TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÂN THƠ KHOA CÔNG NGHỆ BỘ MÔN KỸ THUẬT CƠ KHÍ - Ooh LL oH -
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:
Trang 2
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
Trang 3MỞ 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 CƠNG 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 TỐN 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 TỐN THỜI GIAN SÂY, 22s Ss Set SEE SE EESegxeErkererereree 38 4.3 _ TÍNH TỐN 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 TỐN 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
Trang 4
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
Trang 5Hình 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
Trang 6
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
Trang 7CHƯƠNG 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
Ũ
Hình 1.1: Thiết bị sây sữa 1.2.2 Bột chanh dây
Chanh dây còn gọi là : chanh vàng, chanh nước, cây lạc tiên, táo chuông Gần 84% dịch quả chanh dây là nước, còn lại là các hợp chất thơm, hợp chất màu, các chất sinh năng lượng: đường, tinh bột, và các chất vi lượng Chất béo 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
Trang 8
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
Trang 9
Quy trình sản xuất bột cà phê: Bột cà phê rang Vv Trich ly lam trong Ca phé hoa tan 1.2.5 Bột rau quả
Đối với các sản phẩm bột rau quả như: cà chua, chuối, cam, cà rốt được sản xuất bằng công nghệ sấy phun với các loại máy khác nhau hoặc có thể sử dụng cùng một loại máy tùy theo yêu cầu của nhà sản xuất
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
Trang 10
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)) SG — ~ om Sản phẩm maltodextrin
Bột sữa dừa Tra hoa tan
Hình 1.7: một số sản phẩm sấy bằng công nghệ sấy phun
Trang 11
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
Hình 1.8: Máy sấy phun sương
1.3.1.1 Khái quát và phạm vỉ ứng dụng
s* Khái quát
Thân máy sấy, đường ống và toàn bộ thiết bị tiếp xúc nguyên liệu được làm bằng thép không gỉ 0cr19(304), bảo đảm chắc chắn không bị hư hại
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
Trang 12
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 ngồi
1.3.1.1 Thơng 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 D6 hoa tan dich phun 30% 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 Motor đĩa phun 1 HP, 2800 v/ph Motor giảm tốc bơm nhu động 40 W, tỉ số truyền 1/36, 3 pha Motor trục khuấy dịch thùng khuấy Motor khí nén
Tốc độ đĩa phun Vô cấp 0 - 25.000 v/ph Tốc độ bơm nhu động Vô cấp 0 - 40 v/ph Công suất Motor quạt hút 3 HP, 2800 v/ph Điện ấp sử dụng 220/380V, 3 pha Kích thước D166x R110 x C225 (cm) Dia phun 01 cái Bơm nhu động 01 cái
‹ _ 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
Trang 131.3.2 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
Trang 151.3.3 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
Trang 16
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 Tên thiết bị/ ký | YPGI- | YPGI- | YPGI- | YPGL- | YPGI- | YPGI- hiệu máy 12 14 16 24 28 36
