứng dụng : Cơ chế : Việc phun chất lỏng thành bụi mù trong phòng sấy và quá trình tiến hành rất nhanh đến mức chưa kịp đốt nóng vật liệu lên quá thời hạn cho phép thì vật liệu đã khô. Sản phẩm thu được ở dạng bột mịn nên sau đó không cần nghiền tán nữa. Cường độ sấy tăng tỉ lệ thuận với sự tăng của bề mặt tiếp xúc giữa VLS và TNS; tức là phụ thuộc vào độ phân tán của chất lỏng thành bụi. Các phương pháp phun bụi: + Ly tâm: Cho chất lỏng đi vào một dĩa quay nhanh khoảng 2000 6000 v/phút, có thể phun huyền phù và chất lỏng nhớt thành bụi. + Cơ khí : Nhờ vòi phun; trong đó chất lỏng được đẩy bằng bơm với áp lực 200 at. Để phun đều và tạo tia nhỏ, các vòi phun có đục nhiều lỗ nhỏ với đường kính 0,5 mm. Loại này không thuận tiện đối với dung dịch huyền phù và các dung dịch nhớt. Dùng khí nén: Nhờ các vòi phun trong đó chất lỏng được đẩy bằng không khí nén với áp suất 2,5 – 6 at. Chú ý: Trong 3 loại trên, thường dùng loại ly tâm vì nó có hiệu quả cao nhất nhưng có nhược điểm là tiêu hao năng lượng nhiều nhất. Ứng dụng: Máy sấy phun được dùng để sấy các dung dịch như : bột cà phê, ca cao, sữa bò,… 1.1.5 Thiết bị sấy bằng băng tải: Gồm một phòng hình chữ nhật, trong đó có một vài băng tải chuyển động chậm nhờ các tay quay. Các băng này tựa trên các con lăn để khỏi bị võng xuống, băng này làm bằng sợi bông tẩm cao su, bằng kim loại hay lưới kim loại và chuyển động với tốc độ khoảng 0,3 ¸ 0.6 m/phút. Loại thiết bị này có thể dùng để sấy rau quả, ngũ cốc, than đá… Cấu tạo: Phểu nhận vật liệu sấy Trục lăn dẫn VLS Phòng sấy hình chữ nhật Con lăn đỡ Băng tải Caloriphe sưởi Thùng chứa sản phẩm Lò đốt Tấm chắn khí nóng –TNS 10. Ống khói 1.1.6 Sấy bằng tia bức xạ: Thiết bị sấy kiểu đèn Phểu tiếp liệu Tang quay Caloriphe Cửa tháo sản phẩm Băng tải Con lăn đỡ Đèn phát tia hồng ngoại Phòng sấy Ống khói Năng lượng bức xạ tia hồng ngoại phát ra có thể truyền cho vật liệu một lượng nhiệt lớn và đạt được tốc độ bay hơi ẩm cao hơn so với sấy đối lưu và tiếp xúc. Sấy bức xạ thường dùng để sấy bề mặt sơn trong công nghiệp chế tạo máy, sấy hàng dệt, giấy chất dẻo, các sản phẩm gỗ, thực phẩm… 1.2 Ý nghĩa và mục đích của việc sấy chè Sấy khơ là giai đoạn quan trọng trong quá trình chế biến chè đen thành bán thành phẩm, vì nĩ cĩ ảnh hưởng đến chất lượng, màu sắc và mùi vị của chè. Ngườii ta cĩ thể tĩm tắt mục đích và ý nghĩa của sấy chè như sau: - Giảm độ ẩm của chè đến độ ẩm thích hợp để bảo quản và đĩng gĩi được thuận lợi - Dùng nhiệt độ để tiêu diệt các men nhằm đình chỉ quá trình lên men, đồng thời cố định những chất cĩ giá trị dinh dưỡng đã được tạo ra trong quá trình lên men. - Cốđịnh màu sắc và tạo hình dáng đặc biệt của chè. - Trong quá trình sấy cịn cĩ tác dụng phát huy hương thơm của chè và tạo ra một số chất thơm mới làm tăng chất lượng của chè. 1.3 Chọn loại máy sấy cho chè Qua tìm hiểu ưu, nhược điểm của các loại máy sấy và căn cứ vào đặc tính của chè ta nên chọn máy sấy băng tải cho việc sản suất chè xanh Ưu điểm của phương pháp sấy băng tải này là Làm việc liên tục phù hợp với sản suất hiện đại Dễ dàng khống chế các thơng số sấy Cĩ thể khống chế chiều dày của lớp chè trong quá trình sấy dễ dàng Độ ẩm trong chè tương đối đồng đều Nhược điểm Kết cấu cũng như cấu tạo phức tạp Địi hỏi một số loại kim loại khơng gỉ 1.4 Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của