Tải bản đầy đủ

Đề tài Tìm hiểu thiết bị sấy phun

ĐẠI HỌC HUẾ
TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM
KHOA CƠ KHÍ-CÔNG NGHỆ
--------

HỌC PHẦN: CÔNG NGHỆ SẤY NÔNG SẢN THỰC
PHẨM

Đề tài: Tìm hiểu thiết bị sấy phun

Giáo viên hướng dẫn: VÕ VĂN QUỐC BẢO
Sinh viên thực hiện:
1. Nguyễn Văn Tuấn
2. Phan Thị Cẩm Tú
3. Võ Văn Tuấn
Nhóm: 02
Huế, 11/2015
1


Mục lục

Trang

PHẦN 1: ĐẶT VẤN ĐỀ..............................................
PHẦN 2: NỘI DUNG..................................................
2.1. TỔNG QUAN VỀ QUÁ TRÌNH CÔ ĐẶC................................
2.1.1. Quá trình cô đặc là gì?.............................................................
2.1.2. Mục đích của quá trình cô đặc.................................................
2.1.3. Các yếu tố kỹ thuật của quá trình cô đặc.................................
2.1.3.1. Nhiệt độ................................................................................................
2.1.3.2. Thời gian cô đặc...................................................................................
2.1.3.3. Cường độ bốc hơi.................................................................................
2.1.4. Các phương pháp cô đặc.........................................................................
2.1.4.1. Phương pháp nhiệt (đun nóng).............................................................
2.1.4.2. Phương pháp lạnh.................................................................................

2.1.5. Phân loại và phạm vi ứng dụng................................................
2.1.5.1. Phân loại theo cấu tạo...........................................................................
2.1.5.2. Phân loại theo phương pháp thực hiện.................................................
2.1.6. Biến đổi xảy ra đối với nguyên liệu........................................................
2.1.6.1. Biến đổi vật lý......................................................................................
2.1.6.2. Biến đổi hóa học...................................................................................
2.1.6.3. Biến đổi hóa lý.....................................................................................
2.1.6.4. Biến đổi hóa sinh và sinh học...............................................................

2.1.7. Công nghệ và thiết bị cô đặc....................................................
2.1.7.1. Hệ thống cô đặc một nồi......................................................................
2.1.7.1.1. Cấu tạo...............................................................................................
2.1.7.1.2. Nguyên tắc hoạt động........................................................................
2


2.1.7.2. Thiết bị cô đặc dạng tấm anfalavan......................................................
2.1.7.2.1. Cấu tạo...............................................................................................
2.1.7.2.2. Nguyên tắc hoạt động........................................................................
2.1.7.2.3. Ưu điểm.............................................................................................
2.1.7.2.4. Nhược điểm.......................................................................................
2.1.7.3. Thiết bị cô đặc loại màng.....................................................................
2.1.7.3.1. Cấu tạo...............................................................................................
2.1.7.3.2. Nguyên tắc hoạt động........................................................................
2.1.7.3.3. Ưu điểm.............................................................................................

2.1.7.3.4. Nhược điểm.......................................................................................
2.1.7.4. Thiết bị cô đặc có vành dẫn chất lỏng..................................................
2.1.7.4.1. Cấu tạo...............................................................................................
2.1.7.4.2. Nguyên tắc hoạt động........................................................................
2.1.7.4.3. Ưu điểm.............................................................................................
2.1.7.4.4. Nhược điểm.......................................................................................
2.1.7.5. Thiết bị cô đặc loại roto........................................................................
2.1.7.5.1. Cấu tạo...............................................................................................
2.1.7.5.2. Nguyên tắc hoạt động........................................................................
2.1.7.5.3. Ưu điểm.............................................................................................
2.1.7.5.4. Nhược điểm.......................................................................................
2.1.7.6. Thiết bị cô đặc có bơm nhiệt................................................................
2.1.7.6.1. Cấu tạo...............................................................................................
2.1.7.6.2. Nguyên tắc hoạt động........................................................................
2.1.7.6.3. Ưu điểm.............................................................................................
2.1.7.6.4. Nhược điểm.......................................................................................

PHẦN 3: CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT
SỮA ĐẶC CÓ ĐƯỜNG................................
3.1. SƠ ĐỒ KHỐI..............................................................................
3.2. THUYẾT MINH SƠ ĐỒ............................................................
3


3.2.1. Nguyên liệu..............................................................................
3.2.2. Gia nhiệt, chuẩn hóa................................................................
3.2.3. Trộn tuần hoàn.........................................................................
3.2.4. Lọc...........................................................................................
3.2.5. Đồng hóa..................................................................................
3.2.6. Thanh trùng..............................................................................
3.2.7. Cô đặc- Làm nguội-Cô đặc chân không..................................
3.2.8. Kết tinh.....................................................................................
3.2.9. Chuẩn hóa................................................................................
3.2.10. Đóng hộp................................................................................
3.2.11. Sản phẩm ...............................................................................