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
Trang 17Bản vẽ sơ đô công nghệ cho hai kiêu máy trên YE*S-I $7 1 #.1⁄8 RW li ® TS 7 mm } Eur] 1 | i , 4 — — \ =: gs | H ® a: l =f i Liêm l†?† ra: oe 1} whe - vú Vi aan * - > : ` Hình 1.12: Sơ đồ nguyên lý hệ thông sây YPG- I YPG-I T232 m xỉ 2 œ ox ee 1Ì + + i) mm li, Pd | ae - Tas lie DA, A & i ` ~ oul eH —gn | : “a ` te on HỆ | + 4 ""—— - p= _ { we [ Ị hou) \ / Í ` F - OE fae a ] s”x - ——— IEMrt*t04 :0 4245 col” J — — > Ỷ gor là
hình 1.13: Sơ đồ nguyên lý hệ thống sấy phun áp lực cao YPG- II
Trang 18
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 „
Trang 192.2 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
a) b)
Hình 2.2: a) Cơ cấu phun áp lực; b) Cơ cấu phun bằng khí động
“+ Budéng say
Là nơi hòa trộn mẫu sấy (dạng sương mù) và tác nhân sấy (không khí nóng) Buồng sấy phun có thể có nhiều hình dạng khác nhau nhưng phổ biến nhất là buồng sấy hình trụ đứng, đáy côn Kích thước buồng sấy (chiều cao, đường kính ) được thiết kế phụ thuộc vào kích thước các hạt lỏng và quỹ đạo chuyển động của chúng, tức phụ thuộc vào loại cơ cầu phun sương sử dụng
- 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
Trang 20* 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 thốt ra ngồi 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
Trang 212.3 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 thốt ra ngồi, 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 ngồi
Khơng 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
Trang 22
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
toàn bộ quá trình
o Kích thước, số lượng và quỹ đạo chuyển động của các hạt nguyên liệu trong buông sấy
Các yếu tố khác cũng ảnh hưởng đến quá trình sấy phun là tốc độ bơm đưa dòng nguyên liệu vào cơ câu phun sương, lưu lượng không khí nóng vào buồng sây, cầu tạo và kích thước buông sấy
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
Trang 232.4 THÔNG SỐ KĨ THUẬT
Trang 24CHƯƠNG 3
VAT LIỆU - PHƯƠNG PHÁP THỰC HIEN
3.1 VẬT LIỆU
Có nhiều loại vật liệu sử dụng công nghệ sây phun như bột cà phê, bột chanh, các loại bột rau quả, Và một trong những vật liệu sây phô biến được 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
Trang 253.2 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 Air Qut Product Out Air Out (
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
Trang 26
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 ` \ 1 Ì E
Hình 3.2: Sơ đồ bố trí thiết bị sấy phun theo phương pháp 1
1.calorje, 2.bơm, 3.vòi phun, 4.thap say, 5.xyclon lang, 6.xyclon loc, 7.luci loc, 8&.quat hut Với cách bố trí thiết bị của phương pháp 1 ta có ưu nhược điểm như sau > Uudiém - Cách bồ trí vòi phun phía trên phun cùng chiều với calorife giúp bốc ẩm 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
> Nhược điểm
- Bố trí vòi phun loại khí động phải dùng bơm cao áp tốn chỉ phí bơm
Trang 27
“* 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
Trang 28
% 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 [| KK _ M 4 a 5 (4) > 8 1 n1⁄ 7 ———kk - 3 6 ` ỤU® + LẺ CO) SS v \/ v ẨN ẨN ẨN
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
Trang 293.4 QUY TRÌNH CƠNG NGHỆ SẢN XUẤT SỮA VÀ NGUYÊN TÁC
HOAT DONG CUA MAY SAY PHUN SUA
Trang 30
THUYET MINH SO DO:
Nguyên liệu sữa tươi trước tiên được chuẩn hóa nhằm hiệu chỉnh hàm
lượng chất béo trong nguyên liệu, sau đó được thanh trùng nhằm làm giảm số vi sinh vật trong sữa đến mức thấp nhất đồng thời vô hoạt các enzyme, đặc biệt là enzyme lipase Thanh trùng được thực hiện ở 80-85 °C trong vài giây Tiếp tục cho qua thiết bị cô đặc đến nông độ phù hợp và thực hiện quá trình đồng hóa để làm giảm kích thước hạt béo và phân bố đều chúng trong sữa rồi đưa vào thiết bị sây phun Đồng thời lúc đó, lượng không khí nóng đã được gia nhiệt từ caloriphere cũng được thôi vào thiết bị sấy phun Lượng không khí này được quạt thôi từ không khí ngoài trời vào caloriphere để gia nhiệt
Khi dung dịch sữa được bơm vào, qua đầu phun kiểu đĩa ly tâm, địch sữa
lúc này bị phân tán thành những giọt chất lỏng với đường kính rất nhỏ (đường kính hạt có thể điều chỉnh được theo tốc độ quay của đĩa), đồng thời không khí
nóng được thổi vào, lấy đi lượng 4m trong những giọt chất lỏng, tạo thành
những hạt chất khô (những hạt bột) rơi xuống với đường kính phù hợp theo yêu cau
Lượng không khí nóng thôi vào thiết bị sấy, sẽ đi qua đường ống dẫn vào xyclon bởi quạt hút, tuy nhiên, trong quá trình này, không khí nóng có thể mang theo những hạt sản phẩm theo, cho nên khi vào xyclon những hat ran sé roi
xuống để thu hồi, còn không khí nóng sẽ được hút ra ngồi mơi trường Trong
trường hợp muốn tiết kiệm năng lượng gia nhiệt không khí tại calorife, ta có thể
cho hoàn lưu trở lại dòng không khí nóng ra khỏi xyclon trên, nhưng phải đảm
Trang 313.4.2 Nguyên tắc hoạt động của máy sấy phun sữa cần thiết kế KK SAT
Hình 3.6: Sơ đồ hệ thống sấy phun
1.calorje (buông dot), 2.bom, 3.vòi phun, 4.thap say, 5.xyclon lang,
6.xyclon loc, 7.luci loc, 8.quat hut
> Neuyén tac
Nguyên liệu từ thùng chứa được bơm (2) bơm lên bộ phận tạo bụi sương bằng lực ly tâm dùng đĩa phun roto quay (3), đĩa phun quay với vận tốc cao tạo nguyên liệu dạng bụi sương (sương mù) vào trong buồng sấy (4) Không khí nóng thôi qua Calorife (1) 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 ngồi, sản phẩm khơ được thu gom tại đáy xyclon lắng (5), được làm nguội và thu hồi Một phần
bụi mịn theo không khí qua xyclon lọc (6), sau đó qua bộ lọc vải (7) nhằm thu
hồi lại các hạt bụi mịn còn sót lại và thải ra ngồi
Khơng khí nhờ quạt hút qua bộ trao đôi nhiệt caloriphe và nâng lên nhiệt độ
cần thiết theo yêu cầu của chế độ sấy Không khí trước khi qua bộ trao đôi nhiệt được lọc sạch bởi thiết bị lọc
Trang 32
CHƯƠNG 4
TINH TOAN THIET KE
> Với các dữ liệu thiết kế ban đầu
Bang 4.1 dữ liệu thiết kế ban đầu
TT Dữ liệu Đơn vị Số liệu
1 | Năng suất nhập liệu (1h) 0—1,5
2 | Nông độ nhập liệu % chất khô 45
3 | Nông độ sản phẩm % chất khô 97,5
4 | Nhiệt độ khí vào tháp sây "C 200
5 _ | Nhiệt độ khí ra khỏi tháp sây 1C 140
6 | Độ âm tới hạn % chât khô 98,5
7 | Tổn thất năng lượng % 20
4.1 CAN BANG VAT CHAT VA NANG LUONG CHO THIET BI SAY
