5.1. Sҩy phun
5.1.1.Giӟi thiӋu
Sҩy phun là mӝt phương pháp dùng sҩy khô các dung dӏch vô cơ, hӳu cơ, dӏch nhũ tương, « đưӧc ӭng dөng rӝng rãi trong công nghiӋp hóa chҩt và công nghiӋp thӵc phҭm. Sҩy phun có thӇ đưӧc dùng đӇ bҧo quҧn thӵc phҭm hay chӍ đơn giҧn là mӝt phương pháp làm khô nhanh sҧn phҭm; vӟi lӧi điӇm là làm giҧm kích thưӟc cũng như khӕi lưӧng sҧn phҭm.
Sҩy phun là quá trình chuyӇn nguyên liӋu tӯ dҥng lӓng sang dҥng hҥt khô bҵng cách phun nguyên liӋu vào mӝt môi trưӡng sҩy nhiӋt đӝ cao. Cùng vӟi nhiӅu nghiên cӭu và phát triӇn, sҩy phun đã trӣ thành mӝt phương pháp phә biӃn trong viӋc sҩy khô đa dҥng, nhiӅu loҥi sҧn phҭm khác nhau.
5.1.2.Nguyên tҳc sҩy phun
Sҩy phun liên quan đӃn quá trình làm bay hơi lưӧng ҭm tӯ nguyên liӋu đưӧc phun vào thiӃt bӏ bҵng cách cho tiӃp xúc nguyên liӋu vӟi tác nhân sҩy. Tác nhân sҩy thưӡng dùng là không khí. Quá trình sҩy đưӧc tiӃn hành đӃn khi hҥt nguyên liӋu đҥt đӝ ҭm mong muӕn và sҧn phҭm sau đó đưӧc tách ra khӓi không khí. Hӛn hӧp phun có thӇ là dung dӏch, nhũ tương, huyӅn phù hay hӋ phân tán.
Sӵ phân tán nguyên liӋu lӓng thành các giӑt nhӓ
Sӵ phân tán có thӇ đưӧc thӵc hiӋn bҵng áp suҩt, đĩa quay hay sóng siêu âm. ViӋc lӵa chӑn thiӃt bӏ phân tán phө thuӝc vào bҧn chҩt, lưӧng nguyên liӋu và tính chҩt mong muӕn cӫa sҧn phҭm. Phân tán vӟi năng lưӧng càng lӟn thì các giӑt thu đưӧc có kích thưӟc càng nhӓ.
TiӃp xúc giӳa nguyên liӋu vӟi tác nhân sҩy Cùng chiӅu:
Nguyên liӋu đưӧc phun vào cùng chiӅu vӟi dòng không khí nóng. Hҥt nguyên liӋu tiӃp xúc vӟi không khí nóng khi chúng có đӝ ҭm lӟn nhҩt. Sҧn phҭm đưӧc sҩy nhҽ nhàng, cҭn thұn, giӳ đưӧc phҫn lӟn tính chҩt ban đҫu.
Ngưӧc chiӅu:
Nguyên liӋu đưӧc phun vào ngưӧc chiӅu vӟi dòng không khí nóng tӯ dưӟi lên. Nguyên liӋu tiӃp xúc vӟi dòng không khí nóng có nhiӋt đӝ tăng dҫn, lưӧng ҭm dư bӏ loҥi trӯ và sҧn phҭm có nhiӋt đӝ rҩt cao. Phương pháp này thích hӧp chӍ vӟi nhӳng sҧn phҭm có khҧ năng chӏu nhiӋt đӝ cao.
Trang KӃt hӧp:
KӃt hӧp ưu điӇm cӫa cà hai phương pháp trên. Nghuyên liӋu đưӧc phun lên và chӍ lưu lҥi trong vùng không khí nóng trong mӝt thӡi gian ngҳn đӇ loҥi trӯ lưӧng ҭm còn sót. Trӑng lӵc sau đó sӁ kéo sҧn phҭm vào vùng mát hơn. Do chӍ lưu lҥi trong vùng khí nóng mӝt thӡi gian ngҳn, sҧn phҭm giӳ đưӧc phҫn lӟn tính chҩt ban đҫu.
