Thiết bị sấy

CHƯƠNG 7 : QUÁ TRÌNH VÀ THIẾT BỊ TRAO ĐỔI NHIỆT

7.5. Quá trình và thiết bị sấy

7.5.2. Thiết bị sấy

GIÁO TRÌNH QTTB TRONG CƠNG NGHỆ SINH HỌC

Biên soạn: TS. Bùi Xuân Đông Trang 128

7.5.2.1. Thiết bị sấy tầng sôi

- Ứng dụng: Máy sấy tầng sôi được áp dụng rộng rãi để sấy các vật liệu sấy dạng hạt, dạng bột nhão và dung dịch… Đối với các vật sấy nhão, dung dịch thì phải sử dụng các vật mang hạt dạng trơ với vật sấy, không thấm nước, chịu va đập và chịu nhiệt. Vật sấy bám dính lên bề mặt ngoài của các hạt mang (hạt chủ). Quá trình sấy tầng sôi diễn ra đới với hạt có dính vật sấy nhão. Sản phẩm sấy thu được ở dạng bột, được thu hồi nhờ các cyclone và lọc túi. Các vật mang lại được trộn với bột nhão để sấy tiếp.

- Cấu tạo: hình 7.15

Hình 7.15: Cấu tạo thiết bị sấy tầng sôi

1-Quạt; 2 – Caloriphe; 3 – Nguyên liệu ẩm; 4 – Buồng sấy; 5 – Cyclone; 6 – Lọc túi; 7- Tháo sản phẩm; 8 – Lưới (ghi)

Hình 7.15 thể hiện cấu tạo hệ thống sấy tầng sơi với b̀ng sấy có 01 tầng sơi. Nguyên liệu sấy được nạp vào buồng sấy nhờ vít tải. Quạt làm việc theo chế độ đẩy. Sản phẩm chủ yếu lấy ra ở cửa của b̀ng sấy, sản phẩm có kích thước nhỏ bị cuốn theo tác nhân sấy được thu hồi bằng cyclon và lọc túi. Các cửa lấy sản phẩm đều phải có bợ phận đóng gió (lấy sản phẩm nhưng tác nhân sấy không lọt ra ngoài)

7.5.2.2. Thiết bị sấy phun

- Nguyên lý sấy phun: Một hệ phân tán mịn của nguyên liệu từ chất lỏng hòa tan, nhũ tương, huyền phù đã được cô đặc trước (40 - 60% ẩm) được phun để hình thành những

GIÁO TRÌNH QTTB TRONG CƠNG NGHỆ SINH HỌC

Biên soạn: TS. Bùi Xuân Đông Trang 129

giọt mịn, rơi vào trong dịng khí nóng cùng chiều hoặc ngược chiều ở nhiệt đợ khoảng 150 – 3000C trong buồng sấy lớn. Kết quả là hơi nước được bớc đi nhanh chóng. Các hạt sản phẩm được tách ra khỏi tác nhân sấy nhờ một hệ thống thu hồi riêng.

- Cấu tạo TB sấy phun (hình 7.16)

+ Tác nhân sấy: Khơng khí nóng là tác nhân sấy thơng dụng nhất. Hơi là tác nhân gia nhiệt phổ biến nhất. Nhiệt độ hơi sử dụng thường dao động trong khoảng 150-2500C . Nhiệt đợ trung bình của khơng khí nóng thu được thấp hơn nhiệt độ hơi sử dụng là 100C.

+ Hệ thống thu hồi sản phẩm: Bột sau khi sấy phun được thu hồi tại cửa đáy buồng sấy. Để tách sản phẩm ra khỏi khí thoát, người ta có thể sử dụng nhiều phương pháp khác nhau: lắng xoáy tâm, lọc, lắng tĩnh điện…

Phổ biến nhất là 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, các thiết bị sấy phun được trang bị hệ thống hai quạt. Quạt chính được đặt sau thiết bị thu hời bợt sản phẩm từ dịng khí thoát. Còn quạt phụ đặt trước thiết bị gia nhiệt không khí trước khi vào buồng sấy. Ưu điểm của việc sử dụng hệ thớng hai quạt là người ta có thể kiểm soát dễ dàng áp lực trong b̀ng sấy.