Tính toán dựa trên phương pháp của Paul Singh và Helman, ta chuyển năng suất nhập liệu từ đơn vị (1⁄h) sang (kg/min) đựa vào khối lượng riêng của sữa trước khi sấy, ta có
Trang 33Nước bay hơi W
5 I I I I I I I I I I I I I I I I I I I 7
Nhập liệuF,x; —†—”/ Thiếtbị sấy ! | San pham P,x,
Hình4.1 : Sơ đồ cân bằng vật chất cho thiết bi say Chọn căn bản tính là 1 phút FxE=Pxp (4.1) Với -F=273(g/mmn) - Xu= 45 % chất khô - X, = 97,5% chất khô Từ (4.1) suy ra được sản phầm p=T *r _ 273.04 _ 19 6 (g/min)= 0.0126(kg/min) Xp 0,975 Cân bằng vật chất tổng quát F=W+P (4.2) Từ (4.2) ta tính được lượng nước bay hơi W =F—P=27,3—12,6 =14.7 (g/min)= 0.0147(kg/min)
4.1.2 Cân bằng năng lượng
Cân bằng năng lượng cho hệ thống được thê hiện ở hình 4.2
Ethalpy của am boc hoi, Eeyp
Ethalpy của sữa Tổn thất năng lượng, bột, Ep Ethalpy của sữa ! rr Vs hà Ethalpy không khí ra, tuoi, Er Poe Eo Ethalpy không khí vào, E in a
Hình 4.2 : Sơ đồ cân bằng năng lượng thiết bị
Phương trình cân bằng năng lượng cho hệ thống:
Ept+ Eạ” = Ep + Ey" + Etoss + Eevp (4.3)
Trang 34
+ Enthalpy của sữa tươi
Cr: Nhiệt dung riêng của sữa bột tại nhiệt độ Tp (kJ/kg°C)
Tp: Nhiệt độ của sữa bột (2C)
F=0,0273 (kg/min)
Tp= 25 °C
Bảng 4.2 Thành phần của sữa ban đầu (chưa qua hệ thống cô đặc)
(Nguôn: Ths Dương Thị Phượng Liên-Kĩ Thuật Chế Biến Sữa-Đại Học Cần Thơ) Chất béo Protein Carbohydrate | Tro Nước 4,2% 3,2% 4,6% 0,7% 87,3%
Sữa sẽ được qua hệ thống cô đặc trước khi vào hệ théng say phun:
Nước bay hơi W
Sita tuoi Fo, x) —> Thiết bị cô đặc F†> Sữa bội F, xp Lt=~=~==================2_ 3,2 % Protein a% Protein 4,6 % Carbohydrate b% Carbohadrate 4,2 % Fat c% Fat 0.7 % Tro d% Tro
Hình 4.3: sơ đồ quy trình cô đặc sữa
Trang 35Tương tự: ta tính được thành phần chất khô của: + Carbohydrate: b = 16,3 % + Fat: c= 14,9 % + Tro: d=2,5 % + Am: 54,96 %
Bảng 4.3 Thành phần của sữa sau khi cô đặc trước khi đem vào thiết bị sấy phun
Chât béo Protein Carbohydrate | Tro Nước 14,9% 11,34% 16,3% 2,5% 34,96% Tính toán CE theo thành phân thực phẩm tại nhiệt độ 25°C - Protein Cr = 2,0082 + 1,2089.10°.T — 1,3129.10°.T? = 2,0376 (kI/kg°C) - Carbohydrate Cr = 1,5488 + 1,9625.10°.T — 5,9399.10°.T? = 1,5941 (kJ/kg°C) - Fat Cp = 1,9842 + 1,4733.10°.T — 4,8008.10°.T? = 2,0171 (kJ/kg°C) Tro Cr = 1,0926 + 1,8896.10°.T — 3,6817.10°.T? = 1,1375 (kJ/kg°C) - Nước Cr= 4,1812 (kI/kg°C) Công thức CFr=SCFiXI (4.6) X¡: Phần khối lượng các thành phần CEi: Nhiệt dung riêng các thành phần tương ứng C,, = 2,0376 0,1134 + 1,5941 0,163 + 2,0171.0,149+1,1375 0,025 4,1822.0,5496 = 3,12 (kJ/kg°C) Ep=ECpTp=0,0273 3,12 25= 2,129 (kJ/min) + Enthalpy của sữa bột Ep=P.Cp Tp (4.7)
CP: Nhiệt dung riêng của sữa bột liệu nhiệt độ TP (KJ/kg°C)
Trang 36T, = 38,6°C (tra dan dé khong khi am)
Bảng 4.4 Thành phần của sữa sau khi say phun Chất béo Protein Carbohydrate | Tro Nước 32,25% 24,55% 35,28% 541% 2,51% Tính toán CP theo thành phần thực phẩm tại nhiệt độ 38,6°C - Protein Cp = 2,0082 + 1,2089.10°.T — 1.3129.10°.T? = 2,06(kJ/kg°C) - Carbohydrate Cp = 1,5488 + 1,9625.10°.T — 5,9399.10°.T? = 1.62(kJ/kg°C) - Fat Cr = 1,9842 + 1,4733.107.T — 4,8008.10.T” = 2,04(kJ/kg°C) - Tro Cp= 1,0926 + 1,8896.10°.T — 3,6817.10.T” = 1,17(J/kg°C) - Nước Cp = 4,18 KI/kg°C Cp=>CPiXI (4.8)
