ĐỒ ÁN BÁO CÁO THIET KE THIET BI SAY PHUN

Luận văn báo cáo nghiên cứu thiết kế thiết bị sấy phun trong ngành hóa

LỜI NĨI ĐẦU Sữa thức ăn tự nhiên có giá trị dinh dưỡng hoàn hảo vắt từ vú động vật Sữa chứa hầu hết chất dinh dưỡng cần thiết cho người protein, gluxit, lipit, vitamin, muối khoáng Những hợp chất cần thiết cho phần thức ăn ngày người Do sản phẩm từ sữa có ý nghĩa quan trọng dinh dưỡng người đối trẻ em, người già người bệnh Từ sữa, người ta sản xuất nhiều loại thực phẩm khác sữa bột, sữa cô đặt, sữa lên men, mai, bơ, kem…Trong đó, sữa bột thời gian bảo quản dài, nhà sản xuất tiết kiệm phần lớn cho chi phí vận chuyển sữa sản phẩm có khối lượng giảm nhiều lần ta so sánh với nguyên liệu sữa tươi ban đầu Việc chế biến sản xuất sữa bột có nhiều ý nghĩa quan trọng, ưu điểm lớn tăng thời gian bảo quản sữa giảm chi phí vận chuyển có ý nghĩa quan trọng kinh tế Có nhiều phương pháp để sản xuất sữa bột phương pháp sản xuất cho loại sản phẩm có chất lượng khác nhau, phổ biến phương pháp sấy phun phương pháp sấy màng mỏng Sữa bột xuất từ lâu đời giới từ kỉ 13-14 người Mông Cổ sấy sữa ánh nắng mặt trời Năm1902 Just Hatmaker phát minh thiết bị sấy trục để sản xuất sữa bột Thị trường Việt Nam có hai nhóm sản phẩm sữa bột nguyên kem sữa bột gầy thời gian bảo quản sữa bột nguyên kem tháng, sữa bột gầy lên đến năm Sữa bột sử dụng gia đình để pha chế mà ngun liệu quan trọng nhiều ngành công nghiệp khác sản xuất sữa tái chế sản phẩm chế biến từ sữa như: sữa lên men, sữa cô đặc, kem…trong công nghiệp sản xuất bánh nướng, công nghiệp sản xuất kẹo, chocolate, sơcơla, xúc xích Ở đồ án nhóm em đề cập đến số vấn đề sau: ngun liệu sữa, q trình cơng nghệ sấy phun sữa bột, thiết bị cơng đoạn sấy sữa bột CHƯƠNG : TỔNG QUAN 1.1 Tổng quan nguyên liệu Nguyên liệu cho trình sản xuất sữa bột sữa đặc đặc từ sữa tươi Sữa tươi vắt có nhiều thành phần dinh dưỡng có giá trị cao cân đối đạm, chất béo gluxít , chất khoáng nguyên tố vi lượng đáp ứng nhu cầu dinh dưỡng người Ngoài nguyên liệu sữa tươi có ngun liệu phụ khác như: đường, vitamin, chất ổn định… Sữa chất lỏng sinh lý tuyến sữa tổng hợp từ hợp chất có máu, tiết từ tuyến vú động vật nguồn thức ăn để ni sống động vật non Sữa có đầy đủ dinh dưỡng cần thiết cho phát triển thể Những chất có khả đồng hóa cao từ lâu người biết sử dụng sữa loại thực phẩm bổ dưỡng cho thể trẻ sơ sinh Trong sữa có số thành phần như: lipid, glucid, protein, chất khống, vitamin, ngồi có chất màu nhiều chất khác Trong chất trừ nước chất bay chế biến chất lại gọi chất khơ sữa Hàm lượng chất khô sữa khoảng 10 – 20 % tùy theo loại sữa, chất khô sữa nhiều giá trị thực phẩm cao, khơng kể đến lipit chất khơ sữa gọi chất khơ khơng béo Thành phần hóa học loại sữa không giống nhau, chúng thay đổi phụ thuộc vào nhiều yếu tố thời kỳ tiết sữa, thành phần thức ăn, phương pháp vắt sữa, điều kiện chăn nuôi, sức khỏe, tuổi, độ lớn vật, loài, giống nhiều yếu tố khác Bảng phân tích thành phần hóa học sữa từ loại động vật khác dùng làm thực phẩm Bảng 1.1: Thành phần hóa học số loại sữa Tổng chất khô (%) Béo (%) Protein (%) Casein (%) Lactose (%) Bò 12.60 3.80 3.35 2.78 4.75 Dê 13.18 4.24 3.70 2.80 4.51 Cừu 17.00 5.30 6.30 4.60 4.60 Thành phần Nước Chất béo Protein Đường Lactose Khoáng chất % theo khối lượng 80 – 90 % 3,5 – 3,7 % 3,0 – 3,3 % 3,5 – 5,5% 0,5 – 0,7 % 1.1.1 Thành phần vật lý hóa học sữa 1.1.1.1 Thành phần vật lý Sữa dạng lỏng, nhớt