Đĩa quay phân phӕi
Nguyên liӋu đưӧc chҧy vào mӝt đĩa phân phӕi quay và phun ӣ dҥng sương mù. Nguyên liӋu và tác nhân sҩy cùng chiӅu. Sҧn phҭm giӳ đưӧc phҫn lӟn tính chҩt như phương pháp phun cùng chiӅu.
5.1.3.Quá trình sҩy
Sҩy phun là mӝt phương pháp mà kӃt quҧ phө thuӝc nhiӅu vào tính chҩt nguyên liӋu. NhiӋt đӝ khí vào, lưӧng nhұp liӋu, lưӧng khí vào, lưӧng khí hút ra ҧnh hưӣng đӃn các thông sӕ cӫa sҧn phҭm: nhiӋt đӝ sҧn phҭm ra, đӝ ҭm cuӕi, kích thưӟc hҥt, sҧn lưӧng.
Sӵ tác đӝng giӳa các thông sӕ:
- Sӵ sai biӋt lӟn vӅ nhiӋt đӝ khí vào và sҧn phҭm ra dүn đӃn mӝt lưӧng lӟn ҭm còn lҥi. - Tӕc đӝ hút khí ra cao có nghĩa là thӡi gian lưu trong thiӃt bӏ ngҳn và dүn đӃn lưӧng ҭm
sót lҥi cao.
- Tӕc đӝ hút khí ra cao dүn đӃn sӵ phân tách trong cyclon cao. - Tӕc đӝ phun nguyên liӋu cao dүn đӃn hҥt kích thưӟc nhӓ. - Nӗng đӝ nguyên liӋu phun cao dүn đӃn hҥt kích thưӟc lӟn. - Tӕc đӝ bơm cao dүn đӃn nhiӋt đӝ ra thҩp.
ĐӇ sҧn phҭm cuӕi có lưӧng ҭm rҩt thҩp, nhiӋt đӝ khí vào phҧi cao nhҩt có thӇ và sӵ sai khác nhiӋt đӝ phҧi thҩp nhҩt có thӇ. Tăng sӵ sai biӋt nhiӋt đӝ trong khi giӳ nguyên nhiӋt đӝ khí vào làm tăng lưӧng ҭm trong sҧn phҭm cuӕi. Tӕc đӝ khí cao cho sӵ phân tách trong cyclone cao. Tӕc đӝ khí thҩp cho lưӧng ҭm còn trong sҧn phҭm thҩp. Tăng tӕc đӝ bơm dòng nhұp liӋu làm giҧm nhiӋt đӝ ra dүn đӃn tăng sai biӋt nhiӋt đӝ giӳa nhiӋt đӝ khí vào và sҧn phҭm ra. Giҧm tӕc đӝ bơm khi giӳ nguyên nhiӋt đӝ vào và tӕc đӝ khí làm tăng đӝ khô sҧn phҭm.
5.1.4.ThiӃt bӏ sҩy phun
ThiӃt bӏ có cҩu tҥo thành phía trên hình trө (1) và dưӟi hình nón cөt (2). Nguyên liӋu lӓng qua ӕng dүn (3) vào thiӃt bӏ phun (4), đưӧc phun thành hҥt nhӓ vào khoang sҩy.
Trang ThiӃt bӏ phun (4) có thӇ là đĩa quay, vòi phun hai dòng hay vòi phun áp suҩt. Thích hӧp nhҩt là vòi phun áp suҩt, phun nguyên liӋu tҥo thành dҥng hình nón rӛng lӟn. Khí nóng vào thiӃt bӏ qua ӕng (5) và thiӃt bӏ phân tán (6).
Phía dưӟi khoang sҩy là mӝt lӟp màng bӑt (7). Dưӟi (7) là mӝt đĩa lӛ (8) đưӧc cung cҩp khí nóng qua ӕng dүn (9) và khoang (10).
