tính toán thiết kế máy sấy phun (năng suất 1,5 lh)

Bột sấy phun hiện nay là một loại sản phẩm được ứng dụng nhiều trong các ngành dược phẩm, thực phẩm chế biến sữa làm sữa bột, sản xuất bột ngọt, trà, cà phê hòa tan, tỉnh bột trái cây..

LUAN VAN TOT NGHIEP

TINH TOAN THIET KE MAY SAY PHUN

(Nang suat 1,5 I/h)

Giáo viên hướng dẫn: Sinh viên thực hiện:

LỜI CẢM TẠ

Xin chân thành cám ơn đến thầy Nguyễn Văn Cương đã giúp đỡ và chỉ dẫn

em tận tình trong quá trình làm luận văn đề em hoàn thành luận văn này, thầy đã

giúp em nhận ra nhiều điều, mà nó sẽ giúp em nhiều trong cuộc sống và trong

công việc sau này

Xin gửi lời cám ơn đến các thầy cô của khoa công nghệ đã dạy em những kiến thức quý giá trong quá trình học các môn ở khoa, những kiến thức này giup

em rất nhiêu trong quá trình làm đề tài luận văn tốt nghiệp và có giúp em rat

nhiều trong công việc sau này

Cám ơn các bạn lớp cơ khí chế biến K35, những người bạn luôn bên mình trong khoảng thời gian học tại trường, chia sẻ niỆm vui, nỗi buôn trong học tập cũng như trong cuộc sống, các bạn đã giúp đỡ mình rất nhiều, cám ơn các bạn rất nhiều

Cám ơn gia đình rất nhiều, vì gia đình đã tạo em động lực để em làm tốt đề tài này

Chân thành cắm ơn!

Sinh viên thực hiện

Bùi Phú An

MỞ ĐẦU SG T11 HT HH1 T1 E1 TT 111191117111 11 1111817111111 g1 T111 rkg 6 CHƯƠNG 1 GIỚI THIỆU CHỮƯNG -G- E988 SE EESESESESESEEEEeEeEEEEEre+sveErxree 7 1.1 DINH NGHIA MAY SAY PHUN .cccccccccsscssscscssscscsececsesescscsesccscecssaeacsesvees 7 1.2 CAC SAN PHAM SAY PHUN ccccccscsssssssssssscscsescsesececseseacscsescecscssseacscasees 7 1.2.1 — Sữa bột Ă TQ HQ TT TT HT gen 7

1.2.2 BOt chamh day e 7 1.2.3 Long trang tritng Say veces csesesssscsssssssessescesessessessssssesstesssesseseesen 8

1.2.4 Ca ph@ hda tan ceccccccccsscscesesseseesssssscssssssssssssssessesssssssssesssssssessesesen 8

“: ác nh ố ằằ 9 1.2.6 Bột cà chua GGGQ Q0 SH 32, 10

1.3 GIỚI THIỆU MỘT SỐ THIẾT BỊ SÂY PHƯN 55s se sesszs+2 11

1.3.1 Máy sấy phun sương - c©2s ke E*EESEkeEEEEEkEEkEEerkererkeee 11 1.3.2 Máy sấy phun li tâm tốc độ cao LP - 2s +k+xkeerkersrseee 13 1.3.3 Máy sấy phun tạo hạt áp lực CaO - c6 + S*‡tEkEEkckrkererseee 15

CHUONG 2 CO SO LY THUYET CỦA SÂY PHUN s5 s 5s 5s secxeEeesxersree 18 2.1 SAY VA SÂY PHUN G- + ESESEx E131 EESEExEEEEEESkrkekrkererereree 18

2.2 CẤU TẠO THIẾT BỊ SÂY PHUN ¿cover 19

2.3 NGUYÊN TÁC HOẠT ĐỘNG - - Go TH 11x xe re 21

24 THÔNG SỐ KĨ THUẬTT - t2 k+EESEE+ESE+EEEEESEEEEEEEEESErEeErrererereree 23 CHUONG 3 VAT LIEU - PHƯƠNG PHÁP THỰC HIỆN - sex se2 24 3.1 VẬT LIỆU LH t TS S111 1E T9 1E rreeg 24 3.2 CÁC PHƯƠNG PHÁP SÂY PHƯN 25s Set SE SESESESEEEEeErkeeerrrsrs 25

3.3 LỰA CHỌN PHƯƠNG PHÁP SÂY 7ccccccccserreee ¬ 26

3.4 _ QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT SỮA VÀ NGUYÊN TẮC

3.4.1 _ Quy trình công nghệ sản xuất sữa - 2-52 St txeEckerkererkee 29 3.4.2 Nguyên tắc hoạt động của máy sấy phun sữa cần thiết kế 31

CHƯƠNG 4 TÍNH TOÁN THIẾT KẾ ¿-©25+2c++evEteterxrrsrkrrtrrkrrrrkrree 32

4.1 CÂN BẰNG VẬT CHẤT VÀ NĂNG LƯỢNG CHO THIẾT BỊ SÂY 32

4.1.1 Cân bằng vật chất -5+- Set St x31 1x21 11211811111 33

4.1.2 Cân bằng năng lượng + 5s Sex SE grrkgryrhetg 33

4.2 TÍNH TOÁN THỜI GIAN SÂY, 22s Ss Set SEE SE EESegxeErkererereree 38 4.3 _ TÍNH TOÁN KÍCH THƯỚC CĂN BẢN CỦA THÁP SÂY 41 4.4 TÍNH CHỌN XYCLON 2 - s1 SEESESESESESEEESEEEEEEESEEEeErkrrrkrkrree 43

