Thiết Kế Hệ Thống Sấy Phun Để Sấy Dịch Chanh Dây

Mục lục
Mục lục.....................................................................................................................................18
Đặt vấn đề.................................................................................................................................19
1.3. Tổng quan về nguyên liệu chanh dây.............................................................................24
1.3.1. Nguồn gốc...............................................................................................................24
1.3.2. Phân loại..................................................................................................................24
Có 3 loại Chanh Dây phổ biến.........................................................................................24
1.3.3. Cấu tạo, thành phần.................................................................................................26
1.3.4. Quy trình sản xuất bột chanh dây............................................................................29
1.4. Chọn phương án sấy và thiết bị sấy...............................................................................30
1.4.1. Chọn phương án sấy................................................................................................30
.............................................................................................................................58
CHƯƠNG 5 ....................................................................................................58
..........................................................................................................................74
KẾT LUẬN.......................................................................................................74

TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM Cộng hòa xã hội chủ nghĩa Việt
HUẾ
Nam
KHOA CƠ KHÍ – CÔNG NGHỆ

Độc lập – Tự do – Hạnh phúc

NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN THIẾT BỊ
Họ và tên sinh viên: Nguyễn Đình Giáp
Lớp: CNTP45
Ngành học: Công nghệ thực phẩm


Tên đề tài: Thiết kế hệ thống sấy phun để sấy dịch chanh dây.



Số liệu ban đầu
- Năng suất sản phẩm: 7 tấn sản phẩm/ ngày
-

Độ ẩm ban đầu: ω1 = 35%

-

Độ ẩm cuối cùng: ω2 = 3%

- Nồng độ chất khô: Bx = 65%


Nội dung các phần thuyết minh và tính toán
- Đặt vấn đề


- Tổng quan về các phương pháp sấy, nguyên liệu và quy trình thực hiện
- Tính toán cân bằng vật chất của quá trình
- Tính cân bằng năng lượng
- Tính thiết bị chính
- Tính thiết bị phụ
- Kết luận
- Tài liệu tham khảo


Bản vẽ



Ngày giao nhiệm vụ:



Ngày hoàn thành
Huế, ngày
Trưởng bộ môn CSCN

tháng

năm

Giáo viên hướng dẫn

Đặt vấn đề
Đời sống con người ngày càng được nâng cao vì vậy trong cuộc sống của họ nhu
cầu về các sản phẩm mang tính tiện nghi đặc biệt phù hợp với công việc và nhịp
sống của người dân ngày càng nhiều. Để cung cấp được các sản phẩm thỏa mãn
nhu cầu đó của người tiêu dùng điều đó đã và đang là nhiệm vụ lớn đối với các
kỹ sư công nghệ thực phẩm.
Bên cạnh những thực phẩm chế biến sẵn, thức ăn nhanh, nước giải khát thì bên
cạnh đó bột hoa quả cũng đang là một trong những mạt hàng đang được sự chú
ý quan tâm của nhiều người tiêu dùng, bởi những tính chất riêng biệt mà bột hoa
quả mang lại. Từ thực tế nhận thấy sự có mặt của các loại bột hoa quả ngày càng
nhiều trên thị trường quốc tế cũng như trong nước như: bột cam, bột dứa, bột
xoài ..... Thì sản phẩm bột chanh dây với hương vị, thành phần dinh dưỡng riêng
của mình đang dần dần chiếm được sự yêu thích của người tiêu dùng.
Ở nước ta với điều kiện khí hậu nhiệt đới đã tạo điều kiện thuận lợi cho sự

phát triển cho chanh dây phát triển tốt và sản lượng cao. Từ những điều kiện trên
em nhận thấy đây là một trong những điều kiện thuận lợi để sản xuất bột chanh
dây. Điều này vừa tạo công việc cho nguồn lao động nước ta, tăng thu nhập cho
người dân, nâng cao và đẩy mạnh nền nông nghiệp nước nhà và đảm bảo được
nhu cầu trên thị trường.
Để đảm bảo được dinh dưỡng cũng như tính cảm quan cho bột chanh dây
trong quá trình sản xuất việc chọn thiết bị phù hợp là một trong những điều kiện


đầu tiên của quá trình sản xuất. Ta thấy những ưu điểm của thiết bị sấy phun
như:
•

Tính chất, chất lượng của sản phẩm đạt điểm tốt hơn, sản phẩm sau khi sấy
có dạng bột mịn và đồng nhất, xốp, dễ hòa tan, không phải qua giai đoạn
nghiền, chất lượng ít bị biến đổi so với nguyên liệu ban đầu, tiện lợi cho sử
dụng và chế biến.

•

Thiết bị đơn giản, cho phép hoạt động ở năng xuất cao và liên tục.

•

Sấy được nguồn nguyên liệu có tính nhạy cảm với nhiệt độ tháp và thời gian
ngắn.

•

Khí nén thường được sử dụng là khí trơ hoặc không khí.

•

Sản phẩm tiếp xúc với bề mặt thiết bị và điều kiện khô vì thế việc chọn thiết
bị chống ăn mòn cho thiết bị đơn giản.

•

Khoảng nhiệt tác nhân sấy khá rộng.
Từ những ưu điểm của thiết bị sấy phun cũng như để đảm bảo chất lượng,
tính chất cảm quan của sản phẩm bột chanh dây em chọn thiết bị sấy phun
dịch chanh dây với năng xuất 7 tấn/ngày.

1.1.