Hình 7.16: Cấu tạo TB sấy phun

1. Buồng sấy; 2. Caloriphe; 3. Thùng chứa nguyên liệu cần sấy. 4. Bơm nguyên liệu; 5. Cơ cấu phun mẫu; 6. Cyclon thu hồi sản phẩm từ khí thoát ra; 7. Cyclon vận chuyển sản phẩm; 8. Hệ thống quạt

hút và màng lọc.

GIÁO TRÌNH QTTB TRONG CÔNG NGHỆ SINH HỌC

Biên soạn: TS. Bùi Xuân Đông Trang 130

buồng sấy (1), khi vào buồng sấy được phân bố mấu thành hạt nhỏ li ti (dạng mù) nhờ cơ cấu phun. 1 lít dung dịch có thể được phun thành 1,5×1010 giọt với tởng diện tích bề mặt lên đến 120 m2. Khơng khí nóng thởi qua caloriphe (2) đưa vào b̀ng sấy. Khơng khí nóng và nguyên liệu ở dạng mù tiếp xúc với nhau trong vài giây tại cơ cấu phun mẫu (5) đặt trong b̀ng sấy, nước từ ngun liệu bớc hơi sau đó thoát ra ngoài, sản phẩm khơ được thu gom tại đáy cyclon (6), được làm nguội và thu hồi. Một phần bụi mịn theo không khí qua cyclon (7), sau đó qua bợ lọc vải (8) nhằm thu hời lại các hạt bụi mịn cịn sót lại và thải ra ngoài. Không khí nhờ quạt thổi qua bộ trao đổi nhiệt caloriphe và nâng lên nhiệt độ cần thiết theo yêu cầu của chế độ sấy. Không khí trước khi qua bộ trao đổi nhiệt được lọc sạch bởi thiết bị lọc.

7.5.2.3. Thiết bị sấy phun có sử dụng băng tải

- Cấu tạo: thiết bị sấy phun sử dụng bang tải để tháo sản phẩm có cấu tạo như trên hình 7.17

Hình 7.17: Cấu thạo TB sấy phun có sử dụng bang tải

1- Bơm nguyên liệu; 2- các cơ cấu phun; 3- buồng sấy phun; 4- bộ phận lọc khí; 5- bộ phận gia nhiệt/làm nguội không khí; 6- bộ phận phân phối tác nhân sấy; 7-băng tải; 8,9-buồng sấy kết thúc; 10- buồng làm nguội sản phẩm; 11-bộ phận tháo sản phẩm; 12-cyclon thu hời sản phấm; 13-quạt; 14-hệ thống

GIÁO TRÌNH QTTB TRONG CÔNG NGHỆ SINH HỌC

Biên soạn: TS. Bùi Xuân Đông Trang 131

- Nguyên tắc hoạt động:

Bột sản phẩm thu được sau quá trình sấy phun sẽ được đưa xuống băng tải (7) vào hai buồng sấy 8 và 9 để nước tiếp tục bốc hơi và độ ẩm sản phẩm theo yêu cầu.Cuối cùng băng tải sẽ đưa vào buồng làm nguội 10 rồi qua 11 tháo sản phẩm ra ngoài. Thiết bị 15 làm phá vỡ các chùm hạt trong khối sản phẩm.

7.5.2.4. Thiết bị sấy chân không

- Ứng dụng: thiết bị sấy chân khơng cho kết quả sấy nhanh chóng đới với những sản phẩm nhạy nhiệt, nhạy không khí và dễ cháy hay những vật liệu u cầu khi sấy khơng có sự xáo trợn quá nhiều

- Cấu tạo: hình 7.18

Hình 7.18: Cấu tạo TB sấy chân không

Thiết bị sấy chân không gồm một buồng sấy, trong có giá đỡ đựng các khay. Vỏ của b̀ng sấy là lớp vỏ áo. Những thiết bị đi kèm: bơm chân không, thiết bị ngưng tụ, bộ phận gia nhiệt, áp kế.

- Nguyên lý hoạt động: áp suất trong buồng sấy là áp suất chân không, vỏ áo được gia nhiệt bằng hơi nước bão hoà hay nước nóng. Khi được gia nhiệt dưới áp suất chân không, ẩm từ vật liệu thoát ra và liên tục được hút ra ngoài nhờ bơn chân không. Nhiệt độ sấy nhỏ hơn 100°C.

GIÁO TRÌNH QTTB TRONG CƠNG NGHỆ SINH HỌC

Biên soạn: TS. Bùi Xuân Đông Trang 132

trường.

- Nhược điểm: chi phí năng lượng, chi phí thiết bị cao, chỉ dùng cho một số sản phẩm chất lượng cao.