4.4.1 _ Tính chọn xyclon lắng - -¿- ¿k5 kẻEk£E*kE£ESEkEEkEEerkrerkree 43 4.4.2 Tính chọn xyclon lọc - Error! Bookmark not defined

A.5 HỆ THỐNG ỐNG DẪN tt SE E x11 1E SE rkrkekrkererereree 45 4.6 TINH CHON BOM .cccccccccscscseccsescccsesescscccscscccscscccsseccecssececacacsescaranacavanans 47 4.7 TINH TOÁN BỘ PHẬN TẠO SƯƠNG + tt SESkeEeErksreersrree 48 4.8 TÍNH TOÁN QUẠTT HÚT - - -k°+E+E3+E+k+EEE£EEEsEEsEErererkesrrrrrrsrsree 48 4.9 _ TÍNH TOÁN NHIỆT, ĐIỆN TRỞ - 5 s+k#E+E+ExEEEE+EEEekrkererereree 50

4.10 CỬA QUAN SÁTT G- 5< St tk 2E 151311751815 11E111 11111 TEETxkererkred 51

K99 00090909 51 4.12 LẮP CẢM BIÊN NHIỆT 55sserrkirrrriirrriirrrriirrrirrre 51

4.13 LẮP ĐÈN CHO BUÔNG SÂYY + Sex kg TH gkekgkerrerrree 51 4.14 THIẾT KẾ HỆ THỒNG ĐIỆN - + - 2< s+k+k+E#E+ESEEEEEE+ErEekrkererersree 52 CHƯƠNG 5 KẾT LUẬN VÀ KIÊN NGHHỊ, 55 k+E+E#ESESEsEE+erkrkekrserersree 54

DANH MUC BANG

Bảng 1.1: Thông số kỹ thuật của máy phun sương - : 11

Bảng 1.2: Máy sấy phun li tâm tốc độ cao LPG .-.‹ c << 13 Bảng 1.3: Thông số kỹ thuật cho kiểu máy YPG-I - -‹- 15

Bảng 1.4: Thông số kỹ thuật cho kiểu máy YPG-II 15

Bang 3.1 Thành phần của sữa tươi ở nhiệt độ bình thường 23

Bảng 4.1 Dữ liệu thiết kế ban đầu -c- cSĂS Sài 31 Bảng 4.2 Thành phần của sữa ban đầu (chưa qua hệ thống cô đặc) 33

Bảng 4.3 Thành phần của sữa sau khi cô đặc trước khi đem vào thiết bị sây PHU 34

Bảng 4.4 Thành phần của sữa sau khi sấy phun - ‹ << << << 5s 35 DANH MỤC HÌNH Hình 1.1: Thiết bị sấy sỮa - CS HS HH nhY nh nền 6 Hình 1.2 : sản phẩm bột chanh đây -. ‹ -c -cc << cSS: 6 Hình 1.3: Thiết bị say long trắng trứng -ccc cà 7 Hình 1.4: café hòa tan -. c ĐH HS HH HS nhu 7 Hình 1.5: Một số sản phẩm cà phê hòa tan c2 c5: 7 Hình 1.6:Thiết bị sấy phun li tâm LPG - -.-⁄- 5 << 55⁄2 cS << ss2 9 Hình 1.7: một số sản phẩm sấy bằng công nghệ sấy phun 9

Hình 1.8: Máy sấy phun sương CC 1S rà, 10 Hinh 1.9: May say phun sương LP .-cc << << 12 Hình 1.10: Đĩa phun tạo sương mù từ dung dịch cần sấy - 12

Hình 1.11: Máy sẫy phun áp lực cao kí hiệu YPG - - - 14

Hình 1.12: Sơ đồ nguyên lý hệ thống sấy YPG- I - 16

hinh 1.13: So d6 nguyén ly hé théng say phun ap lực cao YPG- II 16

Hình 2.1: mô hình máy sấy phun - - c c2 S222 17 Hình 2.2: a) Cơ câu phun áp lực; b) Cơ cầu phun bằng khí động 18

Hình 2.3 Buông sấy - - Lc TQ Q SH n HH TH nh nhện 18 Hình 2.4: Sơ đồ hệ thống sấy phun - ccc- CS 20 Hình 3.1: Phân loại thiết bị theo chiều của tác nhân sấy - 24

Hình 3.2: Sơ đồ bố trí thiết bị sấy phun theo phương pháp 1 25

Hình 3.3: Sơ đồ bó trí thiết bị sấy phun theo phương pháp 2 26

Hình 3.4: Sơ đồ bố trí thiết bị sấy phun theo phương pháp 3 27

Hình 3.5: Công nghệ sản xuất sữa bột nguyên cream 28

Hình 3.6: Sơ đồ hệ thống sấy phun - -ccc- c1 30 Hình4.1 : Sơ đồ cân bằng vật chất cho thiết bị sấy - -‹‹ - 32

Hình 4.2 : Sơ đồ cân bằng năng lượng thiết bị c << << <<2 32

Hình 4.5: Xyclon lắng - ccc CC 1112111122111 Sky cv set 42

Hình 4.6: xycÏon lọc - SH na 43

Hình 4.7: hình chiếu băng biểu diễn ống dẫn khí nóng . 44

Hình 4.8: lưới lọc bụi sơ bộ - 44 Hình 4.9: ống dẫn khí vào xyclon lắng - {S122 45

Hình 4.10: ống dẫn khí từ xyclon lắng đến xyclon lọc 45

Hình 4.1 l: cửa quan sát -.- Sàn 50 Hình4.12: Mạch điện động lực 51 Hình 4.13: sơ đồ mạch điều khiển c nSn Sài 52