Trang Phía trên khoang sҩy, thiӃt bӏ lӑc (11) đưӧc sҳp xӃp thành vòng tròn, có tác dөng lӑc hӛn hӧp khí nóng - hҥt nguyên liӋu. Khí nóng tӯ (6) và (10) và hơi ҭm tӯ nguyên liӋu sau sҩy qua thiӃt bӏ lӑc và thoát ra ngoài qua khoang (12) và ӕng (13).
ThiӃt bӏ lӑc phҧi làm bҵng vұt liӋu sao cho có khҧ năng tách bӝt khô ra khӓi bӅ mһt lӑc dӉ dàng. Bӝt khô sau đó sӁ rơi thҷng xuӕng dưӟi thiӃt bӏ sҩy.
Khí nóng tӯ ӕng (6) vào khoang sҩy, tiӃp xúc và tách ҭm ra khӓi nguyên liӋu. Các hҥt bӝt có kích thưӟc lӟn di chuyӇn vӅ phía thành (2) và trưӧt dҫn xuӕng đáy thiӃt bӏ, trong khi khí nóng vӟi các hҥt nhӓ hơn di chuyӇn lên trên đӃn thiӃt bӏ lӑc (11) do ҧnh hưӣng cӫa dòng khí nóng tӯ lӟp màng bӑt (7). Khi dòng khí qua lӟp vҧi lӑc, các hҥt bӝt bӏ giӳ lҥi và tҥo mӝt lӟp bӝt trên bӅ mһt ngoài vài lӑc.
Khi các hҥt bӝt di chuyӇn dҫn xuӕng phҫn hình nón (2), chúng sӁ tiӃp xúc vӟi mӝt lưӧng ҭm do khí nóng mang xuӕng. ĐiӅu này giúp cho sӵ kӃt dính giӳa các hҥt bӝt tҥo nên các hҥt lӟn hơn. Đӗng thӡi, mӝt lưӧng lӟn bӝt khô tӯ trên trưӧt xuӕng dӑc thành (2) cũng giúp bҧo vӋ thành thiӃt bӏ khӓi sӵ dính cӫa bӝt ҭm.
Tҥi lӟp (7) cũng diӉn ra mӝt phҫn quá trình phân loҥi hҥt bӝt do dòng khí nóng thәi lên. Sҧn phҭm thoát ra ngoài qua cӱa tháo (14). Sҧn phҭm sau đó có thӇ đưӧc cho qua thiӃt bӏ sҩy màng bӑt đӇ tiӃp tөc sҩy và làm nguӝi sҧn phҭm.
5.2. Sҩy màng bӑt
Trang ThiӃt bӏ sҩy màng bӑt có thӇ sӱ dөng đӇ sҩy khô, làm nguӝi, kӃt tө, tҥo hӝt hay tҥo màng bao sҧn phҭm. Nó có thӇ phù hӧp vӟi mӝt phҥm vi lӟn nguyên liӋu: nhҥy cҧm vӟi nhiӋt lүn bӅn vӟi nhiӋt. Quá trình diӉn ra bҵng cách cho khí di chuyӇn qua mӝt lӟp nguyên liӋu vӟi sӵ kiӇm soát vұn tӕc nhҵm tҥo ra tình trҥng màng bӑt. Ӣ thiӃt bӏ sҩy màng bӑt, nhiӋt đưӧc cung cҩp bӣi khí nóng. NhiӋt còn có thӇ đưӧc cung cҩp mӝt cách có hiӋu quҧ bҵng bӇ mһt truyӅn nhiӋt (tҩm hay ӕng) kӃt hӧp trong lӟp màng bӑt.