Khái niệm chung về quá trình sấy

1.1.1. Khái niệm sấy
Sấy là quá trình dùng nhiệt năng để làm bốc hơi ẩm ra khỏi vật liệu rắn
hoặc lỏng. Với mục đích giảm bớt khối lượng vật liệu (giảm công chuyên chở,
kho tồn…), tăng độ bền vật liệu (như gốm, sứ, gỗ...) và để bảo quản trong một
thời gian dài, nhất là đối với lương thực, thực phẩm.
Đối với vật liệu lỏng có nồng độ chất khô quá thấp nên cô đặc trước khi sấy
nhằm tách nước sơ bộ. Cũng giống như sấy quá trình cô đặc dùng nhiệt để làm
bay hơi nước nhưng thực hiện ở nhiệt độ sôi còn sấy làm bay hơi nước ở nhiệt
độ bất kỳ, tránh nhiệt độ quá cao làm biến tính sản phẩm.
Bản chất của quá trình sấy là quá trình khuyếch tán do chênh lệch độ ẩm ở
bề mặt và trong vật liệu, nói cách khác là do chênh lệch áp suất hơi riêng phần
của ẩm ở bề mặt vật liệu và môi trường xung quanh. Sấy là quá trình không ổn

định, độ ẩm vật liệu thay đổi theo không gian và thời gian sấy.
1.1.2. Phân loại
Quá trình sấy bao gồm hai phương thức:
- Sấy tự nhiên:Tiến hành ở ngoài trời dùng năng lượng mặt trời để làm bay
hơi nước trong bề mặt vật liệu.
- Sấy nhân tạo:Thường được tiến hành trong các loại thiết bị sấy để cung
cấp nhiệt cho vật liệu ẩm. Sấy nhân tạo có nhiều dạng tùy theo phương pháp
truyền nhiệt mà trong kỹ thuật sấy có thể chia ra nhiều dạng:
+ Sấy đối lưu: phương pháp sấy cho tiếp xúc trực tiếp với vật liệu sấy, mà
tác nhân truyền nhiệt là không khí nóng, khói lò…
+ Sấy tiếp xúc: phương pháp sấy không cho tác nhân tiếp xúc trực tiếp vật
liệu sấy, mà tác nhân sấy truyền nhiệt cho vật liệu sấy gián tiếp qua một vách ngăn.
+ Sấy bằng tia hồng ngoại: phương pháp sấy dùng năng lượng của tia
hồng ngoại do nguồn điện phát ra truyền cho vật liệu sấy.
+ Sấy bằng dòng điện cao tần: phương pháp dùng dòng điện cao tần để
đốt nóng toàn bộ chiều dày của vật liệu sấy.
+ Sấy thăng hoa: phương pháp sấy trong môi trường có độ chân không
cao, nhiệt độ rất thấp, nên độ ẩm tự do trong vật liệu đóng băng và bay hơi từ
trạng thái rắn thành hơi không qua trạng thái lỏng.
+ Ưu điểm:
 Khắc phục được những nhược điểm của sấy tự nhiên
 Kiểm soát được sản phẩm ra vào, nhiệt độ cung cấp
 Chất lượng sản phẩm theo yêu cầu
 Tốn ít mặt bằng, nhân công
+ Nhược điểm: Tốn chi phí cho đầu tư trang thiết bị, cán bộ kỹ thuật, chi
phí năng lượng.
1.1.3. Nguyên lí của quá trình sấy

Quá trình sấy là một quá trình chuyển khối có sự tham gia của pha rắn rất

phức tạp vì nó bao gồm cả quá trình khuyếch tán bên trong và cả bên ngoài vật
liệu rắn đồng thời với quá trình truyền nhiệt. Đây là một quá trình nối tiếp, nghĩa
là quá trình chuyển lượng nước trong vật liệu từ pha lỏng sang pha hơi, sau đó
tách pha hơi ra khỏi vật liệu ban đầu. Động lực của quá trình là sự chênh lệch độ
ẩm ở trong lòng vật liệu và bên trên bề mặt vật liệu. Quá trình khuyếch tán
chuyển pha này chỉ xảy ra khi áp suất hơi trên bề mặt vật liệu lớn hơn áp suất


hơi riêng phần của hơi nước trong môi trường không khí xung quanh.
1.1.4. Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình sấy
- Nồng độ chất khô của nguyên liệu: nồng độ cao giảm được thời gian bốc
hơi nhưng lại tăng độ nhớt của nguyên liệu, gây khó khăn cho quá trình sấy
phun, nồng độ thấp tốn nhiều thời gian và năng lượng cho quá trình.
- Nhiệt độ tác nhân sấy: đây là yếu tố ảnh hưởng quyết định đến độ ẩm
của sản phẩm sau khi sấy phun, độ ẩm bột của sản phẩm thu được sẽ giảm đi
nếu ta tăng nhiệt độ tác nhân sấy. Tuy nhiên việc gia tăng nhiệt độ cao có thể
gây phân hủy một số cấu tử trong nguyên liệu mẫn cảm với nhiệt và làm tăng
mức tiêu hao năng lượng cho quá trình.
- Kích thước, số lượng và quỹ đạo chuyển động của các hạt nguyên liệu
trong buồng sấy.
1.2. Chọn tác nhân sấy, chất tải nhiệt và chế độ sấy

