thực hành quá tình thiết bị

I LÝ THUYẾT I Vật liệu ẩm a) Độ ẩm tương đối: Độ ẩm tương đối hay gọi độ ẩm toàn phần, số phần trăm khối lượng nước chứa kg vật liệu ẩm Trong đó: ω : độ ẩm tương đối vật liệu (%) ( 0% ≤ ω ≤ 100% ) Ga : khối lượng nước vật liệu ẩm G : khối lượng vật liệu ẩm GK : khối lượng vật liệu khô b) Độ ẩm tuyệt đối: Độ ẩm tuyệt đối gọi độ ẩm tính theo vật liệu khơ, số phần trăm nước chứa kg vật liệu khô, độ ẩm tuyệt đối ωK bằng: Do khối lượng ẩm Ga chứa vật liệu lớn khối lượng vật liệu khô nên khác với độ ẩm tương đối, độ ẩm tuyệt đối lớn 100% II Sấy phun Sấy phun trình biến đổi dòng nhập liệu dạng lỏng (dung dịch, nhũ tương, huyền phù) thành sản phẩm dạng bột khô tác dụng nhiệt độ Dịch lỏng phun thành dạng hạt mịn (sương) vào buồng sấy, tiếp xúc với dòng khơng khí nóng làm cho nước bốc với tốc độ nhanh, tạo sản phẩm dạng bột khô mịn Thực hành trình thiết bị Quá trình sấy phun có ưu điểm sau: + Có thể sấy sản phẩm nhạy cảm với nhiệt độ, sản phẩm sinh học…ở + áp suất thường nhiệt độ thấp + Nguyên liệu tiếp xúc với tác nhân sấy thời gian ngắn, nhiệt độ nguyên liệu không bị tăng cao Nhờ mà giảm thiểu biến đổi sản phẩm hạn chế tổn thất chất dinh dưỡng + Phương pháp sấy phun tạo sản phẩm dạng hạt cầu, sản phẩm có độ đồng cao hình dạng kích thước + Phương pháp sấy liên tục cho suất cao, dễ tự động hoá Tuy nhiên phương pháp sấy phun tồn số nhược điểm sau: + Khơng sấy dung dịch có độ nhớt cao + Yêu cầu vốn cao, trình xử lý, thu hồi sản phẩm tách bụi làm tăng chi + phí + Thiết bị yêu cầu cơng nghệ chế tạo có độ xác cao Các yếu tố ảnh hưởng đến trình sấy phun: - Nồng độ chất khô nguyên liệu: + Nồng độ cao: lượng nước bay làm giảm lượng thời gian sấy làm tăng độ nhớt ngun liệu gây khó khăn cho q trình sấy phun + Nồng độ thấp: tốn lượng thời gian sấy, giảm suất - Loại chất bao sử dụng - Nhiệt độ tác nhân sấy: + Nhiệt độ tác nhân sấy ảnh hưởng đến ẩm độ 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 nhiệt độ tác nhân sấy tăng cao, độ ẩm cuối bột sản phẩm không giảm thêm nhiều Hơn nữa, việc gia tăng nhiệt độ gây phân hủy số cấu tử nguyên liệu mẫn cảm với nhiệt - Cấu tạo vòi phun, lưu lượng nhập liệu, lưu lượng khí nóng… Qui trình thực hành sấy phun: Thực hành trình thiết bị Chất bao Hòa tan Vitamin C Sấy phun Phân tích II TIẾN HÀNH THÍ NGHIỆM Dụng cụ nguyên liệu: ống đong 1000ml cốc thủy tinh 500ml đũa thuủy tinh Cân phân tích Máy sấy phun Tủ sấy Maltodextrin DE12 Buret Chuẩn bị dịch sấy phun: - Pha 1000 ml nước với maltodextrin, nồng độ maltodextrin 30% theo khối lượng - Chia đợt : Lần 1: chạy thử mẫu dùng 500ml dd cho vào nhập liệu, chạy thử mẫu Lần 2: chạy mẫu lấy số liệu dùng 500ml dung dịch lại