Nghiên cứu tính toán và thiết kế hệ thống thiết bị sấy phun trong dây chuyền công nghệ sản xuất bột

Đòi hỏi cần phải thiết kế chế tạo máy sấy phun bằngcông nghệ và thiết bị trong nước nhằm làm chủ công nghệ, hạ giá thành máy.Nhận thức được ý nghĩa khoa học và nhu cầu thực tiễn đó, dưới

CHƯƠNG I LỜI MỞ ĐẦU

1.1 Tính cấp thiết của đề tài

Trong những năm gần đây, ngành nông nghiệp Việt Nam đã thu đượcnhiều thành tựu lớn Nhờ áp dụng những thành tựu khoa học kỹ thuật về côngnghệ sinh học, kỹ thuật canh tác, chuyển dịch cơ cấu kinh tế trong nôngnghiệp mà tốc độ tăng trưởng kinh tế trong lĩnh vực nông nghiệp đạt được khácao Vì vậy, sản lượng nông sản, thực phẩm hàng năm tăng lên đáng kể, chấtlượng sản phẩm ngày càng cao, không những đáp ứng đủ nhu cầu tiêu dùngtrong nước mà còn hướng tới xuất khẩu Đặc biệt là cây chè, loại cây trồng cógiá trị kinh tế cao, thích hợp với khí hậu và điều kiện đất đai Việt Nam, sảnlượng tăng bình quân 10%/năm, đứng thứ 5 trên thế giới về sản lượng và đãxuất khẩu ra khoảng 110 nước

Nhiều công trình đã nghiên cứu và chứng minh tác dụng của chè đối vớisức khỏe con người như: hạn chế bệnh tim mạch, tốt cho tiêu hóa, giúp tinhthần thoải mái Từ xưa đến nay, chè một loại thức uống quen thuộc đối vớinhiều người, đặc biệt là đối với người Á Đông Chè được sử dụng ở nhiềunước trên thế giới, và được xem là một loại thức uống mang tính toàn cầu Mặt khác, uống chè là phong tục truyền thống của nhiều dân tộc, nó mang

một giá trị văn hóa trong đời sống tinh thần của con người Trong nhiều gia

đình Việt có phong tục mời chè khi có khách tới chơi hay trong sinh hoạthằng ngày vì vậy nó mang giá trị nhân văn rất lớn Ngày nay nhiều người ViệtNam cũng như du khách nước ngoài cũng có nhu cầu thưởng thức hương vịchè do những lợi ích đối với sức khỏe Nhưng do cuộc sống công nghiệp hiệnđại nên thời gian để thưởng thức bị hạn chế nhiều Nhiều người có nhu cầu sửdụng chè tươi nhưng không có đủ thời gian pha/nấu Do đó, đòi hỏi các nhàkhoa học cần phải tạo ra sản phẩm chè tiện dụng, đơn giản, pha chế nhanh màvẫn đảm bảo chất lượng tương đương chè tươi nhằm phục vụ cho nhu cầu xã

hội Hơn nữa tạo ra sản phẩm mới đáp ứng nhu cầu của xã hội, tiến tới xuấtkhẩu cũng là một trong những chủ đề được chính phủ quan tâm định hướngphát triển nâng cao giá trị cây chè Việt Nam

Máy sấy phun là một trong những thiết bị quan trọng không thể thiếu trongdây chuyền sản xuất bột chè tươi uống liền Tuy nhiên, phần lớn các máy sấyphun trên thị trường Việt Nam là nhập ngoại, giá thành cao và rất khó tìm phụtùng thay thế sửa chữa Đòi hỏi cần phải thiết kế chế tạo máy sấy phun bằngcông nghệ và thiết bị trong nước nhằm làm chủ công nghệ, hạ giá thành máy.Nhận thức được ý nghĩa khoa học và nhu cầu thực tiễn đó, dưới sự hướng dẫn

tận tình của thầy giáo TS Nguyễn Thanh Hải và KS Lê Huy Thương em

đã tiến hành làm đề tài tốt nghiệp:

“Nghiên cứu tính toán và thiết kế hệ thống thiết bị sấy phun trong dây

chuyền công nghệ sản xuất bột chè tươi uống liền”.

1.2 Mục đích và nhiệm vụ của đề tài

1.2.1 Mục đích của đề tài

Nghiên cứu, tính toán thiết kế máy sấy phun nhằm làm chủ thiết bị trongdây chuyền công nghệ sản xuất bột chè tươi uống liền và tạo ra sản phẩm mớiđáp ứng nhu cầu của xã hội

Góp phần hoàn thiện hệ thống máy sấy phun tiến tới sản xuất máy với côngnghệ và trang thiết bị trong nước nhằm hạ giá thành máy so với máy nhậpngoại

1.2.2 Nhiệm vụ

- Tìm hiểu tổng quan về cây chè và thiết bị sấy phun

- Tìm hiểu cơ sở lý thuyết quá trình sấy phun

- Tìm hiểu quy trình công nghệ sản xuất bột chè tươi uống liền

- Xác định thông số cơ bản cho quá trình sấy phun

- Tính toán thiết kế máy sấy phun

CHƯƠNG II TỔNG QUAN ĐỀ TÀI

Năm 1823 R.Bruce phát hiện được những cây chè dại, lá to ở vùng Atxam(Ấn Độ), từ đó các học giả người Anh cho rằng nguyên sản của cây chè là ở

Ấn Độ chứ không phải là ở Trung Quốc Trong tất cả các tài liệu gần đây hầunhư không thấy có sự nhất quán nêu lên về nơi xuất xứ của cây chè Chúng tabiết rằng muốn xác định vùng nguyên sản của một cây trồng cần căn cứ vàonhững điều kiện tổng hợp, trong đó cây dã sinh chỉ là một điều kiện mà chủyếu là cần xét đến tập quán sử dụng, lịch sử trồng trọt và tình hình phân bốcác loại hình có quan hệ tới cây trồng đó

Hiện nay chè được phân bố khá rộng trong những điều kiện tự nhiên rấtkhác nhau từ 30 độ vĩ nam (Natan - Nam Phi) đến 45 độ vĩ bắc (Gruzia - LiênXô) là những nơi có điều kiện tự nhiên khác rất xa vùng nguyên sản Chèđược trồng ở Nhật Bản năm 805 - 814, Indonesia 1684, Liên Xô 1833,Xrilanca 1837 - 1840, Ấn Độ 1834 - 1840 và Tasmania (châu Đại Dương)năm 1940

Phân loại:Cây chè nằm trong hệ thống phân loại thực vật như sau:

 Ngành hạt kín Angiospermae

 Lớp song tử diệp Dicotyledonae

 Bộ chè Theales

 Họ chè Theaceae

 Chi chè Camellia (Thea)

Loài Camellia (Thea) sinensis

Tên khoa học của cây chè được nhiều nhà khoa học công nhận là: Camellia

sinensis (L) O Kuntze và có tên đồng nghĩa là: Thea sinensis L.

Năm 1753 Linê đặt tên khoa học cho cây chè là Thea sinensis, sau đó lại đặt là Camellia sinensis Sau Linê có nhà thực vật học xếp cây chè thuộc chi Thea, có người lại xếp cây chè thuộc chi Camellia sinensis Tên khoa học của cây chè được viết là Thea sinensis hoặc Camellia sinensis Hơn một trăm

năm, tên khoa học của cây chè vẫn là một vấn đề tranh luận Trước sau có 20cách đặt tên khoa học cho cây chè

Hiện nay các nhà thực vật học gộp hai chi Thea và Camellia làm một và

gọi là chi Camellia Vì vậy tên khoa học của cây chè được nhiều người thường gọi là Camellia sinensis (L) O Kuntze.

