TÍNH TOÁN, THIẾT KẾ MÁY SẤY PHUN SƯƠNG DÙNG ĐỂ SẤY BỘT NHO NĂNG SUẤT 2 LÍTGIỜ

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP

TÍNH TOÁN, THIẾT KẾ MÁY SẤY PHUN SƯƠNG
DÙNG ĐỂ SẤY BỘT NHO NĂNG SUẤT 2 LÍT/GIỜ

Họ và tên sinh viên: NGUYỄN SƠN TÙNG
Ngành: CÔNG NGHỆ NHIỆT LẠNH
Niên khóa: 2007-2011

Tháng 7 năm 2011
 
 


TÍNH TOÁN, THIẾT KẾ MÁY SẤY PHUN SƯƠNG
DÙNG ĐỂ SẤY BỘT NHO NĂNG SUẤT 2 LÍT/GIỜ

Tác giả

NGUYỄN SƠN TÙNG

Khóa luận được đệ trình để đáp ứng yêu cầu
cấp bằng Kỹ sư ngành
Công Nghệ Nhiệt Lạnh

Giáo viên hướng dẫn:
TS. NGUYỄN HUY BÍCH
ThS. LÊ QUANG GIẢNG

Tháng 7 năm 2011
i 
 


LỜI CẢM ƠN
Trong quá trình từ khi bắt đầu làm đề tài đến kết thúc thực hiện đề tài, tôi đã nhận
được sự giúp đỡ rất nhiều từ phía gia đình, thầy cô và bạn bè.
Để hoàn thành luận văn này em xin chân thành bày tỏ lòng kính trọng và biết ơn sâu
sắc đến:
 Đấng sinh thành đã dạy dỗ dưỡng dục cho con sự trưởng thành như ngày hôm
nay đã cổ vũ cho con về mặt tinh thần
 Bộ môn Công Nghệ Nhiệt Lạnh, Khoa Cơ Khí – Công Nghệ, khoa Công Nghệ
Thực Phẩm, Viện Nghiên cứu Công Nghệ Sinh Học và Môi Trường thuộc
trường Đại Học Nông Lâm TP Hồ Chí Minh đã tạo điều kiện cho em thực hiện
để tài này.
 Thầy TS. Nguyễn Huy Bích, thầy Th.S Lê Quang Giảng, đã tận tâm nhiệt tình
hướng dẫn chỉ bảo em.
 Cán bộ công nhân viên đăc biệt là Kỹ sư Nguyễn Tuấn Linh thuộc Xưởng cơ
khí chính xác-Viện cơ học và tin học Ứng dụng TP. HCM, xưởng cơ khí bộ
môn Công Nghệ Nhiệt Lạnh Đại học Công Nghiệp TP.HCM đã giúp đỡ em .
 Cuối cùng không thể thiếu là các bạn DH07NL đã chia sẻ và giúp đỡ tôi.
Trong quá trình làm đề tài em đã rất cố gắng nỗ lực tìm kiếm tài liệu và trao đổi kiến
thức với bạn bè. Nhưng vì đây là lần đầu tiên bước vào tính toán hệ thống thiết bị chắc
chắn không thể tránh khỏi những sai sót , em rất mong nhận được sự quan tâm chỉ bảo
của thầy cô giáo cũng như ý kiến đóng góp của các bạn để đề tài được hoàn thiện hơn.
TP.HCM, ngày 11/6/2011
Sinh viên thực hiện
Nguyễn Sơn Tùng

ii 
 


TÓM TẮT
Đề tài “Tính toán, thiết kế máy sấy phun sương dùng để sấy bột nho năng suất 2
lít/giờ” được tiến hành tại Bộ môn Công nghệ Nhiệt Lạnh, Khoa cơ khí-Công nghệ
trường Đại học Nông Lâm TP. HCM, thời gian từ 14/3 đến 11/6 năm 2011. Bằng phương
pháp điều tra khảo sát và phân tích lý thuyết, đề tài đã tiến hành điều tra, khảo sát một số
thiết bị sấy phun hiện có tại khu vực TP. HCM và trên cơ sở đó, đề tài tiến hành tính toán,
thiết kế hệ thống sấy phun sương dùng để sấy bột nho năng suất 2 lít/giờ.
Kết quả thu được:
 Đề tài đã điều tra, khảo sát được 5 loại máy sấy phun sương tại các địa điểm khác
nhau ở khu vực TP. HCM, bao gồm máy nhập ngoại và chế tạo trong nước với các
cỡ công suất khác nhau.
 Tính toán, thiết kế máy sấy phun sương dùng để sấy bột nho năng suất 2 lít/giờ.
Hệ thống có các thông số cơ bản như sau:
 Điện áp sử dụng: 220/380 V, 3 pha
 Năng suất: 2 lít/giờ
 Kích thước buồng sấy:
- Chiều cao: h = 1200 (mm)
- Đường kính: d = 1000 (mm)
 Sử dụng Calorifer với các thanh điện trở có cánh tản nhiệt để gia nhiệt cho
không khí sấy, công suất điện trở Q = 9 kW được bố trí làm 3 thanh
 Nhiệt độ sấy đầu vào: t1 = 140oC
 Nhiệt độ không khí ra: t2 = 80oC
 Sử dụng đĩa ly tâm có tốc độ: n = 25000 v/ph
 Công suất quạt: N = 1 HP
 Độ ẩm sản phẩm: 3÷5%

