thiết kế quá trình sấy phun protease kiềm với công suất 200 tấn năm

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP THỰC PHẨM TP.HCM KHOA CÔNG NGHỆ SINH HỌC VÀ KỸ THUẬT MÔI TRƯỜNG BỘ MÔN KĨ THUẬT CÁC QUÁ TRÌNH SINH HỌC - - ĐỀ TÀI: THIẾT KẾ QUÁ TRÌNH SẤY PHUN PROTEASE KIỀM VỚI CÔNG SUẤT 200 TẤN/NĂM GVHD: Nguyễn Thị Quỳnh Mai NHÓM THỰC HIỆN TP HCM, ngày tháng năm 2017 Kĩ thuật trình sinh học GVHD: Nguyễn Thị Quỳnh Mai NHÓM DANH SÁCH NHÓM VÀ PHÂN CÔNG NHIỆM VỤ NHÓM S STT Họ tên MSSV Nhiệm vụ Kí tên Ghi Dịch báo 9,10 1 Trần Thị Hải 2008140064 Nhóm Tổng kết, làm in Power trưởng Point Nguyễn Mỹ Duyên Nguyễn Thị Thủy Nguyễn Thị Bảo Chung Đào Thị Hương 2008140058 Dịch báo 12, tìm hiểu máy sấy phun, tính toán Hoàn thành nhiệm vụ Hoàn 2008140311 Dịch báo 13, tính toán thành nhiệm vụ Hoàn 2008140414 Dịch báo số 11, tính toán thành nhiệm vụ Hoàn 2008140410 Dịch báo 11, tính toán thành nhiệm vụ Kĩ thuật trình sinh học GVHD: Nguyễn Thị Quỳnh Mai NHÓM MỤC LỤC LỜI MỞ ĐẦU Chương TỔNG QUAN 1.1 1.1.1 Giới thiệu công nghệ sấy sấy phun Sấy sấy phun 1.1.2 Nguyên lý phương pháp sấy phun 1.1.3 Cấu tạo nguyên lý hoạt động máy sấy phun 1.1.4 Các yếu tố ảnh hưởng đến trình sấy 1.1.5 Ưu nhược điểm công nghệ sấy phun 1.1.6 Ứng dụng sấy phun khô: 1.2 Tổng quan protease kiềm 1.2.1 Khái niệm 1.2.2 Đặc tính protease kiềm .4 Chương LỰA CHỌN VÀ TÍNH TOÁN CÁC THÔNG SỐ THIẾT BỊ 2.1 Lựa chọn thiết bị sấy 2.1.1 Nguyên lý làm việc: 2.1.2 Thông số kĩ thuật máy sấy phun sương: 2.2 Lựa chọn tác nhân sấy 2.3 Tính toán thông số kĩ thuật sấy phun enzyme protease kiềm với công suất 200 tấn/năm 2.3.1 Cân vật chất cho thiết bị sấy phun sương 2.3.2 Tính lượng không khí khô cần thiết: .9 2.3.3 Cân lượng cho thiết bị sấy phun sương .10 Chương KẾT LUẬN 11 TÀI LIỆU THAM KHẢO 13 Kĩ thuật trình sinh học GVHD: Nguyễn Thị Quỳnh Mai NHÓM DANH MỤC HÌNH ẢNH Hình 1.1: Máy sấy phun Hình 1.2 Sơ đồ cấu tạo máy sấy Hình 1.3: Enzyme sau trình sấy phun khô đóng gói chuẩn bị đem bán Hình 2.1 máy sấy phun sương Hình 2.2 Biểu đồ Ramzim Kĩ thuật trình sinh học GVHD: Nguyễn Thị Quỳnh Mai NHÓM LỜI MỞ ĐẦU Trong năm gần đây, hòa nhập với phát triển đất nước, tiến khoa học học kĩ thuật, ngành công nghệ sinh học nước ta có bước chuyển biến tích cực rõ rệt, đặc biệt ứng dụng rộng rãi nhiều lĩnh vực thực phẩm, xử lí môi trường, y dược, chất tải rửa, công nghệ giày da,… Bởi lẽ đời sống người ngày cao đòi hỏi sản phẩm sản xuất phải đảm bảo an toàn chất lượng Để đáp ứng tốt nhu cầu nhà khoa học nghiên cứu ứng dụng thành công chế phẩm sinh học đời sống chế phẩm enzyme sử dụng nhiều nhất, mang lại hiệu cao Tuy nhiên, việc bảo quản enzyme dạng lỏng theo phương thức truyền thống gây khó khăn, không giữ hoạt tính enzyme Từ mang lại hiệu không cao cho nhà sản xuất Chính lí mà đặt toán để bảo quản enzyme vừa lâu vừa bảo đảm hoạt tính ban đầu Và từ công nghệ sấy đời đưa câu trả lời tốt cho toán nêu Từ công nghệ sấy phát hiện,cho tới có nhiều phương pháp sấy khác sấy thăng hoa, sấy phun, sấy tầng sôi, sấy khí động,… Và trội hết phương pháp sấy phun Phương pháp giúp cho trình tách nước khỏi vật liệu diễn nhanh chóng, giữ hoạt tính enzyme Công nghệ sấy đời đánh dấu bước chuyển enzyme dạng lỏng, giúp cho enzyme bảo quản lâu hơn, ngày thu hút quan tâm ý nhà sản xuất ứng dụng phong phú Chính lí trên, nhóm chọn đề tài thiết kế trình sấy phun enzyme protease kiềm với công suất 200 tấn/năm Với đề tài này, giúp nhóm có hội tiếp cận gần với công nghệ mới, có ứng dụng cao đời sống người Đồng thời, nhóm muốn qua đề tài gửi đến bạn cách thiết kế quy trình công nghệ để từ giúp ích trình tìm hiểu học hỏi quý bạn đọc Mong góp ý chân thành từ quý cô quý bạn đọc để đề tài tốt Nhóm chân thành cảm ơn./ Kĩ thuật trình sinh học GVHD: Nguyễn Thị Quỳnh Mai NHÓM Chương TỔNG QUAN 1.1 Giới thiệu công nghệ sấy sấy phun 1.1.1 Sấy sấy phun - Sấy trình làm bốc nước khỏi vật liệu tác dụng nhiệt Trong trình sấy, nước tách khỏi vật liệu nhờ khuếch tán do: + Chênh lệch độ ẩm bề mặt bên vật liệu + Chênh lệch áp suất riêng phần nước bề mặt vật liệu môi trường xung quanh - Mục đích trình sấy làm giảm khối lượng vật liệu, tăng độ bền bảo quản sản phẩm lâu - Sấy phun phun tiến sỹ Kalter đại học Minnesota, Hoa Kỳ phát minh công nghệ sấy công nghiệp khả sấy bậc nguyên liệu từ dạng lỏng sang dạng bột đơn giản, dễ dàng kiểm soát nhiệt độ định dạng hạt sản phẩm cách xác -Thiết bị sấy phun dùng để sấy dạng dung dịch huyền phù trạng thái phân tán nhằm tách ẩm khỏi vật liệu giúp tăng độ bền bảo quản sản phẩm lâu -Sản phẩm trình sấy phun dạng bột mịn bột đậu nành, bột trứng, bột sữa,… chế phẩm sinh học, dược liệu… 1.1.2 Nguyên lý phương pháp sấy phun Một hệ phân tán mịn nguyên liệu từ chất lỏng hòa tan, nhũ tương, huyền phù cô đặc trước (40 - 60% ẩm) phun để hình thành giọt mịn, rơi vào dòng khí nóng chiều ngược chiều nhiệt độ khoảng 150 - 3000 C buồng sấy lớn Kết nước bốc nhanh chóng Các hạt sản phẩm tách khỏi tác nhân sấy nhờ hệ thống thu hồi riêng 1.1.3 Cấu tạo nguyên lý hoạt động máy sấy phun 1.1.3.1 Cấu tạo chung Hình 1.1: Máy sấy phun Kĩ thuật trình sinh học GVHD: Nguyễn Thị Quỳnh Mai NHÓM Tất thiết bị sấy phun bao gồm: + Cơ cấu phun: Có chức đưa nguyên liệu (dạng lỏng) vào buồng dạng hạt mịn (sương mù) Quá trình tạo sương mù định kích thước giọt lỏng phân bố chúng buồng sấy, ảnh hưởng đến giá trị bề mặt truyền nhiệt tốc độ sấy.Cơ cấu phun có dạng như: cấu phun áp lực, cấu phun khí động, đầu phun ly tâm + Buồng sấy: Là nơi hòa trộn mẫu sấy (dạng sương mù) tác nhân sấy (không khí nóng) Buồng sấy phun có nhiều hình dạng khác phổ biến buồng sấy hình trụ đứng, đáy côn Kích thước buồng sấy (chiều cao, đường kính…) thiết kế phụ thuộc vào kích thước hạt lỏng quỹ đạo chuyển động chúng, tức phụ thuộc vào loại cấu phun sương sử dụng + Tác nhân sấy: Không khí nóng tác nhân sấy thông dụng Hơi tác nhân gia nhiệt phổ biến Nhiệt độ sử dụng thường dao động khoảng 150-2500 C Nhiệt độ trung bình không khí nóng thu thấp nhiệt độ sử dụng 1000C + Hệ thống thu hồi sản phẩm: Bột sau sấy phun thu hồi cửa đáy buồng sấy Để tách sản phẩm khỏi khí thoát, người ta sử dụng nhiều phương pháp khác nhau: lắng xoáy tâm, lọc, lắng tĩnh điện… Phổ biến phương pháp lắng xoáy tâm, sử dụng cyclon + Quạt: Để tăng lưu lượng tác nhân