Kỹ thuật sấy phun, ứng dụng sấy phun trong cntp

MỞ ĐẦU .........................................................................................................................................1 A. KHÁI QUÁT VỀ SẤY VÀ SẤY PHUN..................................................................................2 1. Sấy và sấy phun ...................................................................................................................2 2. Nguyên lí của sấy phun........................................................................................................2 3. Cấu tạo chung của thiết bị sấy phun...................................................................................3 3.1. Cơ cấu phun.................................................................................................................3 3.2. Buồng sấy .....................................................................................................................4 3.3. Calorife cấp nhiệt cho tác nhân sấy.............................................................................5 3.4. Bộ phận thu hồi sản phẩm...........................................................................................5 3.5. Quạt..............................................................................................................................5 4. Nguyên tắc hoạt động ..........................................................................................................6 5. Thông số kỹ thuật................................................................................................................6 6. Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình sấy ............................................................................7 7. Phân loại thiết bị sấy ...........................................................................................................7 8. Ưu và nhược điểm của phương pháp sấy phun ..................................................................8 8.1. Ưu điểm........................................................................................................................8 8.2. Nhược điểm..................................................................................................................8 9. Một số thiết bị sấy phun ......................................................................................................8 B. ỨNG DỤNG CỦA KỸ THUẬT SẤY PHUN TRONG SẢN XUẤT BỘT CHANH DÂY...10 I. CHANH DÂY........................................................................................................................10 1. Giới thiệu về chanh dây.....................................................................................................10 2. Giá trị dinh dưỡng trong quả chanh dây..........................................................................10 II. ỨNG DỤNG SẤY PHUN TRONG SẢN XUẤT BỘT CHANH DÂY .............................11 1. Giới thiệu chung về bột chanh dây....................................................................................11 2. Quy trình sản xuất bột chanh dây.....................................................................................11 2.1. Lựa chọn – phân loại .................................................................................................13 2.2. Rửa – tách ruột quả ...................................................................................................13 2.3. Chỉnh pH....................................................................................................................13 2.4. Thủy phân pectin .......................................................................................................13 2.5. Lọc..............................................................................................................................14 2.6. Pha loãng....................................................................................................................15 2.7. Phối trộn.....................................................................................................................15

TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM – ĐẠI HỌC HUẾ

KHOA CƠ KHÍ VÀ CÔNG NGHỆ

BÀI BÁO CÁO

Học phần: Công nghệ sấy nông sản thực phẩm



Sinh viên thực hiện: Nguyễn Thị Khánh Ly – 19L1031050

Lê Thị Lệ Mẫn – 19L1031093 Lớp: CNTP 53B – nhóm 02

GVHD: TS Võ Văn Quốc Bảo

Huế, tháng 11 năm 2021

MỤC LỤC

MỞ ĐẦU 1

A KHÁI QUÁT VỀ SẤY VÀ SẤY PHUN 2

1 Sấy và sấy phun 2

2 Nguyên lí của sấy phun 2

3 Cấu tạo chung của thiết bị sấy phun 3

3.1 Cơ cấu phun 3

3.2 Buồng sấy 4

3.3 Calorife cấp nhiệt cho tác nhân sấy 5

3.4 Bộ phận thu hồi sản phẩm 5

3.5 Quạt 5

4 Nguyên tắc hoạt động 6

5 Thông số kỹ thuật 6

6 Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình sấy 7

7 Phân loại thiết bị sấy 7

8 Ưu và nhược điểm của phương pháp sấy phun 8

8.1 Ưu điểm 8

8.2 Nhược điểm 8

9 Một số thiết bị sấy phun 8

B ỨNG DỤNG CỦA KỸ THUẬT SẤY PHUN TRONG SẢN XUẤT BỘT CHANH DÂY 10

I CHANH DÂY 10

1 Giới thiệu về chanh dây 10

2 Giá trị dinh dưỡng trong quả chanh dây 10

II ỨNG DỤNG SẤY PHUN TRONG SẢN XUẤT BỘT CHANH DÂY 11

1 Giới thiệu chung về bột chanh dây 11

2 Quy trình sản xuất bột chanh dây 11

2.1 Lựa chọn – phân loại 13

2.2 Rửa – tách ruột quả 13

2.3 Chỉnh pH 13

2.4 Thủy phân pectin 13

2.5 Lọc 14

2.6 Pha loãng 15

2.7 Phối trộn 15

2.8 Cô đặc chân không 15

2.9 Sấy phun 16

2.9.1 Cơ cấu phun 17

2.9.2 Buồng sấy 17

2.9.3 Tác nhân sấy 18

2.9.4 Hệ thống thu hồi sản phẩm 18

2.9.5 Quạt 18

2.10 Hoàn thiện sản phẩm 18

2.11 Bao gói 19

2.12 Sản phẩm bột chanh dây 19

KẾT LUẬN 20

TÀI LIỆU THAM KHẢO 21

MỞ ĐẦU

Hiện nay, các sản phẩm được làm từ chanh dây trên thị trường chủ yếu là nước giải khát đóng chai Những sản phẩm khác cũng đang được nghiên cứu để đưa ra thị trường Trong đó bột chanh dây mặc dù đã có mặt trên thị trường nhưng ít được ưa chuộng Phương pháp sấy phun tuy chưa phổ biến nhưng là một phương pháp tiên tiến để tạo nên những sản phẩm dạng bột có chất lượng cao, tốc độ sấy nhanh thích hợp cho việc sản xuất bột chanh dây

Vì vậy, chúng em chọn đề tài này mong rằng việc sản xuất bột chanh dây ở trong nước ngày càng được mở rộng và mọi người sẽ chú ý đến sản phẩm này nhiều hơn

A KHÁI QUÁT VỀ SẤY VÀ SẤY PHUN

1 Sấy và sấy phun

Sấy là quá trình dùng nhiệt để làm bốc hơi nước ra khỏi vật liệu

Trong quá trình sấy, nước được tách ra khỏi vật liệu sấy nhờ sự khuếch tán do chênh lệch ẩm ở bề mặt và bên trong của vật liệu; chênh lệch áp suất hơi riêng phần của ẩm ở bề mặt vật liệu và môi trường xung quanh Mục đích của quá trình sấy:

- Làm giảm khối lượng vật liệu ( giảm công chuyên chở )

- Tăng thời gian bảo quản

- Hạn chế sự phát triển của vi sinh vật và các phản ứng sinh hóa

- Tạo hình cho sản phẩm: mì ống, mì ăn liền cần sấy nhẹ trước khi đóng gói ( để thoát ẩm )

- Tăng tính cảm quan cho sản phẩm

Sấy phun là một trong những công nghệ sấy công nghiệp chính do khả năng sấy một bậc nguyên liệu từ dạng lỏng sang dạng bột khá đơn giản,

dễ dàng kiểm soát nhiệt độ và định dạng hạt sản phẩm một cách chính xác

Thiết bị sấy phun dùng để sấy các dạng dung dịch và huyển 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 sữa, bột trứng, hoặc các chế phẩm sinh học, dược liệu

2 Nguyên lí của 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 % độ ẩm ) được phun để hình thành những giọt mịn, rơi vào trong vòng khí nóng cùng chiều hay ngược chiều ở nhiệt độ khoảng 150 – 300℃ 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

Mẫu nguyên liệu đưa vào sấy phun có dạng lỏng còn sản phẩm thu được sau khi sấy có dạng bột

Sấy phun gồm 3 giai đoạn chính:

- Giai đoạn 1: Chuyển nguyên liệu cần sấy sang dạng sương mù ( các hạt lỏng cần phân tán trong không khí ) nhờ cơ cấu phun sương trong

thiết bị sấy phun Kích thước các giọt nhỏ sau giai đoạn phun sương giao động trong khoảng 10 – 200µm.

- Giai đoạn 2: Hòa trộn sương mù với dòng tác nhân sấy trong buồng sấy Đây là giai đoạn tách ẩm ra khỏi nguyên liệu Do nguyên liệu được sương nên diện tích tiếp xúc giữa các giọt lỏng và tác nhân sấy

là rất lớn Do đó ẩm trong nguyên liệu được bay hơi nhanh chóng Thời gian diễn ra tách ẩm từ vài giây đến hai chục giây

- Giai đoạn 3: Tác sản phẩm ra khỏi dòng tác nhân sấy Người ta có thể

sử dụng cyclone, túi lọc, hoặc phương pháp kết tủa trong trường tĩnh điện, phổ biến nhất là sử dụng cyclone Hiệu suất thu hồi sản phẩm trong thiết bị sấy phun dao động trong khoảng 90 – 98%

3 Cấu tạo chung của thiết bị sấy phun

Hình 1 Thiết bị sấy phun

*Cấu tạo của hệ thống sấy phun

Tất cả các thiết bị sấy phun đều bao gồm: cơ cấu phun, buồng sấy, quạt, calorife cấp nhiệt cho tác nhân sấy, bộ phận thu hồi sản phẩm (cyclone, túi lọc,…) và quạt Trong đó cơ cấu phun sương và buồng sấy là bộ phận quan trọng và đặc trưng nhất cho hệ thống sấy phun, những bộ phận còn lại cũng tương tự như những hệ thống sấy khác