iii 
 


DANH SÁCH CÁC CHỮ VIẾT TẮT
1. MSPS

MÁY SẤY PHUN SƯƠNG

2. TNS

TÁC NHÂN SẤY

3. ĐHNL

ĐẠI HỌC NÔNG LÂM

4. ĐHCN

ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP

5. ĐHQG

ĐẠI HỌC QUỐC GIA

6. GMP

Good Manufacturing Practice

7. Pr

Tiêu chuẩn Prant

8. Re

Tiêu chuẩn Rayleigh

9. Nu

Tiêu chuẩn Nusselt

10. Gr

Tiêu chuẩn Grashoft

iv 
 


DANH SÁCH HÌNH ẢNH
SỐ

TÊN HÌNH ẢNH

TRANG

1

Các buồng sấy sử dụng vòi phun

6

2

Buồng sấy sử dụng đĩa văng cấp vật liệu sấy

8

3

Kết cấu của vòi phun cơ khí

9

4

Cấu tạo của vòi phun khí động

10

5

Cấu tạo các đĩa văng ly tâm

11

6

Đĩa văng nhiều tầng

11

7

Cấu tạo của một calorifer

12

8

Xyclon trong hệ thống sấy phun

13

9

MSPS đáy phẳng

15

10 MSPS có đáy hình nón

16

11 Hệ thống sấy phun tổ hợp

18

12 Máy sấy một trục ở áp suất thường

19

13 Máy sấy hai trục ở áp suất thường

20

14 Máy sấy phun tạo hạt kiểu áp lực YPG

21

15 MSPS LPG

23

16 MSPS series ZLPG

25

17 Sơ đồ chế biến bột nho hòa tan

29

18 MSPS năng suất 0,5 kg/giờ

30

19 Sơ đồ nguyên lý hoạt động MSPS năng suất 0,5 kg/giờ

31

20 Bảng điều hành của MSPS mini B-290

33

21 MSPS mini B – 290

33

22 Sơ đồ nguyên lý hoạt động của MSPS mini B-290

34

23 MSPS KBC-SP-02

35

24 Sơ đồ nguyên lý hoạt động của MSPS KBC-SP-02

36

25 MSPS Labplant SD-Basic

39

26 Cấu tạo vòi phun của máy sấy phun Labplant SD-Basic

39

v 

 


27 MSPS Lab Plant SD-05

41

28 Buồng sấy

45

29 Quá trình sấy lý thuyết trên đồ thị I-d

45

30 Quá trình sấy thực tế trên đồ thị I-d

51

31 Điện trở có cánh tản nhiệt

53

32 Sơ đồ bố trí Calorifer

54

33 Đĩa văng ly tâm

55

34 Hệ thống đường ống

56

35 Kích thước cơ bản của Xyclon

61

36 Cấu tạo MSPS năng suất 2 lít/giờ

62

37 Sơ đồ bố trí hệ thống MSPS năng suất 2 lít/giờ

64

vi 
 


DANH MỤC BẢNG BIỂU
SỐ

TÊN BẢNG BIỂU

TRANG

1

Công thức phối trộn của 3 loại bột nho

5

2

Thông số kỹ thuật máy YPG

22

3

Thông số kỹ thuật máy LPG

24

4

Thông số kỹ thuật máy ZLPG

26

5

Giá trị cường độ bốc hơi

44

6

Quan hệ giữa trị số C và n

49

7

Bảng cân bằng nhiệt và hiệu suất sử dụng nhiệt

52

8

Kích thước của Xyclon

61

vii 
 


MỤC LỤC
Trang tựa .............................................................................. Error! Bookmark not defined.
Lời cảm ơn ............................................................................ Error! Bookmark not defined.
Tóm tắt .................................................................................. Error! Bookmark not defined.
Danh sách các chữ viết tắt ................................................... Error! Bookmark not defined.
Danh sách hình ảnh .............................................................. Error! Bookmark not defined.
Danh mục bảng biểu ............................................................. Error! Bookmark not defined.
Mục lục ................................................................................. Error! Bookmark not defined.
Chương I ............................................................................................................................... 1
MỞ ĐẦU ............................................................................................................................... 1