PHẦN 4: KẾT LUẬN..................................................
TÀI LỆU THAM KHẢO...................................................................

4


Các hình ảnh và bảng sử dụng trong bài
Trang
Bảng 2.1: Quan hệ giữa độ chân không và nhiệt độ sôi của nước....................
Bảng 2.2: Quan hệ giữa nồn độ chất khô và nhiệt độ sôi của nước
ở 760mmHg............................................................................................
Hình 2.1: Hệ thống cô đặc một nồi...................................................................
Hình 2.2: Thiết bị cô đặc dạng tấm anfalavan...................................................
Hình 2.3: Thiết bị cô đặc loại màng..................................................................
Hình 2.4: Thiết bị cô đặc có vành dẫn chất lỏng...............................................
Hình 2.5: Thiết bị cô đặc loại roto....................................................................
Hình 2.6: Thiết bị cô đặc có bơm nhiệt.............................................................
Hình 3.1: Sơ đồ khối quy trình sản xuất sữa đặc có đường..............................
Hình 3.2: Thiết bị gia nhiệt dạng tấm anfalavan...............................................
Hình 3.3: Bồn trộn có cánh khuấy.....................................................................
Hình 3.4: Thiết bị lọc túi tháo rời......................................................................
Hình 3.5: Thiết bị đồng hóa hai cấp..................................................................
Hình 3.6: Thiết bị trao đổi nhiệt PHE...............................................................
Hình 3.7: Thiết bị cô đặc 3 tầng........................................................................
Hình 3.8: Bồn chứa vô trùng có áo cách nhiệt và cánh khuấy..........................
Hình 3.9: Thiết bị chuẩn hóa.............................................................................
Hình 3.10: Thiết bị rót.......................................................................................
Hình 3.11: Sản phẩm.........................................................................................

5


PHẦN 1: ĐẶT VẤN ĐỀ

Trong sự phát triển của xã hội thì nhu cầu ăn uống là một vấn đề cần
được chú trọng quan tâm nghiên cứu phát triển một cách đúng các quy trình
kỹ thuật để đảm bảo về vấn đề vệ sinh an toàn nông sản thực phẩm trong
quá trình sử dụng cho con người.
Cùng với sự phát triển của xã hội trên nhiều lĩnh vực như khoa học và
công nghệ con người ngày một chú trọng việc đầu tư phát triển các nghành
như thương mại, dịch vụ… thì các vấn đề về nhu cầu ăn uống cũng được
quan tâm phát triển để đáp ứng các nhu cầu của con người. Như chúng ta đã biết
nhờ sự phát triển của khoa học công nghệ kỹ thuật mà con người đã phát minh
và chế tạo ra nhiều máy móc thiết bị phục vụ cho quá trình sản xuất và chế biến
nông sản một cách có quy mô đúng với các tiến trình về khoa học và kỹ thuật để
đáp ứng nhiều nhu cầu của con người.
Một khi sản phẩm đã được sản xuất ra nhiều thì nhu cầu về bảo quản
và chế biến các loại sản phẩm đó cũng là một trong những vấn đề cần phải
quan tâm và nghiên cứu. Thực tế thì nó liên quan đến nhiều quá trình trong
vấn đề chế biến và bảo quản nông sản và tùy thuộc vào loại nông sản, có loại
nông sản thì phải sấy trước khi đóng gói, có loại thì phải cô đặc …trước khi
đưa ra thị trường phục vụ người tiêu dùng. Từ các vấn đề trên tôi xin trình bày
một số quy trình liên quan đến quá trình sấy cũng như nguyên tắc hoạt động, cấu
tạo của một số thiết bị sấy và ưu, nhược điểm của nó.