3.1 Cơ cấu 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 bề mặt truyền nhiệt và tốc độ sấy Giai đoạn tạo sương mù

là quan trọng nhất trong quá trình sấy phun

- Cơ cấu phun có các dạng như: cơ cấu phun áp lực, cơ cấu phun khí động

Hình 4 Buồng sấy

3.3 Calorife cấp nhiệt cho tác nhân sấy

Không khí nóng là tác nhân sấy thông dụng nhất Hơi là tác nhân gia nhiệt phổ biến nhất Nhiệt độ hơi sử dụng thường dao động trong khoảng 150 – 250℃ Nhiệt độ trung bình của không khí nóng thu được thấp hơn nhiệt độ hơi sử dụng là 10℃

3.4 Bộ phận thu hồi sản phẩm

Bột sau khi sấy phun được thu hồi tại cửa đáy buồng sấy Để tách sản phẩm ra khỏi khí thoát, người ta có thể sử dụng nhiều phương pháp khác nhau: lắng xoáy tâm, lọc, lắng tĩnh điện,… Phổ biến nhất là phương pháp lắng xoáy tâm, sử dụng cyclone

3.5 Quạt

Để tăng lưu lượng tác nhân sấy, người ta sử dụng quạt ly tâm

Hình 5 Quạt li tâm

4 Nguyên tắc hoạt động

Hình 6 Sơ đồ hệ thống sấy phun

1 Buồng sấy 2 Calorife 3 Thùng chứa nguyên liệu cần sấy 4 Bơm nguyên liệu 5 Cơ cấu phun mẫu 6 Cyclone thu hồi sản phẩm từ khí thoát ra 7 Cyclone vận chuyển sản phẩm 8 Hệ thống quạt hút và màng lọc

Nguyên tắc hoạt động:

Nguyên liệu từ thùng chứa (3) được bơm số (4) bơm vào buồng sấy (1), khi vào buồng sấy được phân bố mẫu thành hạt nhỏ li ti (dạng mù) nhờ cơ cấu phun 1 lít dung dịch có thể được phun thành 1,5.1010giọt với tổng diện tích bề mặt lên đến 120𝑚2 Không khí nóng thổi qua calorife (2) đưa vào buồng sấy Không khí nóng và nguyên liệu ở dạng mù tiếp xúc với nhau trong vài giây tại cơ cấu phun mẫu (5) đặt trong buồng sấy, nước từ nguyên liệu bốc hơi sau đó thoát ra ngoài, sản phẩm khô được thu gom tại đáy cyclone (6), được làm nguội và thu hồi Một phần bụi mịn theo không khí qua cyclone (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 thổi qua bộ phận trao đổi nhiệt calorife và nâng lên nhiệt độ cần thiết theo yêu cầu của chế độ sấy Không khí trước khi qua bộ phận trao đổi nhiệt được lọc sạch bởi thiết bị lọc

5 Thông số kỹ thuật

Tùy thuộc vào năng suất tách ẩm và sản phẩm cụ thể ta có các thông

số thích hợp Tuy nhiên, có các thông số chung như sau:

- Điện thế 380V – 50 Hz – 3 pha

- Nhiệt độ sấy: điều chỉnh tự động trong khoảng 30 - 300℃

- Chế độ làm việc: liên tục

- Điều khiển: bảo vệ chống quá nhiệt

6 Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình sấy

- Nồng độ chất khô của nguyên liệu

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

Nồng độ thấp: tốn nhiều thời gian và năng lượng cho quá trình

Thực tế nồng độ vào khoảng: 45 – 52%

- Nhiệt độ tác nhân sấy: đây là yếu tố ảnh hưởng quyết định đến độ ẩm của sản phẩm sau này Nếu nhiệt độ tác nhân sấy quá cao sẽ gây phân hủy, biến tính một số chất, làm tăng mức tiêu hao năng lượng của quá

trình

- Kích thước, số lượng và quỹ đạo chuyển động của các hạt nguyên liệu trong buồng sấy: nếu đường kính hạt nguyên liệu càng nhỏ thì tổng diện tích bề mặt các hạt thu được từ một đơn vị thể tích nguyên liệu

sẽ càng lớn Như vậy diện tích bề mặt truyền nhiệt trong quá trình sấy phun sẽ càng tăng Tuy nhiên khi đó hình dạng và kích thước các hạt

sản phẩm cũng thay đổi

- Các yếu tố khác cũng sẽ ảnh hưởng đến quá trình sấy phun như: cấu tạo và kích thước buồng sấy, tốc độ bơm dòng nguyên liệu, lưu lượng

không khí nóng vào buồng sấy,…

7 Phân loại thiết bị sấy

- Phân loại theo chiều của tác nhân sấy:

+ Cùng chiều

+ Ngược chiều

+ Kết hợp

Hình 7 Phân loại theo chiều của tác nhân sấy

a Cùng chiều b Ngược chiều c Kết hợp

- Phân loại theo cấp độ sấy:

+ Sấy một cấp

+ Sấy hai cấp

8 Ưu và nhược điểm của phương pháp sấy phun

8.1 Ưu điểm

- Quá trình sấy nhanh

- Có thể điều khiển được tỷ trọng sản phẩm

- Bột sau khi sấy có độ hòa tan cao ( 90 – 100% ), độ ẩm thấp ( 3 – 4%)

- Chất lượng bột được đảm bảo trong quá trình sấy

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

- Áp dụng cho các sản phẩm bền nhiệt và không bền nhiệt, nguyên liệu

ở dạng dung dịch, gel, huyền phù,…

8.2 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 sương

- Chi phí năng lượng cao để tách ẩm

- Thất thoát các chất dễ bay hơi cao

9 Một số thiết bị sấy phun

- Máy sấy phun áp lực cao:

Phạm vi ứng dụng của thiết bị rộng rãi, tùy theo tính chất của nguyên liệu mà có thể ứng dụng nhiệt nóng để sấy hay dùng khí mát để tạo hạt Trong công nghệ thực phẩm máy phun sương áp lực cao dùng để sản xuất axit amin, đồ gia vị, protein, tinh bột, sữa, cà phê,…

Hình 8 Máy sấy phun tạo hạt áp lực cao kí hiệu YPG

- Máy sấy phun sương

Thiết bị sấy phun sương phù hợp cho sấy các loại nguyên liệu như: hóa chất, thực phẩm, dược phẩm, … Trong công nghệ thực phẩm, thiết bị sấy phun sương được dùng để sản xuất sữa bột, bột hương hoa quả, sản xuất bột thịt thực phẩm, sản xuất bột ngọt, cà phê hòa tan, …

Hình 9 Máy sấy phun sương

B ỨNG DỤNG CỦA KỸ THUẬT SẤY PHUN TRONG SẢN XUẤT

BỘT CHANH DÂY

1 Giới thiệu về chanh dây

Chanh dây hay còn gọi là chanh leo là quả của cây Passiflora, một

loại hoa thuộc chi Lạc tiên Nó có lớp vỏ bên ngoài cứng, bao bọc một lớp hạt bên trong Có nhiều giống chanh dây khác nhau về kích thước và màu sắc, trong đó các giống màu tím và màu vàng là loại phổ biến nhất Cụ thể:

- Passiflora edulis: quả chanh dây nhỏ có hình trọn hoặc hình bầu dục, vỏ bên ngoài màu tím

- Passiflora flavicarpa: có hình dạng tròn hoặc bầu dục, vỏ màu vàng và kích thước thường lớn hơn một chút so với loại quả màu tím

Hình 10 Chanh dây

2 Giá trị dinh dưỡng trong quả chanh dây

Chanh dây là một nguồn cung cấp chất dinh dưỡng và khoáng dồi dào, đặc biệt là chất xơ, vitamin A và vitamin C Bên cạnh dó, loại quả này còn giàu các chất hữu cơ như: carotenoid và polyphenol Và còn là loại trái cây nhiệt đới chứa hàm lượng polyphenol cao nhất, cao hơn cả các loại trái cây khác như chuối, dứa, đu đủ, xoài,…

Ngoài ra, quả chanh dây cũng cung cấp một lượng nhỏ chất sắt Cơ thể của con người thường không dễ hấp thụ chất sắt từ thực vật, tuy

nhiên chất sắt trong chanh dây lại đi cùng rất nhiều vitamin C – được biết là có tác dụng tăng cường khả năng hấp thụ sắt

và tham gia vào quá trình trao đổi chất Nó giúp chống bệnh còi xương, trầm cảm Vì thế, bột chanh dây rất phù hợp với những ai

đang bị áp lực tinh thần và công việc

- Trong bột chanh dây có chứa vitamin, chất xơ, protein và hơn 100 loại chất có ích khác cho cơ thể nên hay được sử sụng trong các sản phẩm làm bánh Sự có mặt của bột chanh dây giúp cho sản

phẩm thơm hơn, tăng hương vị đậm đà và tính cảm quan

2 Quy trình sản xuất bột chanh dây

Rửa – tách ruột quả

2.1 Lựa chọn – phân loại

- Thường chọn quả có vỏ ngoài hơi nhăn, bề mặt sần sùi, màu da hơi sạm một ít Lúc đó, quả chanh dây sẽ có vị chua thanh, ngọt dịu Nếu chọn quả còn quá tươi sản phẩm lúc chế biến sẽ có vị chua gắt