MỞ ĐẦU

Trong những năm gần đây, hòa nhịp cùng sự phát triển đất nước cùng với

sự tiễn bộ của khoa học kỹ thuật, các ngành công nghiệp nước ta có sự chuyên

biến rõ rệt, đặc biệt là ngành công nghiệp chế biến thực phẩm Bởi lẽ, đời sống

con người ngày càng được nâng cao thì đòi hỏi các sản phẩm thực phẩm phải ngày càng phong phú và đa dạng để đáp ứng tốt nhu cầu của con người Tuy nhiên, đối với thực phẩm ở dạng lỏng như sữa, nước ép trái cây, cà phê việc

đa dạng của sản phẩm phụ thuộc nhiều vào công nghệ chế biến do tính chất dé

bị hư hỏng dưới tác động của vi sinh vật, của môi trường xung quanh kéo theo thời gian bảo quản và sử đụng rất hạn hẹp

Hiểu được điều đó các nhà khoa học đã nghiên cứu và ứng dụng thành công các công nghệ chế biến mới cho những thực phẩm ở dạng lỏng như thế này, nồi trội hơn hết là công nghệ sấy: sấy thăng hoa, sẵy phun, sấy tầng sôi, sấy khí động, nhằm tách bớt nước ra khỏi thực phẩm, biến thực phẩm ở dạng lỏng thành thực phẩm dạng bột mà không làm thay đổi tính chất của sản phẩm Công nghệ sấy phun ra đời đánh đấu bước chuyên mình của thực phẩm dạng lỏng, nó giúp cho thực phẩm này bảo quản được lâu hơn và đặc biệt là ngày càng thu hút được sự quan tâm chú ý của người tiêu dùng nhiều hơn do sự phong phú của sản phẩm

Chính vì những lý đo trên, là sinh viên khoa công nghệ, ngành cơ khí chế biến với luận văn tốt nghiệp, em đã chọn đề tài: “tính toán thiết kế máy sấy phun” Mục đích đề tài này nhằm tính toán thiết kế máy sấy phun ở qui mô

phòng thí nghiệm, làm tiền đề cho việc chế tạo thiết bị sấy phun Với đề tài này

nó đã giúp em bổ sung những kiến thức còn thiếu về công nghệ sấy, biết được ứng dụng thực tế của nó trong nhiều ngành trong đó có ngành cơ khí chế biến

và em hy vọng với đề tài này nó sẽ là tài liệu cho những ai muốn nghiên cứu sâu hơn về sấy phun

CHƯƠNG 1

GIỚI THIỆU CHUNG

1.1 ĐỊNH NGHĨA MÁY SÂY PHUN

May sấy phun là thiết bị chuyên dùng để sản xuất ra các sản phẩm dạng bột (từ các hoạt chất sau khi chiết xuất ở dạng cao lỏng 30 - 40%) Bột sấy phun hiện nay là một loại sản phẩm được ứng dụng nhiều trong

các ngành dược phẩm, thực phẩm (chế biến sữa làm sữa bột, sản xuất bột

ngọt, trà, cà phê hòa tan, tỉnh bột trái cây ), hóa mỹ phẩm

1.2 CAC SAN PHAM SAY PHUN

1.2.1 Sữa bột

Sữa là một loại thực phẩm không thể thiếu trong đời sống hằng ngày Với

sự phát triển của xã hội, ngày nay nhu cầu về sản phẩm sữa ngày càng cao và thời gian bảo quản sữa đòi hỏi càng lâu Một trong những phương pháp chế biến sữa đáp ứng nhu câu bảo quản lâu dài rất được ưa chuộng hiện nay là sẵy sữa, sản phẩm thu được là sữa ở dạng bột

228 ~ Food Processing Resource Centre

và protein chứa trong dịch quả chanh đây không đáng kể Chanh dây chứa nhiều

vitamin C, A

Tác dụng: Các hợp chất trong chanh dây có tính hàn, giúp bỗ dưỡng cho tim

mạch, lưu thông khí huyết, hạ thân nhiệt

Hình 1.2: sản phẩm bột chanh dây

Sản phâm bột chanh dây thu được có cầu trúc mịn, độ âm thâầp (<5%%), màu vàng tươi, mùi thơm và vị chua đặc trưng, phân bồ tốt trong nước tạo thành dịch pure chanh dây với màu sắc và mùi vị tương tự như pure quả tươi

1.2.3 Lòng trăng trứng sấy

Ứng dụng của lòng trắng trứng: Chất kết đính của kem trứng, chất lọc của

rượu nho, làm chất mỡ của bánh ngọt, chất tạo bọt của bia Do đó, nó là một mặt hàng có giá trị hơn so với sản phẩm sấy từ lòng đỏ trứng Ngoài ra nó còn là thực phẩm có hàm lượng vitamin và dinh dưỡng cao

Hình 1.3: Thiết bị sấy lòng trắng trứng

1.2.4 Cà phê hòa tan

Hình 1.4: café hòa tan

Cà phê hòa tan uống liền (instant coffee) là một loại đồ uống bắt nguồn từ

cà phê Cà phê uống liền xuất hiện trên thị trường vào những 1950 Từ đó cả

phê uống liền đã phát triển nhanh chóng và trở thành loại cà phê phổ biến nhất,

được uống bởi hàng triệu người trên thế giới

Hình 1.5: Một số sản phẩm cà phê hòa tan

Quy trình sản xuất bột cà phê:

Bột cà phê rang

Vv

Trich ly lam trong

Ở đây, ta có thể sử dụng thiết bị sấy phun li tâm LPG Bởi lẽ, máy say

phun li tâm tốc độ cao LPG có tính ứng dụng cao, là thiết bị sấy thích hợp cho các nguyên liệu dạng dung dịch sữa, dung dịch huyền phù, dạng bột đặc, dung

dịch lỏng đều cho kết quả xuất sắc

Hình 1.6: Thiết bị sấy phun lỉ tâm LPG

Nguyên tắc hoạt động của máy

Không khí đi qua bộ lọc và bộ gia nhiệt được đưa vào bộ phân phối không khí ở trên đỉnh thiết bị; khí nóng được đưa vào buông sấy đều theo hình xoắn ốc Nguyên liệu dạng lỏng từ máng nguyên liệu đi qua bộ lọc được bơm lên bộ phun sương ở trên đỉnh của buông sấy làm nguyên liệu trở thành dạng hạt sương cực nhỏ, khi tiếp xúc với khí nóng, lượng nước có trong nguyên liệu nhanh chóng bay hơi, nguyên liệu dạng lỏng được sẫy khô thành sản phẩm trong

thời gian cực ngắn Thành phẩm được phần đáy của buồng sấy và bộ phân li gió

xoáy đùn ra ngoài, phần khí thừa còn lại được quạt gió hút và đây ra ngoài 1.2.6 Bột cà chua

Ứng dụng: Chế biến nước giải khát, vừa dùng làm thức ăn

Yêu cầu nguyên liệu: Cà chua có độ khô cao (7- 8%) ít hạt hay không hạt để

có hiệu suất thu hồi cao

Quy trình chuẩn bị: Cà chua chín sau khi rửa và kiểm tra, được xé nhỏ,

nâng lên nhiệt độ 85 °C rồi chà, qua hệ thống rây có đường kính 5,0 mm;

0,75 mm Pure ca chua thu được đem cô đặc đến độ khô 14- 16% Sau đó trộn với 0,5 - 1,5% tính bột khoai tây, nầng nhiệt độ lên 70- 75 °C va dua di say

Một số sản phẩm thực phẩm khác được sản xuất bằng công nghé say phun

|

yw

MINH DUONG

MALTODEXTRIN

Sn TAI RAR OLY CY NGG TRC: PHAN BLNEK PUI ¡

TWưội C0®fE ïY Cử PRẤN TRỰC PHAM RIK MUNG

VAN PHONG : XA MINH HAT - MOAI BUT - HA TAY Wek MAY: XA ON TRACH ~ HOAI BUT - MA TAT

DT: (Ds) 66118 - 661869 FAX: (034: 841994

30 OKKD : 0202009981 ETCP

SÑ TIẾP NHÂM C8T(: : 1459/06/EBTE/YTMT+

ÂN SƯ DỰNG : Stas

BẢ8 Guim WO) KND RAD, THOAHE maT (=\ 2B )e))

Hình 1.7: một số sản phẩm sấy bằng công nghệ sấy phun

1.3 GIỚI THIỆU MỘT SỐ THIẾT BỊ SÂY PHUN

Máy sấy phun được ứng dụng rộng rãi và phố biến trong sản xuất, cho nên rất đa

dạng về chủng loại và mẫu mã phục vụ các nhu cầu sản xuất khác nhau:

1.3.1 Máy sấy phun sương

Chủng loại máy sấy phun khuếch tán này nhìn chung được dùng cho sấy

phun các loại sản phẩm dung dịch có độ hàm âm cao khoảng 50 - 80% Một số

loại nguyên liệu đặc biệt, thậm chí khi độ hàm âm lên đến 90%, thiết bị máy có

thê sấy 1 lần mà không cần cô đặc chúng

s* Phạm vi ứng dụng

Thiết bị máy sấy phù hợp cho sấy các loại nguyên liệu như: hóa chất, thực phẩm, được phẩm Những nguyên liệu phủ hợp cho sấy như sau: polymer và nhựa thông, chất màu, gốm, thủy tinh, deruster, chất diệt nắm, thuốc diệt cỏ, tổng hợp cacbon, các sản phẩm bơ sữa, sản xuất bột ngọt, trà, cà phê hòa tan, tinh bột trái cây, các sản phẩm từ thịt, các sản phẩm từ cá, từ huyết, bột tây rua,

xu ly bé mat, phân bón, các chất hữu cơ và vô cơ

1.3.1.2 Nguyên lý làm việc

Sau khi qua bộ lọc, không khí được làm sạch và dẫn đến bộ gia nhiỆt Quy trình gia nhiệt: Lò tạo khí nóng, gia nhiệt bằng điện, gia nhiệt bằng

hơi Khi không khí được gia nhiệt đến nhiệt độ cài đặt, sau đó được đưa đến bộ

chia khí nóng tiếp tuyến Sau khi được phân chia, khí nóng thôi vào buồng sấy một cách ổn định và theo kiểu xoáy Cùng lúc đó, dung dịch nguyên liệu sấy được phun khuyếch tán thành những giọt dung địch hoặc thành những kích cỡ sương mù siêu nhỏ trong khoảng kích thước 25- 60 um

