9.1. Cơ sở lý thuyết của quá trình sấy khí động và phân loại bằng lực ly tâm.
9.1.1. Hệ thống sấy khí động
Hệ thống sấy khí động là một trong các loại thiết bị sấy thích hợp cho việc sấy các loại hạt nhẹ dạng bột nhão (paste) có độ ẩm chủ yếu là độ ẩm bề mặt như tinh bột khoai mì, bột nhẹ (bột CaCO3)… Do kích thước hạt bé và nhẹ, các hạt vật liệu bị lôi cuốn theo dòng tác nhân vì vậy sự trao đổi nhiệt ẩm giữa tác nhân và vật liệu rất mãnh liệt (từ 8-10 lần lớn hơn so với sấy thùng quay). Thời gian sấy ngắn, hầu như quá trình sấy xảy ra tức thời. Kích thước hạt càng bé quá trình sấy xảy ra càng nhanh và càng sâu. Do đó ta cần lựa chọn thiết bị sấy phù hợp với các loại nguyên vật liệu khác nhau để có quá trình sấy đạt hiệu quả cao nhất cả về chất lượng sản phẩm sấy cũng như hiệu quả kinh tế.
9.1.2. Nguyên tắc phân loại bằng lực ly tâm
Nguyên tắc phân loại bằng lực ly tâm được trình bày trên hình 2.22. Xét hạt có kích thước d nằm ở ranh giới thiết bị phân loại. Khi đó hạt sẽ chịu các lực tác dụng sau:
- R: Lực hướng tâm, do dòng khí tác dụng vào hạt. R = 3idw, trong đó i: độ nhớt của dòng khí, Pa.s.
d: kích thước hạt, m. w: vận tốc dòng khí, m/s
- F: Lực ly tâm do thiết bị phân loại tạo nên. Ký hiệu đr và đ là khối lượng riêng của hạt và khí tương ứng, kg/m3, r là bán kính thiết bị, m, là vận tốc góc, 1/s, ta có: ( )d w r F . r . . . 6 2 3 ρ ρ π − =
Tuỳ thuộc vào mối tương quan giữa các giá trị của F và R mà có thể xảy ra các trường hợp sau:
- Nếu F > R: Hạt sẽ bị đẩy ra khỏi thiết bị phân loại. - Nếu F < R: Hạt sẽ được hút vào thiết bị phân loại.
Khi các thông số r, đr, đ, v, d không đổi, nếu thay đổi, ta có thể điều chỉnh việc hút hoặc đẩy hạt ra khỏi thiết bị phân loại. Điều đó được sử dụng làm cơ sở lý thuyết cho việc phân loại hạt bằng thiết bị phân loại ly tâm.
Hình 2.22. Nguyên tắc phân loại. [6]
9.2. Sơ đồ thiết bị sấy
Trên cơ sở các phân tích lý thuyết đã nêu, một thiết bị sấy khí động thí nghiệm đã được chế tạo dựa trên sơ dồ nguyên lý được mô tả trên hình 2. Theo sơ đồ này, không khí nóng và vật liệu ướt đi vào thiết bị từ phí đáy. Sau khi sấy khô, các hạt sẽ được phân loại nhờ cơ cấu phân loại bằng lực ly tâm. Các hạt nhỏ sẽ đi ra khỏi thiết bị từ trên đỉnh. Các hạt lớn sẽ quay trở lại, tiếp tục được nghiền mịn trước khi đi vào bộ phận phân loại tiếp tục
Hình 2.23. Sơ đồ cấu tạo thiệt bị sấy khí động. [6]