1.1.Đặt vấn đề ................................................................................................................... 1
1.2.Mục đích ...................................................................................................................... 2
Chương II.............................................................................................................................. 3
TỔNG QUAN ........................................................................................................................ 3
2.1. Tìm hiểu vật liệu sấy ( bột nho).................................................................................. 3
2.1.1. Giới thiệu chung .................................................................................................. 3
2.1.1.1. Khái quát về nho............................................................................................ 3
2.1.1.2. Thành phần cấu tạo ....................................................................................... 3
2.1.1.3. Công dụng của nho........................................................................................ 4
2.1.2. Tìm hiểu về cây nho Ninh Thuận ......................................................................... 4
2.1.3. Công thức pha trộn vật liệu sấy ( dịch thể nho) .................................................. 5
2.2. Tìm hiểu về máy sấy phun sương (MSPS) .................................................................. 6
2.2.1. Tổng quan về MSPS ............................................................................................. 6
2.2.2. Cấu tạo chung ..................................................................................................... 6
2.2.2.1. Bố trí buồng và cơ chế sấy phun ................................................................... 6
2.2.2.2. Các loại kết cấu tạo sương ............................................................................ 8
2.2.2.3. Calorifer ...................................................................................................... 12
2.2.2.4. Bộ phận thu hồi sản phẩm ........................................................................... 12
2.2.3. Nguyên lý sấy phun ............................................................................................ 13
2.2.4. Các yếu tố ảnh hưởng tới chất lượng sản phẩm sấy phun ................................ 13
2.2.5. Ưu - nhược điểm của máy sấy phun sương ...................................................... 14
viii 
 


2.3 Một số loại máy sấy phun điển hình ......................................................................... 15
2.3.1. Máy sấy phun có đáy phẳng .............................................................................. 15
2.3.2. Máy sấy phun có đáy hình nón .......................................................................... 16
2.3.3. Hệ thống sấy phun tổ hợp .................................................................................. 17
2.3.4. Máy sấy phun kiểu trục quay ............................................................................. 18

2.3.4.1. Máy sấy một trục ở áp suất thường ............................................................. 18
2.3.4.2. Máy sấy hai trục ở áp suất thường .............................................................. 19
2.4. Một số thiết bị sấy phun trên thế giới ...................................................................... 20
2.4.1. Máy sấy phun tạo hạt kiểu áp lực YPG ............................................................. 20
2.4.2. Máy sấy phun LPG ............................................................................................ 22
2.4.3. Máy sấy phun series ZLPG ................................................................................ 24
Chương III .......................................................................................................................... 27
NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP THỰC HIỆN ................................................................ 27
3.1. Nội dung ................................................................................................................... 27
3.1.1. Điều tra, khảo sát một số máy sấy phun ở khu vực TP Hồ Chí Minh. .............. 27
3.1.1.1. Địa điểm ...................................................................................................... 27
3.1.1.2. Thời gian ..................................................................................................... 27
3.2. Phương pháp ............................................................................................................ 27
3.2.1. Phương pháp nghiên cứu lý thuyết .................................................................... 27
3.2.2. Phương pháp nghiên cứu thực nghiệm .............................................................. 28
Chương IV .......................................................................................................................... 29
KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN ............................................................................................... 29
4.1. Xây dựng qui trình-công nghệ chế biến bột nho ...................................................... 29
4.2. Kết quả điều tra, khảo sát một số loại máy sấy phun ở khu vực TP. HCM ............. 30
4.2.1. Máy sấy phun sương năng suất 0,5 kg/giờ ........................................................ 30
4.2.2 Máy sấy phun mini B-290 ................................................................................... 32
4.2.3. Máy sấy phun sương KBC-SP-02 ...................................................................... 35
4.2.5. Máy sấy phun Lab Plant SD – 05 ...................................................................... 40
4.3. Tính toán, thiết kế MSPS dùng để sấy bột nho năng suất 2 lít/giờ .......................... 42
4.3.1. Chọn phương pháp sấy ...................................................................................... 42
4.3.2. Chọn dạng hệ thống sấy .................................................................................... 43
4.3.3. Chọn chế độ sấy ................................................................................................. 43
4.3.4. Tính toán cân bằng nhiệt quá trình sấy ............................................................. 43
4.3.4.1. Các dữ liệu ban đầu .................................................................................... 43
ix 

 


4.3.4.2. Tính toán buồng sấy .................................................................................... 43
4.3.5. Tính toán và chọn các thiết bị phụ của hệ thống sấy ........................................ 53
4.3.5.1. Calorifer ...................................................................................................... 53
4.3.5.2. Thiết kế bộ đồ phun ..................................................................................... 54
4.3.5.3. Quạt và cách chọn quạt ............................................................................... 55
4.3.5.4. Tính chọn Xyclon ......................................................................................... 60
4.3.5.5.Tính chọn lớp bảo ôn cách nhiệt cho hệ thống sấy ...................................... 61
4.3.6. Cấu tạo của MSPS dùng để sấy bột nho năng suất 2 lít/giờ ............................. 62
4.3.7.Nguyên lý hoạt động của MSPS dùng để sấy bột nho năng suất 2 lít/giờ .......... 63
4.3.8. Bố trí hệ thống MSPS dùng để sấy bột nho năng suất 2 lít/giờ ......................... 63
Chương V ............................................................................................................................ 65
KẾT LUẬN VÀ ĐỀ XUẤT Ý KIẾN ..................................................................................... 65
5.1. Kết luận .................................................................................................................... 65
5.2.Đề xuất ý kiến ............................................................................................................ 66
TÀI LIỆU THAM KHẢO .................................................................................................... 67

x 
 


Chương I
MỞ ĐẦU
1.1.Đặt vấn đề
Nho là một trong những loại thực phẩm từ trái cây giàu dinh dưỡng, cung cấp nhiều
khoáng chất và vitamin thiết yếu có lợi cho sức khỏe con người, nho được sử dụng dưới
nhiều hình thức khác nhau.
Ninh Thuận là vùng đất rất thuận lợi để phát triển một số cây đặc thù có hiệu quả

kinh tế cao trong đó nổi bật là cây nho. Tuy nhiên trong những năm gần đây việc tìm đầu
ra cho sản phẩm nho là rất khó khăn, nhất là thời điểm chính vụ giá nho giảm mạnh gây
thiệt hại cho người trồng nho. Mặt khác nông dân trồng nho và các nhà thu mua xử lý,
bảo quản, vận chuyển nho chỉ dựa vào kinh nghiệm và thói quen đã có từ trước với một
vài kỹ thuật không phù hợp với đặc tính của trái nho. Vì vậy dẫn đến giảm chất lượng và
hư hỏng nhanh chóng, nhất là trong thời vụ thu hoạch chính của nho.
Từ những tồn tại thực tế sản xuất nho và nhằm giải quyết đầu ra trong mùa vụ cần
phải có thiết bị chế biến nho để đa dạng hóa sản phẩm và tiêu thụ nho trong mùa vụ, trong
đó chế biến bột nho hòa tan là một hướng đi khả quan, có triển vọng cần được nghiên
cứu, khi được đưa vào sản xuất và thương mại hóa thì sẽ là một lợi thế lớn so với các loại
bột khác.
Công nghệ sấy phun là một công nghệ sấy với chi phí sấy cao vì giá trị đầu tư lớn,
năng suất thấp sử dụng sấy các mặt hàng có giá trị cao như: dược phẩm, thực phẩm (chế
biến sữa, bột trái cây, trà, cà phê hòa tan,...), hóa mỹ phẩm. Ưu điểm của sấy phun là thời
gian sấy nhanh, chất lượng sản phẩm được đảm bảo. Chọn sấy phun là phương pháp giải
quyết bài toán mùa vụ và tiêu thụ sản phẩm nho, đây sẽ là một hướng đi tích cực cho
ngành nho.
Vì vậy việc nghiên cứu và ứng dụng phương pháp sấy phun trong sản xuất nho có ý
nghĩa vô cùng quan trọng cho chiến lược phát triển qui mô mở rộng diện tích trồng nho,
nâng cao thu nhập cho người dân và tạo ra một mặt hàng xuất khẩu mới có giá trị.
1 
 


Được sự đồng ý của bộ môn Công Nghệ Nhiệt Lạnh-khoa Cơ Khí Công Nghệ
trường Đại học Nông Lâm TP. HCM, em đã thực hiện đề tài: “tính toán, thiết kế máy
sấy phun sương dùng để sấy bột nho năng suất 2 lít/giờ”. dưới sự hướng dẫn của thầy
TS. Nguyễn Huy Bích, thầy Th.S Lê Quang Giảng.
1.2.Mục đích
 Tìm hiểu việc sản xuất và chế biến tiêu thụ nho tại Ninh Thuận.

 Điều tra, khảo sát một số loại máy sấy phun sương (MSPS) tại khu vực TP. HCM
nhằm làm cơ sở cho việc tính toán, thiết kế MSPS dùng để sấy bột nho năng suất 2
lít/giờ
 Tính toán, thiết kế MSPS dùng để sấy bột nho năng suất 2 lít/giờ.