máy sấy băng tải 1.4.1 Cấu tạo 1: lò đớt 2: ớng khói 3: calorifer 4: quạt 5: buờng sấy 6: băng tải sấy 7: băng tải cấp liệu 8: cửa tháo chè 1.4.2 Nguyên lý hoạt dộng máy sấy Quạt thởi khơng khí nóng từ calorifer vào buờng sấy từ dưới lên, buờng sấy là mợt hợp kim loại có 4 băng chuyền. Nguyên liệu nhờ băng tải cấp liệu 7 vào băng chuyền trên cùng rời lần lượt đi xuớng phía dưới. Sau khi qua khỏi băng chuyền dưới cùng thì chè ra khỏi máy sấy theo cửa 8. Năng suất của máy thường là 100 ¸ 120 kg chè/giờ, vận tớc khơng khí nóng 0,5 m/s. Tớc đợ băng chuyền 1 tăng 47 % và băng chuyền 2 tăng 20 % so với băng chuyền 3, tớc đợ băng chuyền 4 giảm 20 % so với băng chuyền 3. Vì thế, đợ dày của chè rải trên băng chuyền sẽ tăng từ băng chuyền 1 đến băng chuyền 4, phù hợp với thực tế là chè sẽ khơ dần từ trên xuớng dưới. II Tính tốn sấy 1.1 Chọn tác nhân sấy và chế độ sấy 1.1.1 chọn tác nhân sấy Đối với chè là sản phẩm con người dùng để uống cho lên trong quá trình sấy chè yêu cầu tác nhân sấy phải sạch khơng bị ơ nhiễm và bám bụi nên ta chọn tác nhân sấy là khơng khí nĩng. 1.1.2 Chế độ sấy Đối với sấy chè, hiện nay trong nước ta cũng như trên thế giới thường dùng tác nhân sấy là khơng khí nĩng. Với tác nhân khơng khí, người ta thường chia hai phương pháp sấy: Phương pháp sấy hai lần. Phương pháp sấy một lần. - Phương pháp sấy hai lần: + Lần thứ I: Dùng nhiệt độ sấy từ 90-95 oC, thời gian sấy kéo dài 12-15 phút, sau khi sấy độ ẩm của chè cịn lại từ 18-20 %. + Lần thứ II: Dùng nhiệt độ sấy từ 80-85 oC thời gian sấy gần như lần I, độẩm của sản phẩm sau khi sấy lần thứ II khoảng 3-5 %. + Giữa hai lần sấy (sau khi sấy lần I) chè được rải mỏng và làm nguội tự nhiên hoặc cưỡng bức. Mục đích làm cho phần ẩm tiếp tục bốc hơi đi, mặt khác tạo điều kiện phân bố ẩm đồng đều trong sản phẩm tránh hiện tượng ẩm cục bộ “trong ướt ngồi khơ”. - Phương pháp sấy 1 lần: Xu hướng hiện nay, trong sản xuất người ta dùng phương pháp sấy một lần, phương pháp này dùng nhiệt độ sấy >1200 C. Ưu điểm của phương pháp này nâng cao được hiệu suất sử dụng của thiết bị sấy, nếu đảm bảo đúng điều kiện kỹ thuật thì chất lượng của sản phẩm vẫn được đảm bảo. Nhược điểm của phương pháp này: khĩ khống chế điều kiện kỹ thuật trong qúa trình sấy đối với nguyên liệu tươi cĩ chất lựơng khơng đồng đều. 1.2 Chọn nhiệt độ sấy 1.2.1 Ảnh hưởng của nhiệt độ tới chế độ sấy - Nếu tăng nhiệt độ sấy chè khoảng 1400C thì sẽ làm tăng vận tốc sấy, đồng thời làm giảm thời gian sấy 40-50 %, như vậy, sẽ giảm được kích thước thiết bị, giảm được giá thành sản xuất thiết bị, mang lại hiệu quả kinh tế về sử dụng nhiên liệu, năng lượng...do đĩ giảm được giá thành sản xuất. Tuy nhiên đứng về quan điểm chất lượng sản phẩm thì phải kểđến tính chất và chất lượng của chè, nghĩa là phải chọn nhiệt độ sấy thích hợp cho từng giai đoạn sấy và cho từng loại sản phẩm. Nhiệt độ thích hợp của sấy chè đen nằm trong khoảng 80-85 0C. Ở nhiệt độ sấy nhỏ hơn 80 0C cĩ thể do những quá trình sinh hố cĩ lợi cho chất lượng của chè xảy ra chưa hồn tồn, cịn ở nhiệt độ sấy lớn hơn 85 0C mà chất lượng chè bị giảm là do sự tổn thất (thăng hoa) mạnh mẽ các tinh dầu cĩ trong chè nguyên liệu hoặc sinh ra trong quá trình lên men. Trong thực tế sản xuất, tuỳ theo điều kiện cụ thể thường người ta căn cứ vào mức độ lên men để quy định nhiệt