sấy, người ta sử dụng quạt ly tâm Ở quy mô công nghiệp, thiết bị sấy phun trang bị hệ thống hai quạt Quạt đặt sau thiết bị thu hồi bột sản phẩm từ dòng khí thoát Còn quạt phụ đặt trước thiết bị gia nhiệt không khí trước vào buồng sấy Ưu điểm việc sử dụng hệ thống hai quạt người ta kiểm soát dễ dàng áp lực buồng sấy Trong trường hợp sử dụng quạt ly tâm đặt sau cyclon thu hồi sản phẩm, buồng sấy hoạt động áp lực chân không cao Chính áp lực chân không ảnh hưởng đến lượng bột sản phẩm bị theo dòng khí thoát, ảnh hưởng đến suất hoạt động hiệu thu hồi bột sản phẩm cyclon Kĩ thuật trình sinh học GVHD: Nguyễn Thị Quỳnh Mai NHÓM 1.1.3.2 Nguyên tắc hoạt động Hình 1.2 Sơ đồ cấu tạo máy sấy Buồng sấy Caloriphe Thùng chứa nguyên liệu cần sấy Bơm nguyên liệu Cơ cấu phun mẫu Cyclon thu hồi sản phẩm từ khí thoát Cyclon vận chuyển sản phẩm Hệ thống quạt hút màng lọc Nguyên liệu từ thùng chứa (3) bơm số (4) bơm vào buồng sấy (1), vào buồng sấy phân bố mấu thành hạt nhỏ li ti (dạng mù) nhờ cấu phun lít dung dịch phun thành 1,5*1010 giọt với tổng diện tích bề mặt lên đến 120m2 Không khí nóng thổi qua caloriphe (2) đưa vào buồng sấy Không khí nóng nguyên liệu dạng mù tiếp xúc với vài giây cấu phun mẫu (5) đặt buồng sấy, nước từ nguyên liệu bốc sau thoát ngoài, sản phẩm khô thu gom đáy cyclon (6), làm nguội thu hồi Một phần bụi mịn theo không khí qua cyclon (7), sau qua lọc vải (8) nhằm thu hồi lại hạt bụi mịn sót lại thải * Không khí nhờ quạt thổi qua trao đổi nhiệt caloriphe nâng lên nhiệt độ cần thiết theo yêu cầu chế độ sấy Không khí trước qua trao đổi nhiệt lọc thiết bị lọc Kĩ thuật trình sinh học GVHD: Nguyễn Thị Quỳnh Mai NHÓM 1.1.3.3 Thông số kĩ thuật Tùy thuộc vào suất tách ẩm sản phẩm cụ thể ta có thông số kỹ thuật thích hợp Tuy nhiên, có thông số chung sau:  Điện thế: 380 V- 50 Hz- pha  Nhiệt độ sấy: Điều chỉnh tự động khoảng 30- 300o C  Chế độ làm việc: Liên tục  Điều khiển: Bảo vệ chống nhiệt 1.1.4 Các yếu tố ảnh hưởng đến trình sấy - Nồng độ chất khô nguyên liệu: Nồng độ cao: Giảm thời gian bốc lại tăng độ nhớt nguyên liệu, gây khó khăn cho trình sấy phun Nồng độ thấp: Tốn nhiều thời gian lượng cho trình Thực tế nồng độ vào khoảng: 45- 52% - Nhiệt độ tác nhân sấy: Đây yếu tố ảnh hưởng định đến độ ẩm sản phẩm sau sấy phun Khi cố định thời gian sấy, độ ẩm bột sản phẩm thu giảm ta tăng nhiệt độ tác nhân sấy Tuy nhiên, việc gia tăng nhiệt độ cao gây phân hủy số cấu tử nguyên liệu mẫn cảm với nhiệt làm tăng mức tiêu hao lượng cho toàn trình - Kích thước, số lượng quỹ đạo chuyển động hạt nguyên liệu buồng sấy - Các yếu tố khác ảnh hưởng đến trình sấy phun tốc độ bơm đưa dòng nguyên liệu vào cấu phun sương, lưu lượng không khí nóng vào buồng sấy, cấu tạo kích thước buồng sấy… 1.1.5 Ưu nhược điểm công nghệ sấy phun 1.1.5.1 Ưu điểm: - Quá trình sấy nhanh - Có thể điều khiển tỷ trọng sản phẩm - Bột sau sấy có độ hòa tan cao (90- 100%), độ ẩm thấp (3- 4%) - Vận hành liên rục tự động hóa hoàn toàn - Chi phí nhân công thấp - Vận hành bảo dưỡng đơn giản - Thiết kế đa dạng cho loại sản phẩm, loại qui mô nhà máy - Áp dụng cho sản phẩm bền nhiệt không bền