1.2.1. Tác nhân sấy: Những chất dùng để chuyên chở lượng ẩm tách ra từ
vật liệu sấy
- Trong quá trình sấy, môi trường buồng sấy luôn luôn được bổ sung ẩm thoát
ra từ vật sấy. Nếu độ ẩm này không được mang đi thì độ ẩm tương đối trong
buồng sấy tăng lên, đến một lúc nào đó sẽ đạt được sự cân bằng giữa vật sấy và
môi trường trong buồng sấy và quá trình thoát ẩm của vật liệu sấy sẽ ngừng lại.
- Vì vậy nhiệm vụ của tác nhân sấy:
+ Gia nhiệt cho vật sấy

+Tải ẩm: mang ẩm từ bề mặt vật vào môi trường
+ Bảo vệ vật sấy khỏi bị hỏng do quá nhiệt
- Cơ chế của quá trình sấy gồm 2 giai đoạn: Gia nhiệt cho vật liệu sấy để
làm ẩm hóa hơi và mang hơi ẩm từ bề mặt vật vào môi trường. Nếu ẩm thoát ra
khỏi vật liệu mà không mang đi kịp thời sẽ ảnh hưởng tới quá trình bốc ẩm từ
vật liệu sấy thậm chí còn làm ngừng trệ quá trình thoát ẩm. Để tải ẩm đã bay hơi
từ vật sấy vào môi trường có thể dùng các biện pháp:
+ Dùng tác nhân sấy làm chất tải nhiệt.
+ Dùng bơm chân không để hút ẩm từ vật sấy thải ra ngoài (sấy chân không).
- Trong sấy đối lưu, vai trò của tác nhân sấy đặc biệt quan trọng vì nó
đóng vai trò vừa tải nhiệt vừa tải ẩm. Các tác nhân sấy thường dùng là không khí


nóng và khói lò, hơi quá nhiệt, chất lỏng…
- Trong sấy đối lưu, chất tải nhiệt có thể dùng là hơi nước hay khói để
gia nhiệt cho tác nhân sấy và các bề mặt truyền nhiệt cho vật liệu.
1.2.2. Các loại tác nhân sấy
- Không khí ẩm: là loại tác nhân sấy thông dụng nhất có thể dùng cho hầu hết
các loại sản phẩm. Dùng không khí ẩm không làm sản phẩm sau khi sấy bị ô
nhiễm và thay đổi mùi vị. Tuy nhiên dùng không khí ẩm làm tác nhân sấy cần
trang bị thêm bộ gia nhiệt không khí (calorife khí - hơi hay khí - khói), nhiệt độ
sấy không quá cao, thường nhỏ hơn 5000C vì nếu nhiệt độ cao quá thiết bị trao
đổi nhiệt phải được chế tạo bằng thép hợp kim hay gốm sứ với chi phí đắt.
- Khói lò: khói lò được dùng làm tác nhân sấy có thể nâng nhiệt độ sấy lên
10000C mà không cần thiết bị gia nhiệt, tuy nhiên làm vật liệu sấy bị ô nhiễm
gây mùi khói. Vì vậy khói chỉ dùng cho các vật liệu không sợ ô nhiễm như gỗ,
đồ gốm, một số loại hạt có vỏ.
- Hơi quá nhiệt: tác nhân sấy này được dùng cho các loại sản phẩm dễ bị
cháy nổ và có khả năng chịu được nhiệt độ cao. Vì vậy sấy bằng hơi quá nhiệt,
nhiệt độ thường lớn hơn 100 0C (sấy ở áp suất khí quyển).

1.2.3. Chọn thiết bị sấy
Phân loại thiết bị sấy: Do điều kiện sấy trong mỗi trường hợp khác nhau nên
có nhiều cách để phân loại thiết bị sấy:
- Dựa vào tác nhân sấy: có thiết bị sấy bằng không khí hoặc thiết bị sấy bằng
khói lò, các thiết bị sấy bằng phương pháp đặc biệt như sấy thăng hoa, sấy bằng
dòng điện cao tần
- Dựa vào áp suất làm việc: có thiết bị sấy chân không và thiết bị sấy ở áp suất thường
- Dựa vào phương thức làm việc: có sấy liên tục và sấy gián đoạn
- Dựa vào phương pháp cung cấp nhiệt cho quá trình sấy: thiết bị sấy tiếp
xúc, thiết bị sấy đối lưu, thiết bị sấy bức xạ...
- Dựa vào cấu tạo thiết bị: phòng sấy, hầm sấy, sấy băng tải, sấy trục, sấy
thùng quay, sấy phun.
- Dựa vào chiều chuyển động của vật liệu sấy và tác nhân sấy: sấy cùng
chiều, ngược chiều, giao chiều.


1.3. Tổng quan về nguyên liệu chanh dây
1.3.1. Nguồn gốc
Quả chanh dây tía có nguồn gốc từ miền nam nước Brazil qua Paraguay đến
miền bắc Argentina. Những tín đồ cong giáo người Tây Ban Nha vào thế kỷ 16
đã đặt tên cho nó là “flor pasionis” (hoa đam mê) hay ‘flor de las cinco llagas”
(hoa có năm vết xước) do màu tía của hoa khiến họ tin là nó giống với năm nỗi
khổ của Chúa Giê-su.
Người ta chưa xác định được nguồn gốc của loại quả màu vàng, có lẽ nó thuộc
vùng Amazon của Brazil, hay cũng có thể nó là cây lai giữa Passiflora edulis và
Passiflora ligularis.
Ở Việt Nam, đầu tiên chanh dây xuất hiện ở các tỉnh miền Bắc vào thập niên 90
và sau đó phân tán vào đến các tỉnh Đồng Bằng Sông Cửu Long. Vì ở Việt Nam
có cây Lạc Tiên (miền Trung và miền Nam gọi là cây Chùm Bao - một loại cây
hoang dại có tác dụng chữa bệnh mất ngủ) là loại cây leo trái tròn, lớn gấp đôi

