Đồ án Ứng dụng vi điều khiển để điều khiển nhiệt độ khí sấy nông sản dạng hạt

1. CÁC ĐẶC TRƯNG CƠ BẢN CỦA NÔNG SẢN DẠNG HẠT

Nông sản dạng hạt là một trong những đặc trưng, là sản phẩm chủ yếu của sản xuất nông nghiệp. Nông sản dạng hạt có nhiều hình dáng, kích cỡ, màu sắc và kiểu vỏ cứng, mềm khác nhau Tại thời điểm thu hoạch, lượng ẩm trong hạt đã giảm xuống, tuy nhiên tỷ lệ vẫn còn rất lớn. Ẩm trong hạt tồn tại ở hai dạng: nước tự do và nước liên kết. Nông sản dạng hạt thuộc loại vật liệu keo xốp mao dẫn có tính đàn hồi co giãn, khi hút ẩm thì trương nở, khi thoát ẩm thì co ngót, khi khô quá thì hạt trở nên giòn. Khi còn ở trên cây, hạt hút ẩm từ môi trường và nhận ẩm từ cây đưa lên, ẩm này vừa ở dạng lỏng, vừa ở dạng khí. Khi bị thấm ướt ẩm lỏng ngấm vào trong hạt, dời chuyển trong hạt bằng cách thẩm thấu qua vách tế bào. Ẩm liên kết trong hạt được chia thành ba nhóm lớn: ẩm liên kết hoá học, ẩm liên kết hoá lý và ẩm liên kết cơ lý.

Ẩm liên kết hoá học là thành phần ẩm liên kết với thành phần khô để tạo thành một bộ phận trong thành phần hoá học của vật chất. Thành phần ẩm này đảm bảo tính vững bền của hạt vì vậy quá trình sấy không tách loại ẩm này ra khỏi hạt.

Ẩm liên kết hoá lý có hai loại: liên kết hấp thụ và liên kết thẩm thấu. Liên kết hấp thụ được sinh ra do lực hút của các phần tử bề mặt hạt với các phần tử nước trong môi trường lớn hơn lực liên kết giữa chúng làm cho các phần tử nước từ môi trường bị hút dính vào bề mặt hạt. Lực liên kết hấp thụ bị yếu dần khi bề dày phân tử nước bị hấp thụ tăng lên. Nếu độ ẩm của môi trường không khí không đổi thì đến một lúc nào đó quá trình hấp thụ sẽ bị ngừng lại, áp suất hơi nước trên bề mặt vật bằng áp suất hơi nước trong không khí. Lúc đó hạt ở trong trạng thái cân bằng ẩm với môi trường. Độ ẩm cân bằng ứng với trường hợp không khí bão hoà hơi nước được gọi là độ ẩm bão hoà của hạt. Trong quá trình hấp thụ, nước chuyển từ trạng thái hơi trong không khí sang trạng thái lỏng trong hạt vì vậy nhiệt được toả ra, hạt có thể bị nén ép do tác dụng của lực liên kết giữa lớp ẩm bị hấp thụ và hạt. Để tách ẩm hấp thụ ra khỏi hạt phải cấp một nhiệt lượng cần thiết để ẩm chuyển từ dạng lỏng sang dạng hơi thắng được lực hấp thụ bề mặt và bay vào môi trường xung quanh.

Liên kết thẩm thấu là mối liên hệ hoá lý giữa nước với vật rắn khi có sự chênh lệch nồng độ các chất hoà tan ở ngoài và trong tế bào. Quá trình thẩm thấu không kèm theo hiện tượng toả nhiệt. Thực chất nước thẩm thấu vào trong tế bào không khác nước bình thường, không có các chất hoà tan bởi các chất hoà tan không khuếch tán cùng với nước vào trong tế bào. Năng lượng liên kết thẩm thấu rất nhỏ.

Liên kết cơ lý giữa nước và vật liệu hình thành do sức căng bề mặt trong các mao dẫn hoặc trên các mao dẫn, hoặc trên các bề mặt ngoài của vật. Mối liên kết cơ lý được chia làm ba loại: liên kết cấu trúc, liên kết mao dẫn và liên kết dính ướt. Liên kết cấu trúc giữa nước và vật liệu là mối liên kết do quá trình hình thành vật. Để tách nước trong trường hợp này có thể dùng phương pháp nén ép hoặc phương pháp bay hơi. Liên kết mao dẫn là do nước thâm nhập vào các ống mao dẫn trong cấu tạo của vật khi bị nhúng nước hay do nước ngưng tụ trên bề mặt vật. Ẩm mao dẫn được tách ra bằng cách bay hơi hay bằng áp suất lớn hơn áp suất mao dẫn. Liên kết dính ướt là do nước bám dính vào bề mặt tự do. Liên kết dính ướt dễ tách ra khỏi vật bằng phương pháp cơ học hoặc phương pháp sấy bay hơi.