nhiệt, nguyên liệu dạng dung dịch, gel, paste, hồ vữa, huyền phù… - Chất lượng bột bảo đảm suốt trình sấy - Vật liệu không tiếp xúc với bề mặt kim loại thiết bị 1.1.5.2 Nhược điểm - Không thể sử dụng cho nguyên liệu có độ nhớt cao sản phẩm thu yêu cầu có tỷ trọng cao - thiết bị sấy phun thường thiết kế để sản xuất sản phẩm với tính chất tiêu đặc thù riêng - Chi phí đầu tư cao - Yêu cầu độ ẩm ban đầu cao để đảm bảo nguyên liệu bơm đến thiết bị tạo giọt lỏng - Chi phí lượng cao (để tách ẩm) Kĩ thuật trình sinh học GVHD: Nguyễn Thị Quỳnh Mai NHÓM - Thất thoát chất dễ bay cao 1.1.6 Ứng dụng sấy phun khô: Thực phẩm: sữa bột, cà phê, chè, trứng, ngũ cốc, loại gia vị, hương liệu, tinh bột dẫn xuất tinh bột, vitamin, enzyme, chất tạo màu Dược: thuốc kháng sinh, thành phần y tế, phụ gia Công nghiệp: màu sơn, vật liệu gốm, hỗ trợ chất xúc tác, vi tảo Hình 1.3: Enzyme sau trình sấy phun khô đóng gói chuẩn bị đem bán Khi hoạt động nhà máy, lựa chọn cấu hình thích hợp điều cần thiết.Điều bao gồm phương thức hoạt động, thiết kế thiết bị hệ thống thu gom bột Thiết bị phù hợp chất lượng kinh tế.Khi lựa chọn thiết bị công nghệ, điều quan trọng phải hiểu cách cẩn thận hai điều: thuộc tính chất lỏng sấy khô chất lượng bột sản xuất Kĩ thuật trình sinh học GVHD: Nguyễn Thị Quỳnh Mai NHÓM 1.2 Tổng quan protease kiềm 1.2.1 Khái niệm Protease kiềm enzyme sinh lý nhóm enzyme thương mại quan trọng sử dụng ban đầu chất phụ gia tẩy rửa Nó cụ thể xúc tác vai trò thủy phân protein Năm 1994, tổng số thị trường cho enzyme công nghiệp chiếm cho khoảng 400 triệu đô, enzyme dùng cho mục đích chất tẩy rủa trị giá 112 triệu USD Ở Nhật,1994 protease kiềm doanh thu ướt tính 15 triệu yên( tương đương 116 triệu đô) Enzyme ướt tính 40% tổng số toàn giới bán enzyme Có dự kiến cho enzyme xu hướng phát triển lên việc sử dụng protease kiềm tương lai Protease xúc tác phân cắt liên kết peptied protein.Protease phân chia thành loại: endopeptidase exopeptidase Dựa vào vị trí tác động mạch polipeptide,exopeptidase phân chia thành loại: - Aminopeptide: xúc tác thủy phân liên kết peptide đầu N tự chuỗi polypeptide để giải phóng acid amin, dipeptide peptide - Cacboxypeptide: xúc tác thủy phân liên kết peptide đầu C chuỗi polypeptide giải phóng acid amin dipeptide Protease phân loại dựa vào: - pH Tính đặc trưng chất Tính tương tự hoạt động đẻ có đặc điểm Enzyme Trypsin, Chymotrypsin Elastase Vị trí hoạt động phần lại axit amin chế xúc tác Thông thường, protease phân loại thành bốn nhóm quan như: Serine,Cysteine,Aspartic kim loại proreases Trong số enzyme công nghiệp,protease có vai trò then chốt ứng dụng lĩnh vực khác nhau, từ nước để chế biến da,giảm nhẹ ô nhiễm môi trường, ứng dụng chất tẩy rửa Kĩ thuật trình sinh học GVHD: Nguyễn Thị Quỳnh Mai NHÓM 1.2.2 Đặc tính protease kiềm - Enzyme có pH nhiệt độ tối ưu pH= 10-11 nhiệt độ 65-700C - Ở nhiệt độ cao enzyme dễ bị hoạt tính( phải bổ sung vào chất phụ gia để ổn định hoạt tính) Vì dung dịch sau lên men trích ly để thu nhận enzyme sau bổ sung thêm 1% glucose + 0,5% Maltodextrin (MD) + 0.04 Cacboxymethylcellulase(CMC) trước đem sấy để ổn định