6


PHẦN 2: NỘI DUNG
2.1. TỔNG QUAN VỀ QUÁ TRÌNH SẤY
2.1.1. Quá trình sấy là gì?
Sấy là quá trình làm tách ẩm ra khỏi vật liệu bằng phương pháp
nhiệt. Nhiệt được cung cấp cho vật liệu ẩm bằng dẫn nhiệt, đối lưu, bức
xạ hoặc bằng năng lượng điện trường có tần số cao.
Trong quá trình sấy, nước được cho bay hơi ở nhiệt độ bất kì do sự
chênh lệch độ ẩm tại bề mặt và bên trong vật liệu (khuêch tán ẩm) hoặc
sự chênh lệch áp suất hơi riêng phần của nước tại bề mặt vật liệu và môi
trường xung quanh. Sấy là một quá trình không ổn định, độ ẩm của vật
liệu sấy thay đổi theo cả không gian và thời gian.
Thông thường, quá trình sấy được khảo sát trên hai mặt: tĩnh lực
học và động lực học. Trong tĩnh lực học sẽ xác định mối quan hệ giữa các
thong số đầu và cuối của vật liệu sấy và tác nhân sấy dựa trên phương
trình cân bằng vật chất-năng lượng, từ đó xác định được thành phần vật
liệu, lượng tác nhân sấy và lượng nhiệt cần thiết. Động lực học sẽ xác
định mối quan hệ giữa độ biến thiên độ ẩm theo thời gian và các thong số
của quá trình như: tính chất, cấu trúc, kích thước cuả vật liệu, các điều
kiện thủy động lực học của tác nhân sấy.

2.1.2. Mục đích của quá trình sấy
Quá trình sấy nhằm:
- Giảm được khối lượng vật liệu.
- Tăng độ bền và bảo quản sản phẩm được lâu hơn.

2.1.3. Các yếu tố ảnh hưởng đến tốc độ sấy.
- Bản chất của vật liệu sấy: cấu trúc, thành phần hóa học, đặc tính lien kết
ẩm,…
- Hình dạng vật liệu sấy: kích thước mẫu sấy, bề dày lớp vật liệu,… Diện
tích bề mặt riêng của vật liệu càng lớn thì tốc độ sấy càng nhanh.
7


- Độ ẩm đầu, độ ẩm cuối và độ ẩm tới hạn của vật liệu.
- Độ ẩm, nhiệt độ, tốc độ của tác nhân sấy.
- Cấu tạo thiết bị sấy, phương thức và chế độ sấy.
- Chênh lệch giữa nhiệt độ đầu và nhiệt độ cuối của tác nhân sấy. Nhiệt độ
cuối cao thì nhiệt độ trung bình của không khí càng cao, do đó tốc độ sấy
cũng tăng.

2.1.4. Một số phương pháp và thiết bị sấy
2.1.4.1. Sấy đối lưu
Nguyên lý: dung tác nhân sấy là không khí nóng hoặc khói lò có nhiệt độ,
độ ẩm, tốc độ phù hợp để chuyển động chảy trùm lên vật liệu sấy làm cho ẩm
trong vật liệu sấy bay hơi rồi đi theo tác nhân sấy.
Một số thiết bị sấy đối lưu:
Phòng sấy: vật liệu được xếp trên những khay hoặc xe đẩy và được sấy gián
đoạn ở áp suất khí quyển.
Ưu điểm: cấu tạo đơn giản, dễ vận hành, vốn đầu tư ít, đặc biệt là sấy mọi
dạng vật liệu.
Nhược điểm: thời gian sấy dài, sấy không đều do vật liệu không được đảo
trộn, bị mất nhiệt qua cửa khi nạp liệu và tháo liệu, khó lấy mẫu kiểm tra quá
trình sấy.
Hầm sấy: khác phòng sấy ở chỗ chiều dài hầm sấy lớn gấp nhiều lần chiều rộng
và chiều cao, vật liệu sấy cùng với phương tiện vận chuyển (xe goòng, xe treo
hay băng tải) đi và đầu và đi ra cuối hầm, có thể sấy cùng chiều hoặc ngược
chiều.
Ưu điểm: cấu tạo dơn giản, dễ vận hành, vốn đầu tư ít.
Nhược điểm: do sự phân lớp không khí nóng và lạnh theo chiều cao của
hầm nên quá trình sấy không đều.
Thiết bị sấy băng tải: thường dung cho vật liệu dạng kem, tác nhân sấy sẽ
chuyển động cắt ngang qua chiều chuyển động liên tục của băng tải trong bường
sấy. Sản phẩm khô được lấy lien tục ở cuối băng tải.
Thiết bị sấy thùng quay: dùng để sấy các vật lệu dạng rời có khả năng kết dính
như: hóa chất, bột đường, ngũ cốc,…Thiết bị làm việc ở áp suất khí quyển, gồm
một thùng hình trụ đặt nghiêng (6-80)và quay được nhờ động cơ và bộ phận
8