2 
 


Chương II
TỔNG QUAN
2.1. Tìm hiểu vật liệu sấy ( bột nho)
2.1.1. Giới thiệu chung
2.1.1.1. Khái quát về nho
Cây nho có tên khoa học ( Vitis Vinifera ), thân leo dùng vòi bám để leo lên dàn.
Hiện nay có trên 7000 giống nho khác nhau đang được trồng ở nhiều nước trên thế giới.
Diện tích trồng nho trên thế giới lên đến trên 10 triệu hecta. Sản lượng nho hàng năm của
thế giới là trên 60 triệu tấn quả. Năng suất nho bình quân của thế giới là 6 tấn/ha quả.
Những nơi thâm canh có thể đạt 8-9 tấn/ha. Nho đòi hỏi khí hậu nóng và hơi khô. Theo
tài liệu của FAO, 75.866km2 trên thế giới được dùng để trồng nho. Khoảng 71% sản
lượng nho được dùng sản xuất rượu vang, 27% để ăn dưới dạng quả tươi và 2% làm nho
khô.[1]
Quả nho mọc thành chùm từ 6 đến 300 quả , chúng có màu đen, lam, vàng, lục, đỏtía hay trắng. Quả nho hình cầu hoặc ovan. Quả có màu sắc khác nhau. Khi còn non có
màu xanh. Khi lớn và chín quả có màu xanh, đỏ đậm, tím tùy thuộc vào đặc điểm của
giống…nho được đánh giá là loại trái cây đắt giá và ưu điểm của trái nho là mã đẹp, có
quả quanh năm và được thế giới phương Tây đánh giá cao. Quả nho có thể sử dụng ở
dạng tươi đẻ ăn hoặc làm nguyên liệu để chế biến (rượu vang, nước quả nho, nho khô,
thạch nho, nước quả, dần hạt nho…
2.1.1.2. Thành phần cấu tạo
Quả nho có chứa đường (glucose confgoij là đường nho, saccharose), các axit hưu

cơ các loại vitamin C, B1, B2.
Thành phần hóa học trung bình của quả nho tươi [1]:
- Nước

: 70-80%

- Đường

:10-25% (trong đó chủ yếu là glucose, fructose và saccharose)

- Acid hữu cơ : 0.5-1.7% (chủ yếu là acid malic và factoric)
- Protein

: 0.1-0.9%
3 

 


- Pectin

: 0.1-0.3%

- Khoáng

: 0.1-0.5%

- Vitamin

: C, B1, B2, PP

- Các hợp chất màu : màu chính là anthocyanin.
- Các hợp chất thơm và một số hợp chất khác.
2.1.1.3. Công dụng của nho
Nho chứa nhiều vitamin và khoáng chất tốt cho sức khỏe con người như vitamin: C,
B1, B2, PP… Quả nho chứa một hàm lượng lớn Polyphenol đây là chất hạn chế quá trình
đóng vón của tiểu cầu, giảm bệnh nhồi máu cơ tim, chống oxy hóa, tăng cường miễn dịch,
chữa cao huyết áp, chống lão hóa. Ngoài ra hạt và vỏ nho còn chứa các dưỡng chất quan
trọng như chất tannin, lexithin, phlobaphene và chất béo thậm chí lá nho cũng có tác dụng
vì nó chứa một số thành phần nuôi dưỡng cơ thể đó là đường, carotin, tannin, kali, natri,
silicon và sắt [2].
2.1.2. Tìm hiểu về cây nho Ninh Thuận
Cây nho đã được du nhập vào nước ta từ những năm 1970, những mãi đến năm
1978-1980 nho mới được trồng như một sản phẩm thương mại ở Ninh Thuận và trở thành
vùng trồng nho chủ yếu của cả nước. Vùng trồng nho của tỉnh chủ yếu huyện Ninh Phước
và thị xã Phan Rang – Tháp Chàm.
Hiện nay có nhiều giống nho được nhân giống thành công và cho năng suất cao đã
được trồng ở Việt Nam như giống nho ăn tươi NH01-93, NH01-48, NH01-96, giống
Cardinal (nho đỏ), và giống nho làm nguyên liệu cho chế biến rượu NH02-90 [1].
Nho là cây đặc sản đem lại nguồn lợi kinh tế cao cho người dân trong tỉnh Ninh
Thuận. Nho thu hoạch từ 2-3 vụ/năm với sản lượng bình quân 20 tấn/ha và thu nhập từ
100-150 triệu đồng/năm/ha. Do thu nhập cao gấp nhiều lần trồng lúa nên diện tích trồng
nho ở Ninh Thuận không ngừng được mở rộng từ 26 ha năm 1985 đến năm 2005 đã là
1700 ha trong đó có 400 ha nho giống mới sản lượng 60-65 ngàn tấn. Hướng phát triển
cây nho là ổn định diện tích 2500 ha, sản lượng khoảng 85 ngàn tấn, đảm bảo cung cấp ổn
định cho nhà máy chế biến [1]. Tuy nhiên trong những năm gần đây vấn đề đầu ra của sản
4 
 