hoạt tính protease kiềm - Tác dụng chất phụ gia:  Cacboxymethylcellulase(CMC): bổ sung vào để tránh Enzyme bị gắn chặt vào bề mặt sấy  Glucose Maltodextrin (MD): Có vai trò chất mang bảo vệ enzyme giúp chịu nhiệt độ cao buồng sấy mà giữ hoạt tính (có thể chịu nhiệt độ từ 90-110oC) Kĩ thuật trình sinh học GVHD: Nguyễn Thị Quỳnh Mai NHÓM Chương LỰA CHỌN VÀ TÍNH TOÁN CÁC THÔNG SỐ THIẾT BỊ 2.1 Lựa chọn thiết bị sấy Dựa vào đặc tính protease kiềm ta lựa chọn thiết bị máy sấy phun sương ( tác nhân sấy dung dịch cần sấy chiều) Hình 2.1 máy sấy phun sương - - Khái quát: thân máy sấy, đường kính toàn thiết bị tiếp xúc nguyên liệu làm thép không gỉ, bảo đảm chắn không bị hư hại Chủng loại máy sấy phun khuếch tán nhìn chung dùng cho sấy phun loại dung dịch có độ ẩm cao khoảng 50-80% Một số loại nguyên liệu đặc biệt, chí độ ẩm lên đến 90%, thiết bị sấy lần mà không cần cô đặc chúng Phạm vi ứng dụng: Thiết bị máy sấy phù hợp cho sấy loại nguyên liệu như: hóa chất, thực phẩm, dược phẩm, enzyme, 2.1.1 Nguyên lý làm việc: Sau qua lọc, không khí làm dẫn đến gia nhiệt Quy trình gia nhiệt: lò tạo khí nóng, gia nhiệt điện, gia nhiệt không khí gia nhiệt đến nhiệt độ cài đặt, sau đưa đến chia khí nóng tiếp tuyến sau phân chia, khí nóng thổi vào buồng sấy cách ổn định theo kiểu xoáy Cùng lúc đó, dung dịch nguyên liệu sấy phun khuếch tán thành giọt dung dịch goặc thành kích cỡ sương mù siêu nhỏ khoảng kích thước 25-60mm Kĩ thuật trình sinh học GVHD: Nguyễn Thị Quỳnh Mai NHÓM Khi hạt dung dịch tiếp xúc với khí nóng buồng sấy, phần tử nước bị bốc lại hạt bột khô hạt cốm Những hạt bột khô rơi xuống phần hình nón buồng sấy trượt rơi xuống thùng thu bột sản phẩm phía đáy buồng, lượng nhỏ bột theo luồng khí vào phận tách bụi cylon.Cuối khí thải hút qua quạt hút dẫn đến thu bụi kiểu phun mưa Thiết bị thiết kế theo kiểu sấy theo luồng song song Các hạt sương dung dịch thổi chiều với luồng khí nóng.Tuy nhiên, nhiệt độ khí nóng cao hơn, khí nóng tiếp xúc với giọt sương dung dịch chúng phun vào buồng sấy Các giọt dung dịch buồng rơi xuống nhanh nguyên liệu sấy không bị sấy nóng mức.Vì thiết bị sấy phù hợp cho sấy khô loại sản phẩm nguyên liệ dễ dàng.Nhiệt độ sản phẩm thấp chút so với khí thoát 2.1.2 Thông số kĩ thuật máy sấy phun sương: Năng suất 2L/h Độ hòa tan dịch phun 30% Độ ẩm sản phẩm 3-7% Hệ số thu hồi sản phẩm >= 60% Nhiệt độ sấy( buồng sấy) 80-90oC Công suất điện trở nhiệt 9KW Motor đĩa phun 1HP,2800v/ph Motor giảm tốc bơm nhu động 40W, tỉ số truyền 1/36,3 pha Motor trục khuấy dịch thùng khuấy Motor khí nén Tốc độ đĩa phun Vô cấp 0-25000v/ph Tốc độ bơm nhu động Vô cấp 0-40v/ph Công suất Motor quạt hút 3HP,2800v/ph Điện áp sử dụng 220/380V,3 pha Kích thước D 166 x R110 x C 225 cm Kĩ thuật trình sinh học GVHD: Nguyễn Thị Quỳnh Mai NHÓM 2.2 Lựa chọn tác nhân sấy Dùng không khí ẩm: Dùng không khí ẩm không sợ ô nhiễm sản phẩm sấy Tuy dùng không khí ẩm làm tác nhân sấy cần thêm phận gia nhiệt không khí( Calorife) nhiệt độ không khí sấy cao,thường nhỏ 500oC Các yếu tố ảnh hƣởng đến trình sấy: - Nồng độ chất khô nguyên liệu: +Nồng độ cao: Giảm thời gian bốc lại tăng độ nhớt nguyên liệu, gây khó khăn cho trình sấy phun +Nồng độ thấp: Tốn nhiều thời gian lượng cho trình.Thực tế nồng độ vào khoảng: 45- 52% - Nhiệt độ tác nhân sấy: Đây yếu tố ảnh hưởng định đến độ ẩm sản phẩm sau sấy phun Khi cố định thời gian sấy, độ ẩm bột sản phẩm thu giảm ta tăng nhiệt độ tác nhân sấy.Tuy nhiên, việc gia tăng nhiệt độ cao gây phân hủy số cấu tử nguyên liệu mẫn cảm với nhiệt làm tăng mức tiêu hao lượng cho toàn trình - Kích thước, số lượng quỹ đạo chuyển động hạt nguyên liệu buồng sấy Các yếu tố khác ảnh hưởng đến trình sấy phun tốc độ bơm đưa dòng nguyên liệu vào cấu phun sương, lưu lượng không khí nóng vào buồng sấy, cấu tạo kích thước buồng sấy… 2.3 Tính toán thông số kĩ thuật sấy phun enzyme protease kiềm với công suất 200 tấn/năm Công suất 200 tấn/ năm nghĩa năm từ lượng dịch enzyme trình trích ly sau sấy khô thu 200 bột enzyme Các kí hiệu sử dụng trình tính toán: L1,L2: Lượng vật liệu trước, sau sấy (kg/h) Lk: Lượng vật kiệu khô tuyệt đối sau sấy (kg/h) Kĩ thuật trình sinh học GVHD: Nguyễn Thị Quỳnh Mai NHÓM W: Lượng ẩm tách khỏi vật liệu sấy (kg/h) x1, x2: Độ ẩm vật liệu trước sau sấy vật liệu ướt (%) G: Lượng không khí khô cần thiết (kg/h) Yo: hàm ẩm không khí vào thiết bị Calorife (kg ẩm/kg kkk) Y1,Y2: hàm ẩm không khí vào thiết bị sấy (kg ẩm/kg kkk) H1, H2: enthabi vật liệu trước, sau vào ,ra buồng sấy (kJ/kg kkk) 2.3.1 Cân vật chất cho thiết bị sấy phun sương Nhập liệu KK nóng Thiết bị sấy phun KK sương ra, 76oC Bột E vào, 110oC      Công suất sấy Enzyme protease kiềm: 200 tấn/năm Nhiệt không khí vào thiết bị sấy: 110oC Nhiệt độ không khí khỏi thiết bị: 76oC Khối lượng riêng KK: 0,89 kg/m3 Thời gian lưu KK thiết bị sấy phun 12s (Theo Aysegul Namaldi a , Pinar Çalik a & Yusuf Uludag a , Effects of Spray Drying Temperature and Additives on the Stability of Serine Alkaline Protease Powder,p1497-1499) Ta có: L1= L2+W - Giả sử thời gian mẻ kéo dài ngày (72 giờ) Một năm làm việc 330 ngày (đã trừ thời gian nghỉ bảo trì) Số mẻ năm là: 330:3=110 mẻ/năm Lượng vật liệu thu sau sấy mẻ : 200 : 110 = 1,818 tấn/ mẻ = 1818 kg/mẻ (vậy thu L2 =1818 : 72 =25,25 (kg E) Kĩ thuật trình sinh học - GVHD: Nguyễn Thị Quỳnh Mai NHÓM Lượng ẩm bay khỏi vật liệu: Chọn: X1 độ ẩm vật liệu trươc sấy 60% X2 độ ẩm vật liệu sau sấy : 4% Suy : lượng ẩm tách khỏi vật liệu : W= L2 𝑋1−𝑋2 1−𝑋1 = 25,25 0.6−0.04 1−0.6 = 35,35 (Kg ẩm /h)  W= 9.82.10-3kg ẩm/s Vậy lượng vật liệu vào thiết bị sấy L1= L2 + W=25.25 + 35.35 = 60,6 (kg/h) 2.3.2 Tính lượng không khí khô cần thiết: Chọn nhiệt độ không khí trước vào Calorife to = 30 oC φo = 70% Hình 2.2 Biểu đồ Ramzim Tra bảng Ramzdim ta kết sau: - Ho = 17 Kcal/kg kkk = 17.4,1868 = 71,1756 kJ/kg KKK Yo = 19 g/kg kkk=0,019 kg ẩm/kg kkk Chọn nhiệt độ không khí vào thiết bị sấy t1= 110oC ( Theo Mujumdar 2007) - Y1 =Yo=19 g/kgkk= 0.019 kg ẩm/kg kkk Kĩ thuật trình sinh học - GVHD: Nguyễn Thị Quỳnh Mai NHÓM Enthalpy hỗn hợp không khí trước vào buồng sấy t1 = 110 oC (xo = x1) H1 = ck.t1 + (r1 + Ch.t1) * Y1 = 1.110+(2493+1,97.110).0,019=161,4843 (kJ/kg KKK) Trong ck = (nhiệt dung riêng không khí khô, kJ/kg.oC) ro = r1 = r2 = 493 (ehthapy nước oC, kJ/kg) Ch = 1,97 (nhiệt dung riêng nước, kJ/kg.oC) Vì trình sấy enthalpy không khí không đổi suốt trình nên H1= H2 = 161,4843 (kJ/kg không khí khô) Dựa vào công thức tính enthalpy nhiệt độ t2 = 76 oC: H2 = ck.t2 + (r2 + Ch.t2) * Y2  1.76 + (2496+ 1,97.76).Y2 = 161,4843  Y2 = 0,06 kg ẩm / kg kkk Lượng không khí khô cần thiết cho mẻ sấy: G= W/(Y2-Y0)= 35,35/(0,06-0,019)= 862,195 kg/h 2.3.3 Cân lượng cho thiết bị sấy phun sương * Nhiệt lượng riêng tiêu tốn cho trình sấy (qs): qs= (H2-Ho)/(Y2-Yo)= (161,4843-71,1756)/((0,06-0,019)=2202,65 kJ/kg ẩm *Công suất tiêu thụ nhiệt (Q): Q= qs.W= 2202,65 9.82.10-3kg = 21,63 kW 10 Kĩ thuật trình sinh học GVHD: Nguyễn Thị Quỳnh Mai NHÓM Chương KẾT LUẬN Để đạt công suất 200 tấn/ năm nhóm lựa chon thiết bị máy sấy phun sương với thông số kĩ thuật có chiều dài 1m66, chiều rộng 1m10, chiều cao 2m25 Với tính toán nhóm rút kết luận: Lượng ẩm tách khỏi vật liệu: W = 35,35 kg/h Lượng nhập liệu cho vào mẻ: L1= 60,6 kg/h Lượng không khí khô cần cho mẻ: G=862,195 kg/h Nhiệt lượng riêng tiêu tốn cho trình sấy qs= 2202,65 kJ/kg ẩm Công suất tiêu thụ nhiệt Q= 21,63 kW Mục tiêu quy trình sấy phun sản xuất sản phẩm khô với chất lượng mong muốn xáo trộn trình sấy khác lượng vật liệu cung cấp Để cải thiện hoạt động máy sấy hiệu quả, chiến lược kiểm soát thay trình tốt kiểm soát PI cổ điển chất muốn kiểm tra Tuy nhiên, thiết kế điều khiển không trọng trình Mục đích dự án xây dựng mô hình linh động trình sấy máy sấy phun đa tầng với luồng không khí hỗn hợp, sử dụng nghiên cứu tương lai chiến lược kiểm soát cho máy sấy phun Trong dự án mô hình linh động mô tả môi trường sấy, liên quan đến nhiệt độ độ ẩm không khí, bên khoang phát triển dựa phương pháp mô hình thí nghiệm Cơ sở mô hình linh động phương trình cân lượng khối lượng Giả thiết không khí hạt buồng sấy trộn lẫn tốt luồng không khí hỗn hợp, máy sấy phun mô hình hoá bể chứa phản ứng liên tục Nhiệt độ đầu không khí lý nhiệt độ buồng Nhiệt độ trạng thái ổn định tính toán, nhiệt qua buồng, gần với nhiệt độ đo từ thí nghiệm máy sấy đa tầng trạm thử nghiệm GEA Niro (độ lệch ≈ - o C) Độ ẩm tuyệt đối không khí buồng xác định từ lượng bay từ vật liệu Trong mô hình giả định sản phẩm cuối để lại máy sấy phun đạt đến độ ẩm cân Mô hình động thực MATLAB / Simulink, biến trình đầu vào, kích cỡ buồng sấy phun, nhiễu đặc tính sản phẩm thay đổi trình mô Mô hình động xác nhận cách so sánh kết mô với kết thực nghiệm từ MSD20 Phản ứng nhiệt độ cho bước thay đổi máy sấy trình biến đổi đầu vào kiểm tra Để có bước thay đổi nhiệt độ khí đầu vào mô hình hoạt động tương tự quan sát thấy máy sấy phun thực Thời gian để nhiệt độ đầu để giải cho bước nhiệt độ đầu vào 1500 giây Mô phản ứng nhiệt độ cho bước thay đổi luồng không khí dường phức tạp hành vi phức tạp luồng không khí xung quanh bên buồng Mô hình trình bày phản ứng nhanh gấp đôi so với kết kiểm tra MSD-20 Đối với thay đổi tốc độ dòng thức ăn vào buồng, phản ứng nhiệt độ nhạy cảm với thay đổi tỷ lệ bốc Trong dự án này, thay đổi tốc độ bốc mô theo hệ thống bậc cách kiểm tra thời gian sấy hạt đơn kết thực nghiệm