Các thơng số sấy phun: Dịch sấy phun chuẩn bị đem sấy phun nhiệt độ đầu vào170oC , nhiệt độ đầu 77.5oC, độ tuột áp 990mm H2O, áp suất 2kg/cm2, thời gian sấy 30 phút với lưu lượng nhập liệu 2ml/phút Phân tích mẫu sấy phun: Thực hành trình thiết bị  Tồn bột sấy phun cân để xác định hiệu suất thu hồi bột qua máy sấy - Tính hiệu suất thu hồi bột qua máy sấy phun - Lấy mẫu mẫu 5g sấy 105oC đến khối lượng không đổi để xác định ẩm độ Trong đó: mB lượng bột thu sau sấy phun toàn lượng dịch(mhh) III BÁO CÁO KẾT QUẢ Tính ẩm độ nguyên liệu - Cân xác 5g bột sau sấy cho vào đĩa nhôm - Sấy 105oC 24h - Lấy mẫu cân xác định độ ẩm Bảng1: Kết ẩm độ nguyên liệu sau sấy Số Khối Khối Khối lượng Khối lượng Ẩm độ Ẩm độ mẫu lượng lượng đĩa đĩa nhôm tương tuyệt đối đĩa bột nhôm+bột +bột sau sấy đối nhôm m2(g) m(g) 24h ms(g) m1(g) 9,372 8,022 10,601 5,002 4,999 5,013 14,374 13,021 15,614 14,084 12,649 15,337 m1 m2 m3 2,017 2,082 1,77 2,059 2,941 1,806 Tính hiệu suất thu hồi máy sấy: - Pha 1000ml nước với maltodextrin, nồng độ maltodextrin 30% theo khối lượng cho vào máy sấy phun + Để có dung dịch maltodextrin 30% theo khối lượng, ta lấy 333,33 (g) maltodextrin hòa tan vào 1000 ml nước => ta 1000 ml dung dịch chứa 30% maltodextrin + Từ suy 500ml dung dịch chứa 166.67 (g) maltodextrin Kết sau sấy phun: mbình=395,097 (g) mbình+bột=436,310 (g) mbột=41,213 (g) Thực hành trình thiết bị Hiệu suất thu hồi bột qua máy sấy phun, lấy giá trị trung bình ẩm độ tương đối H(%)== Nhận xét thí nghiệm - Thời gian sấy phun tương đối ngắn hiệu suất khơng cao, bột sấy phun bám dính nhiều cyclone cần phải tác dụng lực để bột rơi xuống bình thu mẫu - Sản phẩm bột sau sấy có ẩm độ đạt yêu cầu - Cấu tạo máy sấy phun đơn giản dễ dàng cho việc vệ sinh máy sau sấy IV TRẢ LỜI CÂU HỎI Vẽ sơ đồ cấu tạo nêu nguyên tắc hoạt động máy sấy phun (buồng sấy vẽ theo tỷ lệ kích thước máy thật)  Vẽ sơ đồ cấu tạo máy sấy phun: Thùng chứa nguyên liệu vào Máy nén 3, 4, 5, Nhiệt kế Buồng sấy Bộ điều khiển Thực hành trình thiết bị Cyclone lọc bụi thu hồi sản phẩm 10 Bơm nước 11 Áp kế chữ U 12 Quạt tạo dòng xốy khí (li tâm) 13 Ống cách nhiệt  Nguyên tắc hoạt động máy sấy phun: Quá trình sấy phun trình chuyển đổi dòng nhập liệu dạng lỏng thành sản phẩm dạng bột Dòng nhập liệu phân tán thành hạt nhỏ li ti nhờ cấu phun sương Cơ cấu phun sương thường có dạng đĩa quay vòi áp lực Những hạt lỏng phun tiếp xúc với dòng khí nóng, kết nước bốc nhanh chóng nhiệt độ vật liệu trì mức thấp Nhờ mà vật liệu sấy khô mà không làm thay đổi đáng kể tính chất sản phẩm Thời gian sấy khô hạt lỏng dạng sương sấy phun nhanh nhiều so với trình sấy khác Sấy phun gồm trình sau: Giai đoạn 1: Nguyên liệu cho