có màu trắng đục hay vàng nhạt, có mùi thơm đặc trưng, vị Tỷ trọng sữa biến thiên từ 1,028 – 1,038 (g/l) pH biến thiên từ 6,5 – 6,8 Độ axit từ 0,14 – 0,18% axit lactic Độ nhớt sữa: cP 200C Khối lượng riêng Là thông số định trạng thái thành phần có sữa , khối lượng riêng sữa tươi có giá trị từ 1028 – 1035 kg / m Giá trị thay đổi phụ thuộc vào loài giống gia súc, chu kỳ tiết sữa nhiệt độ môi trường Độ chua sữa Độ chua sữa có diện ion H + Ở 20 o C độ pH sữa có giá trị khoảng 6,5 – 6,7 phụ thuộc vào loài chu kỳ tiết sữa Độ nhớt sữa Phụ thuộc vào nhiệt độ trạng thái phân tán chất có tong sữa Thơng thường độ nhớt sữa có giá trị khoảng 20 cp 20o C Áp suất thẩm thấu sữa Áp suất thẩm thấu sữa (P tt) tạo chất có khả phân tán cao đường lactose, muối Thông thường áp suất thẩm thấu sữa có giá trị vào khoảng 6,6 atm 0oC Nhiệt độ đơng đặc Sữa có nhiệt độ đơng đặc từ -0,53 tới – 0,57 oC tùy theo loại sữa Nhiệt độ đơng đặc trung bình -0,54 oC, thấp nhiệt độ đông đặc nước sữa có số chất hòa tan đường lactose, khống … Ngồi ngun liệu sữa tươi có số ngun liệu phụ q trình sản xuất sữa bột như: đường, vitamin, chất ổn định…nhằm mục đích tạo độ đặc cho sản phẩm sữa, tạo độ ngọt, màu vàng đặc trưng cho sữa Đường maltosedextril có tác dụng làm cho sản phẩm sữa bột bền nhiệt, khơng bị biến tính sấy sản phẩm sữa bột khơng bị vón cục 1.1.1.2 Thành phần hóa học 1.1.1.2.1 Nước Nước thành phần chiếm chủ yếu sữa đóng vai trò quan trọng, dung mơi hòa tan chất hữu vô cơ, môi trường cho phản ứng sinh hóa Hàm lượng nước sữa chiếm khoảng 87% lít sữa Phần lớn lượng nước sữa ngồi đun nóng, người ta làm bốc nước sữa tươi để chế biến thành sữa đặc, sữa bánh sữa bột sản phẩm dễ vận chuyển dễ bảo quản sữa tươi 1.1.1.2.2 Lipid Chất béo thành phần quan trọng sữa Hàm lượng chất béo sữa thay đổi phạm vi rộng Có loại sữa béo, khoảng 3g 100 ml sữa, có loại sữa nhiều chất béo khoảng – g 100 ml sữa Đối với sữa bò hàm lượng béo khoảng 3,9% Chất béo sữa tồn dạng hạt hình cầu nhỏ Kích thước hạt chất béo phụ thuộc vào nhiều yếu tố như: loài, giống, tùy vật, thời gian khác thời kỳ tiết sữa… Các hạt chất béo kích thước lớn dễ tách khỏi sữa hạt chất béo có kích thước nhỏ Khi để sữa n lặng thời gian, hạt chất béo sữa lên mặt tạo thành lớp váng mỏng gọi váng sữa Trong thành phần chất béo sữa có tới 20 loại axit béo khác nhau, 2/3 axit béo no lại axit béo chưa no Trong số axit béo sữa có nhiều axit béo dễ hòa tan nước (ví dụ axit caproic) Chất béo sữa dễ xảy trình phân hủy làm thay đổi thành phần tính chất sữa trình thủy phân, q trình oxy hóa,… làm giảm dần chất lượng sữa nhiều làm hỏng sữa Ngồi chất béo thuộc nhóm lipid, sữa có photphatid số chất khác hàm lượng không nhiều, photphatid có khoảng 0,5 – 0,7g lít sữa, chủ yếu lecithine Các loại acid béo có sữa ghi nhận bảng sau : Acid béo Butyric % theo khối lượng 3,0 - 4,6 Trạng thái tồn Caporic 1,3 – 2,2 Lỏng Caprylic Capric 0,8 – 2,5 1,8 – 3,8 phòng C8H16O2 C10H20O2 Lauric 2.0 – 3.0 Rắn nhiệt độ phòng C12H24O2 Myrintic 7.0 – 11,0 C14H28O2 Palmtic 25,0 – 29,0 C16H32O2 Stearic Oleic 7,0 – 13,0 30,0 – 40,0 C18H36O2 C18H34O2 Linoleic > 1,0 Lỏng Aradidonic > 1,0 phòng ở nhiệt nhiệt Cơng thức hóa học C4H8O2 độ C6H12O2 độ C18H30O2 C18H32O2 1.1.1.2.3 Ptotein Nhóm hợp chất hữu quan trọng sữa protein Hàm lượng protein loại sữa không chênh lệch nhiều, chúng thường nằm giới hạn 3,0 – 4,6% Riêng sữa bò hàm lượng protein khoảng 3,3 – 3,5% Các