độ sấy thích hợp. Nếu chè đã lên men đúng mức thì phải dùng nhiệt độ cao để sấy nhanh, ngăn ngừa sự lên men quá mức, làm cho vị của chè nhạt đi. Nếu mức độ lên men chưa đủ nhưng do điều kiện sản xuất yêu cầu phải sấy thì nhiệt độ sấy phải thấp. Đối với chè đen, người ta thường dùng phương pháp sấy hai lần. Ảnh hưởng của khơng khí (tác nhân sấy) - Nếu vận tốc của khơng khí sấy tăng sẽ làm tăng cường độ bốc ẩm, giảm được thời gian sấy. Nhưng nếu vận tốc sấy tăng quá mức sẽ làm cho quá trình khơ quá nhanh, gây ảnh hưởng đến hình dáng và chất lượng của chè, đồng thời cịn gây tổn thất về hương thơm của chè và ở mức độ nào đĩ gây tổn thất nhiệt do khơng khí mang ra ngồi. - Nếu nhiệt độ sấy khơng đổi (t =80 0C), mật độ của chè trên băng chuyền sấy cố định (1,5 kg/m2) thì cường độ bốc ẩm của lớp chè sấy phụ thuộc vào vận tốc chuyển động của khơng khí sấy. - Trong sản xuất để đảm bảo chất lượng chè, thời gian sấy và năng suất của thiết bị, cũng như tổn thất nhiệt khơng cần thiết, thường người ta chọn vận tốc chuyển động của khơng khí sấy trong thiết bị sấy cũng như xuyên qua lớp chè <0,5 m/s. Người ta cĩ thể dùng lưu lượng quạt 16.000 m3/h. Sấy chè trong qua trình chế biến chế biến chè xanh : chè vị xong đem vào sấy .Thủy phần của chè lúc này =45-48%. Lúc đầu sấy ở nhiệt độ 120oC để giết men làm cho cĩ hương vị và màu sắc của chè xanh .khi thủy phân đã làm giảm xuống 20-25% , lúc đĩ cĩ thể sấy ở nhiệt độ 80-85oC . Nếu thịi gian đầu sấy ở nhiệt dưới 100oC chè sẽ bị chua nếu sấy ở nhiệt độ quá 120oC sẽ làm cho lớp ngồi của chè khơ quá nhanh, tạo nên lĩp vỏ cưng, hạn chế việc thốt ẩm trong búp chè và chè bị cháy cĩ mùi khét , nước chè sẽ bị đục. 1.2.2 Lựa chọn chế độ sấy - Nhiệt đợ: thường sấy chè ở 800 C, nếu sấy ở nhiệt đợ cao hơn 80 0C thì chè mất đi nhiều hương thơm và màu sáng, nếu sấy thấp hơn 80 0 C thì quá trình sấy kéo dài, các enzym trong chè khơng được đình chỉ kịp thời, chè dễ bị len men quá mức. - Tớc đợ khơng khí trong máy sấy chè: tớc đợ khơng khí nóng trong máy sấy chè thường khớng chế ở 0,5 m/s, nếu khớng chế nhỏ hơn tớc đợ này thì thời gian sấy kéo dài và nếu khớng chế ở khoảng 0,6 m/s thì chè vụn sẽ bị cuớn theo. - Đợ dày của lớp chè rải trên băng chuyền máy sấy: thực nghiệm cho thấy nếu tớc đợ khơng khí nóng trong máy sấy chè < 0,5 m/s thì đợ dày của lớp chè rải trên băng chuyền khơng ảnh hưởng đến chất lượng chè sấy được. Do đó, nếu ta khớng chế tớc đợ khơng khí bằng 0,5 m/s và sấy hai lần thì đợ dày của các lớp chè rải trên băng chuyền là: Sấy lần 1: 2 ¸ 2,5 cm Sấy lần 2: 3 ¸ 5 cm Ngoài các phần chè non già khác nhau thì đợ dày của lớp chè rải trên băng chuyền cũng khác nhau, thường thì đợ dày chè non sẽ nhỏ chè già. Sơ đồ quá trình sấy 1.3 Tính tốn vật liệu và tác nhân sấy Tính lượng vật liệu sấy vào buồng sấy: G1=G2 100-ω2100-ω1 G1=2000100-4100-25 = 2560 kg/mẻ Lượng ẩm bốc hơi trong 1 mẻ: W=G1-G2=2560 – 2000= 560 ( kg/mẻ ) Thơng số khơng khí ngồi trời: lấy địa điẻm là Sơn La cĩ nhiệt độ khơng khí trung bình t0= 300C và độ ẩm chọn mùa hè φ0=75% và áp suất khí quyển p = 757 mmHg Chọn nhiệt độ tác nhân sấy (TNS) để sấy là t1= 800C 1.4 Tính tốn quá trình sấy lý thuyết Các thơng số khơng khí ngồi trời : t0 = 300C và φ0=75%. Dựa vào đồ thị I – d của khơng khí ẩm ta xác định Điểm O cĩ giá trị sau: do= 0,02 (Kg/Kgkk) Io= 81,2 (kJ/kgkk) Khơng