Khi hạt dung dịch tiếp xúc với khí nóng trong buông sấy, phần tử nước sẽ bị bốc hơi và còn lại là những hạt bột khô hoặc hạt cốm Những hạt bột khô này sẽ rơi xuống phần hình nón của buông sấy và trượt rơi xuống thùng thu bột sản phẩm phía đáy buồng, một lượng nhỏ bột mịn theo luồng khí vào bộ phận tách bụi cyclon Cuối cùng khí thải được hút ra ngoài qua quạt hút và đẫn đến bộ thu bụi kiểu phun mưa Thiết bị này được thiết kế theo kiểu sấy theo luồng song song Các hạt sương dung dịch được thổi cùng chiều với luỗng khí nóng Tuy nhiên, nhiệt độ của khí nóng cao hơn, khí nóng sẽ tiếp xúc với các giọt sương dung dịch ngay khi chúng được phun vào buồng sấy Các giọt dung dịch trong

buông rơi xuống nhanh vì vậy nguyên liệu sẵy không bị sấy nóng quá mức Vì thé thiết bị sấy này phù hợp cho sấy khô các loại sản phẩm nguyên liệu dễ hỏng Nhiệt độ của sản phẩm khi ra thấp hơn 1 chút so với khí thoát ra ngoài

1.3.1.1 Thông số kĩ thuật của thiết bị

Bảng 1.1: Thông sô kỹ thuật của máy phun sương

Thông số kỹ thuật máy phun sương

Năng suất 2 L/h

Độ âm sản phẩm 3-7%

Hệ số thu hồi chất rắn =>60%

Nhiệt độ sấy (trong buông sấy) 80 - 90°C

Công suất điện trở nhiệt 9KW

Tốc độ đĩa phun Vô cấp 0 - 25.000 v/ph

Tốc độ bơm nhu động Vô cấp 0 - 40 v/ph

‹ _ Tốc độ bơm nhu động, đĩa phun điều khiến bằng biến tân

‹ _ Tốc độ trục khuấy dịch điều chỉnh vô cấp

e Luu lugng gi6 ra điêu chỉnh được băng van cánh bướm

e _ Hệ máy đạt tiêu chuẩn GME

1.3.2 Máy sây phun li tâm tốc độ cao LPG

Hình 1.9: Máy sấy phun sương LPG

1.3.2.1 Khái quát và phạm vỉ ứng dụng

Máy sấy phun li tâm tốc độ cao LPG là thiết bị sấy thích hợp cho các

nguyên liệu dạng dịch sữa, dung dịch sữa, dung dịch huyền phù, dạng bột đặc, dung dịch lỏng Các chất tong hợp và các loại nhựa keo: thuốc nhuộm, bột màu, gốm thủy tinh, chất tẩy gi, thuốc trừ sâu, hợp chất hydrat cacbon, chế phẩm từ sữa, chất tây rửa và các loại họat động bề mặt, xà phòng; dung dịch hợp chất hữu cơ, vô cơ đều cho kết quả xuất sắc

1.3.2.2 Nguyên lý làm việc

Không khí đi qua bộ lọc và bộ gia nhiệt được đưa vào bộ phân phối

không khí ở trên đỉnh thiết bị, khí nóng được đưa vào buông sấy đều theo hình

xoáy trôn ốc Nguyên liệu dạng lỏng từ máng nguyên liệu đi qua bộ lọc được

bơm lên bộ phun sương ở trên đỉnh của buồng sẫy làm nguyên liệu trở thành dạng hạt sương cực nhỏ, khi tiếp xúc với khí nóng, lượng nước có trong nguyên

liệu nhanh chóng bay hơi, nguyên liệu dạng lỏng được sấy khô thành thành phẩm trong thời gian cực ngắn Thành phẩm được phần đáy của buồng sấy và

bộ phân li gió xoáy đùn ra ngoài, phần khí thừa còn lại được quạt gió hút và đây

x2.7 x4.5

4.5 x2.8 x5.5

5.2 x3.5 x6.7

x5.5 x7.2

75 x6 x8

12.5 x8 x10

theo từng

trường hợp

1.3.3 Máy sấy phun tạo hạt áp lực cao

1.3.3.1 Khái quát máy

Thiết bị phù hợp cho các ngành thực phẩm, dược phẩm, hóa chất, bột màu, gốm, hóa chất nông nghiệp, nhựa

www.lt

Hình 1.11: Máy sấy phun áp lực cao kí hiệu VPG

Dung dịch nguyên liệu hay loại kem được phun qua vòi phun đa điểm nhờ

áp lực cao của bơm tiếp liệu Nguyên liệu được tạo thành dạng hạt và được sây khô trong vòng từ 10 -> 90 giây, cuối cùng thu được đạng sản phẩm hạt khô 1.3.3.2 Đặc tính của máy

- Tốc độ sấy rất nhanh, phù hợp cho các loại nguyên liệu nhạy nhiệt

- Sản phẩm sau khi sấy có dạng hạt tròn, kích thước đồng đều, độ trơn chảy tốt sản phẩm có độ tinh khiết và chất lượng cao

- Phạm vi ứng dụng của thiết bị rộng rãi Tùy theo tính chất của nguyên liệu

mà có thê ứng dụng nhiệt nóng để sây hay dùng khí mát để tạo hạt, thiết bị thực

sự hoàn hảo cho nhiều loại nguyên liệu khác nhau

- Vận hành máy đơn giản, máy chạy luôn ôn định Máy vận hành tự động hóa cao

1.3.3.3 Thông số kĩ thuật và bản vẽ sơ đồ quy trình công nghệ

Bang 1.3: Thông số kỹ thuật cho kiểu máy VPG-I

Năng suất bay hơi (kg/h) 25 70 | 100 | 150 | 200 | 400

ko | Hơi nước nóng bão hòa+ tăng cường thêm điện hoặc lò Kiêu g1a nhiệt

ga

Duong kinh | 1200 | 1400 | 1600 | 2400 | 2800 | 3600

thap say (mm)

Kích thưó ngoài (m) Hen PRƯỚC - + 1x10 | 6x4x12 | 6x4x13 |8x4.5x19|10x5x20|12x5x25