truyền động , có hai vành đai để trượt trên các con lăn tựa trên thùng quay. Vật
liệu ướt vào thùng ở đầu cao, được đảo trộn và di chuyển nhờ cánh đảo, sấy khô
bằng không khí nóng hoặc khói lò rồi ra ở đầu thấp của thùng, dòng khí trước
khi thải được đi qua bộ phận thu hồi để tách lấy sản phẩm.
Ưu điểm: cường độ sấy cao, quá trình sấy đều nhờ có sự tiếp xúc tốt giữa
vật liệu và tác nhân.
Nhược điểm: vật liệu dễ bị gãy vụn, tạo ra nhiều bụi ảnh hưởng đến sản
phẩm và môi trường.
Thiết bị sấy phun: dùng để sấy các vật liệu dạng lỏng như sữa, trứng, nước trái
cây,..
Ưu điểm: dung dịch lỏng được phun thành dạng sương vào buồng sấy,
quá trình sấy diễn ra rất nhanh đến mức chưa kịp đốt nóng vật liệu lên quá giới
hạn cho phép nên có thể sấy được ở nhiệt độ rất cao trong thời gian ngắn và thu
được sản phẩm ở dạng bột min.
Nhược điểm: tốn nhiều năng lượng, thiết bị phức tạp nhất là ở cơ cấu
phun sương và hệ thống thu hồi sản phẩm.
2.1.4.2. Sấy tiếp xúc (sấy rang):
Nguyên lý: nhiệt lượng được truyền đến vật liệu bằng cách cho vật liệu
tiếp xúc trực tiếp với bề mặt được đốt nóng, có thể có đảo trộn vật liệu hoạt
không.
Phương pháp này được ứng dụng rộng rãi để sấy các vật liệu dạng rắn
dạng rời (rau, củ, hạt. quả,..), các loại dung dịch (sữa, nước hoa quả,…) dạng
thiết bị sấy tiếp xúc đơn giản nhất là tủ sấy chân không hoạt động gián đoạn,
thiết bị có ưu điểm là đơn giản, có thể sấy được nhiều loại vật liệu khác nhau
nhưng năng suất thấp, vật liệu sấy ở trạng thái tĩnh, truyền nhiệt kém. Ngoài ra
còn có dạng thiết bị sấy trục lien tục.
2.1.4.3. Sấy bức xạ:
Nguyên lý: sử dụng năng lượng các tia bức xạ phát ra từ vật bức xạ để
làm nóng vật liệu sấy đến nhiệt độ bốc hơi ẩm của nó.
Trong dân gian, người ta sư dụng bức xạ mặt trời để sấy nông hải sản
(phơi nắng) nhưng thời gian dài và tốn nhiều công sức. Vì vậy, trong công
nghiệp chế biến, người ta thường dung các tia bức xạ nhân tạo để sấy. Máy sấy
bức xạ có cấu tạo đơn giản, dễ sử dụng, rất hiệu quả với vật liệu mỏng, ít tổn
thất nhiệt, thời gian sấy giảm nhiều so với sấy đối lưu. Tuy nhiên, nhược điểm
9


của nó là tiêu tốn nhiều năng lượng, vật liệu được đốt nóng không đều ở bề mặt
và bên trong , do đó không thchs hợp để sấy các vật liệu dày.
2.1.4.3. Sấy thăng hoa:
Nguyên lý: ẩm được tách khỏi vật liệu bằng cách thăng hoa, nghĩa là
chuyển ẩm từ trạng thái rắn sang trạng thái hơi không qua trạng thái lỏng, vật
liệu được sấy ở nhiệt độ thấp trong trạng thái đóng rắn ở độ chân không cao
(0,1÷1mmHg).
Ưu điểm: sản phẩm sấy có chất lượng cao, vật liệu ít bị biến chất, bảo tồn
được các vitamin và dễ hấp thụ nước để trở lại trạng thái ban đầu.
Nhược điểm: phương pháp sấy phức tạp, đắt tiền nên mới chỉ ứng dụng
cho sản phẩm dược phẩm và các loại thực phẩm chất lượng cao.
Thông thường mỗi loại vật liệu sấy đòi hỏi phương pháp và chế độ sấy
riêng. Vì vậy căn cứ vào đặc điểm của vật liệu sấy, chất lượng của sản phẩm mà
ta sẽ chọn phương pháp và chế độ sấy tối ưu. Sau đó, tùy theo năng suất, hiệu
quả kinh tế mà lựa chọn, thiết kế và chế tạo hệ thống sấy phù hợp.