khí vào calorifer nhận nhiệt từ hơi nước và tăng lên nhiệt độ t1 = 800C. Quá trình đốt nĩng khơng khí trong Calorifer là quá trình cĩ d= const nên d1 = d0 = 0,02(kg/kgkk) Điểm 1 được xác định bằng 2 thơng số t1, d1 I1 = 133,2 (kJ/kgkk) ; φ1= 3.2 % P hbh1=0,4736 (bar) Ph1=0.01515(bar) Tư =40oC TNS trạng thái 1 đi vào máy sấy đốt nĩng vật liệu sấy và nhận ẩm. trong điều kiện lí tưởng bỏ qua tổn thất thì: I2=I1=133,2 (kJ/kgkk) Ta tính nhiệt độ ra khỏi thiết bị sấy ( TBS) là t2 Thế sấy : ε = t2 – tư Ta cĩ t2 = tư . 1,15 = 40 . 1,15 = 46 0C Vậy xác định được điểm 2 là giao I1 = I2 = const và t1 = t2 = const Từ đồ thị I – D ta tìm được : d2 = 0,0336 (kg/kgkk) φ2=65% Với độ ẩm φ2=65% đảm bảo khơng sảy ra hiện tượng đọng sương cửa ra hầm Lượng khơng khí khơ cần thiết để bốc hơi 1kg ẩm:d2-d0 l0 = 1d2-d0 = 10,0336-0,02 = 73,53 (kgkk/kg ẩm) Lượng tác nhân sấy cần thiết để bốc hơi lượng ẩm trong VLS : L0 = W . l0 = 560 . 73,53 = 41176,8 (kgkk/mẻ) Nhiệt lượng tiêu hao riêng lý thuyết : Phương trình cân bằng năng lượng cho TBS lý tưởng : q0 = l0. ( I1 – I0 ) = l0. ( I2 – I0 ) = 73,53 . ( 133,2 – 81,2 ) = 3823,56 (kJ/kg ẩm) Nhiệt lượng tiêu hao tồn quá trình sấy lý thuyết; Q0 = W . q0 = 560 . 3823,56 = 2141193,6 (kJ/mẻ) 1.4.1 Kích thước cơ bản của máy sấy băng tải Theo thực nghiệm, với khối lượng chè ban đầu là 3622,6 kg/mẻ thì ta chọn hệ thống với kích thước như sau: Chiều dài : 14 m Chiều rộng : 2,5 m Chiều cao : 3,5 m Số băng tải : 4 băng Khoảng cách các băng tải ; 25 cm 1.4.2 Tính thời gian sấy Chọn vận tốc tác nhân sấy qua buồng sấy : v = 0,5 m/s Diện tích tiết diện tác nhân sấy đi qua : Ftd = 3,5 . 2,5 = 8,75 m2 Lưu lượng tác nhân sấy qua buồng sấy : Gtns = v.Ftns = 8,75 . 0,5 = 4,375 m3/s Thời gian sấy vật liệu là tổng thời gian của 3 giai đoạn sấy : τ= τo+ τ1+τ2 Với τ0 : thời gian đốt nĩng vật liệu τ1 : thời gian sấy đẳng tốc τ2 : thời gian sấy giảm tốc A .Thời gian đốt nĩng vật liệu sấy : F0 = aτ0R2 Trong đĩ : Va a – hệ số dẫn nhiệt độ của vật liệu sấy ( với a = γρ.C ) R – phân nửa chiều dày của vật liệu sấy F0 – chuẩn số furê xác định sự phụ thuộc giữa tốc độ biến đổi trường nhiệt trong vật với các kích thước và đặc trưng của vật đĩ Từ đây ta suy ra τ0=F0R2a = 1,8. (2,35.10-3)21,634.10-7 = 60 ( giây) = 1 phút B. Thời gian sấy đẳng tốc Xác định tốc độ sấy U thơng qua việc xác định mật độ dơng nhiệt J1b và cường độ bay hơi ẩm trên bề mặt vật liệu J2b Theo các quy luật truyền nhiệt và truyền chất giai đoạn sấy đẳng tốc hầu như giống nhau đối với tất cả các vật liệu ẩm. Trên cơ sở cân bằng nhiệt lượng: J1b = J2b . r Trong đĩ : r là ẩn nhiệt hĩa hơi, r = 2500 (kJ/kg) J1b = α1. (tm-tb) tm là nhiệt độ VLS , tm = 800C tb là nhiệt độ bề mặt VLS, tb = tư = 400C α1 là hệ số trao đổi nhiệt đối lưu, tính theo vận tốc khơng khí, với vận tốc khí v < 2 m/s thif dược tính theo cơng thức: α1=5,6+4.v=5,6+4. 0,5=7,6 ( W/m2 độ ) =27360(J/m2hđộ) Suy ra J1b = 27360. ( 80 – 40 ) = 1094,4 ( KJ/m2h ) Vậy : J2b = J1br=1094,42500=0,437 ( kg/m2h ) Do trong giai đoạn tốc độ sấy khơng đổi , nhiệt dộ trung bình VLS khơng đổi, ta cĩ thể bỏ qua ảnh hưởng của trường nhiệt độ t đến độ chứa ẩm u. Giải bài tốn khuếch tán ẩm đối xứng trong tấm phẳng với điều kiện biên loại 2, ta được: U = 100.J1bR.