3. Thị trường sữa bột Việt Nam
1.2.Thiết bị ly tõm tỏch VSV ra khỏi sữa
Trong cụng nghiệp chế biến sữa hiện nay cú hai dạng thiết bị ly tõm tỏch VSV - Thiết bị cú hai dũng thoỏt sản phẩm:
Sữa nguyờn liệu được nạp vào theo ống dẫn bờn dưới thiết bị.Thụng qua hệ thống kờnh dẫn được tạo thành từ cỏc lỗ trờn đĩa ly tõm, dũng sữa giàu VSV (chiếm 3% thể tớch sữa nguyờn liệu) sẽ chuyển động về phớa bờn ngoài thựng quay và theo cửa bờn hụng thựng thoỏt ra ngoài. Dũng sữa chứa ớt VSV sẽ chuyển động về phớa trục quay (do cú khối lượng riờng nhỏ) rồi thoỏt ra khỏi thiết bị theo cửa trờn đỉnh thựng...
Hỡnh 4.2: Thiết bị ly tõm tỏch vi sinh vật với hai dũng thoỏt sản phẩm
Sinh viờn thực hiện: Bựi Quang Tõn Trang 39
- Thiết bị cú một dũng thoỏt sản phẩm: Chỉ cú một cửa thoỏt duy nhất trờn đỉnh thiết bị cho dũng sữa đó tỏch VSV. Cũn cỏc tế bào sinh dưỡng, bào tử VSV dưới tỏc dụng của lực ly tõm sẽ bỏm trờn thõn thựng quay và được thỏo bỏ định kỳ. Nhiệt độ tối ưu cho quỏ trỡnh tỏch VSV ra khỏi sữa bằng phương phỏp ly tõm là 55 ữ 60 oC.
2.Thiết bị thanh trựng:
Hỡnh 4.3: Thiết bị trao đổi nhiệt dạng bản mỏng
Thiết bị trao đổi nhiệt dạng bản mỏng: Bộ phận chớnh của thiết bị là những tấm bảng hỡnh chữ nhật với độ dày rất mỏng và được làm bằng thộp khụng rỉ. Mỗi tấm bảng sẽ cú bốn lỗ tại bốn gúc và hệ thống cỏc đường rónh trờn khắp cỏc bề mặt để tạo sự chảy rối và tăng diện tớch truyền nhiệt. Khi ghộp cỏc bảng mỏng lại với nhau trờn bộ khung của thiết bị sẽ hỡnh thành trờn những hệ thống đường vào và ra cho sữa.
3.Thiết bị đồng húa
Sinh viờn thực hiện: Bựi Quang Tõn Trang 40
Hỡnh 4.4: Cấu tạo thiết bị đồng húa sữa ỏp lực cao
1- motor chớnh 6- hộp piston 2- bộ truyền đai 7- bơm 3- đồng hồ đo ỏp suất 8- van
4- trục quay 9-bộ phận đồng húa
5- piston 10- hệ thống tạo ỏp suất thủy lực
Hỡnh 4.4 Hỡnh 4.5
Hỡnh 4.5: Cỏc bộ phận chớnh trong thiết bị đồng húa sữa sử dụng ỏp lực cao 1- Bộ phận sinh lực thuộc hệ thống tạo đối ỏp
2- Vũng đập
3- Bộ phận tạo khe hẹp
4- Hệ thống thủy lực tạo đối ỏp 5- Khe hẹp
Nguyờn tắc hoạt động:
Gồm hai bộ phận chớnh bơm cao ỏp và hệ thống tạo đối ỏp
Sinh viờn thực hiện: Bựi Quang Tõn Trang 41
Bơm cao ỏp được vận hành bởi động cơ điện (1) thụng qua một trục quay (4) và bộ truyền động (2) để chuyển đổi chuyển động quay của động cơ thành chuyển động tịnh tiến của piston. Cỏc piston (5) chuyển động trong xilanh ở ỏp suất cao. Bờn trong thiết bị cũn cú hệ thống dẫn nước vào nhằm mục đớch làm mỏt cho piston trong suốt quỏ trỡnh làm việc.