2.1.5. Phạm vi ứng dụng
Trong các phương pháp làm khô cơ học, hóa lý, nhiệt,…thì quá trình sấy
bằng nhiệt thường được sử dụng nhiều nhất và là một kỹ thuật quan trọng được
ứng dụng rộng rãi tronh nhiều ngành công - nông nghiệp như hóa chất, dược
phẩm, chế biến nông – hải sản, vật liệu xây dựng,… Đó không chỉ là quá trình
tách ẩm đơn thuần mà còn là một quá trình công nghệ. Nó đòi hỏi vật liệu sau
khi sấy phải đảm bảo chất lượng cao, tiêu tốn ít năng lượng và chi phí vận hành
thấp. Do đó, cần phải dựa vào tính chất vật liệu, lượng sản phẩm để chọn ra chế
độ và phương pháp sấy tối ưu cũng như tùy vào năng suất, hiệu quả kinh tế mà
chọn hệ thống sấy cho phù hợp.

2.1.6. Động lực của quá trình sấy
Ẩm trong vật liệu có ba dạng liên kết là liên kết cơ lý, liên kết hóa lý và
liên kết hóa học. Quá trình sấy thường làm bốc hơi lượng ẩm có liên kết cơ lý,
một phần liên kết hóa lý và tuyệt đối không làm bay ẩm có liên kết hóa học.
Quá trình ẩm bay hơi từ vật liệu thường có hai giai đoạn:

10


Giai đoạn thứ nhất ẩm trên bề mặt vật liệu bề mặt vật liệu bay hơi vào môi
trường xung quanh, giai đoạn này phụ thuộc vào điều kiện môi trường xung
quanh như: nhiệt độ, áp suất , tốc độ chuyển động của môi trường,…
Giai đoạn thứ hai khi độ ẩm trên bề mặt vật liệu nhỏ hơn độ ẩm bên trong
vật liệu thì nước sẽ khuếch tán từ bên trong ra bền mặt vật liệu nhờ chênh lệch
độ ẩm. Giai đoạn này phụ thuộc vào nhiệt độ và tính chất của vật liệu, dạng lien
kết của nước với vật liệu,...

2.1.7. Các giai đoạn của quá trình sấy
Quá trình sấy chia làm ba giai đoạn và được biểu diễn bởi đồ thị sau:

11


Hình 2.1. Đồ thị biểu diễn bản chất của quá trình sấy

- Đường cong sấy: là đường cong biểu diễn sự thay đổi độ ẩm của vật liệu theo
thời gian sấy.
- Đường cong tốc độ sấy: là đường cong biểu diễn mối quan hệ giữa tốc độ sấy
và độ ẩm của vật liệu sấy.
- Đường biểu diễn nhiệt độ của vật sấy: biểu diễn sự biến thiên nhiệt độ của vật
liệu sấy trong quá trình sấy.
Các giai đoạn sấy:
- Giai đoạn đun nóng vật liệu sấy: giai đoạn này đun nóng vật liệu sấy đến nhiệt
độ bay hơi của ẩm. Nhiệt độ của tác nhân sấy lớn hơn nhiệt độ bay hơi của ẩm.
Vật liệu sấy được gia nhiệt để đạt được nhiệt độ bầu ướt. Giai đoạn này xảy ra
rất nhanh.
Chú ý: quá trình sấy chỉ xảy ra khi nhiệt độ của vật liệu sấy lớn hơn nhiệt độ
điểm sương của tác nhân sấy. Nếu ngược lại thì hơi nước từ tác nhân sấy sẽ
ngưng tụ và thấm vào vật liệu sấy.
- Giai đoạn tốc độ sấy không đổi: trong giai đoạn này nhiệt độ của vật liệu sấy
không đổi, nhiệt độ vật liệu sấy bằng nhiệt độ bầu ướt, lượng nhiệt cung cấp chủ
yếu dung để cắt đứt các liên kết giữa nước với chất khô và làm bốc hơi nước.
Vận tốc sấy trong giai đoạn này không đổi nhưng hàm lượng nước giảm dần.
- Giai đoạn vận tốc sấy giảm dần: giai đoạn này quá trình tách nước từ vật liệu
sấy trở nên khó khăn hơn, nhiệt độ vật liệu sấy lớn hơn nhiệt độ bầu ướt và nhiệt
độ tăng lên đến nhiệt độ môi trường. Vân tốc thoát hơi nước từ vật liệu sấy giảm
12


dần. Độ ẩm giảm dần đến giá trị của hàm lượng nước cân bằng khi đó vận tốc
sấy tiến về 0, quá trình sấy kết thúc.

2.2. HỆ THỐNG VÀ THIẾT BỊ SẤY PHUN
2.2.1. Cấu tạo

Hình 2.2. Hệ thống sấy phun
1. Bình chứa nguyên liệu; 2. Bơm; 3. Máy sấy phun; 4. Caloriphe; 5. Thiết bị lọc dạng
túi; 6. Xyclon; 7. Bể chứa sản phẩm; 8. Bơm hút không khí; 9. Bơm đẩy không khí;
10. Van; 12. Cơ cấu phun sương.