trái ping-pông, vỏ có màu xanh khi chín màu vàng lợt, ruột có vị chua thanh hơi
giống chanh nên đặt tên gọi là “Chanh Dây”.
Lạc Tiên vào Việt Nam có hai giống, phân biệt theo xuất xứ và màu vỏ:
 Giống Lạc Tiên có vỏ màu vàng có nguồn gốc từ Sirilanca, Urganda và
Hawaii (nguồn tra cứu) ở Việt Nam gọi là cây chanh dây.
 Giống Lạc Tiên vỏ tía có nguồn gốc từ Australia và Đài Loan. Tại Đức
Trọng giống Lạc Tiên vỏ tía được nhập từ Đài Loan có tên khoa học là
Passiflora edulis, dân địa phương gọi là cây Mác Mác, người Đài Loan gọi là
Bách Hương Quả.
Ngày nay, chanh dây được phân bố khắp nơi trên thế giới như Châu Á, úc, New
Zeland, ấn Độ , Nam Phi, Israsel, Hawaii, Canada .....
1.3.2. Phân loại
Có 3 loại Chanh Dây phổ biến
 Chanh Dây Tía (Passiflora edulis).
 Chanh Dây Vàng (Passiflora edulis flavicarpa).
 Chanh Dây Lam (passiflora cocrulea).
Ở Việt Nam chủ yếu gặp 2 loại chanh dây vỏ tía và vỏ vàng.
 Dạng quả tía.



 Black Knight: Quả có màu tía đậm, hương thơm tuyệt vời, có kích thước và
hình dạng của một quả trứng to. Là loại cây leo khỏe mạnh, chen chúc và rất
sai quả, có tán lá mịn đẹp.
 Kahuna: Quả tía vừa, rất lớn, có vị hơi chua thơm, dùng uống rất ngon. Cây
có khả năng tự sinh sản, khỏe mạnh, tán lá to.
 Edgchill: Có nguồn gốc ở Vista, Calif. Quả tương tự như Black Knight,
nhưng mọc to khỏe và có trái lớn hơn.
 Frederick: Là loại quả có dạng gần giống hình oval, to, tía hơi xanh và có
chút sắc đỏ, có vị chua nhẹ, ngon khi ăn ngay, uống lại tuyệt vời. Cây tự ra

quả cực kỳ khỏe mạnh, rất hữu ích và chắc hơn Passiflora edulis flavicarpa.
 Paul Ecke: có nguồn gốc ở Encinitas, Calif. Trái có kích thước trung bình,
rất ngon thích hợp để uống hay ăn ngay. Cây chắc và sai quả.
 Purpe Giant: Quả rất lớn, tía đậm khi chín.
 Red Rover: Quả hơi tròn, có kích thước vừa hoặc to, có vormauf đỏ sáng hấp
dẫn, có vị chua thơm, ngon khi ăn liền hoặc uống. Cây rất khỏe, chắc và có
khả năng tự sinh sản.
 Dạng quả vàng.


 Brazillian Golden: Qủa có màu vàng, to, có vị hơi chua. Cây rất khỏe, đòi
hỏi sự giao phấn. Hoa thơm, màu trắng hơi đậm ở giữa, ra hoa vào giữa mùa
hè, vụ mùa bắt đầu vào cuối tháng tám hoặc đầu tháng chín.
 Golden Giant: Cây có màu vàng, to, có nguồn gốc ở úc.

1.3.3. Cấu tạo, thành phần
Thành phần cấu tạo quả chanh dây.
Thành phần

Tỷ lệ, %

Vỏ quả

49,19

Hạt

4,81

Dịch quả

46,00

 Vỏ quả: chiếm tỷ lệ chủ yếu của quả chanh dây, có màu đỏ tía hoặc màu
vàng.
Thành phần cấu tạo của vỏ quả chanh dây khô.
Thành phần

Hàm lượng (g/100g)

Ẩm

9,93±0,12

Tro

7,52±0,02

protein

4,05±0,61

Lipid

˃0,1

Chất xơ hòa tan

19,2±0,02

Chất xơ không hòa tan

38,05±0,02

carbohydrate

21,28±0,44

Khi phân tích thành phần vỏ tươi của 2 loại chanh dây, người ta còn tìm thấy sự
có mặt của tinh bột (0,75-1,36%), đường (saccharose, glucose, fructose) 1,64%,
chất béo (0,05-0,16%), phosphorus (0,03-0,06%), sillica (0.01-0,04%), kali
(0,60-0,78%), acid hữu cơ (acid citric, acid malic) 0,15%.