Mẫu nguyờn liệu sẽ được đưa vào thiết bị đồng hoỏ bởi một bơm piston. Bơm sẽ tăng ỏp lực cho hệ nhũ tương từ 3bar lờn đến 100 ữ 250 bar hoặc cao hơn tại đầu vào của khe hẹp (5). người ta sẽ tạo ra một đối ỏp lờn hệ nhũ tương bằng cỏch hiệu chỉnh khoảng cỏch khe hẹp trong thiết bị giữa bộ phận sinh lực (1) và bộ phận tạo khe hẹp (3). Đối ỏp này được duy trỡ bởi một bơm thuỷ lực sử dụng dầu. Khi đú ỏp suất đồng hoỏ sẽ cõn bằng với ỏp suất dầu tỏc động lờn piston thuỷ lực.
Vũng đập (2) được gắn với bộ phận tạo khe hẹp (3) sao cho mặt trong của vũng đập vuụng gúc với lối thoỏt ra của hệ nhũ tương khi rời khe hẹp. Như vậy, một số hạt của pha phõn tỏn sẽ tiếp tục va vào vũng đập (2) bị vỡ ra và giảm kớch thước. Quỏ trỡnh đồng hoỏ chỉ xảy ra trong vũng 15 giõy.
Trong cụng nghiệp mỏy đồng hoỏ cú thể thiết kế dưới dạng một cấp hoặc hai cấp.Thiết bị đồng hoỏ một cấp bao gồm một bơm piston để đưa nguyờn liệu vào mỏy, một khe hẹp và một hệ thống thuỷ lực tạo đối ỏp. Trong cụng nghiệp chế biến sữa thiết bị này được sử dụng khi sản phẩm cú hàm lượng chất bộo thấp hoặc hệ nhũ tương sau đồng hoỏ cú độ nhớt cao.Thiết bị đồng hoỏ hai cấp bao gồm một bơm piston để đưa nguyờn liệu vào mỏy, hai khe hẹp và hai hệ thống thuỷ lực. Thiết bị đồng hoỏ hai cấp sử dụng phổ biến trong cụng nghiệp chế biến sữa đặc biệt đối với nhúm sản phẩm cú hàm lượng chất bộo cao và cỏc sản phẩm yờu cầu cú độ nhớt thấp.
4.Thiết bị cụ đặc
4.1.Thiết bị cụ đặc bốc hơi:
Sinh viờn thực hiện: Bựi Quang Tõn Trang 42
Dựa vào cấu tạo, nhúm thiết bị này được chia thành Hệ thống bốc hơi một cấp: (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Thiết bị cụ đặc bốc hơi dạng hỡnh trụ: Màng chảy xuụi
Màng chảy ngược
Thiết bị cụ đặc bốc hơi dạng bản mỏng
Thiết bị cụ đặc tuần hoàn cưỡng bức Hệ thống bốc hơi nhiều cấp
4.1.1. Thiết bị cụ đặc bốc hơi dạng hỡnh trụ
a.Màng chảy xuụi:
Hỡnh 4.6: hiết bị cụ đặc màng chảy uụi
Nguyờn lý
Dung dịch sữa cần cụ đặc, sau khi được gia nhiệt sơ bộ, đi vào phớa trờn của thiết bị cụ đặc từ phớa trờn và sẽ chảy xuống tạo một lớp màng mỏng bao lấy bề mặt truyền nhiệt. Bề mặt truyền nhiệt là thõn cỏc ống hỡnh trụ đứng được đặt trong thiết bị bốc hơi. Tỏc nhõn gia nhiệt đi phớa ngoài cỏc ống truyền nhiệt gia nhiệt cho dung dịch tuần hoàn phớa trong ống. Sản phẩm đạt nồng độ yờu cầu được lấy ra ở đỏy thiết bị một phần. Phần lớn sữa được đi qua buồng bốc hơi thứ, hơi nước bốc lờn dẫn qua thiết bị ngưng tụ baromet. Hệ thống gắn kốm bơm chõn khụng duy trỡ ỏp suất chõn khụng trong thiết bị.
b.Màng chảy ngược:
Sinh viờn thực hiện: Bựi Quang Tõn Trang 43
Nguyờn lý hoạt động như thiết bị trờn, tuy nhiờn sữa nguyờn liệu được nhõp ở đỏy. Buồng bốc ở ngoài buồng đốt. Sau khi trao đổi nhiệt với hơi đốt đi bờn ngoài ống truyền nhiệt, sữa chảy qua buồng bốc. Tại đõy hơi thứ bốc lờn đi qua thiết bị ngưng tụ. Sữa sau cụ đặc được lấy ra ở đỏy buồng bốc.
