Báo cáo khoa học:
MÔ PHỏNG, TíNH TOáN Lý THUYếT
QUá TRìNH SấY Cà PHÊ
MÔ PHỏNG, TíNH TOáN Lý THUYếT
QUá TRìNH SấY Cà PHÊ
Modeling of the process of drying coffee beans

Hoàng Đức Liên
1
, I.S.Antonov
2
SUMMARY
A model was developed to describe the process of drying different sorts of coffee beans
which were produced in Vietnam. The method of single particle admixture was used for modeling
taking into consideration the fact that moving air media with a temperature equal to the drying
temperature for given materials.
Numerical results are given in the current work
Key words: Modeling, coffee beans, drying

1. ĐặT VấN Đề
Việt Nam là một trong những nớc sản xuất và xuất khẩu cà phê lớn trên thế giới. Theo số
liệu của Bộ Thơng mại, sản lợng cà phê xuất khẩu của Việt Nam niên vụ 2004-2005 là 900.000
tấn, song giá xuất chỉ đạt 380 USD/tấn. Vấn đề nghiên cứu qui trình công nghệ sấy, chế biến cà phê
nhằm nâng cao chất lợng, giảm thiểu chi phí năng lợng và hạ giá thành sản phẩm là hết sức cần
thiết.

P
vsC5,0gm
dt
dv
m

= (2)
ở đây: m
p
- khối lợng hạt tạp chất;
C
R
- Hệ số cản khí động học;
s - Tiết diện trung bình của hạt;
u
r
= u
g
u
p
;, v
r
= v
g
v
p
- Vận tốc tơng đối theo trục X và r;
Chỉ sốg pha khí, p pha tạp chất.
Hệ số cản khí động học
đợc xác định theo [1]:

;

g

- Hệ số nhớt động của pha khí.
Bài toán đợc giải với điều kiện ban đầu nh sau:
1) Vận tốc của pha khí là không đổi;
2) Nhiệt độ pha khí là bằng nhau trong quá trình sấy. Nó xác định khối lợng riêng không đổi
của pha khí.
Trong phạm vi nghiên cứu ở đây xét quá trình sấy hạt phê Robusta của Việt nam [2]. Kích
thớc của hạt phê thay đổi từ 3 ữ 9 mm; độ ẩm ban đầu: 50, 28, 20 %. Khối lợng riêng của cà phê
trong trờng hợp cao nhất là r = 800kg/m
3
.
Sự biến đổi độ ẩm trong quá trình sấy [3] đợc xác định theo biểu thức:
(
)
*
*
1
exp .
p
t
p
uu
n
K
uu



5
9
U.10.453,10142,6z

+






++=
)
(6)
()
55

3
10.8,5U.10.3,2.32t
5
9
U.10.197,21245,0y









1
t
ppt
u
tu
1,09,0

, [kg/m
3
] (9)
Tơng tự khối lợng của hạt cà phê đợc xác định:

(
)






+=
1
t
p
3
p
pt
u
tu
1,09,0

35
40
45
50
0

100

200 300 400 500

t [s]
U

t

[%]
U1=50%
U1=30%
U1=20%
730

740
750

760

770

780
790

800

810
0 100 200 300 400 500
t [s]
p
[kg/m3]
U1=50%
U2=30%
U3=20%Hình 2

1.34E-04

1.36E-04

1.38E-04

1.40E-04

1.42E-04

1.44E-04

1.46E-04

D
p

=0,007
m
m [kg]


100 150 200 250 300 350 400 450 500 535

t [s]
D p =0,003m
m [kg]
1.30E-04

1.32E-04

1.34E-04

1.36E-04

1.38E-04

1.40E-04

1.42E-04

1.44E-04

1.46E-04

D
p
=0,007m
m [kg]

0


U
t

[%]
t [s]
U1=50%
U1=30%
U1=20%

Trên hình 6,7 và 8 đã chỉ ra kết quả tính toán lý thuyết của quá trình sấy cà phê với các số
liệu đa ra của nhóm tác giả Việt Nam. Theo các số liệu tính toán này thì độ ẩm ban đầu là u
t0
=
28%. Còn sự thay đổi độ ẩm hạt cà phê trong 3 trờng hợp nhiệt độ sấy khác nhau theo thời gian
(t,s) cũng đã đợc mô tả. Vận tốc của pha khí là ug = 10 m/s.
Quá trình sấy ở độ ẩm ban đầu thấp đợc tiếp tục diễn ra trong thời gian ngắn.
Trên hình 9 mô tả sự biến đổi khối lợng hạt cà phê theo thì gian trong 3 trờng hợp kích
thớc hạt cà phê khác nhau:D
p
= 0,003; 0,007 và 0,009 m.

200 250 300 350
t[s]
0
Hình 7

Hình 8
0 50 100 150
200
250
300 350 400 t[s]

0.00001000
0.00010000
0.00100000
0.01000000
0.1 10 50 100 150 200 250 300 350 400 450 500 535
Dp=0,003m
Dp=0,007m

4.

/>m

1
Đại học Nông nghiệp I - Hà nội
2
Đại học Bách khoa Sofia - Bulgaria