phẩm cộng với kỹ thuật bảo quản không đúng dẫn đến hư hỏng nhanh chóng nên giá nho
giảm mạnh nhất là thời điểm chính vụ.
 Kết luận:
Song song với quá trình mở rộng diện tích phát triển cây nho thì vấn đề đặt ra cho
cây nho Ninh Thuận là cần phải có biện pháp kỹ thuật để đa dạng hóa các sản phẩm từ
nho nhằm giải quyết tính mùa vụ, tìm đầu ra ổn định và tạo ra các sản phẩm mới từ cây
nho để nâng cao thu nhập cho người dân.
2.1.3. Công thức pha trộn vật liệu sấy ( dịch thể nho)
Ngoài nguyên liệu chính là dịch nho cô đặc thì các chất phụ gia bổ sung là các loại
đường, saccarose, maltodextin, glucose, galacose, hương, và màu thực phẩm…
Dịch nho sau khi cô đặc đạt tới 40% chất khô sẽ được chuyển sang thùng pha trộn
nguyên liệu. Dịch nho bổ sung vào 3 công thức lần lượt là 45%, 49%, 54%với nồng độ
chất khô là 60%. Phụ gia bổ sung vào dịch nho gồm: đường glucose tương ứng là 55%,
50%, 45%, chất màu và hương vị là 1% [1].
Theo sự đánh giá của hội đồng cảm quan Công ty Cổ Phần Giám Định & Khử Trùng
FCC thì nhận thấy các công thức được đưa ra ở bảng dưới đây sẽ cho kết quả tốt nhất cả
về thời gian sấy, mùi, vị và độ ngọt.
Bảng 1: Công thức phối trộn của 3 loại bột nho [1]
Mẫu
Đường glucose
(%)
Nho xanh
Nho đỏ
Nho rượu

45
50
55
45
50

55
45
50
55

Công thức phối trộn
Dịch nho
( độ chất khô
Hương (%)
40% trong dịch)
(%)
54
0,97
49
0,94
44
0,92
54
0,99
49
0,98
44
0,965
54
0,98
49
0,97
44
1,6
5 

 

Màu (%)
0,03
0,06
0,08
0,01
0,02
0,035
0,02
0,03
0,04


2.2. Tìm hiểu về máy sấy phun sương (MSPS)
2.2.1. Tổng quan về MSPS
MSPS là loại thiết bị có hàm lượng công nghệ cao chuyên dùng để sản xuất ra các
sản phẩm dạng bột (từ các hoạt chất sau khi chiết xuất ở dạng cao lỏng 30 - 40%). Bột sấy
phun hiện nay là một loại sản phẩm có giá trị cao được ứng dụng nhiều trong các ngành
dược phẩm, thực phẩm (chế biến sữa làm sữa bột, sản xuất bột ngọt, trà, cà phê hòa tan,
tinh bột trái cây…), hóa mỹ phẩm (xà phòng bột)…
2.2.2. Cấu tạo chung
Cấu tạo chung của một MSPS gồm có: buồng sấy phun ,bộ phận nạp liệu là những
vòi hoặc cơ cấu phun , hệ thống quạt , caloriphe để cấp nhiệt cho tác nhân sấy , bộ phân
thu hồi sản phẩm sấy.
So với các hệ thống sấy khác thì hệ thống sấy phun có cấu tạo đặc thù là bơm cao áp
để nén dịch thể và kết cấu tạo sương trong buồng sấy.
2.2.2.1. Bố trí buồng và cơ chế sấy phun
Đối với các buồng sấy sử dụng cơ cấu vòi phun thì cách bố trí vòi phun, cửa cấp

tác nhân sấy, cửa lấy sản phẩm, cửa cho khí thải được thể hiện như sau:

a)

b)

c)

d)

Hình 1: Các buồng sấy sử dụng vòi phun [3]
6 
 

e)


a). Dòng tác nhân sấy và dòng hạt dung dịch cùng chiều, sản phẩm và khí thải ra theo cửa
riêng.
b). Hai dòng cùng chiều, sản phẩm và khí thải ra cùng một cửa.
c). Hai dòng ngược chiều
d). Dòng hỗn hợp.
e). Dòng hỗn hợp.
 Đánh giá:
● Dòng cùng chiều
 Ưu điểm:
Tác nhân sấy được phân đều trên toàn bộ tiết diện ngang của buồng sấy, quá trình
bay hơi nhanh.
 Nhược điểm:
Cần chiều cao buồng sấy lớn hơn các loại khác.

● Dòng ngược chiều
 Ưu điểm:
Sấy được dòng hạt có kích thước lớn hơn hạt trong dòng cùng chiều.
 Nhược điểm:
Có nguy cơ cho sản phẩm nếu nhiệt độ tác nhân sấy cao qua mức cho phép.
● Dòng hỗn hợp
 Ưu điểm:
Sấy được tất cả các hạt có kích thước khác nhau, sản phẩm sấy khô đều.
 Nhược điểm:
Bố trí phức tạp do vị trí vòi phun phải phụ thuộc vào hạt có kích thước lớn.
Đối với các buồng sấy sử dụng cơ cấu đĩa văng thì cách bố trí như sau:

7 
 


c)

b)

a)

d)

Hình 2: Buồng sấy sử dụng đĩa văng cấp vật liệu sấy [3]
a). Tác nhân sấy chảy xoáy chùm lên đĩa văng, sản phẩm ra cùng khí thải
b). Sản phẩm và khí thải ra khác nhau
c). Tác nhân xoáy chùm lên đĩa văng từ phía dưới.
d). Lấy sản phẩm nhờ cào.
 Ưu điểm:

Phương pháp bố trí như trên hạn chế được hiện tượng dính bết vật liệu sấy lên thành
buồng sấy do đĩa văng quay nhanh.
 Nhược điểm:
Các buồng sấy sử dụng đĩa văng cấp dung dịch đều làm việc theo nguyên tác dòng
cùng chiều.
 Nhận xét:
Việc bố trí buồng sấy và cơ cấu phun có ảnh hưởng lớn đến sự hòa trộn đòng đều
giữa dòng tác nhân sấy và dòng hạt vật liệu sấy tức là ảnh hưởng lớn đến cường độ sấy,
chất lượng và năng suất quá trình sấy.
2.2.2.2. Các loại kết cấu tạo sương
a.Vòi phun cơ khí
 Cấu tạo:
8 
 


3

4 1
5

4

2

6

Hình 3: Kết cấu của vòi phun cơ khí [4]
1 - Vòng đệm ; 2 – thân vòi phun ; 3 – ecu điều chỉnh ; 4 – tiết diện vòi phun ;
5 – cánh tạo sương ; 6 – êcu

 Hoạt động:
Đầu vòi phun có một chi tiết dạng ba cánh có thể tự do quay xung quanh một trục và
nhờ đó dịch thể bị đánh tơi thành từng giọt nhỏ có đương kính từ 1÷150 m
 Ưu điểm:
Làm việc không ồn và tiêu tốn điện năng không lớn lắm , khoảng 4÷10 kW/tấn dịch
thể . Vòi phun cơ khí có năng suất cao và có thể đạt đến 4500kg/h.
 Nhược điểm:
Không dùng được cho những dịch thể chứa các hạt cứng.
b.Vòi phun khí động
 Cấu tạo:

9 
 


Không khí nén

1

Dich thê

2

Hình 4: Cấu tạo của vòi phun khí động [4]
1 - ống tăng tốc; 2 – đĩa hình nón
 Hoạt động:
Dòng TNS được nén đến áp suất 1,5÷5 at qua ống tăng tốc giảm áp hút dịch thể từ
hai bên vào. Hỗn hợp dịch thể và tác nhân đập vào một đĩa quay được và biến thành
sương mù đi vào buồng sấy. Ở đây vật liệu sấy dưới dạng các hạt dung dịch nhỏ ly ty và
TNS trao đổi nhiệt ẩm cho nhau.

 Ưu điểm:
Có thể làm việc với hầu hết các loại dịch thể.
 Nhược điểm:
Tiêu tốn năng lượng tương đối lớn, khoảng 50 ÷ 60 kW/tấn dịch thể.
c. Đĩa văng ly tâm
Đĩa văng ly tâm chia ra các loại như: đĩa văng nhẵn; đĩa văng có cánh; đĩa văng có
vòi và đĩa văng nhiều tầng có: đĩa văng nhiều tầng không cánh; đĩa văng nhiều tầng có
cánh.
 Cấu tạo:

10 
 


2

1

3

1 2 3 4

5

b)

a)

1
4

2
c)

3

Hình 5: Cấu tạo các đĩa văng ly tâm [3]
a). Đĩa văng nhẵn: 1 - ống nạp liệu; 2 – trục quay; 3 – đĩa.
b). Đĩa văng có cánh: 1 – cánh; 2 – đĩa văng; 3 – lỗ lắp trục quay; 4 – lỗ nạp liệu; 5 – nắp.
c). Đĩa văng có vòi: 1 – vòi phun; 2 – các ống nạp liệu; 3 – trục quay; 4 – đĩa văng.

1

5

2
3
4

1 2 3

4

6

5
a)

b)
Hình 6: Đĩa văng nhiều tầng [3]

a). Đĩa văng nhiều tầng không cánh: 1- nguyên liệu; 2- đĩa trên; 3- đĩa giữa; 4- đĩa dưới;
5- lỗ lắp trục quay.
b) Đĩa văng nhiều tầng có cánh: 1- lỗ lắp trục; 2- đĩa dưới; 3- đĩa giữa; 4- đĩa trên; 5nguyên liệu; 6- các cánh.
 Hoạt động:

11 
 


Dịch thể được cấp vào gần trục quay của đĩa, đĩa quay từ ( 4000 ÷ 20000) v/ph. Dưới
tác dụng của lực ly tâm nên nguyên liệu bị văng thành màng mỏng dạng sương quanh đĩa
vào môi trường tác nhân sấy trong buồng sấy với vận tốc rất lớn.
 Ưu điểm:
Có thể làm việc với bất kỳ dịch thể nào ( dạng nhũ tương, huyền phù).
 Nhược điểm:
Giá thành cao, bố trí và vận chuyển phức tạp.
2.2.2.3. Calorifer
Calorifer là thiết bị để gia nhiệt cho tác nhân sấy thường sử dụng các thanh điện trở
inox có cánh tản nhiệt để đốt nóng không khí.