Cơ sở của việc phân loại chè thường dựa vào:

- Cơ quan dinh dưỡng: loại thân bụi hoặc thân gỗ, hình dạng của tán,hình dạng và kích thước của các loại lá, số đôi gân lá

- Cơ quan sinh thực: độ lớn của cánh hoa, số lượng đài hoa, vị trí phânnhánh của đầu nhị cái

- Đặc tính sinh hóa: chủ yếu dựa vào hàm lượng tanin Mỗi giống chèđều có hàm lượng tanin biến động trong phạm vi nhất định

Dưới đây giới thiệu phân loại của Cohen Stuart (1919) Cách phân loại này

được nhiều người chấp nhận Tác giả chia Camellia sinensis L làm 4 thứ

(varietas):

a) Chè Trung Quốc lá nhỏ (Camellia sinensis var Bohea):

Đặc điểm:

- Cây bụi thấp phân cành nhiều

- Lá nhỏ, dày nhiều gợn sóng, màu xanh đậm, lá dài 3,5 - 6,5 cm

- Có 6 - 7 đôi gân lá không rõ, răng cưa nhỏ, không đều

- Búp nhỏ, hoa nhiều, năng suất thấp, phẩm chất bình thường

- Khả năng chịu rét ở độ nhiệt -12oC đến -15oC

Phân bố chủ yếu ở miền đông, đông nam Trung Quốc, Nhật Bản và một

số vùng khác

b) Chè Trung Quốc lá to (Camellia sinensis):

Đặc điểm:

- Thân gỗ nhỡ cao tới 5m trong điều kiện sinh trưởng tự nhiên

- Lá to trung bình chiều dài 12 - 15 cm, chiều rộng 5 - 7 cm, màu xanhnhạt, bóng, răng cưa sâu không đều, đầu lá nhọn

- Có trung bình 8 - 9 đôi, gân lá rõ

- Năng suất cao Phẩm chất tốt

Nguyên sản ở Vân Nam, Tứ Xuyên (Trung Quốc)

c) Chè Shan (Camellia sinensis):

- Có khoảng 10 đôi gân lá

- Có khả năng thích ứng trong điều kiện ấm ẩm, ở địa hình cao, năngsuất cao, phẩm chất thuộc loại tốt nhất

Nguyên sản ở Vân Nam - Trung Quốc, miền bắc của Miến Điện và ViệtNam

d) Chè Ấn Độ (Camellia sinensis var atxamica):

- Thân gỗ cao tới 17 m phân cành thưa

- Lá dài tới 20 - 30 cm, mỏng, mềm, thường có màu xanh đậm, dạng láhình bầu dục, phiến lá gợn sóng, đầu lá dài

- Có trung bình 12 - 15 đôi gân lá

Bốn thứ (varietas) chè trình bày trên đây đều có trồng ở Việt Nam, nhưng

phổ biến nhất là hai thứ C sinensis var macrophylla và C sinensis var Shan.

- Camellia sinensis var macrophylla được trồng nhiều nhất ở các tỉnh

trung du với các tên gọi của địa phương (tùy theo màu sắc của lá) như: Trung

du lá xanh, Trung du lá vàng, v.v Tỷ lệ trồng các giống chè trung du ở miềnbắc đạt tới 70% Năng suất búp trong sản xuất đại trà khi chè 5 - 19 tuổithường đạt 4 - 5 tấn/ha

Các giống chè Trung du chịu được đất xấu, nhưng nhiều sâu hại: rầy xanh,

bọ cánh tơ , ở vùng cao thường bị bệnh phồng lá Chè Trung du thường đểchế biến chè xanh, chè đen đều cho phẩm chất tốt

- Camellisa sinensis var Shan được trồng ở miền núi các tỉnh miền bắc

và ở miền nam Tây Nguyên (Lâm Đồng) Ở mỗi địa phương có các giốngkhác nhau như: Shan Mộc Châu, Shan Tham Vè, Shan Trấn Ninh Năngsuất búp thường đạt 6 - 7 tấn/ha Búp chè có nhiều tuyết, dùng chế biến chèxanh, chè đen đều cho phẩm chất tốt nhưng thích hợp với chế biền chè xanhhơn

2.1.2 Tìm hiểu chung về chè

Cây chè có tên khoa học là Camellia sinensis là loài cây mà lá và chồi củachúng được sử dụng để sản xuất chè Camellia sinensis có nguồn gốc ở khuvực Đông Nam Á, nhưng ngày nay nó được trồng phổ biến ở nhiều nơi trênthế giới, trong các khu vực nhiệt đới và cận nhiệt đới Nó là loại cây xanh lưuniên mọc thành bụi hoặc các cây nhỏ, thông thường được xén tỉa để thấp hơn2m khi được trồng để lấy lá Nó có rễ cái dài Hoa của nó màu trắng ánh vàng,đường kính từ 2,5-4 cm, với 7-8 cánh hoa Hạt của nó có thể ép để lấy dầu Lácủa chúng dài từ 4-15 cm và rộng từ 2-5 cm Lá tươi chứa khoảng 4% cafein

Lá non và lá bánh tẻ có màu xanh lục nhạt được thu hoạch để sản xuất chè khimặt dưới của chúng còn các sợi lông tơ ngắn màu trắng Các lá già có màu lụcsẫm Các độ tuổi khác nhau của lá tạo ra các sản phẩm chè khác nhau về chấtlượng, do thành phần hóa học trong các lá này là khác nhau Thông thường,chỉ có lá chồi và 2 đến 3 lá mới mọc gần thời gian đó được thu hoạch để chếbiến Việc thu hoạch thủ công bằng tay diễn ra đều đặn sau khoảng 1 đến 2tuần

Cây chè tại Việt Nam đến giữa thể kỷ 20 được trồng khắp miền quê ngoàiBắc và Trung, diện tích lớn nhất ở hai tỉnh Phú Thọ và Quảng Nam.Loại nàythân mọc cao, lá lớn và dầy, có thể hái về vò nát để nấu uống tươi gọi là tràxanh Loại thứ hai là chè đồn điền, cây thấp, lá nhỏ, thường phải ủ rồi mớinấu nước Hạng nhất là chè búp, có khi gọi văn vẻ là "chè bạch mao" hay "chèbạch tuyết" nếu búp có lông tơ trắng Hạng nhì là hai lá chè kế Lá thứ tư, thứnăm là chè hạng ba Những lá dưới nữa thì dùng làm chè mạn, rẻ hơn cả.Thời Pháp thuộc vào thập niên 1930 chè được đem trồng một cách quy môtrên cao nguyên vùng B'lao và Djiring và vùng này sau chiếm địa vị là vựachè

Tính đến năm 1960, Việt Nam xuất cảng 2.000 tấn chè mỗi năm Đến năm

2007 thì sản lượng chè của Việt Nam đã vượt một triệu tấn, canh tác trên125.000 hecta

Hình 1.1 Đọt chè (ngọn chè) tươi 2.1.3 Thành phần các chất trong lá chè xanh.