2.2.2. Nguyên tắc hoạt động
Sấy phun là quá trình chuyển đổi dòng nhập liệu dạng lỏng thành sản
phẩm dạng bột. Dòng nhập liệu được phân tán thành những hạt nhỏ li ti nhờ cơ
cấu phun sương. Cơ cấu phun sương thường có dạng đĩa quay hoặc vòi áp lực.
Những hạt lỏng phun ra ngay lập tức tiếp xúc với dòng khí nóng, kết quả là hơi
nước được bốc đi nhanh chóng nhưng nhiệt độ của vật liệu vẫn duy trì ở nhiệt
độ thấp. Nhờ vậy mà vật liệu được sấy khô mà không làm thay đổi đáng kể tính
chất của sản phẩm. Thời gian sấy khô các hạt lỏng trong quá trình sấy phun
nhanh hơn nhiều so với các quá trình sấy khác.
Quá trình sấy phun gồm 3 giai đoạn:
- Giai đoạn 1: chuyển nguyên liệu cần sấy thành dạng sương mù (các hạt
lỏng phân tán trong không khí) nhờ cơ cấu phun sương trong thiết bị sấy
phun. Hiên nay có 3 cơ cấu phun sương: đầu phun li tâm, đầu phun 1
13


dòng, dầu phun 2 dòng. Kích thước các giọt lỏng sau giai đoạn phun
giao động từ 10-200µm.
- Giai đoạn 2: hòa trộn sương mù với dòng tác nhân sấy trong buồng sấy.
Đây chính là giai đoạn tách ẩm ra khỏi vật liệu sấy. Do nguyên liệu
được phun sương nên diện tích tiếp xúc giữa các hạt lỏng với tác nhân
sấy rất lớn, do đó ẩm trong nguyên liệu được bay hơi nhanh chóng. Thời
gian sấy diễn rất nhanh chỉ sau vài giây.
- Giai đoan 3: tách 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 biết nhất là sử dụng cyclone. Hiệu suất thu hồi sản phẩm trong
thiết bị sấy phun giao động trong khoảng 90÷98%.

2.2.3. Các cơ cấu phun sương
Có nhiều phương pháp và cơ cấu phun sương khác nhau nhưng thường
gặp nhất là 3 cơ cấu sau:
• Cơ cấu phun sương dạng đĩa quay hoạt động theo nguyên tắc li tâm.
• Cơ cấu phun sương dạng vòi hoạt động nhờ áp lực khí nén.
• Cơ cấu phun sương dạng vòi hoạt động theo nguyên tắc khí động.
Nhiệm vụ của cơ cấu phun sương là phải phun dung dịch thành các hạt
phân tán có kích thước đều như yêu cầu, năng suất cơ cấu phun phải cao,
lâu mòn, dễ thay thế và giá thành phù hợp. Loại cơ cấu phun sương
không chỉ quyết định đến năng lượng cần thiết cho quá trình sấy mà còn
quyết định đến sự phân bố kích thước, mức độ phân tán, quỹ đạo và tốc
độ của hạt sương, tốc độ sấy và kích thước hạt sản phẩm sau khi sấy.
Bảng 2.1. Năng lượng tiêu thụ ứng với các cơ cấu sấy phun khác nhau.

Bảng 2.2. Kích thước trung bình của các hạt ứng với các cơ cấu sấy phun.

14


2.2.3.1. Cơ cấu phun sương dạng đĩa quay

Hình 2.3. Cơ cấu phun sương dạng đĩa quay và hình dạng của rãnh.

Nguyên tắc hoạt động: dịch lỏng được bơm vào tâm đĩa, dưới tác dụng
của động cơ hoặc khí nén thì đĩa quay quanh trục đối xứng. Dưới tác dụng quay
của đĩa cùng với sự thoát ra của khí nén, dòng lỏng va đập vào các rãnh và bị
phân tán thành các hạt sương có kích thước trung bình khoảng 8÷18µm đi vào
buồng sấy. Góc phun là 1800 ,quỹ đạo ban đầu của hạt sương là chuyển động
ngang, khi va chạm vào thành buồng sấy hạt thay đổi phương đột ngột tạo ra bụi
sương sấy rồi di chuyển xuống phía đáy và được hút vào cyclone thu hồi sản
phẩm nhờ quạt hút.
Tốc độ quay của đĩa khoảng 10000÷30000 vòng/phút nếu sử dụng khí
nén. Khi sử dụng động cơ thì tốc độ quay của đĩa khoảng 400÷2000 vòng/phút.
Trên đĩa li tâm có các rãnh hẹp có hình dạng và kích thước khác nhau tùy
thuộc vào tính chất và năng suất của thiết bị. Các rãnh hay gặp có dạng tròn,
oval hoặc hình chữ nhật. Rãnh thẳng xuyên tâm là loại tiêu chuẩn thường dung
đối với sản phẩm đòi hỏi tỉ trọng cao. Số lượng và kích thước của rãnh sẽ quyết
định năng suất của thiết bị, năng suất lớn nhất chi phép đạt được đối với cơ cấu
15


phun loại này là 200 tấn/h. Đối với thiết bị đòi hỏi năng suất cao thường có hai
hàng rãnh bố trí xen kẽ nhau để tăng số rãnh đồng thời tăng tốc độ nhập liệu.
 Ưu điểm:
- Có thể điều chỉnh tốc độ dấu mặt.
- Thích hợp cho hầu hết các loại nguyên liệu.
- Khuynh hướng tạo khối và tắc nghẽn không đáng kể.
- Kích thước hạt sương thay đổi nhờ thay đổi tốc độ quay của đĩa.
 Nhược điểm:
- Năng lượng tiêu thụ cao hơn so với cơ cấu phun sương vòi áp lực.
- Vốn đầu tư cao hơn cơ cấu phun sương vòi áp lực.
- Kích thước buồng sấy lớn.

16


2.2.3.2. Cơ cấu phun sương dạng vòi phun áp lực

Hình 2.4. Cơ cấu phun sương dạng vòi phun áp lực.

Nguyên tắc hoạt động: dòng lỏng được nén đến áp suất thích hợp (5-7MPa) đi
vào vòi phun với tốc độ lớn, đường kính các lỗ vòi phun phải từ 0,4-4mm. Cuối
vòi phun phải có một chi tiết dạng 3 cánh quay tự do quanh trục tạo ra tốc độ
xoáy ly tâm, dòng xoáy bị phân tán thành các hạt nhỏ có kích thước từ
20÷100µm.
Để tăng năng suất thì người ta bố trí nhiều vòi phun.
 Ưu điểm:
- Công cụ và chi phí năng lượng thấp.
- Cấu tạo đơn giản, không có phần chuyển động nên không gây ồn ào.
- Thích hợp cho việc phun các dung dịch keo, dung dịch có độ nhớt lớn.
 Nhược điểm:
- Khó điều chỉnh năng suất.
- Do lõ vòi nhỏ nên đòi hỏi áp suất cao để tránh tắc nghẽn.
- Không dung để phun các huyền phù dạng bột nhão.

17


2.2.3.3. Cơ cấu phun sương dạng vòi khí động
Nguyên tắc hoạt động: dòng dung dịch phun ra gặp dòng không khí nóng hoặc
hơi quá nhiệt có mật độ lớn. Hỗn hợp dịch thể và tác nhân sấy sẽ đập vào một
đĩa quay hình nón. Do sự xuất hiện hiện của lực ma sát mà dòng dung dịch bị
phân tán thành các hạt sương mù có đường kính từ 6-7µm, có thể chia vòi phun
thành hai dạng: loại áp suất khí thấp Ps ≤0.001MPa và loại áp suất khí cao
Ps=(0,15÷0,7)MPa.
 Ưu điểm:
- Dùng cho tất cả hầu hết các loại dịch thể kể cả huyền phù, bột nhão,…
- Dễ điều chỉnh năng suất, độ phân tán, kích thước hạt sương.
 Nhược điểm:
- Tiêu tốn nhiều năng lượng.
- Năng suất không cao.
- Độ đồng đều của hạt không cao.
2.1.6.2. Biến đổi hóa học:
Dưới tác dụng của nhiệt trong quá trình cô đặc, các thành phần hóa học
trong nguyên liệu có thể phản ứng với nhau hoặc bị phân hủy.
Ví dụ như trong quá trình cô đặc sữa, đường khử lactose và các acid amin có
trong sữa sẽ phản ứng với nhau để tạo thành các hợp chất melanoidine.
Phản ứng Mailard sẽ làm giảm giá trị dinh dưỡng của sữa, đồng thời làm cho
sản phẩm bị sậm màu. Hoặc như trong quá trình cô đặc nước trái cây, các
vitamin như vitamin C sẽ bị phân hủy. Biến đổi này cũng làm giảm giá trị dinh
dưỡng
của
sản
phẩm.
Trong quá trình cô đặc, do nước bốc hơi nên giá trị của pH của thực phẩm
cũng
thay
đổi
theo.
Tốc độ của các phản ứng hóa học xảy ra trong quá trình cô đặc bằng nhiệt sẽ
phụ thuộc chủ yếu vào giá trị nhiệt độ và thời gian cô đặc.
2.1.6.3. Biến đổi hóa lý:
Biến đổi hóa lý quan trọng trong quá trình cô đặc bằng nhiệt là sự chuyển
pha của nước. Nước tồn tại ở trạng thái lỏng trong nguyên liệu trước khi cô đặc
sẽ chuyển sang trạng thái hơi và thoát ra môi trường bên ngoài. Trong quá trình
cô đặc, có thể xảy ra sự đông tụ protein trong nguyên liệu nếu nhiệt độ cô đặc
cao và đủ làm biến tính bất thuận nghịch protein. Để hạn chế hiện tượng này, các
18


