CHƢƠNG 2 QUY TRÌNH CƠNG NGHỆ
2. Thuyết minh quy trình
2.8. Kỹ thuật sấy
Mục đích: Làm giảm khối lƣợng vật liệu, tăng độ bền và bảo quản sản phẩm đƣợc lâu hơn.
Sấy là q trình làm khơ sản phẩm bằng các tác nhân nhiệt và gió. Nhiệt sẽ làm nƣớc trong sản phẩm bốc hơi, cịn gió sẽ mang hơi ẩm ra khỏi buồng sấy. Sấy phun là quá trình chuyển đổi dòng nhập liệu dạng lỏng thành sản phẩm dạng bột. Dòng nhập liệu đƣợc phân tán thành những hạt nhỏ li ti nhờ cơ cấu phun sƣơng. Những hạt lỏng phun ra ngay lập tức tiếp xúc với dịng khí nóng, kết quả là hơi nƣớc đƣợc bốc đi nhanh chóng nhƣng nhiệt độ của vật liệu vẫn đƣợc duy trì ở mức thấp. Nhờ vậy mà vật liệu đƣợc sấy khơ mà khơng làm thay đổi đáng kể tính chất của sản phẩm. Nồng độ chất khô trong dung dịch đem sấy lớn hơn 10%. Các máy sấy phun đƣợc sử dụng trong các xí nghiệp vi sinh, cho phép tiến hành quá trình ở các chế độ tƣơng đối mềm để loại trừ những tổn thất lớn các chất hoạt hoá sinh. Phun ly tâm cho khả năng phun đều sản phẩm chất lỏng và tăng cƣờng quá trình bốc hơi. Dung dịch đem sấy chảy qua đĩa có đầu phun với số vịng quay lớn, nhờ đó các tiểu phần chất lỏng biến thành những hạt rất nhỏ (sƣơng mù) và bề mặt hoạt hoá của chất lỏng đƣợc tăng lên.
32
Ƣu điểm: Dung dịch lỏng đƣợc phun thành dạng sƣơng vào buồng sấy, quá trình diễn ra rất nhanh đến mức khơng kịp đốt nóng vật liệu lên q giới hạn cho phép nên có thể sấy trong thời gian ngắn, thu đƣợc sản phẩm dạng bột mịn và có độ hịa tan lớn. Vì sấy q nhanh, nhiệt độ của vật liệu trong suốt chu kỳ sấy không vƣợt quá nhiệt độ của ẩm bốc hơi (60 ÷ 700C) và thấp hơn nhiều so với nhiệt độ của tác nhân sấy.
Nhƣợc điểm: tốn nhiều năng lƣợng, thiết bị phức tạp, nhất là ở cơ cấu phun sƣơng và hệ thống thu hồi sản phẩm.
Hình 9. Sơ đồ hệ thống sấy phun
Nguyên lý hoạt động:
Một hệ phân tán mịn của nguyên liệu từ chất lỏng hòa tan, nhũ tƣơng, huyền phù đã đƣợc cô đặc trƣớc (40-60% ẩm) đƣợc phun để hình thành những giọt mịn, rơi vào trong dịng khí nóng cùng chiều hoặc ngƣợc chiều ở nhiệt độ khoảng 150-
1. Buồng sấy 2. Carolife 3. Thiết bị chứa 4. Bơm
5. Cơ cấu phun mẫu
6. Xyclon thu hồi sản phẩm từ khí thốt 7. Xyclon vận chuyển sản phẩm
33
300ᵒC trong buồng sấy lớn. Kết quả là hơi nƣớc đƣợc bốc đi nhanh chóng. Các hạt sản phẩm đƣợc tách ra khỏi tác nhân sấy nhờ một hệ thống thu hồi riêng.
Sấy phun gồm 3 quá trình cơ bản sau:
Giai đoạn 1: chuyển nguyên liệu cần sấy sang dạng sƣơng mù (các hạt lỏng phân tán trong khơng khí) nhờ cơ cấu phun sƣơng trong thiết bị sấy phun. Hiện nay có 3 cơ cấu phun sƣơng: đầu phun li tâm, đầu phun 1 dòng, đầu phun 2 dịng. Kích thƣớc các giọt nhỏ sau giai đoạn phun sƣơng dao động trong khong 10 ữ 200 àm.
Giai đoạn 2: hòa trộn sƣơng mù với dòng tác nhân sấy trong buồng 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 thƣờng dao động trong khoảng 150- 250ᵒC. Nhiệt độ trung bình của khơng khí nóng thu đƣợc thấp hơn nhiệt độ hơi sử dụng là 10ᵒC. Đây chính là giai đoạn tách ẩm ra khỏi nguyên liệu. Do nguyên liệu đƣợc phun sƣơng nên diện tích tiếp xúc giữa các giọt lỏng và tác nhân sấy là rất lớn. Do đó ẩm trong nguyên liệu đƣợc bay hơi nhanh chóng. Thời gian diễn ra tách ẩm từ vài giây tới hai chục giây.
Giai đoạn 3: tách sản phẩm ra khỏi dịng tác nhân sấy. Ngƣời ta có thể sử dụng cyclone, túi lọc hoặc phƣơng pháp kết tủa trong trƣờng tĩnh điện, phổ biến nhất là sử dụng cyclone. Hiệu suất thu hồi sản phẩm trong thiết bị sấy phun dao động trong khoảng 90 ÷ 98%.
Các yếu tố ảnh hƣởng đến quá trình sấy:
Bản chất của vật liệu sấy: cấu trúc, thành phần hóa học, đặc tính liên kết ẩm,…
Hình dạng vật liệu sấy: kích thƣớc mẫu sấy, bề dày lớp vật liệu… Diện tích bề mặt riêng của vật liệu càng lớn thì tốc độ sấy càng nhanh.
Độ ẩm đầu, độ ẩm cuối và độ ẩm tới hạn của vật liệu.
Độ ẩm, nhiệt độ và tốc độ của tác nhân sấy.
Chênh lệch giữa nhiệt độ đầu và nhiệt độ cuối của tác nhân sấy