Chè là một thức uống có tính giải khát phổ thông trong nhân dân đặc biệt lànhân dân vùng châu Á Chè không những có tác dụng giải khát mà còn có tácdụng chữa bệnh vì trong chè có những dưỡng chất: vitamin C, B, PP, cafein,muối…(bảng 1) Trà làm cho tinh thần sảng khoái, tỉnh tao, đỡ mệt mỏi, dễtiêu hóa…

Các chất có trong thành phần hóa học của lá chè, một mặt trực tiếp thamgia vào sự hình thành chất lượng trẩn phẩm (pectin, cafein…) Mặt khác quantrọng hơn là qua sự biến đổi hóa học (biến đổi tanin, protein, gluxit…) để tạonên các tính chất đặc trưng cho chè thành phẩm.Thành phần hóa học của chèrất đa dạng và phong phú về số lượng các chất, đồng thời cũng chứa một sốlượng lớn một số chất có giá trị sinh học cao mà có tính chất đặc trưng cho

sản phẩm chè (như tanin) Các nhóm chất có ý nghĩa lớn đó là chất phenolthực vật, các chất chứa nitơ và hệ enzyme có sẵn trong chè.

Bảng 1.1 Thành phần hóa học lá chè tươi:

 Nước là thành phần lớn nhất ở trong lá chè xanh Là thành phầnkhông thể thiếu được trong quá trình sinh trưởng của cây chè và là môi trườngphản ứng hóa học liên quan đến sự chuyển hóa các chất ở giai đoạn chế biến

và bảo quản chè Ở các giai đoạn và thời kì khác nhau của cây chè, hàm lượngnước trong các đọt chè tươi cũng khác nhau, thường chiếm khoảng 75-80

 Hợp chất polyphenol – tanin chè là thành phần hóa học quyết địnhđến các tính chất màu sắc, hương vị của các loại chè sản phẩm do chínhchúng tạo ra hoặc do những biến đổi hóa học của chúng đem lại Nói chunghàm lượng tuyệt đối (theo chất khô) của tanin chè càng cao thì chất lượng củachè càng tốt nhưng không phải lúc nào cũng phù hợp thuận chiều với chất

lượng sản phẩm chè Tanin phân hủy ở nhiệt độ cao (>180oC) Hàm lượngtanin chiếm khoảng 27-34% chất khô trong chè.

 Protein và chất chứa nitơ

Trong đọt chè tươi có chứa lượng lớn các hợp chất chứa nitơ và chỉ sauhàm lượng tanin chè Chỉ riêng protein đã chiếm khoảng 25-30% chất khô củachè nhưng nó chủ yếu ở dạng tan trong kiềm như glutelin và một lượng khálớn có tính tan trong nước, trong rượu hoặc axit Hàm lượng của các axit amincũng khá cao trong nguyên liệu, chúng còn tăng lên nhờ quá trình phân giảiprotein dưới tác dụng của men proteaza tạo nên mùi thơm và một phần vị chochè

 Nhóm hợp chất alcaloit trong chè có nhiều nhưng về hàm lượngthì chỉ có cafein được chủ yếu sau đó là teobromin và teofelin, xantin…Cafein là chất kích thích thần kinh, gây nghiện, có khả năng tồn tại khá lâutrong máu, cafein bị thăng hoa ở nhiệt độ 180oC nên ít bị tổn thất nhiều khisấy Hàm lượng cafein trong chè phụ thuộc nhiều yếu tố như giống, điều kiệncanh tác, kỹ thuật chăm bón và nhất là độ trưởng thành của đọt chè, lá chècàng non càng chứa nhiều cafein, chiếm khoang 2-4% chất khô

 Hợp chất pectin là hợp chất thuộc nhóm gluxit Hợp chất tồn tại ởtrạng thái hòa tan trong nước, trong axit oxalic và trong amon-oxalat Hàmlượng pectin chiếm khoảng 2% chất khô và luôn thay đổi phụ thuộc vào nhiềuyếu tố như độ trưởng thành của lá Pectin có tính keo, khi bị hydrat hóa thìtính keo tăng lên Do có tính keo nên pectin còn có tác dụng làm tăng độ nhớtcủa nước chè làm cho cốc nước chè sánh, hấp dẫn, đồng thời pectin cũng làmcho vị chè dễ chịu

 Nhóm chất thơm: hương thơm của chè phụ thuộc vào thành phần

và hàm lượng các cấu tử tinh dầu có trong nguyên liệu và được tạo mới trong

quá trình chế biến Sự tích lũy chất thơm phụ thuộc giống chè, điều kiện khíhậu và đất đai Hàm lượng chất thơm trong lá chè khoảng 0,02-0,2% chất khô.

 Chất tro là phần chất còn lại sau khi nung đốt mẫu sản phẩm ởnhiệt độ khoảng 500-600oC trong thời gian nhất định Chất tro trong nguyênliệu chè non chiếm khoảng 4-5% chất khô và khoảng 5-6% trong chè sảnphẩm.Trong chè chứa các thành phần chất tro sau: K2O, P2O5, Na2O, MgO,CaO, Mn2O3, Fe2O3, SiO2, SO2, các ion Cl và F ở dạng muối cơ Đối với chấtlượng chè, tổng lượng chất tro càng nhỏ càng tốt Trong đó, chất tro hòa tantrong nước càng cao càng tốt và ngược lại chất tro không hòa tan trong nướccàng nhỏ càng tốt Ngoài ra, hàm lượng chất tro trong chè sản phẩm khôngchỉ thể hiện chất lượng chè mà còn thể hiện mức độ vệ sinh công nghiệp

 Chất béo và các sắc tố

Chất béo chiếm khoảng 5-6% chất khô và các chất màu hòa tan trong chấtbéo như clorofin (có màu xanh), caroten (có màu vàng), xantofin (có màu dacam), antoxianidin (có màu đỏ hồng) chiếm khoảng 0,3% chất khô Hàmlượng chất béo luôn thay đổi và phụ thuộc vào nhiều yếu tố như giống chè,thời vụ thu hái… Chất béo ảnh hưởng tới chất lượng chè, nó tham ra vào sựhình thành hương thơm do đó thành phần chất béo cũng có một số cấu tử cómùi thơm hoặc dưới tác dụng của nhiệt độ sẽ chuyển thành chất thơm Chấtbéo có tính hấp phụ mùi và giữ mùi, tính chất này của chất béo giúp cho quátrình ướp hương bổ sung cho chè hương liệu hoặc hoa tươi được thuận lợi,giúp tránh tổn thất và mất mùi chè khi bảo quản nhưng cũng có hại khi vô ý

để chè tiếp xúc với mùi lạ sẽ làm chè bị nhiễm mùi lạ đó và rất khó bỏ mùi lạđó

 Các sinh tố (vitamin): Trong chè tươi chứa lượng lớn sinh tố C,hàm lượng lớn gấp 2-3 lần trong nước cam, chanh Trong quá trình chế biếnhàm lượng sinh tố C giảm nhiều hay ít phụ thuộc phương pháp công nghệ

 Các axit hữu cơ và nhựa: Trong thành phần hóa học của chè cóchứa các axit hữu cơ như a.malic, a.limonic, a.xucxinic, a.fumaric Chất nhựacùng với nhóm chất tinh dầu và các hợp chất khác có trong trà giữ vai tròquan trọng trong quá trình tạo nên hương thơm đặc trưng cho chè Về cấu tạohóa học chất nhựa gần giống như nhóm chất tinh dầu nghĩa là nó là một hỗnhợp phức tạp của nhiều cấu tử thuộc các nhóm hợp chất hữu cơ nhưng có tínhtạo keo dính và được phân thành các nhóm nhỏ sau:

+ Axit nhựa

+ Rượu, reezenol và phenol không có tính thuộc gia

+ Phenol có tính thuộc gia

+ Rezen không tan trong kiềm

Trong thành phần chất nhựa, có một số cấu tử có mùi thơm và mùi củachúng được bộc lộ mạnh dưới tác dụng của nhiệt độ cao Hàm lượng chấtnhựa chiếm khoảng 3-6% chất khô và phụ thuộc vào nhiều yếu tố

 Các enzyme (men): Trong lá chè non chứa hầu hết các loạimen, hai nhóm men quan trọng nhất đối với công nghệ chế biến chè là nhómmen thủy phân và nhóm men oxi hóa khử

2.1.4 Một số tác dụng của lá chè

EGCG là viết tắt của epigallocatechin gallate, thực chất là chất chống oxyhóa (antioxydants) có trong chè xanh Nhờ có EGCG mà chè xanh được coi làchất chống oxy hóa hữu hiệu nhất hiện nay Theo đánh giá của các nhà nghiêncứu, khả năng chống oxy hóa của hoạt chất EGCG trong chè xanh cao gấp

100 lần so với vitamin C, gấp 25 lần so với vitamin E Các nhà khoa học chorằng, EGCG có khả năng diệt trừ các virus, vi khuẩn, ngăn chặn sự phát triểncủa tế bảo ung thư, ngăn ngừa các bệnh tim mạch như: đau tim, đột quỵ, taibiến mạch máu não và angina pectoris (đau ở lồng ngực có khi sự đau lan ra ởcánh tay trái, nguyên nhân do co thắt động mạch của cơ tâm) và làm giảm

lượng đường trong máu của những bệnh nhân đái tháo đường Thêm nữa,EGCG còn ngăn ngừa các cục máu đông làm tắc nghẽn mạch máu, như tácdụng của thuốc aspirin với liều lượng nhỏ, mà không có phản ứng phụ Tràxanh còn có khả năng làm giảm lượng cholesterol xấu nên làm giảm đi 40 -50% những rủi ro của chứng suy thoái tim mạch.

Tác dụng với trẻ nhỏ:

Không chỉ có tác dụng với người lớn, chè xanh còn có tác dụng với cả trẻnhỏ Với một liều lượng vừa đủ, nước chè cũng có tác dụng tốt cho sức khỏecủa trẻ Trà còn có thể chống chứng biếng ăn, tốt cho việc tiêu hóa, giúp trẻthanh nhiệt cơ thể Hàm lượng fluoride trong chè khá cao, cho trẻ uống vớiliều lượng thích hợp, khuyến khích thói quen dùng chè súc miệng, không chỉgiúp chắc xương mà còn có thể ngừa sâu răng

Tác dụng với người lớn:

Ngoài những tác dụng với trẻ nhỏ như trên, chè xanh có tác dụng tốt vớisức khỏe của người lớn Y học phương Đông và Trung Hoa cho rằng: Chèthuộc tính mát, mùi vị ngọt, bùi và đắng Có thể giúp tỉnh táo, giải khát, lợitiểu, tiêu hóa tốt và giải độc Dưới đây là những tác dụng đáng kể của chèxanh:

Lợi tiểu, giảm huyết áp, giúp tan mỡ, giảm cân, phòng chống bệnh tim,chống lão hóa, tăng cường khả năng sinh dục Một ví dụ nữa là hương vị chè

có tác dụng hưng phấn thần kinh, chống mệt mỏi

Chè là sản phẩm được chế biến từ lá chè non và búp chè (đọt chè) của câychè Quá trình chế biến chè thông qua nhiều công đoạn: làm héo, vò, sàng,sấy… Trong đó sấy là công đoạn hết sức quan trọng Mục đích của sấy chènhằm nhiệt độ cao để diệt enzyme, đình chỉ quá trình lên men nhằm giữ tối đanhững chất có giá trị trong lá chè giúp hình thành hương vị, màu sắc của chè

Làm giảm hàm lượng ẩm trong chè bán thành phẩm tới mức tối thiểu, phùhợp yêu cầu bảo quản chất lượng chè trước khi phân loại.

Trong thời gian sấy, lá chè biến đổi cả về tính chất vật lý và tính chất hóahọc:

 Tổng hàm lượng các chất hòa tan giảm đi so với lá chè xanh

 Hàm lượng cafein giảm đi một ít Đó là do sự bay hơi một phần và

do sự thăng hoa của các hợp chất này khi sấy khô

 Nhóm chất hydratcacbon có những biến đổi sau:

Giảm một ít hàm lượng glucose, saccharose, tinh bột

Lượng protein cũng giảm đi trong thời gian sấy này

Lượng vitamin C giảm mạnh: từ 2,64g/kg chất khô trước khi sấycòn lại 1,81g/kg sau khi sấy

Trong khi sấy chè cần chú ý:

 Tốc độ không khí nóng thổi vào buồng sấy quá nhỏ sẽ gây ra tìnhtrạng ứ đọng hơi ẩm làm giảm chất lượng chè rõ rệt

 Nhiệt độ sấy quá cao và không khí thổi quá lớn sẽ làm cho chè bịcháy vụn, nhiệt độ càng cao sẽ làm giảm hương thơm càng mạnh

2.1.5 Tình hình nghiên cứu và ứng dụng máy sấy phun ở Việt Nam và trên thế giới

Hiện nay ở các nước phát triển trên thế giới, công nghệ sấy phun sươngđược áp dụng trong hầu hết các nghành sản xuất khác nhau như sấy bột nôngsản, thực phẩm dinh dưỡng, dược phẩm, hoá chất, Công nghệ sấy phunsương ở các nước này đạt đến trình độ tương đối cao với đa dạng chủng loại

về kết cấu, kiểu dáng, quá trình sấy được điều khiển hoàn toàn tự động đemlại hiệu quả kinh tế cao Chất lượng của các sản phẩm sấy khá cao, chi phínăng lượng cho một khối lượng sản phẩm tương đối thấp

Hiện nay trong chế biến có 4 phương pháp sấy chủ yếu sau:

 Sấy thường.

 Sấy có bổ sung nhiệt

 Sấy có đốt nóng trung gian

 Sấy có tuần hoàn khí thải

Trong đồ án này sử dụng phương pháp sấy thường vì không yêu cầu giảmnhiệt độ của tác nhân sấy Mặt khác nếu dùng phương pháp khác sẽ phức tạp

về kết cấu thiết bị dẫn đến không hiệu quả về mặt kinh tế

Thiết bị sấy có nhiều loại: buồng sấy, máy sấy thùng quay, máy sấy tầngsôi, máy sấy phun, sấy lạnh…

Ta chọn sấy phun vì phương pháp này có nhiều ưu điểm:

- Thời gian sấy ngắn

- Có thể sấy với nhiều loại dịch thể khác nhau

- Không làm biến đổi các tính chất của sản phẩm sấy do thời gian sấy ngắn,

mà các phương pháp sấy khác không thể có được

Nước ta là một nước sản xuất nông nghiệp chủ yếu nên các sản phẩm nôngnghiệp là tương đối lớn về số lượng và chủng loại tuy nhiên các hình thức bảoquản và chế biến nông sản chủ yếu bằng các hình thức thủ công đạt năng suấtthấp, chất lượng kém Ở Việt Nam công nghệ sấy phun sương mới được đưavào ứng dụng cho sản xuất trong những năm gần đây nhưng cũng thu đượcnhiều thành tựu Một số nơi đã bắt đầu sử dụng công nghệ sấy phun sảnphẩm Tuy nhiên các hệ thống sấy phun này vẫn còn đơn giản, một số nơikhác ở nước ta đã nhập các loại máy sấy phun từ nước ngoài để đưa vào sảnxuất Nhưng giá thành của các loại máy sấy này tương đối cao chưa phù hợpvới điều kiện kinh tế nước ta Vì vậy việc đẩy nhanh quá trình nghiên cứu ứngdụng công nghệ sấy phun sương vào trong sản xuất để đạt năng suất cao vàchất lượng tốt nhằm nâng cao tính cạnh tranh cho sản phẩm của nước ta làviệc làm rất cần thiết