protein sữa protein hoàn thiện Trong thành phần protein sữa có đến 19 loại acid amin khác nhau, có đầy đủ acid amin khơng thay như: valin, lơxin, izolơxin, metionin, treonin, phenylalanin, triptophan lyzin Trong sữa có loại protein chủ yếu: casein chiếm khoảng 80%, lactoalbumin chiếm 12% lactoglobulin chiếm 6% tồn lượng protein có sữa vài loại protein khác hàm lượng khơng đáng kể Peot0n asein nhóm protein chủ yếu protein sữa Nó bao gồm nhiều loại casein khác γ – casein, β – casein, κ – casein, α – casein α – casein thể phức hợp phosphoryl gồm có αs1, αs2, αs3, αs4, αs5, αs6 – casein α – casein thành phần chủ yếu có sữa bò lại thứ yếu sữa người α – casein glycoprotein diện khắp nơi thể mixen casein Chính mà mixen trạng thái ổn định α – casein β – casein không tan sữa tươi Các protein chứa nhóm photphat (photpho chiếm khoảng 0,8% tồn casein) nhóm photphat kết hợp với ion Ca2+ Sự trung hòa phần lớn điện tích âm ngăn ngừa α – casein β – casein kết khối kết tủa Hai phân tử casein tồn cách ổn định sữa có diện γ – casein Casein không tồn tự sữa tồn dạng hạt mixen có kích thước từ 0,003 – 0,3 μm Trung bình hạt chứa hàng ngàn phân tử α – casein β – casein Hiệu bảo vệ γ – casein góp phần gia tăng điện tích âm hạt mà không kết hợp với ion Ca2+ Mỗi hạt casein chứa khoảng 70% nước 30% chất khô Trong thành phần chất khô casein chiếm khoảng 93% muối (chủ yếu canxi photphat) chiếm khoảng 7% Lactoglobulin gọi globulin sữa Hàm lượng lactoglobulin sữa khoảng 0,1% theo khối lượng chiếm tỉ lệ 3% so với lượng protein chung Globulin sữa có nhiều sữa non, thuộc loại protein đơn giản protein hoàn thiện Trong sữa, globulin tồn dạng keo có độ phân tán so với albumin sữa khoảng 18.000 lần Globulin có dạng đồng phân: β – lactoglobulin, epglobulin pseudogglobulin Chúng khác khả hòa tan nước tính kháng trùng β – lactoglobulin khơng tan nước, hòa tan tốt dung dịch muối loãng Epglobulin tan nước có mặt muối Pseudoglobulin hòa tan nước ngun chất Lactoalbumin gọi albumin sữa Hàm lượng lactoalbumin sữa không nhiều khoảng 0,5 – 1,0% tùy loại sữa Trong sữa non có nhiều lactoalbumin sữa thường Khác với casein, lactoalbumin sữa dạng hòa tan Dưới tác dụng nhiệt độ cao lactoalbumin bị đông tụ Trong môi trường axit, tăng nhiệt độ mức độ đơng tụ nhanh mau Các enzyme làm đơng tụ casein khơng có khả làm đông tụ lactoalbumin Sau đông tụ, lactoalbumin khả hòa tan lại nước, hòa tan lại vài loại dung mơi 1.1.1.2.4 Glucid Glucid có sữa chủ yếu lactose Hàm lượng lactose sữa khoảng 4,5 – 5,1% tùy theo loại sữa Đối với sữa bò hàm lượng khoảng 4,9% Lactose sữa dạng hòa tan Lactose khó bị thủy phân loại đường khác Lactose bị thủy phân cho phân tử glucose phân tử galactose C12H22O11 C6H12O6 lactose glucose + C6H12O6 galactose Ở nhiệt độ cao, lactose bị biến thành caramen Vì khử trùng sữa, phần lactose bị caramen hóa nên màu sữa sau khử trùng thường sẫm lúc chưa khử trùng, đồng thời lactose kết hợp với nhóm amin protein sữa (casein) để tạo thành hợp chất melanoidin có màu sẫm Dưới tác dụng vi khuẩn lactic, lactose bị lên men thành acid lactic gọi trình lên men lactic Dưới tác dụng vi khuẩn propionic, acid lactic chuyển hóa thành acid propionic, acid acetic khí cacbonic Phản ứng sở trình chế biến số loại phômai Sự lên men lactic ứng dụng rộng rãi vào việc sản xuất sản phẩm chế biến sữa sữa chua, phômai… 1.1.1.2.5 Chất khống Nhiều cơng trình nghiên cứu xác nhận lượng chất khống