Sấy lớp hạt sơi hay cịn gọi là sấy tầng sơi là kỹ thuật sấy mới, cơng nghệ được sử dụng để sấy vật liệu rời dạng hạt rắn cĩ kích thước từ 0,5mm đến 2mm [19]. Hoạt động sấy diễn ra do cĩ sự tương tác trực tiếp giữa tác nhân khí nĩng với vật liệu hạt, làm vật liệu hạt nhận nhiệt trong trạng thái sơi bồng bềnh trong dịng khí nĩng. Tuỳ theo khả năng chịu nhiệt của mỗi loại vật liệu mà người ta cĩ thể thực hiện điều chỉnh nhiệt độ tác nhân sấy. Theo S.B Reddy Karri (2003) và Howard.J.R (1989) [14] ghi phân phối khí trên máy sấy tầng sơi là một trong số các bộ phận quan trọng của máy sấy tầng sơi, bộ phận này vừa cĩ nhiệm vụ đỡ khối hạt sấy vừa cĩ nhiệm vụ phân phối đều tác nhân khí nĩng vào khối hạt sấy. Ghi được thiết kế và chế tạo phải bảo đảm các hạt vật liệu ẩm khơng lọt xuống buồng cấp khí bên dưới cả khi máy sấy hoạt động và khơng hoạt động. Quạt cung cấp tác nhân được gắn ở vị trí thổi vào lớp vật liệu sấy theo hướng từ dưới lên thơng qua ghi phân phối khí. Tác nhân khí tiếp xúc với lớp hạt ẩm, thực hiện trao đổi nhiệt, trao đổi ẩm mãnh liệt và trở thành khí thải khi ra khỏi buồng sấy và phải được tách bụi trong một cyclone khơ trước khi thải ra ngồi mơi trường.
Kỹ thuật tầng sơi thời gian đầu mới chỉ được áp dụng trong các lị phản ứng và lị đốt tầng sơi (1940), thì ngày nay kỹ thuật này đã được áp dụng trong nhiều lĩnh vực như hĩa chất, thực phẩm, dược liệu,…với các cơng nghệ như: đốt, phản ứng cracking, sấy, tạo hạt, phủ màng,…[14]. Đối với quá trình sấy thực phẩm, kỹ thuật tầng sơi thường được áp dụng để sấy các loại vật liệu thơng dụng được liệt kê dưới đây:
Sấy muối tinh
Như trình bày ở mục 2.1.
Sấy cơm dừa
Trên thực tế, sấy cơm dừa hiện cĩ nhiều nguyên lý, nhưng hiện nay dạng sấy theo nguyên lý tầng sơi cĩ nhiều ưu điểm hơn. Sấy tầng sơi làm cho sản phẩm hoạt động liên tục, đầu vào đầu ra liên hồn, khơng bị hạn chế như sấy mẻ hay sấy tĩnh vỉ ngang.
Máy sấy cơm dừa tầng sơi phổ biến được chế tạo theo kiểu sàng rung giúp cho quá trình sơi ổn định hơn, tránh vật liệu ướt bị đĩng cục cục bộ. Tuy nhiên, kiểu sàng rung cũng cĩ nhiều nhược điểm như chi phí chế tạo và bảo trì cao, vận hành ồn hơn và độ bền của máy thấp hơn. Hiện nay, trung tâm R&D Tech thuộc trường Đại học cơng nghiệp TpHCM đang nghiên cứu máy sấy cơm dừa tầng sơi cĩ lớp đệm trợ sơi [2].
Hình 2.23 Dây chuyền sấy cơm dừa tầng sơi do cơ sởThái Hịa sản xuất
Máy sấy cơm dừa tầng sơi đầu tiên mà cơ sở Thái Hịa (TP. Mỹ Tho) chế tạo, lắp đặt cho Cơng ty An Thành (Cụm cơng nghiệp Tân Mỹ Chánh) cĩ cơng suất 400kg thành phẩm cơm dừa/giờ, sau đĩ cơ sở nâng cơng suất máy lên 800kg thành phẩm/giờ.
Cơ sở Thái Hịa cũng sản xuất được máy sấy rung tầng sơi dùng sấy cơm dừa với năng suất 1200kg thành phẩm/giờ, tương đương từ 2,7-3 tấn cơm dừa nguyên liệu, được lắp đặt tại cơng ty TNHH dừa Lương Quới (Khu cơng nghiệp An Hiệp, Bến Tre). Đây là máy sấy cơm dừa cĩ cơng suất lớn nhất Việt Nam hiện nay theo cơng nghệ sấy rung tầng sơi.