2.1.6 Một số mẫu máy sấy phun được sử dụng hiện nay

2.1.6.1 Máy sấy phun ly tâm LPG do Viện Cơ Điện & CNSTH nhập khẩu (hình 1.2)

a) Khái quát về máy:

Máy sấy phun ly tâm tốc độ cao LPG là thiết bị sấy thích hợp cho cácnguyên liệu dạng dung dịch sữa, dung dịch huyền phù, dạng bột đặc, dungdịch lỏng Các chất tổng hợp và các loại nhựa keo: thuốc nhuộm, bột màu,gốm thủy tinh, chất tẩy gỉ, thuốc trừ sâu, hợp chất hydrat cacbon, chế phẩm từsữa, chất tẩy rửa và các loại họat động bề mặt, xà phòng, dung dịch hợp chấthữu cơ, vô cơ…đều cho kết quả xuất sắc

Hình 1.2 Máy sấy phun ly tâm LPG

b) Nguyên lý làm việc:

Không khí đi qua bộ lọc và bộ gia nhiệt được đưa vào bộ phân phối khôngkhí ở trên đỉnh thiết bị, khí nóng được đưa vào buồng sấy đều theo hình xoáytrôn ốc Nguyên liệu dạng lỏng từ máng nguyên liệu đi qua bộ lọc được bơmlên bộ phun sương ở trên đỉnh của buồng sấy làm nguyên liệu trở thành dạnghạt sương cực nhỏ, khi tiếp xúc với khí nóng, lượng nước có trong nguyênliệu nhanh chóng bay hơi, nguyên liệu dạng lỏng được sấy khô thành thànhphẩm trong thời gian 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 đẩy

ra ngoài

c) Các thông số kỹ thuật của máy

Bảng 1.2 Thông số kỹ thuật tham khảo cho các kiểu máy LPG

800- 1000 Năng suất bay hơi

Đường kính tháp

Công suất gia nhiệt

g hợp

2.1.6.2 Máy sấy phun ly tâm tốc độ cao

Hình 1.3 Máy sấy phun ly tâm tốc độ cao

a) Giới thiệu về máy:

Thiết bị máy sấy phun sương ly tâm tốc độ cao sử dụng hình thức khép kíntoàn bộ, tất cả các bộ phận đều được chế tạo bằng inox không gỉ, có bộ phậnlàm sạch 3 cấp Trong lòng và phần đỉnh tháp sấy có lắp bộ phận giải nhiệtvách tháp sấy, giữ cho nhiệt độ vách tháp <80OC, bột sản phẩm nếu có bámtrên vách tháp sấy cũng không có hiện tượng bị biến chất hay bị cháy, nângcao được tỷ lệ bột thu được (đạt trên 95%), không có hiện tượng bị bám dínhvào vách

b) Nguyên lý làm việc:

Máy sấy phun ly tâm tốc độ cao chuyên dụng cho thuốc cao lỏng Đông y làthiết bị sấy phun chuyên dùng, giải quyết vấn đề sấy khô thuốc cao và thudịch chiết thực vật trong Đông y Thiết bị này đã giải quyết được những vấn

đề tồn tại của dạng máy sấy phun ly tâm thông thường Thiết bị đã giải quyếtđược những hạn chế của các máy sấy cùng loại xuất hiện trước đó, nguyênliệu sau khi sấy khô có màu đẹp, không bị biến chất, nâng cao hiệu quả kinh

tế của đơn vị sử dụng

So với máy sấy khô phun ly tâm tốc độ cao LPG, thiết bị này có những ưuđiểm sau đây:

- Có bộ lọc không khí 3 cấp, lượng khí đưa vào đạt yêu cầu cấp300.000

- Có bộ phận giải nhiệt vách lò, giữ nhiệt độ vách lò ở mức 80OC,nguyên liệu trong thời gian dừng lại trên vách lò cũng không bị cháy

- Thể tích tổng thể bằng 3.5 lần lò phun ly tâm theo tiêu chuẩn LPG

- Có bộ phận xối rửa mở nhanh, thích hợp với yêu cầu sản xuất nhiềuloại sản phẩm

- Phần khử bụi thiết kế khử bụi dạng ẩm, bụi không thoát ra ngoài, phùhợp yêu cầu bảo vệ môi trường

- Có bộ quét không khí cho hiệu quả khiến người sử dụng hài lòng

- Cung cấp 2 bộ phun sương, điều tốc bằng biến tần

- Điều khiển bằng PLC, hệ thống chương trình điều khiển có màn hìnhhiển thị (lựa chọn)

- Có bộ phận xối rửa

- Dùng không khí khô khép kín

Đặc điểm:

- Phần tháp có bộ phận giải nhiệt làm mát

- Trên thân tháp có bộ phận làm rung tự động

- Thân tháp, đường ống có cửa làm vệ sinh và cửa thải mở nhanh

- Xilô nhập liệu nhiệt độ không đổi, điều khiển tự động

- Tháp rửa cao áp bằng tay kèm theo máy (lựa chọn)

- Các phần có tiếp xúc với nguyên liệu được chế tạo bằng thép không

gỉ (họăc toàn bộ được chế tạo bằng thép không gỉ)

- Thu hồi nguyên liệu dùng thiết bị khử bụi dạng lốc xoáy hai cấphoặc thiết bị khử bụi dạng lốc xoáy một cấp và bộ khử bụi ẩm

- Nhiệt độ của khí đưa vào thực hiện điều khiển tự động và liên tục

- Có kèm theo bộ quét khí

c) Các thông số tham khảo cho kiểu máy ZLPG

Bảng 1.3 Thông số kỹ thuật tham khảo cho các kiểu máy ZLPG

Kiểu loại ZLPG-13 ZLPG-17 ZLPG-25 ZLPG-32 ZLPG-38 ZLPG-40 ZLPG-47 ZLPG-52 ZLPG-58Năng suất

150- 270

200- 406

ngoài máy

(mm)

2.1.6.3 Máy sấy phun tạo hạt áp lực cao YPG

Hình 1.4 Máy sấy phun tạo hạt áp lực cao ký hiệu YPG

a) Nguyên lý hoạt động:

Sau khi qua bộ lọc, không khí được làm sạch và dẫn đến bộ gia nhiệt Quytrình gia nhiệt có thể là: Lò tạo khí nóng, gia nhiệt bằng điện, gia nhiệt bằnghơi… 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 thổi vào buồngsấy một cách ổn định và theo kiểu xoáy Cùng lúc đó, dung dịch nguyên liệusấy được phun khuyếch tán thành những giọt dung dịch hoặc thành nhữngkích cỡ sương mù siêu nhỏ trong khoảng kích thước 25-60 μ m Khi hạtdung dịch tiếp xúc với khí nóng trong buồng 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 rơixuống phần hình nón của buồng sấy và trượt rơi xuống thùng thu bột sảnphẩm phía đáy buồng, một lượng nhỏ bột mịn theo luồng khí vào bộ phậntách bụi cyclone Cuối cùng khí thải được hút ra ngoài qua quạt hút và dẫnđến bộ thu bụi kiểu phun mưa