Bảng 1.4: Thông số kỹ thuật cho kiểu máy YPG-HI

Tên thiết bị/ ký hiệu | YPGH- | YPGI- | YPGI- |YPGII- | YPGII- | YPGH-

sây (mm)

Bản vẽ sơ đô công nghệ cho hai kiêu máy trên

CHƯƠNG 2

CO SO LY THUYET CUA SAY PHUN

2.1 SAY VA SAY PHUN

- Say la qua trinh lam bốc hơi nước ra khỏi vật liệu dưới tác dụng của nhiệt Trong quá trình say, nước được tách ra khỏi vật liệu nhờ sự khuếch tán đo: chênh lệch độ âm giữa bề mặt và bên trong vật liệu, do chênh lệch áp suất hơi riêng phần của nước tại bề mặt vật liệu và môi trường xung quanh

- Sây phun là một trong những công nghệ sấy công nghiệp chính do kha năng sây nguyên liệu từ đạng lỏng sang dạng bột khá đơn giản, đễ đàng kiểm soát nhiệt độ và định dạng hạt sản phẩm một cách chính xác

Thiết bị sấy phun dùng để sấy các dạng dung địch và huyền phù trong trạng thái phân tán nhằm tách ẩm ra khỏi vật liệu giúp tăng độ bền và bảo quản sản phẩm được lâu hơn Sản phẩm của quá trình sấy phun là dạng bột mịn như bột đậu nành, bột trứng, bột sữa, hoặc các chế phẩm sinh học, dược liệu

s* Nguyên lý của phương pháp sấy phun

Một hệ phân tán mịn của nguyên liệu từ chất lỏng hòa tan, nhũ tương, huyền

phù đã được cô đặc trước (40 - 60% âm) được phun để hình thành những giọt mịn, rơi vào trong dòng khí nóng cùng chiều hoặc nguoc chiều ở nhiệt độ khoảng 150 - 300 °C trong buồng sấy lớn Kết quả là hơi nước được bốc đi nhanh chóng Các hạt sản phẩm được tách ra khỏi tác nhân sấy nhờ một hệ

thống thu hồi riêng

-#' „ ›+ it li D 08 „

Hình 2.1: mô hình máy sấy phun

2.2 CÂU TẠO THIET BI SAY PHUN

Hệ thống sấy phun bao gồm các bộ phận chính: buồng sấy, cơ cấu phun, bộ phận gia nhiệt để cấp nhiệt cho tác nhân say, hé thong quat hut va hé thống thu hổi sản phẩm

s* Cơ cầu phun

Cơ cau phun có chức năng đưa nguyên liệu (dạng lỏng) vào buồng dưới dạng hạt mịn (sương mù) Quá trình tạo sương mù sẽ quyết định kích thước các

giọt lỏng và sự phân bố của chúng trong buồng sấy, do đó sẽ ảnh hưởng đến giá

trị bề mặt truyền nhiệt và tốc độ sấy

- Cơ câu phun có các dạng như: cơ cấu phun áp lực, cơ câu phun bằng khí động, cơ câu phun ly tâm

- Dựa vào hướng chuyển động của dòng nguyên liệu và tác nhân sấy trong buông sấy ta có ba trường hợp sau đây:

* Dòng nguyên liệu va tác nhân sấy chuyển động cùng chiều

* Dòng nguyên liệu và tác nhân sấy chuyển động ngược chiều

¥ Dang hon hop

Crotch tee Cr) 3 EVeDoted tic? &

* Tác nhân sấy

Không khí nóng là tác nhân sấy thông dụng nhất Để gia nhiệt không khí,

ta có thể sử dụng những tác nhân sẵy và phương pháp gia nhiệt khác nhau Việc chọn tác nhân gia nhiệt cho không khí phụ thuộc vào nguồn cung cấp nhiệt sẵn có của nhà máy và nhiệt độ không khí nóng cần sử dụng Trong công

nghiệp thực phẩm, hơi là tác nhân gia nhiệt phố biến nhất Nhiệt độ hơi sử dụng

thường dao động trong khoảng 150 - 250 °C Nhiệt độ trung bình của không khí

nóng thu được thấp hơn nhiệt độ hơi sử dụng là 10 °C

* Hệ thống thu hồi sản phẩm

Bột sau khi sấy phun được thu hồi tại cửa đáy buồng sấy Đề tách sản phẩm

ra khỏi khí thoát, người ta có thể sử dụng nhiều phương pháp khác nhau: lắng

xoáy tâm, lọc, lăng tĩnh điện

Phổ biến nhất là phương pháp lắng xoáy tâm, sử dụng xyclon Khí thoát có

chứa các hạt sản phẩm sẽ đi vào xyclon từ phần đỉnh theo phương tiếp tuyến với

thiết bị Bột sản phẩm sẽ đi theo quỹ đạo hình xoắn ốc và rơi xuống đáy xyclon Không khí sạch thoát ra ngoài theo cửa trên đỉnh xyclon

Quạt

Để tăng lưu lượng tác nhân sấy, người ta sử dụng quạt ly tâm Ở quy mô công nghiệp, các thiết bị sấy phun được trang bị hệ thống hai quạt Quạt chính

được đặt sau thiết bị thu hồi bột sản phẩm tử đòng khí thoát Còn quạt phụ đặt

trước thiết bị gia nhiệt không khí trước khi vào buồng sấy Ưu điểm của việc sử dụng hệ thống hai quạt là người ta có thể kiểm soát đễ dàng áp lực trong buồng sây Trong hệ thống sấy phun, người ta sử dụng thêm một số quạt ly tâm nhằm vào các mục đích khác nhau như để vận chuyển bằng khí động bột sản phẩm

vào thiết bị bảo quản

Trong trường hợp chỉ sử dụng một quạt ly tâm đặt sau cyclon thu hồi sản phẩm, buông sấy sẽ hoạt động dưới áp lực chân không rất cao Chính áp lực chân không này sẽ ảnh hướng đến lượng bột sản phẩm bị cuốn theo dòng khí thoát, do đó sẽ ảnh hưởng đến năng suất hoạt động và hiệu quả thu hồi bột sản phẩm của cyclon