Nguyên lý hoạt động: bột ẩm hoặc nguyên liệu dạng hạt, thông thường độ ẩm dưới 40 % kích thước hạt trong phạm vi 10-500 µm, được nạp vào hệ thống ống dẫn bằng kim loại và bị thổi lơ lửng trong không khí nóng. Ở các máy sấy thẳng đứng, dòng khí được điều chỉnh sao cho các hạt nhẹ và nhỏ, tức là sẽ khô nhanh hơn, được đưa đến thiết bị tách xyclon trước, còn những hạt nặng và ẩm hơn phải lưu lại trong ống sấy ở trạng thái lơ lửng lâu hơn để đạt đến độ ẩm yêu cầu. Đối với những sản phẩm đòi hỏi thời gian lưu lâu, hệ thống ống sấy có dạng vòng ( mấy sấy khí động dạng vòng ) và nguyên liệu được quay vòng cho tới khi chúng đủ khô. Những máy sấy dạng vòng có nhiệt độ sấy cao, tời gian sấy ngắn được sử dụng để làm nở tinh bột trong khoai tây, cà rốt tạo ra cấu trúc xốp và rắn giúp cải thiện được tốc độ sấy cho các phương pháp sấy thông thường khác ở giai đoạn sấy sau đó và giúp quá trình hồi nguyên nhanh. Quá trình sấy kéo dài 2 – 10 giây, vì thế chúng thích hợp cho các sản phẩm ẩm nhanh trên bề mặt. Quá trình làm lạnh do bay hơi của hạt ngăn ngừa sự hư hại vì nhiệt, giúp sản phẩm có chất lượng cao
Ứng dụng: máy sấy khí động có vốn và chi phí bảo dưỡng thấp, tốc độ sấy cao và điều kiện sấy được kiểm soát chặt chẽ. Chúng thích hợp cho các nguyên liệu nhạy cảm với nhiệt.
Năng xuất đầu ra của sản phẩm khoảng từ 10 kg/h đến 25 tấn/h. Chúng thường được sử dụng sau khi sấy phun để tạo ra các sản phẩm có độ ẩm thấp hơn so với bình thường
KẾT LUẬN
Sấy là một phương pháp quan trong trong việc bảo quản và chế biến nông sản sau thu hoạch mà cụ thể trong bài tiểu luận này là chế biến bột rau quả. Trong bài tiểu luận chúng ta đã đi tìm hiểu cơ sở lý thuyết của quá trình sấy từ đó giúp ta có thể nắm bắt, hiểu, và giải thích được được những vấn đề xảy ra trong quá trình sấy bột rau quả. Bên cạch đó chúng ta cũng đã đi tìm hiểu sơ lược tính chất một số bột rau quả và phương pháp sấy thích hợp cho loại bột đó.
Trong quá trình sấy tùy vào từng loại nguyên liệu khác nhau và phương pháp sấy khác nhau mà sẽ gây ra những ảnh hưởng khác nhau đến chất lượng sản phẩm. Việc tìm hiểu sự ảnh
hưởng của quá trình sấy đến chất lượng của sản phẩm cũng là rất quan trọng, từ đó ta có thể đưa ra chế độ sấy thích hợp nhằm tạo ra sản phẩm có chất lượng tốt nhất.
Nhưng công việc quan trọng nhất trong bài tiểu luận này là chúng ta đã đi tìm hiểu các phương pháp sấy bột rau quả, từ đó mới có thể giúp ta nắm bắt được các phương pháp và điều chỉnh quá trình sấy bột rau quả bằng các phương pháp đó.
TÀI LIỆU THAM KHẢO
[1]. Nguyễn Văn May, 2004, Giáo Trình Kỹ Thuật Sấy Nông Sản Thực Phẩm, NXB KH&KT Hà Nội
[2]. GS. TS. Phạm Xuân Vượng ( chủ biên ), TS. Trần Như Khuyên, 2006, Giáo Trình Kỹ Thuật Sấy Nông Sản, NXB Đại Học Nông Nghiệp Hà Nội, Chương 1- 2
[3]. Nguyễn Lê Hoàng, Hoàng Ngọc Duy Quang, Nguyễn Thị Kim Vân, Lê Nguyễn Nhân Luân, 2010, Tiểu Luận Sấy Thăng Hoa, Trường Đại Học Kỹ Thuật Công Nghệ TP.HCM
[4].Tôn Nữ Minh Nguyệt, Đào Văn Hiệp, Hội Nghị Khoa Học & Công Nghệ lần 9, Đại Học Bách Khoa Tp. HCM
[5]. Tạp Chí Phát Triển KH&CN, Tập 9, Số 4-2006 [6]. Tạp Chí Phát Triển KH&CN, Tập 9, Số 11-2006 [7]. http://www.slideshare.net/