Thiết bị này được thiết kế theo kiểu sấy theo luồng song song Các hạtsương dung dịch được thổi cùng chiều với luồng khí nóng Tuy nhiên, nhiệt

độ của khí nóng cao hơn, khí nóng sẽ tiếp xúc với các giọt sương dung dịchngay khi chúng được phun vào buồng sấy Các giọt dung dịch trong buồng rơixuống nhanh vì vậy nguyên liệu sấy không bị sấy nóng quá mức, vì thế thiết bịsấy này phù hợp cho sấy khô các loại sản phẩm nguyên liệu dễ hỏng Thiết bị máy sấy phù hợp cho sấy các loại nguyên liệu như: Hóa chất, thực phẩm,dược phẩm, Polymer và nhựa thông, chất màu, gốm, thủy tinh, deruster, chất diệtnấm, thuốc diệt cỏ, tổng hợp các bon, các sản phẩm bơ sữa, các sản phẩm từ thịt,các sản phẩm từ cá, sò huyết, bột tẩy rửa, xử lý bề mặt, phân bón, các chất hữu cơ

và vô cơ…

Thân máy sấy, đường ống và toàn bộ thiết bị tiếp xúc nguyên liệu được làmbằng thép không gỉ Cr19Ni9(304), bảo đảm chắc chắn không bị hư Chủng loại máy sấy phun khuyếch tán này nhìn chung được dùng cho sấyphun các lọai sản phẩm dung dịch có độ ẩm cao khoảng 50-80% Một số loạinguyên liệu đặc biệt, thậm chí khi độ ẩm lên đến 90%, thiết bị này có thể sấy

1 lần mà không cần cô đặc chúng

b) Mô tả:

Dung dịch nguyên liệu hay loại kem được phun qua vòi phun đa điểm nhờ áplực cao của bơm tiếp liệu Nguyên liệu được tạo thành dạng hạt và được sấy khôtrong vòng từ 10 ~ 90 giây Cuối cùng thu được dạng sản phẩm hạt khô

c) Đặc tính:

- 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 trơnchảy 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 nguyênliệu mà có thể ứng dụng nhiệt nóng để sấy 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 ổn định Máy vận hành tựđộng hóa cao

d) Ứng dụng của thiết bị:

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

e) Bảng thông số kĩ thuật của máy YPG

Bảng 1.4 Thông số kỹ thuật cho kiểu máy YPG-I

Tên thiết bị\ ký hiệu

Năng suất bay

Bảng 1.5 Thông số kỹ thuật cho kiểu máy YPG-II

Tên thiết bị\ ký hiệu

Năng suất bay

Nguyên liệu chèDiệt men

vò

Làm khô

Phân loại, đóng thùng chè xanh thành phẩm

- Một số quy trình công nghệ chế biến chè uống liền:

a) Sản xuất chè xanh:

Hình 1.5 Qui trình chế biến chè xanh

- Sao diệt men cho nguyên liệu chè là giai đoạn đầu tiên và chủ yếu nhất trongquá trình kỹ thuật sản xuất chè xanh, được thực hiện nhờ nhiệt của chảo saohay thiết bị sao kiểu thùng quay

Mục đích diệt men cho nguyên liệu chè:

 Sử dụng nhiệt độ cao để phá huỷ các men vốn có trong nguyên liệuchè, làm cho sự oxy hoá cac chất nhất là tanin, bị đình chỉ, giữ cho sản phẩmchè xanh có màu xanh và vị chát đặc trưng

 Làm cho một phần nước trong nguyên liệu chè bay hơi đi dẫn tới làmgiảm áp lực trương nở của tế bào tổ chức lá chè trở thành mềm mại hơn,thuận lợi cho thao tác vò nguyên liệu chè sau khi diệt men

 Làm bay hơi đi mùi hăng ngái của lá tươi, bước đầu tạo ra hương thơm

dễ chịu của sản phẩm chè xanh

- Vò: tác dụng làm dập các tế bào của lá chè, làm các thành phần trong lá chètheo dịch thoát ra trên bề mặt lá, khi sấy khô dịch sẽ bám trên bề mặt lá tạo mầu

Nguyên liệu chè

Vò hoặc nghiềnSấy (hấp, sao)Trích ly ( chiết)

Cô đặc dịch chiếtSấy khô hoặc phun sươngBột chè hòa tanĐóng bao bảo quảnNước nóng

vàng óng và khi hãm chè bằng nước sôi thì dịch này dễ hòa tan Quan trọng giúpcác chất đặc biệt là tannin trong lá chè có khả năng tiếp xúc với không khí đểtiến hành quá trình oxi hóa tạo ra hương vị màu sắc cho nước chè Vò chè có thểlàm bằng tay hoặc máy

- Làm khô chè: Chè vò sau khi vò được sàng xong phải đem làm khô ngay

vì nếu để lâu quá trình oxy hoá phát triển làm nước chè xanh thành phẩm sẽ bịvàng đỏ

Mục đích của việc làm khô chè vò là làm bay hơi nước có trong chè vò, chỉgiữ lại tỷ lệ nước nhất định, nhằm dễ bảo quản và cố định hình dạng bênngoài của từng cánh chè được tạo nên nhờ vò ở giai đoạn vò, đồng thời pháthuy hương thơm và tạo màu chè xanh đen cho chè xanh thành phẩm

Yêu cầu của việc làm khô chè vò là không làm cháy chè, chè khô đều và độ

ẩm cuối cùng của chè sau khi làm khô bảo đảm từ 3-5%

b) sản xuất chè hòa tan:

Hình 1.6 Qui trình sản xuất chè hòa tan

- Nguyên liệu chè được vò hoặc nghiền đập rồi sấy khô sẽ thu được nửa thànhphẩm chè đem hoà tan Còn muốn thu được nửa thành phẩm chè xanh hoà tanthì chỉ cần đưa lá chè già và cành non đi sấy khô; hấp rồi sấy; hoặc sao rồi vò,sấy

Pha chiết lấy dung dịch nước chè từ chè nửa thành phẩm bằng nước nóng 65

-85oC; thời gian chiết là 15 phút Ở điều kiện chiết như trên thì hương vị, màunước pha chè không sai khác so với chè tự nhiên Nếu dùng nước sôi để chiết thìthời gian chiết không đổi nhưng chất lượng chè hoà tan sẽ giảm

- Cô đặc dung dịch chè chiết được tiến hành trong máy cô đặc chân không (để cóthể sử dụng nhiệt độ thấp khi cô đặc, tránh làm biến chất chè)

- Sấy khô chất hoà tan thu được khi cô đặc trong máy sấy thăng hoa để thu đượcchè hoà tan G Peruidze (Liên Xô) nghiên cứu thấy rằng nhờ sấy thăng hoa (độchân không cao, nhiệt độ sấy thấp) nên chè hoà tan giữ nguyên được tất cảnhững tính chất của nguyên liệu ban đầu như hương vị, màu nước pha