Hỡnh 4.7. Thiết bị cụ đặc màng chảy ngược
4.1.2. Thiết bị cụ đặc bốc hơi dạng bản mỏng
Hỡnh 4.8: Thiết bị cụ đặc bốc hơi dạng bản mỏng
Nguyờn lý hoạt động tương tự như cỏc thiết bị trờn nhưng bề mặt trao đổi nhiệt là cỏc tấm bảng mỏng. Ứng với mỗi tấm bảng, một bờn là tỏc nhõn gia nhiệt, cũn một bờn là sữa nguyờn liệu. Phần hơi sau quỏ trỡnh gia nhiệt sẽ được ngưng tụ và thoỏt ra ngoài. Hỗn hợp sữa cụ đặc và hơi thứ thoỏt ra khỏi thiết bị sẽ đi vào bộ phõn tỏch hơi thứ. Tương tự như cỏc thiết bị trờn hơi thứ trước khi ra khỏi hệ thống sẽ đi qua bộ phận ngưng tụ braromet để đảm bảo ỏp suất chõn khụng cho hệ thống.
4.1.3. Thiết bị cụ đặc tuần hoàn cưỡng bức
Sinh viờn thực hiện: Bựi Quang Tõn Trang 44
Hỡnh 4.9: Thiết bị cụ đặc tuần hoàn cưỡng bức
Nguyờn lý: Giống như thiết bị cụ đặc bốc hơi dạng hỡnh trụ nhưng ở đõy người ta bố trớ bơm để tăng tốc độ tuần hoàn của sữa trong thiết bị. Giảm hiện tượng bỏm cặn trong thiết bị, cải thiện hệ số truyền nhiệt.
4.1.4. Hệ thống bốc hơi nhiều cấp.
Hỡnh 4.10. Hệ thống bốc hơi nhiều cấp
Trong thực tế người ta thường ghộp nhiều thiết bị lại với nhau thường từ 3-7 cấp. Hệ thống cho phộp sản phẩm đầu ra đạt nồng độ chất khụ cao, tiết kiệm năng lượng. Sản phẩm ra khỏi nồi 1 được đưa vào nồi sau, hơi thứ bốc lờn của nồi trước làm hơi đốt cho nồi sau.
5.Thiết bị sấy.
Để làm giảm hàm ẩm trong sữa và thu được sữa bột, người ta thường tiến hành sấy sữa bằng phương phỏp sấy thăng hoa, sấy trục và sấy phun. Tuy nhiờn phương phỏp sấy
Sinh viờn thực hiện: Bựi Quang Tõn Trang 45
thăng hoa do chi phớ năng lượng lớn, vốn đầu tư cao, năng suất thấp nờn đến nay vẫn chưa được ứng dụng trong sản xuất thực tế.
5.1.Thiết bị sấy trục:
Nguyờn tắc hoạt động:
Đõy là thiết bị truyền nhiệt giỏn tiếp. Hơi nước sau khi được gia nhiệt đến nhiệt độ khoảng 150-2000C sẽ được đưa vào bờn trong trục sấy, tại đõy nú sẽ truyền nhiệt cho toàn bộ bề mặt trục sau đú một phần hơi sẽ bị ngưng tụ và được thỏo liờn tục ra khỏi trục. Tựy theo cấu tạo của thiết bị mà nguyờn liệu sẽ được nạp liờn tục dưới dạng một màng mỏng ở phớa trờn hay dưới trục sấy. Khi trục quay, nhiệt từ hơi nước bờn trong sẽ truyền cho trục rồi truyền cho lớp nguyờn liệu bờn ngoài trục. Nước trong nguyờn liệu sẽ bay hơi và tỏch ra ở phớa trờn thiết bị. Nguyờn liệu sẽ được tỏch ra khỏi trục bằng dao cạo rồi rơi xuống buồng bờn dưới, trục vớt vận chuyển sữa ra cửa thoỏt sản phẩm. Sau đú sữa lại tiếp tục được đưa qua mỏy nghiền, rõy để hoàn thiện cấu trỳc sản phẩm. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Cấu tạo
Thiết bị gồm một hay hai trục sấy. Trục sấy cú đường kớnh khoảng 0,6 – 3,0m; chiều dài từ 1-6m, được làm bằng thộp đỳc đặc biệt đảm bảo bề mặt đồng đều, cú khả năng chịu được nhiệt độ và ỏp suất cao. Ngoài ra cũn cú bộ phận nạp liệu để đưa nguyờn liệu vào và dao cạo để thỏo sản phẩm ra. Bộ phận nạp liệu cú thể bố trớ ở phớa trờn, phiỏ dưới hay phớa trước trục sấy.