- Do thời gian bảo quản của chanh dây có hạn ( khoảng 5 – 7 ngày ) nên cần chọn ra những quả chín để chế biến trước, loại ra những quả dập hoặc chín quá mức chọn mua những quả cùng lứa, tương đối đồng đều về kích thước và thành phần hóa học để tính chất sản phẩm ổn định hơn

2.2 Rửa – tách ruột quả

- Trong quá trình hái và vận chuyển có thể lẫn các tạp chất như bụi, cát, thuốc trừ sâu,… có thể lẫn vào ruột quả vì vậy, cần rửa sạch quả để đảm bảo vệ sinh an toàn thực phẩm cũng như chất lượng của sản phẩm

- Sau khi rửa sạch thì đem đi tách ruột quả

2.4 Thủy phân pectin

- Mục đích: phân cắt chuỗi pectin trong khối thịt quả thành những đơn vị ngắn hơn nhằm làm giảm độ nhớt, làm trong dịch quả, tách hạt được dễ dàng và làm tăng năng suốt thu nhận dịch quả trong quá trình lọc

- Thực hiện: sau khi chỉnh về pH thích hợp, cho enzyme pectinase vào dịch quả với hàm lượng 0.25% và ủ ở nhiệt độ 40 – 45℃ trong thời gian 3h trong khi ủ nên đậy kín, thỉnh thoảng khuấy hoặc lắc đều để thúc đầy quả trình tách

- Các biến đổi trong quá trình: Dưới tác dụng của pectinase các liên

kết – 1,4 glycoside (giữa các acid galacturonic) và các liên kết este (giữa galacturonic và nhóm metanol), mạch pectin bị phân cắt thành các phân tử tự do như acid galacturonic, metanol và các mạch tương đối ngắn Sau khi thuỷ phân, dịch quả có sự phân lớp

rõ ràng Phía dưới đáy bình chứa l lớp hạt màu nâu đen, phía trên

là lớp thịt quả màu vàng cam, trên cùng là lớp dịch trong vàng nhạt Do nhiệt độ thuỷ phân tương đối thấp nên màu sắc và mùi vị của dịch chanh dây thay đổi không đáng kể

2.5 Lọc

- Sử dụng thiết bị lọc khung bản để tách hạt và các phần tử có kích thước lớn ra khỏi dịch quả

- Dịch lọc chảy từ hệ thống đường ống và lấy ra ngoài Bã được giữ trên bề mặt của vách ngăn lọc và được chứa trong khung Khi bã trong khung đầy thì dừng quá trình lọc để tiến hành rửa và tháo

bã

Hình 14 Thiết bị lọc khung bản

trình sấy

- Hàm lượng chất khô và độ nhớt dung dịch tăng lên, màu sắc và

mùi vị của dịch quả thay đổi không đáng kể

- Sử dụng bồn chứa khuấy trộn có cánh khuấy, trộn maltodextrin

vào dịch pha loãng để tạo ra các hàm lượng chất khô tương ứng

sản phẩm

Hình 16 Thiết bị cô đặc chân không

2.9 Sấy phun

- Nhằm cấp nhiệt để làm bốc hơi nhanh lượng nước trong dung dịch sau phối trộn, tạo ra sản phẩm dạng bột mịn ( không cần

nghiền ) với độ hút ẩm thấp, bảo quản được lâu

- Nhiệt độ tác nhân sấy đầu vào: 180 – 200 ℃

- Nhiệt độ tác nhân sấy đầu ra: 79 – 85 ℃

Hình 17 Thiết bị sấy phun

*Nguyên lí

Nguyên liệu sau khi qua bộ lọc làm sạch, loại bỏ tạp chất được đưa vào bên trong buồng sấy qua cơ cấu phun Cơ cấu phun đưa dung dịch chanh dây vào buồng sấy dưới dạng hạt mịn, sương mù Không khí qua bộ lọc để lọc sơ bộ bụi bẩn thạo thành hơi sạch rồi được quạt đẩy vào calorife để gia nhiệt đến nhiệt độ sấy trở thành tác nhân sấy rồi đưa vào buồng sấy Tại đây, dung dịch chanh dây tiếp xúc trực tiếp cùng chiều với không khí nóng Vật liệu đạt yêu cầu sẽ rơi xuống đáy buồng