- Phun hương thơm cho chè hoà tan để bù vào nhược điểm kém hương của chèhoà tan Có thể phun hương vào bột chè hoà tan, hoặc tốt hơn, phối hợp phunhương trong trong khi sấy khô chè hoà tan vì chè hoà tan có hương thơm tốt hơn.Cũng có thể ướp hương chè hoà tan bằng các loại hoa tươi như hoa hoa Hồng,hoa Nhài, hoa Bưởi Ở Mỹ, người ta sử dụng phương pháp thu hồi hương thơmcủa chè khi chiết và cô đặc để trả lại cho chè hoà tan

Phương pháp trên có ưu điểm là giữ nguyên được tính chất của chè banđầu Nhược điểm là kém hương nên phải phun hương vào bột chè hòa tan Sau khi tham khảo nhiều quy trình chế biến chè của nhiều nước trên thếgiới em đề xuất quy trình công nghệ chế biến chè tươi hòa tan theo phươngpháp sấy phun sương do giữ lại được các thành phần trong lá chè, thuận lợicho việc pha chế các thành phần khác cũng như thuận lợi cho việc sử dụng

Trích ly (chiết)

Cô đặc dung dịch chiết

Sấy phun

Chè tươiCắt, nghiền nhỏ

Sản phẩmĐóng bao và bảo quảnNước nóng

Hình 1.7 Sơ đồ Qui trình công nghệ sản xuất trà hòa tan

Sơ đồ nguyên lý cấu tạo của hệ thống máy sấy phun ly tâm được thể hiệntrên hình 1.8

Nguyên lý cấu tạo: Hệ thống máy sấy phun có cấu tạo gồm 3 bộ phận chính

là thiết bị trao đổi nhiệt (calorife), cụm tạo sương ly tâm, cụm thu hồi sảnphẩm bao gồm quạt hút và xyclon

Nguyên lý làm việc: Sau khi qua bộ lọc, không khí được làm sạch và dẫnđến bộ gia nhiệt Không khí được gia nhiệt đến nhiệt độ cài đặt, sau đó đượcđưa đến bộ chia khí nóng Sau khi được phân chia, khí nóng thổi vào buồngsấy một cách ổn định và theo kiểu xoáy Cùng lúc đó, dung dịch sấy đượcbơm hút đưa vào bộ phận phun sương ly tâm 1, nhờ đó dung dịch sấy được xétơi thành những hạt lỏng cỡ sương mù siêu nhỏ có kích thước trong khoảng25—60 μ m Khi hạt dung dịch tiếp xúc với khí nóng trong buồng sấy, phần

tử nước sẽ bị bốc hơi và còn lại là những hạt bột khô hoặc hạt cốm Nhữnghạt bột khô này sẽ rơi xuống phần hình nón của buồng sấy 2, được quạt hút lytâm 7 hút luồng hỗn hợp khí và bột khô vào bộ phận tách bụi cyclone 5 Tạiđây những hạt có khối lượng lớn được lắng xuống dưới và được đưa vào thiết

bị thu hồi, còn hỗn hợp khí và bụi có kích thước nhỏ hơn sẽ được đưa tới bộphận lọc bụi kiểu túi và được thu hồi tiếp, khí thải sẽ thoát ra môi trường.Thiết bị này được thiết kế theo kiểu sấy hai luồng song song Các hạt sươngdung dịch được thổi cùng chiều với luồng khí nóng Tuy nhiên, nhiệt độ củakhí 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 buồng rơi xuốngnhanh vì vậy nguyên liệu sấy không bị sấy nóng quá mức, vì thế thiết bị sấynày phù hợp cho sấy khô các loại sản phẩm nguyên liệu nhạy cảm vì nhiệt.Nhiệt độ của sản phẩm khi ra khỏi buồng sấy thấp hơn 1 chút so với khí thoát

Hình 1.8 Nguyên lý cấu tạo máy sấy phun sương ly tâm

1 – cụm tạo sương ly tâm, 2 – buồng sấy, 3 – tủ điều khiển, 4 - ống hút, 5 –xyclon, 6 – chân máy, 7 – quạt hút ly tâm, 8 – giá quạt hút, 9 – bộ truyền đai,

10 – cửa kính quan sát, 11 – đồng hồ đo nhiệt, 12 ống cấp ko khí nóng, 13 ống cấp dịch

-3.2 Tổng quan về lý thuyết sấy phun

3.2.1 Nguyên lý làm việc và nguyên lý cấu tạo của hệ thống sấy phun

3.2.1.1 Nguyên lý làm việc

Hệ thống sấy phun là hệ thống chuyên dùng để sấy các vật liệu sấy dạngdung dịch huyền phù, ví dụ trong công nghệ sản xuất sữa bột, bột đậu lành,bột trứng v.v…

Cấu tạo chủ yếu của hệ thống sấy phun gồm một bơm dịch thể, một buồngsấy hình trụ trong đó người ta bố trí các vòi phun và cuối cùng là xyclon đểthu hồi sản phẩm bay theo tác nhân sấy

Vật liệu sấy được bơm nén qua vòi phun vào buồng sấy dưới dạng sương

mù Ở đây vật liệu sấy trao đổi nhiệt ẩm với tác nhân sấy Phần lớn sản phẩmđược sấy khô dưới dạng bột rơi xuống phía dưới phần nhỏ còn lại bay theotác nhân sấy đi qua tác nhân sấy đi qua xyclon và được thu hồi trở lại Tácnhân sấy sau khi đi qua xyclon sẽ được thải vào môi trường Có nhiều cáchđưa vật liệu sấy và tác nhân sấy vào buồng sấy

3.2.1.2 Cấu tạo

Có thể thấy cấu tạo đặc thù của hệ thống sấy phun so với hệ thống sấy khác

là bơm cao áp để nén dịch thể và kết cấu tạo sương trong buồng sấy Bơmdùng trong hệ thống sấy phun có thể nén dịch thể đến áp suất từ 30 – 200(atm) để đưa vào vòi phun Vòi phun vừa là kết cấu để đưa vật liệu sấy vàobuồng sấy vừa là kết cấu tạo sương mù Thông thường có 3 loại kết cấu tạosương: Tạo sương bằng cơ khí, tạo sương bằng khí động và tạo sương bằng lytâm Tương ứng với 3 cách tạo sương là 3 loại vòi phun

3.3 Kết cấu và lý thuyết tính toán bộ phận tạo sương

3.3.1 Vòi phun cơ khí

a) Nguyên lý làm việc:

Dịch thể huyền phù được bơm nén đến áp suất thích hợp đi vào vòi phun.Đầu vòi phun có một chi tiết dạng 3 cánh có thể tự do quay xung quanh mộttrục và nhờ đó dịch thể được đánh tơi thành từng giọt nhỏ có đường kính từ 1-

150 ( μ m)

b) Ưu điểm:

- Làm việc không ồn, tiêu hao điện năng ít (4 – 10 kW/tấn dịch thể)

- Năng suất cao có thể đạt 4500 kg/h

c) Nhược điểm:

- Không dùng được với dung dịch quá nhớt

- Rất nhạy bén với tạp chất vì vậy đường kính lỗ phun không nhỏ hơn 1 (mm)

- Không điều chỉnh được công suất vòi phun

3

1

4

Hình 1.9 Kết cấu của vòi phun cơ khí

1: vòng đệm, 2: thân vòi phun, 3: ecu điều chỉnh 4: tiết diện vòi phun

3.3.2 Vòi phun khí động

a) Nguyên lý làm việc:

Dòng không khí hay chính dòng tác nhân sấy được nén đến áp suất 1,5 – 5(atm) qua ống tăng tốc giảm áp rồi phun ra miệng phun, dùng bơm đưa dungdịch đến miệng vòi từ hai bên Hỗn hợp dịch thể và tác nhân đập vào một cáiđĩa quay và biến thành sương mù đi vào buồng sấy Ở đây vật liệu sấy dướidạng các hạt nhỏ ly ty và tác nhân sấy trao đổi nhiệt ẩm cho nhau Cũng như

hệ thống sấy phun dùng vòi phun cơ khí, phần lớn vật liệu sấy được sấy khôdưới dạng bột rơi xuống đáy buồng sấy, phần còn lại bay theo bay theo tácnhân sấy vào xyclon và được thu hồi tiếp

- Vòi phun khí động có thể làm việc với hầu hết các loại dịch thể

- Có khả năng điều chỉnh điều chỉnh lưu lượng và cỡ hạt

b) Ưu điểm:

- Cơ cấu phun tạo sương ly tâm có thể làm việc với bất kỳ dịch thể nào kể cảcác bột nhão, trong khi cơ cấu tạo sương bằng cơ khí không dùng được chocác dịch thể chứa hạt cứng hoặc tinh thể

- Quan sát qua cửa kính ta thấy đĩa ly tâm làm việc ổn định, chắc chắn

c) Nhược điểm:

- Cơ cấu tạo sương ly tâm có kết cấu phức tạp, khó chế tạo nên giá thành thiết

bị cao

- Bố trí, vận hành khá phức tạp, dễ hỏng hóc

2 3 4 5 6 7

8 9 10 11 12 13

Hình 1.11 Cấu tạo đĩa tạo sương ly tâm

d) Lý thuyết tính toán đĩa ly tâm [2]

Đường kính của giọt lỏng được xác định theo công thức sau:

σ : Sức căng bề mặt của dịch thể ở nhiệt độ tưới vào đĩa

ρ dt : Khối lượng riêng của dịch thể

R : Bán kính của đĩa văng ly tâm, m

G : Lưu lượng dịch thể, kg/s

l : Chu vi ướt của đĩa, m

W : Vận tốc trên vành đĩa, m/sCông suất tiêu thụ của động cơ điện:

N = 1,91 10-3.G.W (kw)

Phân tích những ưu nhược điểm của 3 loại kết cấu tạo sương trên em chọn kếtcấu tạo sương ly tâm

3.4 Cấu tạo và lý thuyết tính toán buồng sấy.

3.4.1 Các kiểu buồng sấy.

Trên hình dưới đây biểu diễn các kiểu buồng sấy phun Tác nhân sấy và vậtliệu sấy có thể chuyển động cùng chiều, ngược chiều hay hỗn hợp Sử dụngrộng hơn cả là buồng sấy kiểu cùng chiều Bố trí cùng chiều có ưu điểm là cóthể sử dụng tác nhân sấy ở nhiệt độ cao mà không sợ sản phẩm sấy bị quánhiệt vì tốc độ bay hơi lớn, thời gian sấy ngắn

Vì cùng chiều nên sản phẩm khi tiếp xúc với tác nhân sấy chất sấy có nhiệt

độ thấp hơn nhiều so với nhiệt độ môi chất vào buồng sấy

khí nóng

khí nóng khí

nóng

khí nóng

Hình 1.12 Các kiểu buồng sấy phun

a,c: kiểu buồng sấy cùng chiều , d: kiểu buồng sấy ngược chiều

b,e: kiểu hỗn hợp

Chuyển động của hạt lỏng trong buồng sấy cũng giống như chuyển độngcủa hạt trong ống sấy khí động Trong ống sấy khí động chuyển động của hạtlỏng trong dòng khí có tốc độ vk – vcb và hạt đi lên phía trên Trong buồng sấyphun hạt chất lỏng có thể chuyển động cùng chiều với dòng khí từ trên xuống,

từ dưới lên, theo phương ngang, cũng có thể chuyển động ngược chiều (khí từdưới lên, hạt lỏng từ trên xuống) Hạt được phun ra với tốc độ ban đầu tươngđối lớn, vào dòng khí tốc độ của hạt giảm nhanh do trở lực của dòng khí sau

đó không đổi

Việc chọn kiểu buồng sấy phun và kiểu vòi phun cần căn cứ vào dạng dungdịch, tính chất của sản phẩm v.v… và cần tính toán kinh tế kỹ thuật để chọnphương án tối ưu

3.4.2 Tính toán buồng sấy

3.4.2.1 Đường kính buồng sấy

Đường kính buồng sấy cần chọn lớn hơn đường kính cực đại chùm phun

Dc Đồng thời trong tính toán cần tính đến khả năng tăng lưu lượng dung dịch( 30 – 50 % ), đặc biệt là lúc bắt đầu làm việc để đạt đến một chế độ đã cho

Do đó đường kính buồng sấy chọn theo điều kiện:

3.4.2.2 Thể tích buồng sấy

Có hai phương pháp xác định thể tích buồng sấy:

a) Phương pháp thực nghiệm

V =

G n

A (m3) A: Cường độ bay hơi ẩm được xác định bằng thực nghiệm (kg/m3h)

b) Phương pháp giải tích ( M.V Lưkôp )

Thể tích buồng sấy được xác định theo công thức:

V =

Q

α v Δtt tb

Trong đó :

Q : Nhiệt lượng mà vật liệu sấy nhận được từ tác nhân sấy

α v : Hệ số trao đổi nhiệt thể tích

Δtt tb : Độ chênh nhiệt độ trung bình

V : Thể tích phần sấy của buồng

Có thể thấy nhiệt lượng mà vật liệu sấy nhận được Q bằng nhiệt lượng đểbốc hơi ẩm và nhiệt lượng để đốt nóng vật Do đó Q bằng:

Q = Gn { r + Cpk(t2 – tv2) } + G2Cpv(tv2 – tv1)

Trong đó:

Gn : Lượng ẩm cần bốc hơi trong một giờ

r : Nhiệt ẩn hoá hơi

t2 : Nhiệt độ tác nhân sấy ra khỏi quá trình sấy

tv1 , tv2 : Tương ứng là nhiệt độ vào và ra khỏi buồng sấy củavật liệu sấy

Cpk, Cpv : Tương ứng là nhiệt dung riêng của tác nhân sấy và củavật liệu sấy ở độ ẩm ω2

Nếu lấy đơn vị nhiệt lượng là kJ thì nhiệt lượng Q được viết lại dưới dạng:

Q = Gn{ 2500+ 1,842.(t2 – tv2) } + G2Cpv(tv2 – tv1)

3.4.2.3 Chiều cao buồng sấy

Chiều cao hữu hiệu phần tác dụng của buồng sấy H:

H =

4 V

π D2

(m) Chiều cao phần hình côn của buồng sấy:

đến nhiệt độ vật liệu sấy ra khỏi buồng sấy tv2 và độ ẩm của vật liệu sấy tiếptục giảm từ độ ẩm thủy động ω k1 đến độ ẩm ω2 nào đó theo yêu cầu Trong khi đó, nhiệt độ tác nhân sấy có thể xem là giảm liên tục từ t1 đến t2

Sự thay đổi nhiệt độ của tác nhân sấy và của vật liệu sấy cho ở hình biểudiễn dưới đây, độ chênh nhiệt độ trung bình trong giai đoạn tốc độ sấy khôngđổi sẽ bằng:

Δtt1 =

(t1−t u)−(t2'−t u) ln(t1−t u

(t1−t2') ln(t1−t u

'

−t u

t2−t v 2)