sữa thỏa mãn đầy đủ nhu cầu chất khoáng cho thể Hàm lượng chất khoáng sữa khoảng 0,6 – 0,8% tùy loại sữa Hàm lượng khống sữa bò khoảng 0,7% Chất khống sữa có nhiều loại như: kali, canxi, natri, magiê, sắt, mangan, iốt, nhôm, crôm,… Trong kali canxi nhiều Các loại muối khống sữa có nhiều loại, phổ biến muối photphat, clorua, citrat, caseinat… 1.1.1.2.6 Vitamin Sữa thức ăn có chứa nhiều loại vitamin cần thiết cho thể, hàm lượng vitamin không cao Số lượng hàm lượng loại vitamin sữa phụ thuộc vào nhiều yếu tố thức ăn, điều kiện chăn ni, giống, lồi tuổi loại gia súc Trong sữa bò có nhiều loại vitamin tan chất béo (vitamin A, D, E, K…), vitamin tan nước (vitamin B1, B2, B12, C, PP…) Vitamin A có nhiều sữa, sữa non có nhiều sản phẩm chế biến từ sữa bơ Hàm lượng vitamin A sữa khoảng 0,2 – mg/l sữa Hàm lượng vitamin A sữa nhiều hay thường phụ thuộc vào hàm lượng carotene có thức ăn gia súc Vitamin D sữa khoảng 0,002 mg/l sữa Vitamin D khơng bị biến đổi q trình khử trùng sữa Vitamin B1 sữa khoảng 0,4 mg/l sữa Trong trình khử trùng bảo quản, hàm lượng vitamin B1 giảm dần, giảm tới 15 – 20% Vitamin B2 sữa khoảng 1,7 mg/l sữa Hàm lượng vitamin B2 có nhiều, sữa non, ngày vắt sữa hàm lượng vitamin B2 giảm dần Vitamin B12 sữa khoảng 0,1 – 0,3 mg/l sữa Vitamin PP sữa khoảng 1,5 mg/l sữa Thức ăn bò khơng ảnh hưởng đến hàm lượng vitamin PP sữa Vitamin PP tổng hợp thể bò Vitamin C hàm lượng vitamin C sữa thay đổi giới hạn rộng, khoảng – 20 mg/l sữa Trong sữa non có nhiều vitamin C, cuối thời kỳ tiết sữa lượng vitamin C sữa giảm dần Trong trình khử trùng, lượng vitamin C sữa giảm, đặc biệt khử trùng có khơng khí hàm lượng vitamin C giảm nhiều 1.1.1.2.7 Enzyme Enzyme protein có khả kích hoạt phản ứng hóa học, ảnh hưởng đến giai đoạn tốc độ phản ứng Enzyme xúc tác phản ứng không bị biến đổi lượng gọi xúc tác sinh học Hai yếu tố ảnh hưởng mạnh đến tính chất enzyme nhiệt dộ pH Nhiệt độ thích hợp enzyme 25 – 500C, nhiệt độ thấp làm ngừng hoạt động enzyme, nhiệt độ cao làm phân hủy enzyme Trong sữa có nhiều loại enzyme khác nhau, chúng ảnh hưởng tới chất lượng sữa sản phẩm chế biến từ sữa Enzyme lipaza có tác dụng xúc tác q trình thủy phân chất béo sữa, tạo thành glyxerin, acid béo số sản phẩm khác Những chất làm cho sữa có mùi vị lạ làm giảm chất lượng sữa Nhiều vi sinh vật có khả sản xuất enzyme lipaza, đặc biệt vi khuẩn bacillus sản xuất enzyme lecithinase công vào hợp chất lecithine, loại photpholipid chứa màng hạt béo Lecithine hợp chất glycerol hai acid béo, acid photphoric choline, enzyme lecithinase hydrate hóa hợp chất thành diglycerid phosphoryl choline Lớp màng chất béo bị phá hủy, hạt béo kết tụ lại tách thành lớp kem bề mặt dịch sữa Enzyme photphataza có sữa tươi, có tác dụng xúc tác trình thủy phân photpho glycerin sữa, tạo thành glycerin, acid béo, acid photphatrit số sản phẩm khác Sự diện enzyme phosphataza sữa xác định cách thêm vào sữa ester acid photphoric chất thị màu có màu sắc thay đổi tác dụng với rượu giải phóng Phosphataza bị phân hủy nhiệt độ cao thời gian ngắn Enzyme peroxidaza có tác dụng xúc tác trình oxi hóa chất béo sữa, làm cho chất lượng sữa giảm dần Trong sữa tươi vắt, chưa khử trùng có mặt enzyme peroxidaza Enzyme peroxidaza bị phá hủy nhiệt độ 80 0C vài giây Vì vậy, người ta dựa có mặt enzyme sữa để xác định xem sữa qua khử trùng hay chưa Nếu qua khử trùng, sữa khơng hoạt tính enzyme peroxidaza Enzyme lactaza: đường lactose thuộc nhóm hydratcacbon, nguồn lượng lớn chế độ ăn Nó phân hủy thành hợp chất có lượng cao, tham gia vào phản ứng sinh học, hydratcacbon nguyên liệu tổng hợp nên hợp chất hóa học quan trọng thể Lactose bị công vi khuẩn lên men lactic, vi khuẩn sản sinh enzyme phân hủy lactose gọi lactaza thành glucose galactose Galactose chuyển thành acid khác có acid lactic quan trọng Khi sữa bị chua tức có lên men lactose thành acid lactic Nếu sữa bị xử lý nhiệt độ cao lưu nhiệt độ đó, trở nên có màu nâu có vị caramen, q trình gọi caramen hóa kết phản ứng lactose protein gọi phản ứng maillard 1.1.1.2.8 Lactose Sữa bò chứa khoảng 4,6% đường lactose, loại đường tìm thấy thành phần sữa Nó thuộc nhóm chất hydratcacbon, disaccharid chứa hai monosaccharid galactose glucose Đường lactose tan nước dạng phân tử dung dịch Lactose 30 lần so với đường mía 1.1.1.2.9 Các chất khí Trong sữa tươi thường có chứa số chất khí khí nitơ, khí cacbonic, khí oxi… Hàm lượng chất khí sữa khơng nhiều, lít sữa có khoảng 50 – 90 ml chất khí Các chất khí thường tạo thành bọt khí sữa, bọt khí nơi thích hợp cho loại vi sinh vật “ẩn nấp” phát triển Vì sữa có nhiều chất khí khơng có lợi Trong q trình khử trùng, hàm lượng chất khí sữa giảm 1.1.1.2.10 Các chất miễn dịch Trong sữa có nhiều chất miễn dịch khác Các chất miễn dịch có tác dụng bảo vệ sữa khỏi hư hỏng Hàm lượng chất miễn dịch khơng nhiều đóng vai trò quan trọng thể Chất miễn dịch dễ bị phá hủy nhiệt độ (65 – 700C) Ngoài sữa chứa lượng bạch cầu 10 Nu 0,41 * Re 0, * Pr 0,35 0,41 * 47110, * 0,67 0,35 57,3 Từ ta tính hệ số cấp nhiệt phía khơng khí ngồi ống :  *d2 Nu *  57,3 * 3,29 *10  Nu   2   49,6(W / m o C ) 2 d2 0,038 - Hệ số truyền nhiệt tổng quát cho calorifer : K 1  18,5(W / m o C ) 3 1  1 * 10        20,3 49,6 46,5 - Độ chênh lệch nhiệt độ trung bình logarit: Trong calorifer dòng khơng khí va dòng khói lò trao đổi nhiệt với cách hỗn độn calorifer có nhiều ngăn làm đổi hướng dòng khơng khí phía ngồi ống Lúc chênh lệch nhiệt độ trung bình lớn trường hợp xi chiều nhỏ trường hợp ngược chiều tính theo cơng thức sau: t = tng*  : tng = tf1 – tf2 = 206 – 115 = 91 oC  hệ số hiệu chỉnh Để tính  ta cần tính : R P t 'f  t 'f' t '' f2  t ' f2 t 'f'  t 'f t ' f1  t ' f2   290  122 0,99 200  30 200  30 0,654 290  30 từ hai thông số dựa vào đồ thị thực nghiệm ta tra :  = 0,89 thay vào ta có : t = 91* 0,89 = 81 oC Tổng diện tích bề mặt trao đổi nhiệt F Q2 122,12 * 10  98,2(m ) K * t lg 14,1 * 81 Diện tích mặt ngồi ống F1 ống = 2** dtb* L = 2* 3,14* (0,038 + 0,034 )* /2 = 0,45 (m2) Trong L chiều dài thiết bị , chọn sơ L = m Tổng số ống cần cho thiết bị truyền nhiệt n F 98,2  218 ( ống) F1ong 0,45 Đường kính thiết bị dược xác định công thức sau D = s* (m – 1) + * d1 m  1 ; 4 ( n  1)   * (218  1) 17 3 s = 1,5* d1 = 0,054 (m) Vậy : D = 0,054*(17 – 1) + 4*0,038 = 1(m) L/D =  (2 – 2,5 ) lựa chọn sơ ban đầu hợp lý Lượng nhiên liệu tiêu tốn Khơng khí điều kiện thường t = 30oC đốt cháy với dầu FO vàđốt nóng lên đến nhiệt độ cao sau trộn với khơng khí ban đầu trở thành khói lò trao đổi nhiệt với tác nhân sấy có : Lưu lượng : G2’= 0,6 (kg/s ) hay G2’ = 2160 (kg/h) Nhiệt độ : tk = 290 oC Nhiên liệu dùng để đốt dầu FO có thành phần chủ yếu paraffin từ C14 – C17 khoảng 10% cấu tử trơ (Tr) Lượng không khí khơ cần thiết để đốt cháy kg nhiên liệu : Lo = 11.6* %C + 34,8*%H Đối với dầu FO có 70% C ; 15% H ; lại cấu tử trơ Lo = 