 Hạt.
Thành phần của hạt chanh dây sau khi sấy khô
Thành phần

Tỷ lệ %

Độ ẩm

5,4

Chất béo

23,8

Chất xơ

53,7

protein

11,1

Tro tổng

1,84

Tro hòa tan trong HCl

0,35

Ca

80 mg/100g

sắt

18 mg/100g

phosphorus

640 mg/100g

 Giá trị dinh dưỡng trong 100g phần ăn được của chanh dây tía
Thành phần

Giá trị

Thành phần

Giá trị

Năng lượng

97 kcal

Calci

13 mg

Nước

75,1 g

Phospho

64 mg

Protein

2,2 g

sắt

1,6 mg

Chất béo

0,7 g

Magie

29 mg

carbohydrates

23,38 g

Natri

28 mg

Chất xơ

10,4 g

Kali

348 mg

Tro

0,8 g

Kẽm

0,1 mg

Vitamin C

30 mg

Đồng

0,086 mg


Vitamin A

700 LU

Acid béo no

0,059 g

Vitamin B2

0,13 mg

Acid béo 1 nối đôi

0,086 g

Vitamin B6

0,1 mg

Acid béo nhiều nối đôi

0,411 g

Vitamin E

1,12 mg_ ATE

Niacin

1,5 mg


1.3.4. Quy trình sản xuất bột chanh dây
1.3.4.1. Thuyết minh quy trình sản xuất bột chanh dây


Chanh dây sau khi thu hoạch tiến hành phân loại để loại trừ những quả hư hỏng,
thối hoặc loại bỏ lá, cành sót lại khi thu hái, đất cát lẫn vào khi vận chuyển, bảo
quản. Sử dụng nước sạch để rửa sạch chanh, loại bỏ những bủi bặm, đất cát dính
trên bề mặt quả. Tiếp theo tiến hành tách ruột quả và loại bỏ vỏ, sử dụng dung
dịch Na2CO3 10% để chỉnh pH sao cho pH = 4,5 thì được, tiến hành thủy phân
dung dịch trên bằng pectinace trong vòng 3 giờ với nhiệt độ t= 40 - 45˚c và tiến
hành lọc để loại bỏ hạt và bã. Sau đó sử dụng nước để pha loãng và phối trộn
hợp chất tạo màu cùng với Malto Dextrin. Để có được sản phẩm bột chanh tiến
hành cho dịch chanh qua thiết bị sấy phun với khoảng nhiệt độ t˚= 145˚c- 185˚c
với áp suất p= 3- 4,5 bar. Để hạn chế vị chua của sản phẩm cho phù hợp với nhu
cầu sử dụng đa số người tiêu dùng cần xay đường thành hạt nhỏ, mịn phối trộn
vào bột chanh để hoàn thiện sản phẩm, đóng gói vận chuyển và tiêu thụ sản
phẩm.

1.4. Chọn phương án sấy và thiết bị sấy
1.4.1. Chọn phương án sấy
Dịch chanh dây được sấy liên tục với tác nhân là không khí nóng. Vật liệu và
tác nhân đi vào cùng chiều và không khí sau khi sấy sẽ đi qua cyclon thu hồi bột
chanh và sản phẩm được tháo ra qua cửa tháo nguyên liệu.
1.4.2. Chọn thiết bị sấy
- Sấy gián đoạn: phương thức này cho năng suất thấp, các thao tác nặng
nhọc, cồng kềnh. Thiết bị này thường sử dụng khi năng suất nhỏ, sấy các loại
sản phẩm có hình dạng khác nhau.
- Sấy liên tục: Phương thức này cho chất lượng sản phẩm tốt hơn, năng suất
cao hơn, thao tác nhẹ nhàng. Thường dùng sấy các sản phẩm có kích thước gần
bằng nhau. Yếu tố quan trọng để chọn thiết bị sấy liên tục là tính chất của vật
liệu sấy.
+ Để sấy vật liệu cục người ta dùng chủ yếu là loại thùng quay, loại đường
hầm.
+ Để sấy vật liệu hạt, tơi, người ta dùng loại thùng quay, loại thổi khí, loại
cyclon, loại vòi rồng, loại tầng sôi.
+ Để sấy vật liệu nhão người ta dùng loại băng - trục, loại trục, hay loại hình trụ nón.
+ Để sấy huyền phù, dung dịch, chất nóng chảy thường dùng loại sấy phun.
- Vấn đề quyết định để chọn cơ cấu thiết bị sấy và tác nhân sấy phụ thuộc vào
nhiệt độ sấy cho phép và thời gian lưu lại cho phép của vật liệu trong thiết bị sấy.


- Thiết bị sấy chân không và sấy thăng hoa phức tạp và đắt vì thế nên dùng
khi không thể thực hiện được sấy ở áp suất thường ví dụ như các sản phẩm dễ
nổ, nhả hơi độc hại, sản phẩm dược phẩm hay sản phẩm có chất lượng cao.
Vì vậy, thiết bị sấy được chọn để sấy dịch chanh dây là hệ thống sấy
phun: Chọn thiết bị sấy phun vì dịch chanh dây là một hỗn hợp huyền phù thích
hợp cho hệ thống sấy phun, trong phương pháp này nguyên liệu được phân tán
vào trong thiết bị sấy dưới dạng các hạt sương và được sấy khô bằng dòng khí

có nhiệt độ cao. Quá trình sấy diễn ra rất mãnh liệt trong lòng thể tích các giọt
lỏng. Sản phẩm của sấy phun dưới dạng bột mịn.
- Ưu điểm của phương pháp sấy phun
+ Thời gian sấy ngắn.
+ Sản phẩm thu được đồng đều, hạt mịn nên không cần xử lý thêm.
+ Sản phẩm có độ hòa tan cao (90-100%), độ ẩm thấp.
+ Vận hành liên tục và tự động hóa hoàn toàn.
+ Chi phí công nhân thấp.
+ Chất lượng bột đảm bảo trong quá trình sấy.
- Nhưng thiết bị sấy phun cũng có một số nhược điểm là:
+ Tốn nhiều năng lượng.
+ Chi phí đầu tư, thiết bị cao.
- Vậy để sấy dịch chanh dây ta thiết kế thiết bị sấy phun có các thông số:
+ Chọn tác nhân sấy là không khí.
+ Chọn calorifer khí-hơi.
+ Thiết bị làm việc liên tục.
+ Vật liệu sấy và tác nhân sấy đi cùng chiều.
+ Thiết bị có lắp cánh đảo.