Kết việc sử dụng phương pháp cho thấy kết tốt cho phản ứng nhiệt độ tốc độ thức ăn thay đổi Thời gian để nhiệt độ để giải cho bước thức ăn 11 Kĩ thuật trình sinh học GVHD: Nguyễn Thị Quỳnh Mai NHÓM khoảng 2500 giây Mô hình tuyến tính hoá để phân tích mô hình Người ta thấy hành vi mô hình tuyến tính gần với mô hình phi tuyến tính cho bước nhỏ Hơn nữa, đáp ứng tần số kiểm tra sử dụng thiết kế điều khiển đơn giản PI Ước tính mô hình hộp đen, cách khác để kiểm tra mô hình tuyến tính, hàm lượng ẩm hàm biến trình đầu vào, nhiễu không khí xung quanh nhiệt độ không khí ra, thử cách sử dụng hộp công cụ xác định hệ thống Matlab Tuy nhiên việc thiếu liệu ước lượng xác nhận để đánh giá hàm lượng ẩm tạo mô hình Tuy nhiên, người ta hy vọng phương pháp sử dụng để xác định số tham số cho chế độ hộp màu trắng, điều dẫn đến mô hình hộp màu xám Cuối chứng minh mô hình sử dụng với điều khiển PI Bộ điều khiển PI sử dụng để theo dõi tham chiếu nhiệt độ đầu loại bỏ rối loạn biến đổi hàm lượng chất rắn mà hoàn thành thành công 12 Kĩ thuật trình sinh học GVHD: Nguyễn Thị Quỳnh Mai NHÓM TÀI LIỆU THAM KHẢO Tài liệu tiếng việt: [1] Đào Thanh Khê, Quá trình thiết bị truyền nhiệt, 2015, Trường ĐH Công nghiệp thực phẩm TP.HCM [2].Bộ môn công nghệ sinh học (2016) Bài giảng thực hành công nghệ enzyme, trường ĐH Công nghiệp thực phẩm TP.HCM [3].Phạm Xuân Toản, Các trình thiết bị công nghệ hóa chất thực phẩm, 2000, NXB Khoa học kĩ thuật [4] Nguyễn Đức Lượng (2014), Công nghệ enzyme, NXB ĐH Quốc gia TP.HCM [5] Lê Văn Hoàng (2007), Các trình thiết bị công nghệ sinh học, NXB Khoa học kỹ thuật [6] Võ Văn Bang (2009), Quá trình thiết bị công nghệ hóa học thực phẩm, NXB ĐH Quốc gia TP.HCM [7] Nguyễn Văn Lụa (2014), Quá trình thiết bị công nghệ hóa học, Trường ĐH Bách Khoa TP.HCM Tài liệu tiếng anh [8] Mona K Gouda (2006) Optimization and purfication of alkanline proteases produced by Marine Bacillus sp MIG newly isolated from eastern harbour of Alexanderia Polish Journal of Microbiology: 119 – 126 [9] Pmar Cahk (2001), biocess development for serine alkaline protease production: A review [10] Master’s Thesis, November 2009, Modelling and Control of a Spray Drying Process, 1st edition, Technical university of Denmark: 47-62 [11] Aysegul Namaldi (2007), Effects of Spray Drying Temperature and Additives on the Stability of Serine Alkaline Protease Powders [12] Alya Sellami-Kamoun (2006), Stability of thermostable alkaline protease from Bacillus licheniformis RP1 in commercial solid laundry detergent formulations 13 ... vào buồng sấy, cấu tạo kích thước buồng sấy 2.3 Tính toán thông số kĩ thuật sấy phun enzyme protease kiềm với công suất 200 tấn/ năm Công suất 200 tấn/ năm nghĩa năm từ lượng dịch enzyme trình trích... phú Chính lí trên, nhóm chọn đề tài thiết kế trình sấy phun enzyme protease kiềm với công suất 200 tấn/ năm Với đề tài này, giúp nhóm có hội tiếp cận gần với công nghệ mới, có ứng dụng cao đời... thông số kĩ thuật sấy phun enzyme protease kiềm với công suất 200 tấn/ năm 2.3.1 Cân vật chất cho thiết bị sấy phun sương 2.3.2 Tính lượng không khí khô cần thiết: .9 2.3.3