11,6*0,7 + 34,8*0,15 = 15,43 (kg kk khô/kg nhiên liệu) Sau cháy với dầu trở thành khói lò dẫn vào buồng hồ trộn với khơng khí ban đầu để có nhiệt độ mong muốn Q trình đặc trưng hệ số dư khơng khí  Qc *  bd  C nl * t nl  (9 * H  A) *  (1  (9 * H  A  Tr )) * C pk * t k Lo * ( x o * (  hao )  C pk (t k  t o )) Trong : - bd : Hiệu suất buồng đốt (bd = 0,8 ) - Qc : Nhiệt trị cao nhiên liệu (Qc = 43157 kj/kg) - Cnl,tnl : Nhiệt dung riêng nhiệt độ nhiên liệu - Cpk,tk :Nhiệt dung riêng nhiệt độcủa khói lò (Cpk = 1,027 kj/kg.độ) - ha, o : Enthanpi nước chứa khói lò sau buồng hồ trộn khơng khí trời(ha = 2960kj/kg , hao = 2554 (kj/kg)) - xo,to : Hàm ẩm nhiệt độ ban đầu khơng khí (x o = 0.02 kg/kg kk khơ) - A : Lượng nước có nhiên liệu (A~0) - Tr : Hàm lượng chất trơ có nhiên liệu ( Tr = 10% ) Thay vào ta tính  43157 * 0,8  1,27 * 29  (9 * 0,15) * 2960  (1  (9 * 0,15  0,1)) * 1.027 * 290 16,2 15,43 * (0,02 * (2960  2554)  1,027 * (290  30)) Lượng khơng khí khơ sau buồng hồ trộn cần thiết Lk = ( Lo + 1) - (Tr + 9.H + A) = (16,2*15 +1 ) – (9*0,15 +0,1) = 249,5 ( kg kk khô /kg nl) Lượng nhiên liệu tiêu tốn : B = G2’/ Lk = 0,6*3600 /249,5 = 8,7 (kg / h ) Thể tích nhiên liệu tiêu tốn cho trình sấy là: Vd = B/d = 8,7 /0,86 = 10,1 ( l/h ) 4.2 Tính chọn xyclon lắng Đường kính xyclon tính theo cơng thức sau: D V 0,785 *  q đó: V ; lưu lượng khơng khí , m3/s V = 0,653 m3/s q , tốc độ quy ước ; q = ( 2,2 – 2,5 ) m/s Chọn tốc độ quy ước q = 2,5 m/s D 0,654 0,6( m) 2,5 * 0,785 - Vậy chọn xyclon có đường D = 600 mm; thơng só kỹ thuật xyclon sau: Đường kính cửa vào : 0,105 m Chiều cao cửa vào : 0,33 m Đường kính ống tâm : 0,29 m Chiều cao ống tâm : 0,45 m Chiều cao phần trụ : 0,8 m Tổng chiều cao : 1,85 m Trở lực qua xyclon Hệ số trở lực qua xyclon tính theo cơng thức sau: p  *  q2 *  ; N / m2  , hệ số trở lực phụ thuộc vào kiểu xyclon; tra bảng ta có  = 60  , khối lượng riêng khơng khí ,kg/m3  = 0,97 kg/m3 p 60 * 2,5 * 0,97 182( N / m ) 4.3 Tính chọn quạt đẩy quạt hút Chọn ống dẫn khơng khí có đường kính  = 300 mm Trở lực từ quạt đến calorifer, (xem khoảng cách từ quạt đến calorifer m) -Vận tốc dòng khí thổi ống: k  * Gk 2350 *  8,4(m / s)  * *  1,097 * 3600 * 3,14 * 0,3  *  8,4 * 0,3 Re  k  15,75 * 10 6  16 * 10 Ta có : Regh = * (/)8/7 Ren = 220 * (/)9/8 -Chọn ống tơn có sơn chống rĩ sét,  = 0,5 mm  0,5  1,67 * 10   (0,8  125) * 10   300 từ ta có Regh = 0,86* 104 Ren = 27,34 * 104 Ta thấy : Regh < Re < Ren , -Hệ số ma sát tính theo cơng thức sau:  0,1 * (1,46 *  100 0, 23  )  Re 0,1 * (1,46 * 1,67 * 10   100 ) 0, 23 2,64 * 10  15,57 * 10 -Trở lực từ quạt đến calorifer : p1  * L  8,4 *  * 0,026 * * 3,1( N / m )  0,3 Trở lực calorifer H kk n * A *  * T To đó: Hệ số ống chiếu dài m chon A = Tổn thất áp để khơng khí vào thiết bị cung với chổ đổi dòng 180 o xem tổn thất áp suất ống thiết bị H kk' 2 * H kk 2 * * *12,382 * 115  273 2614( N / m ) 273 Vì thiết bị chứa khơng khí nên cần cung cấp lượng khơng khí tăng lên.Do trở lực qua thiết bị tăng khoảng 25% tổng tổn thất qua thiết bị: Vậy tổng trở lực tổng cộng tháp sấy : p2 = 2614*1,25 = 3267,4 (N/m2) Trở lực từ calorifer đến phòng sấy -Vận tốc khơng khí ống dẫn: k  * Gk  * *   2350 * 12,38(m / s ) 0,746 * 3600 * 3,14 * 0,3  *  12,38 * 0,3 Re  k  7,82 * 10 6  47,5 * 10 Tương tự ta có:  0,1 * (1,46 *  100 0, 23  )  Re 0,1 * (1,46 * 1,67 * 10   100 ) 0, 25 2,25 * 10  7,82 * 10 trở lực : p  * L  15 12,38 *  * 0,025 * * 86,24( N / m )  0,3 Trở lực thiết bi sấy  16 16  1,68 0, Re (7,82 * 10 ) 0, p  * L 2 * 0,34 * 0,086 * 1,68 * * 0,2( N / m ) D 1,6 Trở lực đột thu đột mở vào thiết bị sấy Tiết diện ống:  * 2 F   3.14 * 0,3 0,071( m ) Tiết diện tháp sấy:  * D 3,14 *1,6 F1   2( m ) 4 Ta có tỷ lệ : F0 0,0355 ;từ tra bảng ta có  = 0,75 F1 Xem trở lực đột thu trở lực đột mở tổng trở lực đột thu đột mở tính theo biểu thức sau 2 12,38 p 2 *  * *  2 * 0,75 * 0,764 85,74( N / m ) 2 Bỏ qua trở lực đổi hướng trở lực khác Vậy tổng trở lực : p = pxyclon + p1+ p2 + p3 + p4 + p5 = 3442,3 N/m2 = Ht Hđ = 0,2*Ht – 544,02 = 144,44 (N/m2) Cột áp toàn phần quạt : Htp = Hđ + Ht = 144,44 + 3442,3 = 3586,74 (N/m2 ) ~ 358,7 mmH20 Chọn quat ly tâm : Ap suất quạt điều kiện thực tế H P H * 273  T  k * 293  H P 358,7 * (273  180) * 760 * 0,87 434,7(mmH 0) 293 * 760 * 1,11 - Cơng suất quạt tính theo biểu thức sau : N g * G1' * H P  * 1000 Trong G1’ = 0,653 kg/s  , Hiệu suất chung ;  = 0,7 HP , Cột áp toàn phần quạt N 9,81 * 0,653 * 434,7 3,89(kw) 0,7 * 1000 Trong hệ thống dùng hai quạt mắc nối tiếp công suất quạt N’ = (kw) Một quạt đặt trước calorifer đẩy khơng khí vào calorifer quạt đặt sau cyclone hút khơng khí khỏi thiết bị sấy Công suất động : Nđc =  * N ; với N = (2 – 5) ta chọn  = 1,15 Vậy công suất động Nđc = 1,15 * = 2,3 (kw) 4.4 Tính chọn bơm cao áp Dùng bơm cao áp , áp suất bơm tạo :p2 = 60 at Lưu lượng dịch sữa theo lý thuyết : Q G1 194  0,157( m / h)  l 1232 Cột áp toàn phần bơm tạo chạy : H p  p1  H o  H *g Trong : p1 p2 –Ap suất bề mặt chất chất lỏng khoảng hút khoảng đẩy p1 = at ; p2 = 60 at  - Khối lượng riêng chất lỏng :  = 1232 kg/m3 g – Gia tốc trọng trường Ho – Chiều cao hình học đưa chấy lỏng lên ; Ho = m H –Ap suất khắc phục trở lực đường ống ; H = 3% H Từ tính được: H = 510 (m) Cơng suất bơm : N Q * H *  * g 0,157 * 510 * 1232 * 9,81  0,4(kw) 1000 1000 * 0,7 * 3600 Để bơm làm việc an toàn ta chon hệ số an toàn  = N’ = *N = 0,8 (kw) Vậy ta chọn loại bơm : O B 4.5 Tính chân đỡ cho thiết bị Chọn loại chân đỡ hình vẽ Tổng khối lượng thiết bị là: M = 600 + 200 = 800 (kg) Tải trọng lên chân đỡ là: q M 800   200(kg ) z Với tải trọng dựa vào sổ tay q trình thiết bị hố học ta chọn chân đỡ với thơng số kích thước sau: Chiều cao chân: H = 2000 mm Góc mở 20o Chiều dày chân đở: s = 10 mm 4.6 Cữa quan sát Thiết kế cữa quan sát cửa người ( cữa để sữa chữa hay vệ sinh thiết bị ) Cữa người có kích thước : 0,4 x 0,5 (m) Cữa quan sát hình tròn có : d = 0,2 (m) CHƯƠNG 5: TÍNH VÀ ĐÁNH GIÁ HIỆU QUẢ KINH TẾ 5.1 Chi phí để thiết kế thiết bị Giá thành buồng sấy - Tổng khối lượng tháp làm thép không rỉ X18H10T 500 (kg ) Giá thành : 500* 50000 = 25000000 đ - Tổng khối lượng bích làm thép CT3 : 50*2 = 100 ( kg ) Giá thành : 100* 10000 = 1000000 đ - Tổng khối lượng chân đỡ cữa quan sát vòng tăng cứng làm thép CT : 100 (kg ) Giá thành : 100*10000 = 1000000 đ - Bu lơng gắn chóp 12 ,bu lơng bắt bích 48 làm thép CT3 Giá thành : 5000* ( 12 + 48 ) = 300000 đ - Bông thủy tinh giá thành : 100000 đ - Tổng số tiền vật tư : 27400000 đ Tiền gia công 100% tiền vật tư giá thành tháp : 54800000 đ Giá thành thiết bị phụ Vòi phun giá : 150000 đ Đầu dốt dầu giá : 500000 đ Quạt li tâm giá : 1800000*3 = 5400000 đ Xyclon giá : 200000*2 = 400000 đ Ong thép không rỉ chiếu dài 10 m giá : 10*100000 = 1000000 đ Bơm cao áp giá : 800000* = 1600000 đ Van inox giá :50000đ*5 = 250000 đ Tổng giá thành thiết bị phụ : 9300000 đ Chọn hệ số phát sinh trình thiết kế k = 1,3 Vậy tổng giá thành thiết bị : 1,3*( 54800000 + 930000 ) = 83330000 đ KẾT LUẬN Sau thời gian tìm tòi nghiên cứu đề tài sấy vật liệu đặc biệt sấy sản xuất sữa bột hồ tan cơng nghệ sấy phun em có vài nhận xét ưu nhược điểm công nghệ sau Về mặt ưu điểm: - Công nghệ sấy loại vật liệu dạng dung dịch , dạng huyền phù , dạng pase với thời gian sấy nhanh - Sản phẩm thu dạng bột mịn, khơng cần nghiền, sữa bột hồ tan tốt chất lượng không đổi sau với ban đầu - Thiết bị dễ dàng tự động hố, điều khiển máy tính … Tuy nhiên bên cạnh ưu điểm có số đặc điểm sau: - Chi phí lượng cho q trình sấy lớn, tổn thất nhiệt nhiều, hiệu suất sử dụng nhiệt không cao khoảng 50-60% - Thiết bị khó gia cơng, khó chế tạo đặc biệt cấu phân tán tạo sương.Quá trình sấy diễn tháp với chế độ thuỷ động lực heat sức phức tạp Thiết bị sấy phun có nhược điểm định sử dụng rộng rãi thực tế sấy sản xuất bột cam, sản xuất cà phê hoà tan…và đặc biệt công nghệ sản xuất sữa bột hồ tan cho chất lượng sản phẩm cao thời gian sấy ngắn mà thiết bị khác không đáp ứng Một lần em xin chân thành cảm ơn hướng dẫn nhiệt tình thầy Cao Thanh Nhàn, giúp đỡ thầy cô giáo môn Máy & Thiết Bị, giúp em hồn thành đồ án mơn học TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Nhóm tác giả - SỔ TAY Q TRÌNH VÀ THIẾT BỊ CƠNG NGHỆ HỐ CHẤT Tập I & II Nhà xuất Khoa Học Và Kỹ Thuật Hà Nội - 1999 [2] Nguyễn Văn Lụa - KỸ THUẬT SẤY VẬT LIỆU Nhà xuất Đại Học Quốc Gia Thành Phố Hồ Chí Minh - 2000 [3] Trần Văn Phú - TÍNH TỐN VÀ THIẾT KẾ HỆ THỐNG SẤY Nhà xuất Khoa Học Và Kỹ Thuật Hà Nội - 1999 [4] Phạm Văn Bơn_ Nguyễn Đình Thọ - QUÁ TRÌNH VÀ THIẾT BỊ TRUYỀN NHIỆT Nhà xuất Kỹ Thuật Thành Phố Hồ Chí Minh - 1999 [5] Phạm Văn Bơn -Vũ Bá Minh - Hồng Minh Nam - Q TRÌNH VÀ THIẾT BỊ CƠNG NGHỆ HOÁ HỌC - Tập 10 Trường Đại Học Bách Khoa Thành Phố Hồ Chí Minh – 2000 [6] DAIRY PROCESSING HANDBOOK MỤC LỤC LỜI MỞ ĐẦU CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 1.1 Tổng quan nguyên liệu 1.2 Các phương pháp sấy sản xuất sữa bột 1.3 Những biến đổi sữa trình sấy 1.4 Quy trình công nhgệ thiết bị sấy phun sản xuất sữa bột CHƯƠNG 2: TÍNH CÂN BẰNG VẬT CHẤT VÀ NĂNG LƯỢNG 2.1 Các thơng số ban đầu 2.2 Tính cân vật chất CHƯƠNG 3: TÍNH TỐN THIẾT BỊ CHÍNH 3.1 Tính thiết bị 3.1.1 Các thơng số ban đầu 3.1.2 Kích thước thiết bị 3.2 Tính cân lượng 3.2.1 Tổn thất nhiệt tháp sấy 3.2.2 Cân nhiệt lượng trình sấy 3.2.3 Q trình sấy thực 3.3 Tính bền cho thiết bị 3.3.1 Thân thiết bị 3.3.2 Đáy nắp thiết bị CHƯƠNG 4: TÍNH TỐN THIẾT BỊ PHỤ 4.1 Tính thiết bị truyền nhiệt 4.2 Tính chọn xyclon lắng 4.3 Tính chọn quạt đẩy quạt hút 4.4 Tính chọn bơm cao áp 4.5 Tính chân đỡ cho thiết bị 4.6 Cữa quan sát CHƯƠNG : TÍNH VÀ ĐÁNH GIÁ HIỆU QUẢ KINH TẾ KẾT LUẬN TÀI LIỆU THAM KHẢO ... non, thuộc loại protein đơn giản protein hoàn thiện Trong sữa, globulin tồn dạng keo có độ phân tán so với albumin sữa khoảng 18.000 lần Globulin có dạng đồng phân: β – lactoglobulin, epglobulin... khơng để tránh bi n tính sữa nhiệt độ cao Để q trình sấy xảy tốt, hạt sữa không bị keo lại người ta thêm vào loại phụ gia đường Mantodextrin Loại đường việc giúp cho trình tạo bột phun tốt giúp... điểm: kích thước phòng sấy tương đối lớn, phức tạp cấu phun, 15 hệ thống thu hồi bụi tháo dỡ sản phẩm Những bi n đổi sữa trình sấy phun Khi phân tán vào thiết bị sấy dang giọt, tác dụng dòng khí có