7.5.2.5. Thiết bị sấy thăng hoa

- Ứng dụng: phạm vi sử dụng hẹp do chi phí đắt, chỉ dùng cho các loại sản phẩm nhạy cảm với nhiệt

- Cấu tạo: hình 7.19

Hình 7.19: Cấu tạo TB sấy thăng hoa

1- Buồng sấy; 2- Buồng nạp liệu; 3 – bộ phận cấp nhiệt bằng bức xạ; 4 – băng tải; 5- Thiết bị ngưng tụ; 6 – Bộ phận tháo sản phẩm

- Nguyên tắc hoạt động

+ Giai đoạn đông đá nguyên liệu làm ẩm trong nguyên liệu từ lỏng chuyển sang rắn. + Giai đoạn sấy chân không làm ẩm trong nguyên liệu từ rắn chuyển sang hơi.

- Nguyên tắc hoạt động: Vật liệu sấy được làm lạnh đến nhiệt độ thích hợp trong các kho lạnh rồi được đưa vào buồng sấy (1) qua buồng nạp nguyên liệu (2) rồi xuống băng tải (4), vật liệu di chuyển trên băng tải tiếp xúc với khơng khí nóng được cung cấp bởi thiết bị cấp nhiệt bức xạ (3). Thiết bị ngưng tụ (5) làm ngưng tụ khí ẩm thoát ra từ vật liệu để bơm

GIÁO TRÌNH QTTB TRONG CƠNG NGHỆ SINH HỌC

Biên soạn: TS. Bùi Xuân Đông Trang 133

chân không làm việc với không khí khô giúp giảm chi phí điện năng cho hệ thống. Sau khi vật liệu sấy xong thì được tháo ra ngoài bằng thiết bị tháo sản phẩm (6).

- Ưu điểm:

+ Thu được sản phẩm chứa chất lượng cao, khi sấy không bị biến chất protein + Bảo vệ nguyên vẹn các vitamin

+ Giữ nguyên thể tích ban đầu của vật liệu nhưng xốp hơn nên dễ hấp thụ nước để trở lại dạng đầu tiên

- Nhược điểm: phương pháp này rất phức tạp về thiết bị và có giá thành cao, vớn đầu tư nhiều.

CÂU HỎI ƠN TẬP

1. Nêu khái niệm quá trình trao đởi nhiệt? Trong TĐN gồm các nhóm thiết bị nào? Tại sao?

2. Cơ đặc là gì? Ứng dụng của quá trình cơ đặc?

3 . Nêu cấu tạo và nguyên lí làm việc của TB cô đặc có ống tuần hoàn ở tâm? 4. Nêu cấu tạo và nguyên lí làm việc của TB cô đặc tuần hoàn cưỡng bức?

5. Nêu cấu tạo và nguyên lí làm việc của TB cô đặc có phòng đốt ngoài? Phân biệt TB cô đặc có phòng đốt ngoài kiểu đứng và kiểu nằm ngang?

6. Nêu cấu tạo và nguyên lí làm việc của TB cô đặc loại màng?

7. Cho biết sự khác biệt về cấu tạo và nguyên lí làm việc của TB cô đặc nhiều nồi xuôi chiều và ngược chiều?

8. Nêu cấu tạo và nguyên lí làm việc của TB cô đặc nhiều nồi song song? 9. So sánh sự giống và khác nhau của 2 QT: cô đặc, sấy?

10. Hãy cho biết những hiểu biết của bạn về quá trình kết tinh?

11. Nêu cấu tạo và nguyên lí làm việc của TB kết tinh chân không làm việc liên tục? 12. Nêu cấu tạo và nguyên lí làm việc của TB kết tinh chân không làm việc gián đoạn?

13. Nêu cấu tạo và nguyên lí làm việc của TB kết tinh bốc hơi? 14. Hãy phân loại kỹ thuật sấy?

15. Nêu cấu tạo và nguyên lí làm việc của TB sấy tầng sôi 16. Nêu cấu tạo và nguyên lí làm việc của TB sấy phun

17. Nêu cấu tạo và nguyên lí làm việc của TB sấy chân không? 18. Nêu cấu tạo và nguyên lí làm việc của TB sấy thăng hoa?

GIÁO TRÌNH QTTB TRONG CƠNG NGHỆ SINH HỌC

Biên soạn: TS. Bùi Xuân Đông Trang 134