Trong quá trình làm nguӝi, khí lҥnh (thưӡng là không khí thưӡng hay khí tӯ máy điӅu hòa) đưӧc sӱ dөng. Cũng có thӇ sӱ dөng các bӅ mһt lҥnh kӃt hӧp trong lӟp màng bӑt đӇ tҧi nhiӋt. Quá trình kӃt tө hay tҥo hӝt phө có thӇ đưӧc tiӃn hành bҵng nhiӅu cách tùy thuӝc vào nguyên liӋu và yêu cҫu cӫa sҧn phҭm. Quá trình tҥo màng bӑc cho sҧn phҭm bӝt, hӝt hay viên liên quan đӃn viӋc phun chҩt lӓng lên lӟp màng bӑt dưӟi các điӅu kiӋn đưӧc kiӇm soát nghiêm ngһt.
Phương pháp sҩy màng bӑt thì thích hӧp cho bӝt, hӝt, kӃt tө hay viên vӟi kích thưӟc trung bình tӯ 50 đӃn 5000 micron. Vӟi các loҥi bӝt nhҽ hơn hay dài hơn có thӇ phҧi cҫn đӃn quá trình rung lҳc nhҵm sҩy có hiӋu quҧ.
Có hai loҥi cơ bҧn cӫa sҩy màng bӑt đưӧc thiӃt kӃ theo kiӇu di chuyӇn cӫa dòng rҳn trong thiӃt bӏ:
- Continuous back-mix flow: dành cho nguyên liӋu mà yêu cҫu mӝt đӝ khô nhҩt đӏnh trưӟc khi quá trình tҥo màng bӑt diӉn ra.
- Plug flow: dành cho nguyên liӋu có thӇ trӵc tiӃp tҥo màng bӑt khi đi vào thiӃt bӏ.
Sӵ vұn chuyӇn cӫa pha rҳn qua thiӃt bӏ có thӇ chӍ do sӵ tҥo màng bӑt hay kӃt hӧp sӵ tҥo màng bӑt vӟi sӵ rung lҳc.
Back-mix flow fluid bed
Dành cho nhӳng nguyên liӋu không thӇ tҥo màng bӑt khi ӣ dҥng ban đҫu cӫa chúng, nhưng trӣ thành có khҧ năng tҥo màng bӑt sau mӝt thӡi gian ngҳn đưӧc sҩy (sau khi lҩy đi mӝt lưӧng ҭm).
Tình trҥng cӫa nguyên liӋu đưӧc giӳ dưӟi điӇm tҥo màng bӑt. Quá trình tҥo màng bӑt đҥt đưӧc bҵng cách phân bә nguyên liӋu trên khҳp bӅ mһt thiӃt bӏ. NhiӋt đӝ và đӝ ҭm sҧn phҭm là đӗng đӅu trong khҳp lӟp màng bӑt. BӅ mһt truyӅn nhiӋt kӃt hӧp vӟi lӟp màng bӑt giúp cҧi thiӋn sӵ truyӅn nhiӋt. ThiӃt bӏ có thӇ ӣ dҥng chӳ nhұt hay dҥng tròn.
Plug flow fluid bed
Dành cho nguyên liӋu có khҧ năng tҥo màng bӑt trӵc tiӃp. Dòng rҳn đưӧc tҥo ra bҵng cách thiӃt kӃ thiӃt bӏ vӟi vách ngăn nhҵm giӟi hҥn sӵ pha trӝn pha rҳn theo chiӅu ngang. Dүn đӃn thӡi gian phân phӕi cӫa pha rҳn thu hҽp lҥi. ThiӃt bӏ dҥng chӳ nhұt hay tròn đưӧc thiӃt kӃ đһc biӋt cho sӵ tách ҭm hay gia nhiӋt và làm nguӝi. Đӝ ҭm và nhiӋt đӝ thay đәi đӅu nhau khi ph rҳn di chuyӇn qua thiӃt bӏ, và dòng chày đӭt quãng cho phép pha rҳn đҥt gҫn cân bҵng vӟi khí đi vào.