ρv= 100.0,4372,35.10-3.400=46,5( %h ) Ta cĩ: τ1= ω1-ωx1U Trong đĩ: ω1 – độ ẩm đầu vào VLA , % ωx1 – độ ẩm tới hạn cuối giai đoạn sấy đẳng tốc với ωx1=1χ+ ωcb ωcb – độ ẩm cân bằng , % U – tốc độ sấy χ – hệ số sấy tương đối phụ thuộc vào độ ẩm ban đầu χ=1,8ω1 Suy ra χ= 1,825 = 0,072 Nên : ωx1= 10,072+5,5 =19,4 % Vậy τ1= 25-19,446,5=0,12 ( h ) = 8 ( phút) C. Thời gian sấy giảm tốc : Nếu trong giai đoạn đẳng tốc quy luật dωdτ=U=const của hầu hết các vật liệu ẩm là như nhau thì trong giai đoạn giảm tốc quan hệ đĩ rất khác nhau tùy từng loại vật liệu. A.V Luikov thấy rằng trong giai đoạn giảm tốc, dặc trưng dωdτ=f(ω ) của các loại vật liệu khác nhau là khác nhau. Khi độ ẩm ω= ωx1 thì xem như tốc dộ giai đoạn này bằng tốc độ giai đoạn đẳng tốc. τ2= - 1χ.U . lnχω2-ωcb = - 10,072.46,5. ln0,07225-5,5=0,1 ( h) = 6 ( phút) Tổng thời gian sấy vật liệu là : τ= τo+ τ1+τ2=1+8+6=15 ( phút ) 1.5 Tính tốn quá trình sấy thực 1.5.1 tổn thất nhiệt do vật liệu sấy mang đi Qv = G2.Cv.(tv2 –t0) Suy ra qv = G2.CvW . ( tv2-t0) Với G2 = 2000 ( kg/mẻ) W = 560 (kg/mẻ) Cv nhiệt dung riêng VLS với độ ẩm ω2 Cv = Cvk. ( 1- ω2) + Ca. ω2 Ca = 4,182 (kJ/kg độ) ω2 = 4 % Cvk = 2,85 ( kJ/kg độ) t0 = 30 0C tv2 = t2 – 5 0C = 41 0C Cv = 2,85. ( 1- 0,04) + ( 4,182. 0,04) = 2,9 ( kJ/kg độ) qv = 2000.2,9560 . 41-30=113,93 ( kJ/kg ẩm) 1.5.2 Tổn thất nhiệt ra mơi trường a. Tính sơ bộ kích thước buồng sấy Ta cĩ năng suất sấy Q = 2000 kg. Thực nghiệm đo được khối lượng riêng chè ρv = 400 kg/m3 b. Thể tích ghi phân phối khí: V = Qρv= 2000400=5 m3 Diện tích xung quanh buồng sấy Sxq = 2.Smb + Strụ - Ssàn Diện tích mặt bên : Smb = π.H24= π.3,524=8,3 m2 Diện tích trụ: Strụ = π.H.b= π.3,5.14=153,86 m2 Diện tích sàn ; Ssàn = 2,5.14 = 35 m2 Vậy Sxq = 2.8,3 + 153,86 – 35 = 135,46 m2 Khơng khí trong buồng sấy chuyển dộng đối lưu cưỡng bức với tốc độ Vt = 0,5 m/s. Mật độ dịng nhiệt được tính: q1 = α1.(tf1-tw1) Do Vt < 2 m/s nên α1=5,6+4.v=5,6+4. 0,5=7,6 ( W/m2 độ ) Suy ra qmt1 =7,6 .( 80 – tw1 ) Truyền nhiệt qua tấm thép là bài tốn dẫn nhiệt qua vách phẳng cĩ mật độ dịng nhiệt: qmt2 = λ1δ1 . tw1-tw2 Hệ số dẫn nhiệt trên một đơn vị bề dày λ1δ1=500,002=25000 ( W/m2) Do λ1δ1 quá lớn nên xem như tw1 = tw2. Mật độ dịng nhiệt truyền qua một đơn vị diện tích bề mặt truyền nhiệt: q = k. ( tf1 – tf2 ) = k ( 80 – 30 ) Hệ số truyền nhiệt: k = 11α1+ δ1λ1+ δ2λ2+ 1α2 = 0,77 ( W/m2 độ) suy ra: q = o,77 ( 80 – 30 ) = 38,5 ( W/m2) = 142 ( kJ/m2h ) tổn thất nhiệ ra mơi trường: Qmt = Sxq . q = 135,46 . 142 = 19235 (kJ/h) qmt = QmtW=19235560=34,35 ( kJ/kg ẩm) Nhiệt lượng cĩ ích q1 : Ta cĩ: q1 = i2 – Ca.t0 Với i2 = r + Cpk.t2 = ( 2500 + 1,842 .80) = 2647,36 ( kJ/kg ẩm) q1 = 2647,36 – 4,186 . 30 = 2521,78 (kJ/kg ẩm) Tổng tổn thất nhiệt∆: ∆ = Ca.t0 – qv – qmt = 4,186.30 – 113,93 – 34,35 = - 22,7 ( kJ/kg ẩm ) 1.6 Xác định thơng số quá trình sấy thực bằng phương pháp tính tốn: + Lượng chứa ẩm d2: Trong quá trình sấy lý thuyết ta xác định trạng thái diểm 2 nhờ giả thiết I2=I1. Trong quá trình sấy thực tồn tại một giá trị nhiệt lượng tổn thất ∆ nên: I2 = I1 + ∆ ( d2 – d1 ) Từ định nghĩa I = Cpk.t + d.i và đưa vào giá trị nhiệt lượng riêng dẫn suất Cdx (d) ta được: d2 = d0 + Cdxd0.(t1-t2)i2-∆= 0,02+ 1,05.(80-46)2647,36+22,7=0,0333 ( kg/kgkk) Nhiệt lượng riêng I2: I2 = 1,0048.t2 + d2.i2 = 1,0048.46 + 0,0333.2647,36 = 134,37(kJ/kgkk) Dộ ẩm tương đối φ2 Ta cĩ ; φ2= Bd2pbh2.