NGUYÊN TẮC LÀM VIỆC CỦA SẤY PHUN.


4

6

3
5

1

2

1: Caloriphere

4: Thùng chứa nguyên liệu

2: Bơm nhập liệu

5: Thu hồi

3: Thiết bị sấy phun

6: Quạt hút

Sơ đồ nguyên lý của quá trình sấy phun


Sấy ở đây là quá trình mất nước của chanh dây. Dịch chanh dây ban đầu được
lọc gạn và tiêu chuẩn hóa ở nhiệt độ cao ở 110 - 1300C trong khoảng 5 – 10
phút. Dịch chanh dây ban đầu được cô đặc đạt độ khô 65 % trong điều kiện chân
không sau đó được đưa vào thiết bị sấy phun. Dịch chanh dây được phun thành
những hạt bụi nhỏ và được làm khô trong phòng sấy. Không khí sau khi qua bộ
phận lọc được quạt đẩy đưa vào calorife để tiến hành gia nhiệt lên 1700C và thổi
vào buồng sấy. Dịch được bơm cao áp bơm từ bồn chứa tới vòi phun và được
phun vào trong tháp dưới dạng những hạt bụi nhỏ. Trong phòng sấy các hạt bụi
chanh dây được sấy khô ngay lập tức thành bột chanh dây rơi xuống dưới. Nhiệt
độ sấy sẽ giảm dần và khi vật liệu ra khỏi thùng sấy thì nhiệt độ còn 850C.
Không khí trong tháp sấy được quạt hút ra ngoài qua xyclon (5) để thu lại
những hạt sản phẩm nhỏ bị lôi cuốn theo dòng khí, nó được trộn với sản phẩm

từ trong tháp sấy nhờ ống vận chuyển khí động qua xyclon (5) và được lấy ra
ngoài liên tục.


CHƯƠNG 2
TÍNH CÂN BẰNG VẬT CHẤT CỦA QUÁ TRÌNH
2.1. Xử lý số liệu
2.1.1. Các ký hiệu
G1, G2: Lượng vật liệu trước khi vào và sau khi ra khỏi mấy sấy
(kg/h)
W1, W2: Độ ẩm của vật liệu trước và sau khi sấy, tính theo % khối
lượng vật liệu ướt
W: Độ ẩm được tách ra khỏi vật liệu khi đi qua máy sấy, (Kg/h)
L: Lượng không khí khô tuyệt đối đi qua máy sấy, (Kg/h)
d0 Hàm ẩm của không khí trước khi vào caloripher sưởi, (Kg/Kgkkk)
d1, d2: Hàm ẩm của không khí trước khi vào mấy sấy (sau khi đi qua
caloripher sưởi) và sau khi ra khỏi mấy sấy, (Kg/Kgkkk).
2.1.2. Các thông số ban đầu
- Năng suất thiết bị sấy: G2 = 7 tấn sản phẩm / ngày = 291,67 kg/h
- Độ ẩm vật liệu vào: w1 = 35%
- Độ ẩm vật liệu ra: w2 = 3%
- Nhiệt độ môi trường: t0 = 260C đặt ở Huế
- Độ ẩm môi trường: ϕ0 = 80%
- Nhiệt độ tác nhân sấy vào:t1 = 1700C
- Nhiệt độ tác nhân sấy ra: t2 = 850C
- Nhiệt độ vật liệu vào: tvl1 = t0 = 260C
- Nhiệt độ vật liệu ra: tvl2 = 800C
Chọn nhiệt độ vật liệu ra thấp hơn nhiệt độ tác nhân sấy ra khoảng 5-10 0C.

Chọn tvl2 = 800C.
2.1.3. Tính các thông số của không khí
• Tính trạng thái không khí ngoài trời
- Phân áp suất bão hoà của hơi nước theo nhiệt độ:
4026, 42 

po = exp 12 −
235,5 + t ÷

 (bar)

(CT 2.31/T31.3)

Với t: nhiệt độ không khí ºc
4026, 42 

Po = exp 12 −
= 0, 0335(bar)
235,5 + 26 ÷



Độ chứa ẩm:

d = 0, 622

ϕ .p o
B − ϕ .P0 (Kg/kg KKK)

(CT VII.11/T95.2)

Trong đó φ: độ ẩm tương đối của không khí.
B: áp suất khí quyển, B=1 at=0,981 bar= 735,6 mmHg.
Po: phân áp suất bão hòa của hơi nước.

d 0 = 0, 622

0,8.0, 0335
= 0, 0175 ( kg / kgkkk )
0,981 − 0,8.0.0335

- Entanpy của không khí ẩm:
I = C pk .t + x (r + C pa .t )

(KJ/kg kkk)

(CT 2.24/T29, [3])

Trong đó:
Cpk: nhiệt dung riêng của không khí khô, Cpk = 1,004 (KJ/kg0K)
Cpa: nhiệt dung riêng của hơi nước, Cpa = 1,842 (KJ/kg0K)
r: Ẩn nhiệt hóa hơi của nước, r = 2500 (KJ/kg)


I 0 = C pk . t 0 + d 0 ( r + C pa .t0 )
= 1,004.26+ 0,0175 (2500+1,842.26)= 70,69 (kj/kgkkk).
Thể tích riêng của không khí ẩm.