Trang Dòng chҧy đӭt quãng có thӇ đҥt đưӧc bҵng nhiӅu cách phө thuӝc hình dҥng và kích thưӟc cӫa thiӃt bӏ:
- ThiӃt bӏ hình chӳ nhұt, vách ngăn đưӧc sҳp xӃp đӇ tҥo dòng chҧy qua lҥi cӫa pha rҳn. - ThiӃt bӏ hình tròn, vách ngăn dҥng xoҳn ӕc.
- Trong thiӃt bӏ tròn nhӓ vӟi lӟp bӝt cao, vách ngăn xuyên tâm.
þluid bed có hӋ thӕng rung lҳc
Tên thương mҥi cӫa thiӃt bӏ là Vibro-Fluidizer, cơ bҧn là dҥng plug flow. ThiӃt bӏ đưӧc ӭng dөng cho quá trình sҩy và làm nguӝi sҧn phҭm có khҧ năng tҥo màng bӑt yӃu do kích thưӟc lӟn, hình dáng bҩt thưӡng hay yêu cҫu tҥo màng bӑt vӟi tӕc đӝ di chuyӇn thҩp nhҵm ngăn ngӯa sӵ cӑ mòn. ThiӃt bӏ vұn hành vӟi lӟp màng bӑt thҩp hơn 200mm. ĐiӅu này cho phép thӡi gian lưu trong mӝt ngăn thiӃt bӏ thҩp hơn so vӟi thiӃt bӏ không có hӋ thӕng rung lҳc, có thӇ tҥo lӟp màng đӃn 1500mm.
Vӟi quy trình sҥch, thiӃt bӏ cҫn kӃt hӧp vӟi thiӃt bӏ chӕng sӕc áp suҩt và các hӋ thӕng vӋ sinh thiӃt bӏ khác.
Contact þluidizers
ThiӃt bӏ hình chӳ nhұt kӃt hӧp vӟi bӝ phұn back-mix và plug flow. Mӝt thiӃt bӏ phân phӕi quay nhҵm phun nguyên liӋu ưӟt vào bӝ phұn back-mix có trang bӏ thêm bӅ mһt truyӅn nhiӋt kӃt hӧp trong lӟp màng bӑt.
BӅ mһt truyӅn nhiӋt cung cҩp hiӋu quҧ mӝt phҫn năng lưӧng yêu cҫu, do đó làm giҧm cҧ nhiӋt đӝ và lưӧng khí cҫn cung cҩp cho thiӃt bӏ. ĐiӅu này đһc biӋt quan trӑng vӟi nhӳng sҧn phҭm nhҥy cҧm vӟi nhiӋt đӝ.
Bӝ phұn pug flow đưӧc dùng cho viӋc sҩy nhanh và làm nguӝi. Ưu điӇm thiӃt bӏ: khi so sánh vӟi fluid bed không có bӅ mһt truyӅn nhiӋt, fluid bed sҩy hai giai đoҥn hay thiӃt bӏ sҩy lӗng quay, thiӃt bӏ có hiӋu quҧ hiӋu quҧ truyӅn nhiӋt cao vӟi
lưӧng khí nóng cҫn cung cҩp thҩp hơn.
Multi-tier fluid beds
ThiӃt bӏ chӭa hai hay nhiӅu cөm fluid bed. Tҫng trên (back-mix hay plug flow) đӇ tiӅn sҩy khô và tҫng dưӟi (plug flow) đӇ sҩy nhanh. Khí nóng di chuyӇn ngưӧc chiӅu vӟi pha rҳn. Khí rӡi tҫng dưӟi mang theo nhiӋt chuyӇn lên tҫng trên. Thêm nӳa, mӛi fluid bed có thӇ đưӧc kӃt hӧp vӟi bӅ mһt truyӅn nhiӋt. ThiӃt kӃ này dүn đӃn kӃt quҧ là lưӧng khí nóng cung cҩp thҩp và hiӋu quҧ truyӅn nhiӋt cao, là mӝt yӃu tӕ quan trӑng trong các hӋ thӕng sҩy tuҫn hoàn kín.