(0,621+d2 pbh2 = exp 12-4026,42235,5+ t2 = exp 12-4026,42235,5+46 = 0,1 ( bar) Suy ra : φ2= 757750.0,03330,1.(0,621+0,0333)=50,9 % Lập dồ thị I – d cho quá trình sấy thực: Ta cĩ d2 = 0,0333 ( kg/kgkk) , giao với đường đẳng nhiệt t2 = 460C, ta xác định được điểm C của quá trình sấy thực. Kẻ đường I = const qua điểm C , ta xác định được giá trị nhiệt lượng riêng I2 từ đĩ cũng xác định được độ ẩm tương đối φ2 Chi phí tác nhân riêng: l= 1d2-d0= 10,0333-0,02=75 ( kgkk/kg ẩm) Tổn thất nhiệt do tác nhân mang đi: q2 = l. Cdx(d0) .(t2 – t0) = 75.1,05.(46-30) = 1260 ( kJ/kg ẩm) Lượng khơng khí cần thiết thực tế: L = l.W = 75. 560 = 42000 ( kgkk/mẻ) Nhiệt lượng tiêu hao riêng : q = l.(I1 - I0) = l.(I2 – I0) - ∆ = 75.(134,37 – 81,2) +22,7 = 4010 ( kJ/kg ẩm) Nhiệt lượng tiêu hao cho cả quá trình thực :Q = W.q = 560.4010 = 2245,600 ( kJ/mẻ) CHƯƠNG 4 : Tính tốn thiết kế thiết bị phụ 4.1 THIẾT KẾ BUỒNG ĐỐT 4.1.1 Mục đích. Buồng đốt trong hệ thống sấy được sử dụng với hai mục đích. Thứ nhất buồng đốt tạo ra khĩi lị cĩ nhiệt độ cao dùng để cấp nhiệt cho khơng khí trong Calorifer. Thứ 2 là buồng đốt tạo ra khĩi lị cĩ nhiệt độ thích hợp để làm tác nhân sấy. Đối với đồ án này, nhiệt độ TNS tương đối thấp nên ta dùng nhiên liệu là than đá cĩ thành phần khối lượng là: C=0,367, H=0,027, S=0,032, N=0,007, O=0,111, Tr=0,206, A=0,25. 4.1.2 Xác định nhiệt độ của khĩi lị và lưu lượng khơng khí cấp. Nhiệt trị cao của nhiên liệu. Theo CT 3.2 [1] : (4.1) Nhiệt trị thấp của than đá. Theo CT 3.4[1] : (4.2) Lượng khơng khí khơ lý thuyết cho quá trình. Theo CT 3.11[1] : (4.3) Lượng khơng khí khơ thừc tế cho quá trình cháy Theo CT 3.14[1] : (4.4) Trong đĩ : L lượng khơng khí khơ thực tế để đốt cháy hết 1kg nhiên liệu hệ số khơng khí thừa của buồng dốt. Trong các lị đơt lấy khĩi của hệ thống sấy : =1,2-1,3. Ta chọn =1,2 Khối lượng nước chứa trong khĩi lị sau buồng đốt Theo cơng thức 3.20[1] ta cĩ (4.5) Trong đĩ dung ẩm của khơng khí Khối lượng khĩi khơ sau buồng đốt Theo cơng thức 3.25[1] (4.6) Lượng chứa ẩm của khĩi sau buồng đốt kgẩm/kgkk Entapi của khơng khí sau buồng đốt Tính theo cơng thức 3.31[1] (4.7) Trong đĩ : =0,75 hiệu suất của buồng đốt nhiệt dung riêng của nhiên liệu Như vậy: Nhiệt độ của khĩi sau buồng đốt. Theo cơng thức 3.33[1] ta cĩ (4.8) Lượng nhiên liệu thực tê để bốc hơi 1kg ẩm Theo cơng thức 5.53[2] ta cĩ (4.9) Trong đĩ: q nhiệt lượng tiêu hao trong quá trình sấy thực kJ/kgam Qc: nhiệt trị cao của nhiên liệu kJ/kgnl Lượng nhiên liệu tiêu hao trong một giờ B=w.b=157,67.0,351=55,34kgnl/h 4.1.3 Xác định kích thước của buồng đốt. Diện tích ghi lị Theo cơng thức 3.2[6] (4.10) Trong đĩ: F diện tích bề mặt ghi lị Qt nhiệt trị thấp của than B lượng than cần đốt trong một giờ r cường độ nhiệt của ghi. Tra bảng 3.3[8] r=(465-1744).103 w/m2 Thay vào cơng thức Chọn F=0,4 m2 Theo bảng 3.2[6] quan hệ giữa loại than và mắt ghi f/F = 10 ¸ 15 % trong đĩ f- diện tích mắt ghi F diện tích mặt ghi Chọn f/F=15% f=0,4.0,15=0,06 m2 Xác đinh thể tích buồng đốt Theo cơng thức 3.3[6] ta cĩ (4.11) Trong đĩ: V thể tích buồng đốt q mật độ thể tích buồng đốt (kcal/m2.h). Tra bảng 3.4[6] q = (250 ¸ 300).103 kcal/m2.h Thay vào cơng thức ta cĩ Chọn V=0,7 m3 Xác định chiều cao buồng đốt Xác định chiều dài và chiều ngang của buồng đốt Theo 3.5[6] ta cĩ Chọn chiều dài= 14 m Chiều ngang= 2,5 m Chọn kích thước cửa lị là 400x400mm 4.2 