vào thùng chứa nguyên liệu (1) đưa vào béc phun phun thành dạng sương mù tác động dòng khí động từ bình khí nén(2) Kích thước giọt nhỏ sau giai đoạn phun sương dao động khong 10 ữ 200 àm Giai on 2: hũa trn sương mù với dòng tác nhân sấy (khí nóng) buồng sấy (7) Đây giai đoạn tách ẩm khỏi nguyên liệu Do nguyên liệu phun sương nên diện tích tiếp xúc giọt lỏng tác nhân sấy lớn Do ẩm nguyên liệu bay nhanh chóng Thời gian diễn tách ẩm từ vài giây tới hai chục giây Giai đoạn 3: tách sản phẩm khỏi dòng tác nhân sấy cyclone (9) Khi sấy khô sản phẩm dạng bột mịn theo dòng khí (tạo nhờ bơm hút) tiếp tục qua cyclone thu hồi sản phẩm, chiều chuyển động dòng khí bị thay đổi đột ngột nhờ ống dẫn khí, có khơng khí qua ống dẫn khí sản phẩm sấy bị dộng năng, rơi xuống thu qua van tháo sản phẩm Hiệu suất thu hồi sản phẩm thiết bị sấy phun dao động khoảng 90 ÷ 98% Kể tên loại đầu phun, nêu ưu nhược điểm loại Vòi phun áp lực: - Nguyên tắc hoạt động: Thực hành q trình thiết bị Dòng lỏng nén đến áp suất thích hợp (5 – MPa) vào vòi phun với tốc độ lớn, đường kính lỗ vòi phun phải từ 0.4 đến mm Cuối vòi phun phải có chi tiết dạng cánh quay tự quanh trục tạo tốc độ xốy li tâm, dòng xốy bị phân tán thành hạt nhỏ có kích thước từ 20 ÷ 100 µm - Ưu điểm: + Cơng cụ chi phí lượng thấp + Cấu tạo đơn giản, khơng có phần chuyển động nên khơng gây ồn + Thích hợp cho việc phun dung dịch keo, dung dịch có độ nhớt lớn - Nhược điểm + Khó điều chỉnh suất + Do lỗ vòi nhỏ nên đòi hỏi áp suất cao để tránh tắc nghẽn + Không dùng để phun loại huyền phù bột nhão Vòi khí động: - Ngun tắc hoạt động: Dòng dung dịch phun gặp dòng khơng khí nhiệt có mật độ lớn Hỗn hợp dịch thể tác nhân sấy đập vào đĩa quay hình nón Do suất lực ma sát mà dòng dung dịch bị phân tán thành hạt sương mù có đường kính từ – µm chia vòi phun dạng thành hai loại: loại áp suất khí thấp P S ≤ 0.001 MPa loại áp suất khí cao PS = (0.15 ÷ 0.7) MPa - Ưu điểm + Dùng cho tất hầu hết loại dịch thể kể huyền phù, bột nhão… + Dễ điều chỉnh suất, độ phân tán kích thước hạt sương - Nhược điểm + Tiêu tốn nhiều lượng + Năng suất không cao + Độ đồng hạt không cao Thực hành trình thiết bị TÀI LIỆU THAM KHẢO ... lượng nhập liệu, lưu lượng khí nóng… Qui trình thực hành sấy phun: Thực hành trình thiết bị Chất bao Hòa tan Vitamin C Sấy phun Phân tích II TIẾN HÀNH THÍ NGHIỆM Dụng cụ nguyên liệu: ống đong.. .Thực hành trình thiết bị Quá trình sấy phun có ưu điểm sau: + Có thể sấy sản phẩm nhạy cảm với nhiệt độ, sản... điều khiển Thực hành trình thiết bị Cyclone lọc bụi thu hồi sản phẩm 10 Bơm nước 11 Áp kế chữ U 12 Quạt tạo dòng xốy khí (li tâm) 13 Ống cách nhiệt  Nguyên tắc hoạt động máy sấy phun: Quá trình