(a) Máy sấy cơm dừa tầng sơi sàng rung (b) Làm nguội và sàng phân loại sản phẩm
(c) Đĩng bao cơm dừa thành phẩm
Hình 2.24 Máy sấy rung tầng sơi sấy cơm dừa tại nhà máy chế biến cơm dừa Thành Vinh
Sấy lúa
Năm 2010 tỉnh An Giang vừa đưa vào hoạt động nhà máy sấy lúa cơng nghệ tầng sơi kiểu dịng đẩy với năng suất 500 tấn lúa/ngày/đêm tại xã Thoại Giang, huyện Thoại Sơn. Đây là nhà máy sấy lúa cơng nghiệp cơng nghệ cao, tự động hĩa và xử lý khép kín đầu tiên ở ĐBSCL.
Hình 2.25 Máy sấy lúa thủ cơng truyền thống Hình 2.26 Máy sấy lúa cơng nghệ tầng sơi Khác với máy sấy muối và cơm dừa, máy sấy lúa tầng sơi hoạt động theo nguyên lý tầng sơi dịng đẩy, khơng rung. Phương pháp sấy lúa kiểu tầng sơi dịng đẩy đã và đang được các nhà khoa học trong nước nghiên cứu, nhằm cho phép rút ngắn thời gian sấy, nhưng vẫn bảo đảm chất lượng hạt, cho phép thay thế sấy tĩnh tại và sấy tháp, kéo dài nhiều giờ cho một mẻ sấy. Dây chuyền sấy lúa theo cơng nghệ tầng sơi được đánh giá là cơng nghệ tiên tiến mức độ cơ khí hĩa và tự động hĩa cao trong các khâu kiểm sốt đầu vào, đầu ra; kiểm sốt quá trình sấy, cần ít cơng nhân, vận hành thuận lợi.
Năm 2012, tác giả Đồn Thạch Động đã thực hiện đề tài “Nghiên cứu các thơng số cơng nghệ của giai đoạn sấy tầng sơi trong phương pháp bảo quản lúa hai giai đoạn” với mơ hình máy sấy lúa theo nguyên lý dịng đẩy. Trong đề tài của mình, tác giả nhận thấy rằng “ghi phân phối khí là nhân tố quan trọng ảnh hưởng nhiều đến thời gian lưu và khả năng phân phối khí đều trên khối lúa sấy”.
Sấy nguyên liệu dược phẩm
Hình 2.27 Máy sấy tầng sơi tạo hạt do Viện Cơ học và Tin học Ứng dụng chế tạo Máy sấy tầng sơi tạo hạt là sự phối hợp dây chuyền giữa 5 loại máy chức năng: trộn, chỉnh nhiệt, làm ướt, sấy, tạo hạt. Máy do Viện Cơ học và Tin học ứng dụng chế tạo và được sử dụng trong sản xuất dược phẩm. Việc khĩ nhất là làm sao đảm bảo các hạt cĩ sự kết dính, đảm bảo độ ẩm, vận tốc giĩ, “chế độ sơi”,… Máy cĩ nhiều ưu điểm như mẫu mã khá đẹp, gọn nhẹ, dễ tháo lắp, vận hành thuận tiện, chất lượng hạt đồng đều. Về chất lượng thì giảm thiểu tiếng ồn, bụi khĩi,… Máy đang được Cơng ty VEMEDIM dùng để sản xuất thuốc thú y.
Hiện nay Viện Cơ học và Tin học Ứng dụng đã cĩ thể chế tạo máy sấy tầng sơi tạo hạt cĩ cơng suất theo nhu cầu của người tiêu dùng.
2.5. Kết luận chương 2
Qua việc phân tích ưu và nhược điểm của các kỹ thuật và máy sấy thơng dụng để sấy các loại vật liệu rời cĩ độ ẩm cao, cĩ thể thấy máy sấy tầng sơi cĩ nhiều ưu điểm nhất, thích hợp để sấy vật liệu rời cĩ đường kính nhỏ như muối, đường,… Nhược điểm lớn nhất của loại máy này là chi phí điện năng và nhiệt năng khá lớn. Để khắc phục được nhược điểm này nhằm tiết kiệm năng lượng thì kỹ thuật sấy tầng sơi xung khí là phù hợp nhất.
Với máy sấy tầng sơi xung khí, vừa cĩ nhiều ưu điểm như các loại máy sấy tầng sơi thơng thường, vừa cĩ khả năng sấy với lưu lượng khơng khí thấp hơn nên chi phí điện năng cho quạt và chi phí nhiệt năng để cung cấp nhiệt giảm đáng kể. Do vậy, lựa chọn phương pháp sấy tầng sơi xung khí để sấy vật liệu rời cĩ độ ẩm cao là phù hợp với xu hướng tiết kiệm năng lượng hiện nay.
CHƯƠNG 3
TÍNH TỐN THIẾT KẾ MƠ HÌNH