Xi: Phần khối lượng các thành phần
CPi: Nhiệt dung riêng các thành phần tương ứng C,= 2,06 0,2455+ 1,62 0,3528+ 2,04.0,3225+1,17 0,0541+ 4,18.0,0251= 1,903(kJ/kg°C) Ep =P.Cp Tp= 0,0126 1,903 38,6= 0,93(kJ/min) + Enthalpy không khí vào EB," = C,'".M,"".T.” (4.9)
Hi = 0,0188 (kgH;O/kg kkk) (Độ ẩm tuyệt đối của không khí vào máy sấy
được xác định bằng cách tra dãn đô với nhiệt độ không khí ngoài troi la 27°C
va d6 am khéng khi twong tng la 83%)
M,”: Khối lượng khí vào máy sấy (kg/min) Tạ" = 200°C (Nhiệt độ không khí vào máy sấy) C¿" =1,005+1,88 H;=1,005+1,88.0,0188= 1,0403 (kJ/kg°C) E;¿"=208,06M," + Enthalpy không khí ra E,°" — C.°"M,"*“T" ( 4 10) Ho = 0,027(kg H;O/kgKKK)
(Độ ẩm tuyệt đối của không khí ra khỏi thiết bị sấy)
Trang 37C,°" =1,005+1,88H, = 1,0595(kJ/kg°C) E¿”" =148,33M,°" + Enthalpy của âm bốc hơi Eevp =A.W (4.11) A = 2056 (kJ/kg) (Tra bang hơi nước quá nhiệt tại nhiệt độ trung bình 170°C)
W =0,0147 (kg/min) (dm thoát ra khỏi vật liệu) Eevp = A.W = 2056 0,0147= 30,2(kJ/min)
% Tôn thất năng lượng
Theo dữ liệu cho, tốn thất năng lượng là 20%
Bị = 0,2.(Epg + E„") (4.12)
Cân bằng năng lượng với giả thiết Họ ta tính được lượng không khí khô
cần thiết (M,")
Eạp + E¿" = Ep + Bạt + Bross + Eevp (4.13) Ey + E,'" = Ep + By" + Egypt 0,2.(Ep + E,’”)
0,8.(2,129 + 208,06 M,,i")= 0,93+30,2+148, 33M," Gia st Mi" =M
M," = 1,59(kg/min)
Kiểm tra lại giả thiết Hạ (đã sử dụng ban đầu)
Dựa trên nguyên tắc cân bằng vật chất Hạ.M?"=M”".H,+W_ (doM°?"=M” (4.14) Suy ra M"H,+W — 1,59.0,0188+ 0.0147 H,=— uM = 159 = 0,028 (kg HạO/kgKKK) (0,028 — 0,027 ) 0,027
Như vậy chúng ta chấp nhận giả thiết Hạ = 0,027 (kg H;ạO/kg KKK)
Từ tính toán trên cuối cùng ta sẽ có được = 0,037 < 5%
Trang 38
\2 >, s%%* Lượng không khí vào máy sấy M,¿„= M}".H, + M”" = 1,59.0,0188+1,59 =1,62 (kg/min) (4.15)
Lượng không khí khô ra khỏi máy say
M cour = Mo", + M™ =1,59.0,027 +1,59 =1,63 (kg/min) (4.16) Thể tích không khí vào Qin = Main Vin (4.17) Tr T=200°C H;=0,0188 Vụ, = 1,286 (m”/kg) (Tra dãn đô không khí âm) Qi, = 1,62 1,286 = 2,08 (m*/min) Thể tích không khí ra Qout=M a Vout (4.18) Tr T= 140°C H ,= 0,027 Vix = 1,18 m/kg (Tra dãn đô không khí ẩm) Qout = 1,63 1,18 = 1,92 (m”/min)
4.2 TÍNH TOÁN THỜI GIAN SÂY
Trang 40
4 „4P 109396, 0,45 = 44; 1230, 0,975 3 8 3 8 Chọn d¿= 120.10” m
dp = 89,11.10° m
- Nhiệt độ không khí vào máy sấy: 7” = 200°C
- Nhiệt độ không khí ra máy sây: Tj”“= 140°C
—T"+T”“ — 200+140 v8 5
- Nhiệt độ bề mặt giọt lỏng tại nhiệt độ trung bình: T, = Tp=38,6°C - Ân nhiệt bốc hơi tại nhiệt độ trung bình 170%C A= 2056 (kJ/kg) - Hệ số dẫn nhiệt của không khí ở nhiệt độ trung bình (T„„„ = 170°C, p = atm) K, = 349 (W/m'C) [6] - Nhiệt độ trung bình: 7, =170°C 2 I—0,985 - Độ âm tới hạn (tính theo căn bản khô) X, = 0985 = 0,0152 2 vy 1 _— °
- Độ âm cuôi (tính theo căn bản khô) X„= woe = 0,0256
Tính toán thời gian sấy đựa vào các đữ liệu đã tính, ta tính được thời gian sây