2.3 NGUYEN TAC HOAT DONG

Hình 2.4: Sơ đồ hệ thống sấy phun

1 Buông sấy, 2 Calorife, 3 Thùng chứa nguyên liệu cẩn sấy, 4 Bơm nguyên liệu, 5 Cơ cấu phun mẫu, 6 Cyclon thu hồi sản phẩm từ khi thoát ra, 7 Cyclon vận chuyển sản phẩm, 8 Hệ

thông quạt và màng lọc

* Nguyên tắc

Nguyên liệu từ thùng chứa được bơm bơm vào trong buồng sấy, khi vào buông sấy nguyên liệu được phân bố thành hạt nhỏ li tỉ (dạng sương mù) nhờ cơ cấu phun Không khí nóng thối qua Calorife sẽ đưa vào buồng sấy Không khí nóng và nguyên liệu ở dạng sương mù tiếp xúc với nhau trong vài giây tại cơ cầu phun mẫu đặt trong buồng sấy, nước từ nguyên liệu bốc hơi sau đó thoát ra ngoài, sản phẩm khô được thu gom tại đáy xyclon (6), được làm nguội và thu hồi Một phần bụi mịn theo không khí qua xyclon (7), sau đó qua bộ lọc vải (8) nhằm thu hồi lại các hạt bụi mịn còn sót lại và thải ra ngoài

Không khí nhờ quạt thôi qua bộ trao đối nhiệt Calorife và nâng lên nhiệt

độ cần thiết theo yêu cầu của chế độ sấy Không khí trước khi qua bộ trao đối nhiệt được lọc sạch bởi thiết bị lọc

*Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình sấy

o Nông độ chất khô của nguyên liệu

Nông độ cao: Giảm được thời gian bốc hơi nhưng lại tăng độ nhớt của nguyên liệu, gây khó khăn cho quá trình sấy phun

Nông độ thấp: Tốn nhiều thời gian và năng lượng cho quá trình

Thực tế nồng độ vào khoảng: 45- 52%

o Nhiệt độ tác nhân sấy

Đây là yếu tố ảnh hưởng quyết định đến độ âm của sản phẩm sau khi sấy phun Khi cỗ định thời gian sấy, độ âm của bột sản phẩm thu được sẽ giảm di nếu ta tăng nhiệt độ tác nhân sấy

Tuy nhiên, việc gia tăng nhiệt độ cao có thê gây phân hủy một sô câu tử

trong nguyên liệu mẫn cảm với nhiệt và làm tăng mức tiêu hao năng lượng cho

Uu va nhược điểm của công nghệ sấy phun

> Ưuđiểm

- Quá trình sây nhanh

- Có thê điều khiển được tỷ trọng sản phẩm

- Bột sau khi sẵy có độ hòa tan cao (90 - 100%), độ âm thấp (2 - 4%)

- Vận hành liên tục và có thể tự động hóa hoàn toản

- Chi phí nhân công thấp

- Vận hành và bảo dưỡng đơn giản

- Thiết kế đa đạng cho từng loại sản phẩm, từng loại qui mô nhà máy

- Áp dụng được cho các sản phẩm bền nhiệt và không bền nhiệt, nguyên liệu ở dạng dung dich, gel, paste, hé vita, huyén phù

- Chất lượng bột được bảo đảm trong suốt quá trình sấy

- Vật liệu hầu như không tiếp xúc với bề mặt kim loại của thiết bị

> Nhược điểm

- Chi phí đầu tư cao

- Yêu cầu độ ẩm ban đầu cao để đảm bảo nguyên liệu có thể bơm đến thiết

bị tạo giọt lỏng

- Chi phí năng lượng cao hơn (đề tách âm)

- Thất thoát các chất đễ bay hơi cao hơn

Quá trình sấy phun gồm ba giai đoạn cơ bản sau:

- Giai đoạn phân tán dòng nhập liệu thành những giọt sương nhỏ ÌI ti (giai đoạn phun sương)

- Giai đoạn trộn mẫu cần sẫy và không khí nóng, khi đó sẽ xảy ra quá trình

bốc hơi nước ở mẫu

- Giai đoạn thu hồi sản phẩm sau khi sấy từ dòng khí thoát ra

Những hệ thống sấy phun thường gặp trong công nghệ chế biến sữa

- Hệ thống sấy phun một giai đoạn

- Hệ thống sấy phun hai giai đoạn

- Hệ thống sẵy phun có sử đụng băng tải

- Hệ thống sẵy phun cho sản phẩm sữa bột tan nhanh

sử dụng rộng rãi trong đời sống sử dụng công nghệ sấy phun đó là sữa

Sữa là một loại thực phẩm rất phổ biến và thiết yếu trong đời sống hằng ngày Với sự phát triển của xã hội, ngày nay nhu cầu về sản phẩm sữa ngày càng cao và thời gian bảo quản sữa đòi hỏi phải càng lâu Một trong những phương pháp chế biến sữa đáp ứng nhu cầu bảo quán lâu đài rất được ưa chuộng hiện nay là sẵy sữa