Lựa Chọn Vật Liệu Xây Lị. 4.2.1 Xác định trở lực của khơng khí khi qua ghi lị và lớp than. Tổn thất áp suất qua ghi được tính theo cơng thức 3.6[8] (4.12) Trong đĩ B- lượng than cần đốt trong một giờ F- diện tích bề mặt ghi m=25¸50 hệ số phụ thuộc vào hàm lượng tro. Thay vào cơng thức 4.2.2 THIẾT KẾ CALORIFER Nhiệt độ khơng khí ngồi t0=27,50C Nhiệt độ khơng khí trong buồng sấy t1=700C Chọn ống trong calorifer là chùm ống trơn bằng thép cĩ hệ số dẫn nhiệt , đường kính ống , ống xếp sole với , vận tốc khơng khí Nhiệt độ trung bình của khơng khí Dựa vào bảng 22[5] ta cĩ các thơng số vật lý của khơng khí như sau: Nhiệt lượng Calorifer cần cung cấp : Q=L. ( I1- I0)=11317.(120,4-76,246) =499690 KJ/Kg = 138,8 KW Diện tích bề mặt truyền nhiệt của calorifer (4.13) Trong đĩ: k hệ số truyền nhiệt nhiệt độ trung bình logarit của khĩi và hơi Hệ số truyền nhiệt k cĩ thể tính theo vách phẳng (4.14) Trong đĩ hệ số tỏa nhiệt của khĩi hệ số tỏa nhiệt của khơng khí chiều dày của ống thép Xác định Ta cĩ tốc độ khơng khí qua tiết diện hẹp Tiêu chuẩn reynold khi đi qua tiết diện hẹp Ở đây thỏa điều kiện , theo 2.27[7] ta cĩ (4.15) Vì s1=s2 nên s1/ s2=1, theo 2-29[7] =1 và tiêu chuẩn Pr ít khi thay đổi theo nhiệt độ nên ta chọn A=1 Hệ số tỏa nhiệt của khơng khí Xác định Lượng khĩi khơ sau buồng đốt Nhiệt độ của khĩi sau buồng đốt (4.16) Trong đĩ nhiệt dung riêng của khĩi Vấn đề ở đây là ta chưa biết được nhiệt dung riêng của thép là bao nhiêu nên ta sử dụng phép tính lặp. Ở lần thử đầu tiên ta chọn =1,32kJ/kgđộ. Khi đĩ Nhiệt độ trung bình của khĩi Dựa vào bảng 23[5] ta tìm được =1,27kJ/kgđộ. Ta thấy kết quả khơng phù hợp ở lần chọn tiếp theo ta chọn =1,27kJ/kgđộ Nhiệt độ ở lần này sẽ là Nhiệt độ trung bình của khĩi Dựa vào bảng 23[5] với nhịêt đọ là ta tìm được=1,269 kJ/kgđộ. Như vậy kết quả tính của chúng ta là khá phù hợp. Các thơng số vật lý của khĩi trong trường hợp này sẽ là Chọn vận tốc khĩi trong ống là Tiêu chuẩn Reynold: Theo cơng thức 2-18[7] ta cĩ Hệ số tỏa nhiệt của khĩi Hệ số truyền nhiệt Nhiệt độ trung bình (4.17) Vậy diện tích bề mặt trao đổi nhiệt Tổng số ống theo 2-72[7] ta cĩ (4.18) ống Chiều dài mỗi ống (4.19) Số ống trong mỗi hàng ống m. chọn số hàng ống Z=6, khi đĩ: Chọn m=4 Tổng số ống trong calorifer là N=m.Z=4.6=24 ống Kích thứơc của calorifer Chiều dài l=1,8 m Chiều cao a=Z.s2=6.2.0,053=0,64m Chiều rộng h=m.s1=4.2.0,053=0,424m 4.3 TÍNH VÀ CHỌN QUẠT CHO HỆ THỐNG SẤY. 4.3.1 Tính và chọn quạt cấp khĩi để gia nhiệt khơng khí trong Calorifer. Tổn thất áp suất trên đường ống hút bao gồm tổn thất do ma sát và tổn thất cục bộ do qua co,… và tổn thất phía đẩy để cấp khĩi trong calorifer. Tổn thất qua ghi lị đốt Theo 4.12 Ta cĩ tổn thất áp suất qua ghi lị: Tổn thất phía đầu hút Theo cơng thức 3.44[8] (4.33) Trong đĩ: l chiều dài của đường ống cĩ cùng đường kính hệ số ma sát giữa lưu thể với thành ống tổng trở lực cục bộ trên đường ống hút Lưu lượng khĩi cần cấp Lkh=339,18kg/h Khối lượng riêng của khĩi là Lưu lượng thể tích Chọn vận tốc trong ống là 8m/s Diện tích của ống là Đường kính của ống là Tiêu chuẩn reynold Hệ số trở lực ma sát (4.34) Theo sơ đồ ta cĩ 1 co 900 và một đột thu Đối với co 900 ta chọn tỉ số R/d=1, tra bảng 9.7[11] ta được =0,22, và đối với đột thu ta chọn F0/F1=0,5,tra được=0,3 Thay vào cơng thức 4.33 ta được Tổn thất phía đầu đẩy - Tổn thất do ma sát Theo cơng thức 2.50[7] ta cĩ (4.35) Trong đĩ được tính theo cơng thức 2.51[7] (4.36) Với =1 Theo mục 4.2 ta xác định được Thay vào cơng thức 4.36 ta được Từ cơng thức 4.35 ta tính được - Tổn thất cục bộ Theo cơng thức 2.60[7] ta cĩ (4.36) Trong đĩ hệ số trở kháng cục bộ tồn bộ (4.37) =3,5 hệ số trở kháng cục bộ được xác định bằng thực nghiệm Từ cơng thức 4.36 ta cĩ: Trở lực trong calorifer là Vậy trở lực tồn bộ hệ thống : Ta chọn được quạt với các thơng số như sau: Lưu lượng thể tích: V=0,29 m3/s Áp suất: P=85,2 mmH2O 4.3.2 Tính và chọn quạt cấp khơng khí nĩng cho buồng sấy. Quạt cấp khơng khí nĩng cho buồng đốt sẽ chịu tổn thất áp suất do calorifer và buồng sấy và đường ống và co . Tổn thất áp suất qua calorifer Khi dịng khơng khí chảy cắt ngang bên ngồi chùm ống, trở lực của mơi chất( kể cả trở lực cục bộ từ hàng ống này đến hàng ống kia) được tính theo cơng thức 2.53[7] (4.38) Trong đĩ - tiêu chuẩn Euler Theo cơng thức 2.54[7] ta cĩ (4.39) Theo mục 4.2 ta cĩ Re=2,95.103, thay vào cơng thức 4.39 ta được Tổn thất áp suất qua buồng sấy Khơng khí chạy trong đường ống vào buồng sấy dưới dạng cưỡng bức giữa các khay. Giả sử khoảng cách giữa các khay chứa VLS được xem là một đường ống vì ở mỗi khay ta đều cĩ đặt các cánh chắn giĩ để cưỡng bức hướng khơng khí thổi như ý muốn đo đĩ ta xem khoảng cách giữa 2 khay là một đường ống và chọn tổn thất trên mỗi mét ống là 2Pa. Chiều dài của tất cả các ống là: Lo = (18+1).1,96 + 2.1,56=40,36 m Tổn thất trong buồng sấy sẽ là. 40,36.2=80,72 Pa=8,072 mmH2O Vậy cột áp của quạt sẽ là 1,33+8,072=9,4 mmH2O Lưu lượng thể tích là V=0,86.1,56.0,25=0,3354 m3/s Ta chọn được quạt với các thơng số như sau: Lưu lượng thể tích: V=0,3354 m3/s Áp suất: P=9,4 mmH2O TÀI LIỆU THAM KHẢO PGS-TSKH Trần Văn Phú, Tính tốn và thiết kế hệ thống sấy, NXB Giáo dục, 2002. PGS-TSKH Trần Văn Phú, Kỹ thuật sấy, NXB Giáo dục, 2008. Th.S Bùi Trung Thành, Giáo trình lý thuyết sấy & tính tốn thiết kế hệ thống sấy, ĐHCN Tp Hồ Chí Minh, 2007. PGS Hồng Đình Tín, Truyền nhiệt và tính tốn thiết bị trao đổi nhiệt, NXB Khoa học kỹ thuật, 2001. PGS Hồng Đình Tín – Bùi Hải, Bài tập Nhiệt động học kỹ thuật và truyền nhiệt, NXB DHQG Tp Hồ Chí Minh, 2004. PGS TS Phạm Văn Trí – Dương Đức Hồng – Nguyễn Cơng Cẩn, Lị cơng nghiệp, NXB KHKT, 1999. Hồng Văn Chước, Kỹ thuật sấy, NXB Khoa học kỹ thuật, 1999. Hồng Văn Chước, Kỹ thuật sấy, NXB Khoa học kỹ thuật, 1993. Nguyễn Văn Lụa, Kỹ thuật sấy vật liệu, ĐHBK Tp Hồ Chí Minh, 1996. Nguyễn Văn Lụa, Quá trình thiết bị trong cơng nghệ hĩa học (tập 7), ĐHBK Tp Hồ Chí Minh, 1996. Nguyễn Văn May, Kỹ thuật sấy nơng sản và thực phẩm, NXB Khoa học kỹ thuật, 2002. Dương Minh, Võ Thanh Hồng, Lê Thanh Phong, Kỹ thuật trồng xồi, NXB Nơng nghiệp, 1999. Nguyễn Minh Xuân Hồng, Luận văn tốt nghiệp “Thử nghiệm quy trình chế biến xồi sấy bằng phương pháp tách nước thẩm thấu đối với giống xồi Ghép”, ĐHNL Tp Hồ Chí Minh, 2000. Lê Ngọc Nhân, Luận văn tốt nghiệp “Thử nghiệm quy trình chế biến nước xồi từ phụ phẩm trong chế biến xồi sấy”, ĐHNL Tp Hồ Chí Minh, 2000. Nguyễn Thị Kim Màu, Luận văn tốt nghiệp “Nghiên cứu quy trình chế biến nước trái cây xồi, dứa từ phụ phẩm chế biến xồi sấy của giống xồi Canh Nơng Khánh Hịa”, ĐHNL Tp Hồ Chí Minh, 2004.

Các file đính kèm theo tài liệu này:

Đồ án môn kỹ thuật sấy chè.docx