Sinh viờn thực hiện: Bựi Quang Tõn Trang 46
Nạp liệu phớa trờn Nạp liệu phớa dưới Nạp liệu phớa trước
Tuy nhiờn trong cụng nghệ sản xuất sữa bột thỡ do nguyờn liệu cú độ nhớt khụng cao vỡ thế nờn thiết bị sấy hai trục thường được ứng dụng hơn so với một trục. Sữa sẽ được nạp vào ở giữa hai trục. Khi thiết bị hoạt động, hai trục sấy sẽ quay ngược chiều nhau. Tốc độ quay của trục sấy thường từ 6-24 vũng/phỳt, thời gian tiếp xỳc giữa sữa nguyờn liệu và trục sấy khoảng 2-30 giõy. Độ dày của màng sữa hỡnh thành trờn trục sấy cú thể hiệu chỉnh được qua khoảng cỏch giữa hai tõm trục.
5.2.Thiết bị sấy phun:
Thiết bị này hiện đang được sử dụng rộng rói trong ngành cụng nghiệp sản xuất sữa bột, hoạt động theo nguyờn tắc phun vật liệu lỏng thành những hạt nhỏ li ti trong buồng sấy. Thời gian tiếp xỳc giữa sữa và khụng khớ núng rất ngắn nờn nhiệt độ sữa khụng tăng quỏ cao, sản phẩm thu được ở dạng bột mịn.
Cấu tạo: Thiết bị sấy phun thường gồm những bộ phận sau:
Caloriphe dựng để gia nhiệt và hệ thống vận chuyển khụng khớ sau khi gia nhiệt: tỏc nhõn gia nhiệt dựng trong caloriphe thường là hơi nước. Quạt ly tõm được dựng để vận chuyển toàn bộ tỏc nhõn sấy qua hệ thống. Người ta cú thể bố trớ một quạt hay hai quạt, ở đầu và cuối hệ thống cú gắn bộ phận chắn giú để điều khiển vận tốc khớ.
Thiết bị phun sương: phun nguyờn liệu sữa thành cỏc hạt nhỏ. Cú ba dạng đầu phun:
- Đầu phun ỏp lực (pressure nozzle): chất lỏng được đẩy bằng bơm ỏp suất cú thể lờn tới 200 at. Để phun đều người ta cấu tạo những vũi phun cú đường kớnh nhỏ hơn 0.5 mm với lưu lượng lớn nhất là 100l/h.
- Đầu phun khớ động (two-fluid nozzle): dựng vũi phun trong đú chất lỏng được đẩy bằng khớ nộn với ỏp suất từ 2.5-3.5 at.
Sinh viờn thực hiện: Bựi Quang Tõn Trang 47
- Đầu phun ly tõm (centrifugal atomiser): cho chất lỏng rơi vào một đĩa cú đường kớnh từ 2in (5.08 cm) đến 30in (76.2 cm) quay nhanh với tốc độ từ 50000-4000 vũng/phỳt, dưới tỏc dụng của lực quỏn tớnh ly tõm do đĩa quay, chất lỏng bị văng ra thành những hạt sương.
Trong ba phương phỏp trờn thỡ ly tõm là phương phỏp được sử dụng chủ yếu trong ngành cụng nghiệp sản xuất sữa bột.
Buồng sấy: là nơi trộn tỏc nhõn sấy với vật liệu sấy. Tỏc nhõn sấy cú thể đi cựng chiều, ngược chiều hay hỗn hợp so với vật liệu sấy.
Bộ phận thu hồi sản phẩm: trong thiết bị sấy phun, phần lớn nguyờn liệu sẽ rơi xuống dưới đỏy thiết bị sau đú được vận chuyển đi, một phần nhỏ sẽ bị cuốn theo khụng khớ ra khỏi thiết bị sấy. Vỡ vậy người ta luụn bố trớ cyclon để thu hồi lượng sản phẩm bị cuốn theo khụng khớ.
Trong sản xuất cụng nghiệp, người ta cú thể bố trớ thiết bị sấy phun một giai đoạn, hai giai đoạn hoặc ba giai đoạn:
Thiết bị sấy phun một giai đoạn
Quỏ trỡnh tỏch ẩm từ nguyờn liệu sữa ban đầu cho tới hàm ẩm cuối cựng đều được thực hiện trong buồng sấy của thiết bị.