Các loại sản phẩm từ sữa sấy tương đối đa dạng, bao gồm nhiều sản phẩm khác nhau như các loại sữa bột không tách béo, tách một phần chất béo hoặc tách hoàn toàn chất béo, các loại bột sữa chua, các sản phẩm sữa bột cho trẻ sơ sinh, các loại sữa bột giải khát với hương liệu trái cây hoặc bột cà phê sữa, casein hoặc muối caseinat, các loại bột phụ gia từ sữa và monoacyglycerol để sản xuất bánh mì

Chọn vật liệu sây chọn trong tính toán thiết kế máy là sữa tươi

Bảng 3.1 thành phần của sữa tươi ở nhiệt độ bình thường

Chất béo Protein Carbohydrate | Tro Nước 4,2% 3,2% 4,6% 0,7% 87,3%

Độ nhớt trung bình của sữa 1,8 centipoa = 0,018 poa, độ nhớt của sữa giảm khi nâng nhiệt độ đến 60°C và độ nhớt tăng khi nhiệt độ lớn hơn 60°C, do có độ nhớt lớn nên sẽ dễ phun, thuận lợi hơn so với những vật liệu khác

Sữa được sử dụng rộng rãi trong đời sống, nguyên liệu sấy đồi dào

Vì những lí do trên nên ta chọn sữa làm vật liệu say

3.2 CÁC PHƯƠNG PHÁP SÂY PHUN

- _ Sấy phun rất đa dạng nên cũng có nhiều cách phân loại khác nhau đựa vào cách bố trí và nguyên lý máy sây phun:

Phân loại theo chiều của tác nhân sấy :

+ Cùng chiều là phương pháp sấy phun bố trí vòi phun ở trên phun xuống cùng chiều với Calorife (hình 3.1a)

+ Ngược chiều là phương pháp vòi phun ở trên phun xuống, ngược chiều với calofince từ dưới lên trên (hình 3.1b)

+ Kết hợp là phương pháp vòi phun hướng lên, calorife hướng xuống và sau đó

dung dịch được phun ra nhờ trọng lực hướng xuống cùng chiều với calorife

(hình 3.1c)

[L1

" lÀ

* Atomizer Product In

7

\ LỆ

Product Out Product Qui

a) Cùng chiều; b) Ngược chiều; c) Kết hợp

Hình 3.1: Phân loại thiết bị theo chiều của tác nhân sấy

- Phan loại theo vòi phun:

+ Vòi phun tạo sương bằng cơ khí;

+ Vòi phun tạo sương loại khí động;

+ Bộ phận tạo bụi sương bằng lực ly tâm;

- Phan loại theo cấp độ sấy:

+ Sây một cấp

+ Sấy hai cấp

3.3 LỰA CHỌN PHƯƠNG PHÁP SÂY

Qua tham khảo các phương pháp sấy phun, có một số phương pháp phù hợp với vật liệu là sữa

$% Phương pháp 1: bố trí bộ phận tạo sương nằm phía trên, vòi phun tao sương loại khí động phun từ trên xuống cùng chiều với calorife, sử dụng quạt hút cho quá trình sấy

- Bố trí thuận tiện cho việc lắp đặt chế tạo

- Sử dụng quạt hút cho toàn bộ quá trình giúp chỉ phí thấp

> Nhược điểm

- Bố trí vòi phun loại khí động phải dùng bơm cao áp tốn chỉ phí bơm

“* Phương pháp 2: bố trí vòi phun nằm phía trên, Bộ phận tạo bụi sương bằng lực ly tâm dùng đĩa phun roto quay, phun từ trên xuống cùng chiều với calorife, sử dung quạt hút cho quá trình sẵy

Hình 3.3: Sơ đồ bố trí thiết bị sấy phun theo phương pháp 2

Với cách bố trí thiết bị của phương pháp 2 ta có ưu nhược điểm như sau

> Uudiém

- Cách bồ trí vòi phun phía trên phun cùng chiều với calorife giúp bốc âm hiệu quả

- Bố trí thuận tiện cho việc lắp đặt chế tạo

- Sử dụng quạt hút cho toàn bộ quá trình giúp chỉ phí thấp

- Bộ phận tạo bụi sương bằng lực ly tâm dùng đĩa phun roto quay có thể làm việc với nhiều loại dịch thể, lực ly tâm lớn độ phân tan cao

- Dùng bơm có công suất nhỏ chỉ phí thấp

> Nhược điểm

- Bộ phận phun sương khó chế tạo

% Phương pháp 3: bố trí vòi phun nằm phía dưới, bộ phận tạo sương bang khí động phun từ dưới lên sau đó nhờ trọng lực rơi xuống phía đưới cùng chiêu với calorife, sử dung quạt hút cho quá trình sấy

Hình 3.4: Sơ đồ bố trí thiết bị sấy phun theo phương pháp 3

Với cách bố trí thiết bị của phương pháp 3 ta có ưu nhược điểm như sau

> Uudiém

- Cách bố trí vòi phun phía dưới phun ngược chiều với calorife giúp bốc

âm hiệu quả

- Bố trí khó khăn cho việc lắp đặt chế tạo

- Sử dụng quạt hút cho toàn bộ quá trình giúp chỉ phí thấp

> Nhược điểm

- Bố trí khó khăn cho việc lắp đặt chế tạo

- Dùng bơm cao ap chi phi cao

Ta chọn phương pháp 2 vì phương pháp này có nhiều ưu điềm và đặc biệt

là bộ phận tạo bụi sương bằng lực ly tâm dùng đĩa phun roto quay có thể làm việc với nhiều loại dịch thể, lực ly tâm lớn độ phân tán cao, ta có thể ứng dụng vào sây những sản phẩm khác