nhà sản xuất cần tìm hiểu kỹ về thành phần hóa học của nguyên liệu và chọn
nhiệt độ cô đặc phù hợp.
2.1.6.4. Biến đổi hóa sinh và sinh học:
Khi cô đặc ở áp suất thường, do nhiệt độ cô đặc cao (không thấp hơn
100oC) nên các enzyme trong nguyên liệu bị vô hoạt, nhiều vi sinh vật bị ức chế.
Các biến đổi hóa sinh và sinh học gần như không xảy ra.
Khi cô đặc ở áp suất chân không, do nhiệt độ cô đặc thấp nên một số
enzyme và vi sinh vật chịu nhiệt có thể hoạt động được. Cần lưu ý là các bào tử

thể hoạt
hóa

nhiệt
độc
70oC.
Quá trình cô đặc xảy ra làm hạn chế khả năng hoạt động của vi sinh vật ở nồng
độ
cao.
Tiêu
diệt
vi
sinh
vật
khi

nhiệt
độ
cao
+
Hơi
:130

150
°
C
vi
sinh
vật
chết
+ Bức xạ : 65 – 68 % hạn chế vi sinh vật.

19


PHẦN 4: KẾT LUẬN
Tóm lại, trong sự nghiệp công nghiệp hóa xã hội chủ nghĩa ở nước
ta, công nghiệp hóa học ngày càng phát triển nhanh chóng. Tại các nhà
máy hiện đại cũng như các xí nghiệp vừa và nhỏ ở địa phương, ta đều sử
dụng các máy móc, thiết bị hóa chất nhằm thực hiện những quá trình công
nghệ nhất định. Việc nắm vững các quá trình, hiểu rõ nguyên lý, ưu
khuyết điểm của tùng thiết bị là nhu cầu cần thiết của các kĩ sư, cán bộ kỹ
thuật và công nhân kỹ thuật.
Qua tìm hiểu đề tài nhóm chúng em đã rút ra được các kết quả sau:
Cô đặc là quá trình là bốc hơi một phần dung môi ở nhiệt độ sôi, kỹ thuật
này được áp dụng đối với các dung dịch mà chất rắn không bay hơi trong
dung môi lỏng dễ bay hơi. Qúa trình này được tiến hành nhờ sự đun nóng
và đôi khi là hạ áp suất nhằm mục đích làm tăng nồng độ chất khô của các
chất hòa tan trong dung dịch, tách dung môi ở dạng nguyên chất và đặc
biệt quá trình này là tiền đề cho sự kết tinh.
Tùy thuộc vào dạng nguyên liệu cần đem cô đặc và quy mô thực
hiện quá trình mà có thể sử dụng nhiều loại thiết bị cô đặc khác nhau.

20


TÀI LỆU THAM KHẢO
1. Giaó trình quá trình và thiết bị truyền nhiệt- Phạm Xuân Tỏa
2. http://text.123doc.org/document/2262149-mot-so-quy-trinh-lien-

quan-den-qua-trinh-co-dac-va-che-bien-san-pham-nong-san.htm.
3. http://voer.edu.vn/m/co-dac/cd3a2e84.
4. http://123doc.org/document/324599-co-dac.htm.
5. http://text.123doc.org/document/3070136-qua-trinh-co-dac-

cong-nghe-che-bien-thuc-pham.htm.
6. http://tailieu.vn/doc/cong-nghe-che-bien-thuc-pham-qua-trinh-

co-dac-1775360.html.
7. http://luanvan.co/luan-van/bao-cao-thuc-hanh-truyen-nhiet-thiet-

bi-co-dac-mot-noi-co-ong-tuan-hoan-trung-tam-12/
8. http://www.slideshare.net/nhungnguyen3591/45209401-

quytrinhsnxutsaccong.

http://doc.edu.vn/tai-lieu/de-tai-tim-hieu-ve-thiet-bi-say-phun-52852/

21



Tài liệu bạn tìm kiếm đã sẵn sàng tải về

Tải bản đầy đủ ngay

×