V=

RT
288T
=
M ( B − ϕ PO ) B − ϕ P0

(m

3

/ kgkkk )

Trong đó:
R: Hằng số khí, R = 8314 (J/kmol.độ)
M: Khối lượng không khí, M = 29 (kg/kmol)
B: Áp suất khí quyển (N/m2)
Pb: phân áp suất bão hòa của hơi nước trong không khí (N/m2).
v0 =

288T0
288.(26 + 273)
=
= 0,902
B − ϕ0 .Pb 0 0,981.10 5 − 0,8 × 0,0335.10 5

Tính trạng thái không khí sau khi vào calorifer và đốt nóng đẳng ẩm (hàm
ẩm không đổi): t1 = 1700C, d1 = d0 = 0,0175 (kg/kg kkk)
- Phân áp suất bão hòa của hơi nước theo nhiệt độ:
pb1 = exp(12 −

4026, 42

) = 7,93 ( bar )
235, 5 +170

- Độ ẩm tương đối của không khí:
d1 = 0, 622

Suy ra

ϕ1. pb1
B − ϕ1. pb1


ϕ1 =

d1.B
0, 0175.0,981
=
= 0, 00329 = 0,329%
pb1 ( 0.622 + d1 ) 7,93 ( 0, 622 + 0, 0175 )

- Entanpy của không khí ẩm:

I 1 =C pk .t1 + x1 ( r +C pa .t1 )
= 1,004.170+ 0,0175 (2500+1,842.170)= 220(kj/kg kkk)
-Thể tích riêng của không khí ẩm:

v1 =

288 ( 170 + 273)
288T1

=
= 1,34 ( m3 / kgkkk )
5
5
B − ϕ1. pb1 0,981.10 − 0, 00329.7,93.10

• Tính trạng thái không khí sau khi ra khỏi máy sấy (entanpi không đổi).
t2= 85ºc, I1=I2=220 (kj/kgkkk)
-phân áp suất bão hòa của hơi nước theo nhiệt độ.

4026, 42 

pb 2 = exp 12 −
= 0, 57 ( bar )
235, 5 +85 ÷


- Độ chứa ẩm d2.
I 2 =1, 004t 2 +d 2 ( 2500 +1, 842t 2 )

d2 =

suy ra

I 2 − 1, 004t2
220 − 1, 004.85
=
= 0, 0507 ( kg / kgkkk )
2500 + 1,842t2 2500 + 1,842.85

- Độ ẩm tương đối của không khí.

ϕ2 =
-

d 2 .B
0, 0507.0,981
=
= 0,13 = 13%
PB 2 ( 0,622 + d 2 ) 0,57 ( 0,622 + 0, 0507 )


Thể tích riêng của không khí ẩm.

v2 =

288 ( 85 + 273)
288t2
=
= 1,14 ( m3 / kgkkk )
5
5
B − ϕ 2 pb 2 0,981.10 − 0,13.0,57.10

2.2.1. Cân bằng vật liệu cho vật liệu sấy.
Lượng vật liệu đưa vào thiết bị sấy khi G2 = 291,67 kg/h là:

G1 = G2

1 −ω2

1 −3
= 291, 67
= 435, 26 ( kg / h )
1 −ω1
1 − 35

Lượng ẩm tách khỏi vật liệu trong quá trình sấy là:

w = G1 − G2 = 435, 26 − 291, 67 = 143,59 (kg ẩm/h)
2.2.2. Cân bằng vật liệu cho không khí sấy
Coi lượng không khí khô đi qua máy sấy không bị mất trong quá trình sấy.
L: Lượng không khí khô tiêu tốn trong quá trình sấy.
L.d1: lượng ẩm không khí khô mang theo vào phòng sấy
L.d2: Lượng ẩm trong không khí khô còn lại sau khi sấy
- Phương trình cân bằng ẩm: L.d1 + W = L.d2
- Lượng không khí khô tiêu tốn trong quá trình sấy:

L=

W
143,59
=
= 4325 ( kg / h )
d 2 − d1 0, 0507 − 0, 0175

Với L là lượng không khí khô cần thiết để làm bốc hơi W kg ẩm trong vật liệu.
Ta có tại t0 = 260 thì ρ 0 = 0.024504 kg/cm3

(B I.250, T312,[1])

Lưu lượng thể tích của tác nhân sấy trước khi vào caloripher là:
V=

L
4325
=
= 176502
P0 0, 024504
(m3/h)

Lượng không khí cần thiết để làm bốc hơi 1kg ẩm trong vật liệu là.

l =

L
1
=
W
d 2 −d1 (kg/ kg ẩm)

Khi đi qua calorifer sưởi không khí chỉ thay đổi nhiệt độ nhưng không
thay đổi hàm ẩm, do đó d0 = d1 nên ta có

l=

1
1
1
=

=
= 30,12
d 2 − d1 d 2 − d 0 0, 0507 − 0, 0175
(kg/kg ẩm)