Sinh viờn thực hiện: Bựi Quang Tõn Trang 48
Hỡnh 3.44 Thiết bị sấy phun một giai đoạn.
Khụng khớ được quạt thổi qua bộ phận lọc rồi vào caloriphe để gia nhiệt đến 150- 170oC, sau đú sẽ được phõn phối đều vào trong buồng sấy. Sữa nguyờn liệu cũng được phun sương vào buồng sõý trộn với tỏc nhõn sấy làm bốc hơi nước. Do diện tớch bề mặt tiếp xỳc tăng nờn ẩm sẽ được bốc hơi nhanh và liờn tục, từ đú tạo ra gradient ẩm làm dịch chuyển ẩm bờn trong mao quản hay lỗ xốp ra bề mặt ngoài rồi bay hơi.
Sữa bột thành phẩm cú nhiệt độ khoảng 70-80oC bởi vỡ nhiệt thu được từ tỏc nhõn sấy được dựng để làm bay hơi liờn tục lượng ẩm cú trong nguyờn liệu. Sự giảm lượng nước trong cỏc hạt sẽ làm giảm khối lượng sữa bột xuống khoảng 50%, thể tớch sữa bột xuống 40% và đường kớnh giảm xuống 75% so với kớch thước cỏc hạt khi rời khỏi thiết bị phun sương.
Trong suốt quỏ trỡnh, sữa bột sẽ được thỏo ra liờn tục ở đỏy buồng sấy và được vận chuyển bằng khớ động đến cỏc bộ phận đúng gúi. Sau khi được làm nguội, hỗn hợp khụng khớ và sữa bột sẽ được đưa vào bộ phận 7 để tỏch khớ ra khỏi sản phẩm chuẩn bị đúng gúi. Những hạt cú kớch thước nhỏ, nhẹ bị cuốn theo tỏc nhõn sấy sẽ được thu hồi ở cyclone 6,7. Sau khi thu hồi cỏc hạt sẽ được trộn với dũng sữa bột đang trờn đường vận chuyển đến bộ phận đúng gúi.
Thiết bị sấy hai giai đoạn
Hoạt động cũng tương tự như thiết bị sấy một giai đoạn nhưng hệ thống vận chuyển khớ động được thay thế bằng hệ thống sấy tầng sụi. Trong thiết bị sấy một giai đoạn, ở giai đoạn cuối khi lượng ẩm trong nguyờn liệu cũn thấp thỡ việc tỏch ẩm rất khú khăn đũi
Sinh viờn thực hiện: Bựi Quang Tõn Trang 49
hỏi nhiệt độ tỏc nhõn sấy ở đầu ra phải rất cao, điều này cú thể gõy ảnh hưởng xấu đến chất lượng sữa bột thành phẩm.
Hệ thống thiết bị sấy hai giai đoạn giỳp khắc phục nhược điểm trờn. Sữa bột sau khi ra khỏi thiết bị sấy phun sẽ cú hàm ẩm cao hơn hàm ẩm yờu cầu là 2-3%. Sau đú thiết bị sấy tầng sụi sẽ tiếp tục tỏch phần ẩm cũn lại và làm nguội sản phẩm. Từ đú sẽ hạn chế sự ảnh hưởng của nhiệt độ cao làm biến đổi chất lượng sản phẩm, nõng cao hiệu quả truyền nhiệt, giảm chi phớ vận hành. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Hỡnh 3.45 Thiết bị sấy hai giai đoạn
Thiết bị sấy sữa ba giai đoạn: cũng tương tự như thiết bị sấy hai giai đoạn nhưng trong thiết bị này thỡ giai đoạn thứ hai được tiến hành ở phớa dưới thiết bị sấy phun cũn giai đoạn thứ ba là làm nguội và tỏch toàn bộ lượng ẩm được tiến hành phớa ngoài thiết bị sấy phun. Cú hai dạng:
Thiết bị sấy phun kết hợp với tầng sụi
Sinh viờn thực hiện: Bựi Quang Tõn Trang 50 Hỡnh Thiết bị sấy ba giai đoạn kết hợp với thiết bị sấy tầng sụi
Thiết bị sấy phun kết hợp với băng tải Filtermal: dạng này được ứng dụng