Lượng không khí tiêu hao trong quá trình sấy

GK = l.W = 30,12.143,59 = 4325 ( kgkkk / h )
Nhiệt độ trung bình của dòng khí lưu chuyển trong thiết bị sấy

ttb =

170 + 85
= 127,5°c
ρ = 0,8749 ( kg / m3 )
2
suy ra tb

Lưu lượng không khí lưu chuyển qua thiết bị sấy là
v=

L
4325
=
= 4943, 42 ( m3 / h )
ρtb 0,8749

Lưu lượng không khí ngoài trời cần cung cấp vào thiết bị là
l0k =

l
30,12
=
= 15, 06
1+ n
1 +1
(kg kkk/kg ẩm)

Lượng không khí khô ngoài trời vào cho thiết bị


Llt0 = W.l0k = 143,59.15, 06 = 2162, 46 ( kg / h )

Tại nhiệt độ môi trường t 0 =26ºc, ρ0=1,181 (kg/m3) lưu lượng không khí
Llt0 2162, 46
V =
=
= 1831( m3 / h )
ρ
1,181
cấp vào cần thiết là.
lt
0

Bảng 2.1: Bảng tổng kết cho vật liệu sấy
Đại lượng

Giá trị

G1: Khối lượng vật liệu vào thùng sấy (kg/h )

435,26

G2: Khối lượng vật liệu ra khỏi thùng sấy (kg/h )

291,67

Gk: Lượng vật liệu khô tuyệt đối (kg/h )

282,92

w1 : Độ

35

w2 :

ẩm vật liệu vào (%)

3

Độ ẩm vật liệu ra (%)

W: Lượng ẩm được tách ra (%)

143,59

l: Lượng không khí khô để bốc hơi 1 kg ẩm (kg kkk/kg 28,37
ẩm)
L:

Lượng không khí khô bốc hơi W kg ẩm (kg kkk/h)

4325

Bảng 2.2: Bảng tổng kết cho tác nhân sấy
to(0C)

x(kg/kgkkk)

Độ ẩm
φ (%)

I(kJ/kgkkk)

Trước khi vào calorife

260C

0,0175

80

70,69

Sau khi
calorife

1700C

0,0175

0,338

220

850C

0,0507

13

220

ra

khỏi

Sau khi ra khỏi buồng
sấy


CHƯƠNG 3
TÍNH THIẾT BỊ CHÍNH
3.1. Kích thước thiết bị chính
Vòi phun : là kết cấu để đưa vật liệu sấy vào buồng sấy, vừa là kết cấu tạo
sương mù, gồm có đầu vòi có một chi tiết dạnh 3 cánh có thể tự do quay xung
quanh một trục và nhờ đó dịch thể bị đánh tơi thành những giọt nhỏ.
Chọn vòi phun sương loại cơ khí có đường kính lỗ phun là d c=0,5.10-2m, góc
phân tán tia α=50º, loại này có ưu điểm làm việc không ồn, tiêu hao năng lượng

điện không lớn, năng xuất cao nhưng không dùng được cho dịch thể chứa các
hạt cứng.
Giả thiết vận tốc của không khí trong tháp là w=0,38 m/s.
3.1.1.Đường kính trung bình của giọt vật liệu được tính theo công thức
d tb =

b
0,11. Re 0.34

(T13, [6])

trong đó
b=


α
×  1 − 1 − cos
α 
2
2 × cos
2
dc

 0,5.10−2 
50 
=
×
1
−
1

−
cos
= 0,19 × 10−2
÷

÷
÷

÷
50
2 
 2 × cos

2
(m)

Là hệ số phụ thuộc cấu tạo của vòi phun
chuẩn số Reynolds.

Re =

ω × ρl × d c
4 × G1
=
µ1
µ l × d c × π × 3600

Với:
- µl độ nhớt của dịch cam đưa vào sấy; µl = 30 × 10-3 (Pa.s)

Suy ra ×
Re =

4 × 435, 26
= 1026,8
3,14 × 0,5 ×10−2 × 3600 × 30 ×10 −3

Thay vào ta có

dtb =

0,19 ×10−2
= 1, 635 ×10−3 ( m )
0,34
0,11× 1026,8

3.1.2. Xác định đường kính thiết bị
Bán kính tán phun được xác định theo công thức

Rp
dtb

= 0,33 ×

ρl
× Re0,35 × Gu −0,4 × K 00,2
ρk

(T291, [5])

trong đó:
Chuẩn Reynolds:

Re =

ω × dtb 0,38 × 1, 635 ×10−3
=
= 7, 76
v
80 ×10−6

Chuẩn Gucman:
T +T

 170 + 273 + 85 + 273

Gu =  1 2 − T0 ÷/ T1 = 
− ( 26 + 273) ÷/ ( 170 + 273 ) = 0, 229
2
 2




Chuẩn kocobuc:

K0 =

r × ( C1 − C2 )

0,5 × ( T1 + T2 ) × Ctb

Trong đó: Rp bán kính tán phun, m.
ρl tỉ trọng của dung dịch (kg/m3), ρl=(800-1200)
ρk tỉ trọng của khí (kg/m3), ρk=(0,4-0,9)
ω vận tốc dòng khí chuyển động trong thiết bị. m/s
r ẩn nhiệt hóa hơi của ẩm, kj/kg, r=2150 (kj/kg)
C1, C2 nhiệt dung riêng của vật liệu sấy ở nhiệt độ T1, T2 (J/kg.độ)