Hình 7: Cấu tạo của một calorifer
2.2.2.4. Bộ phận thu hồi sản phẩm
Dùng phương pháp lắng xoay ly tâm dùng xyclon. Khí thoát chứa sản phẩm sẽ đi
vào phần đỉnh của xyclon theo phương pháp tiếp tuyến. Bột sẽ rơi xuống đáy xyclon,
không khí sạch thoát ra ngoài theo cửa trên của xyclon.

12 
 

Hình 8: Xyclon trong hệ thống sấy phun.
2.2.3. Nguyên lý sấy phun
Sấy phun là quá trình sấy mà nguyên liệu đưa vào sấy ở dạng lỏng (huyền phù) và
sản phẩm thu được sau quá trình sấy ở dạng bột [5].Trong quá trình sấy phun, mẫu
nguyên liệu sẽ được phân tán thành những hạt nhỏ li ti dưới dạng sương trong buồng sấy,
chúng được tiếp xúc trực tiếp với tác nhân sấy, thường là không khí nóng. Do đó mà
lượng hơi nước trong nguyên liệu được bốc hơi nhanh chóng.
Thời gian để các hạt sương này chuyển thành bột thường rất ngắn chỉ 1 – 10 giây.
Sau đó sản phẩm sẽ được thu hồi tại đáy của buồng sấy hoặc theo tác nhân sấy đi ra khỏi
buồng sấy và được thu hồi lại thông qua xyclon.
Quá trình sấy phun: Gồm có 4 giai đoạn sau:
 Giai đoạn phun sương: dịch được phun thành dạng sương mù.
 Giai đoạn phối trộn: các hạt sương tiếp xúc với TNS là không khí nóng.
 Giai đoạn bay hơi ẩm: các hạt sương được làm khô thành dạng bột mịn.
 Giai đoạn thu hồi: sản phẩm dạng bột khô được thu hồi từ khí thoát.
2.2.4. Các yếu tố ảnh hưởng tới chất lượng sản phẩm sấy phun
 Đặc tính vật liệu sấy: thành phần cấu tạo, tỷ lệ hòa trộn để tạo thành dịch sấy, độ
ẩm, độ nhớt của vật liệu sấy…Nếu hàm lượng chất khô của nguyên liệu sấy càng
cao thì thời gian sấy sẽ nhanh và tiết kiệm được năng lượng cho quá trình sấy. Tuy
13 
 


nhiên hàm lượng chất khô quá cao sẽ làm tăng độ nhớt của dung dịch, gây khó
khăn cho quá trình tạo sương trong buồng sấy, vòi phun dễ bị tắc nghẽn và hạt tạo
thành có hình dạng và kích thước không đều. Độ nhớt của dung dịch sấy ảnh
hưởng đáng kể lên kích thước hạt phun. Ở độ nhớt cao kích thước hạt phun sẽ lớn,
do đó khả năng làm bốc hơi nước của không khí sấy sẽ thấp và ẩm độ của sản
phẩm tạo thành sẽ cao. Khi dịch sấy có độ nhớt quá thấp thì quá trình sấy diễn ra

với hiệu suất thấp do lượng ẩm bốc hơi quá nhiều.
 Lưu lượng bơm dịch thể: Lưu lượng bơm là thể tích dịch nguyên liệu đi qua vòi
phun trong một đơn vị thời gian. Nếu lưu lượng bơm thấp, hiệu suất thu hồi bột sẽ
cao nhưng lại gây tổn thất năng lượng đáng kể. Tuy nhiên, nếu dịch phun có hàm
lượng chất khô cao mà lưu lượng bơm quá thấp thì vòi phun có nguy cơ bị nghẹt.
Ở lưu lượng bơm quá cao khả năng bay hơi nước giảm, bột thu hồi có hiệu suất
thấp và ẩm độ cao, dịch dính lại trong buồng sấy sẽ tăng lên.
Vì vậy tùy theo điều kiện thực tế mà điều chỉnh lưu lượng bơm cho thích hợp.
 Nhiệt độ không khí sấy: Nhiệt độ không khí sấy qua cao hoặc quá thấp đều ảnh
hưởng tới chất lượng quá trình sấy. Nếu nhiệt độ sấy quá cao quá trình sấy nhanh
nhưng ẩm độ cuối cùng của sản phẩm không những giảm mà còn làm phân hủy
một số thành phần nhạy cảm của nguyên liệu và làm gia tăng năng lượng cho quá
trình sấy. Nếu nhiệt độ sấy quá thấp thì ẩm độ của vật liệu cao và vật liệu sấy sẽ
dính bết trên thành của buồng sấy làm giảm hiệu suất thu hồi sản phẩm.
 Áp suất khí nén: Khi áp suất khí nén tăng thì các hạt sương sẽ có kích thước nhỏ,
diện tích tiếp xúc với không khí nóng tăng nghĩa là khả năng làm khô sản phẩm
tăng, nên ẩm độ sản phẩm sẽ giảm, hiệu suất thu hồi cao. Ngược lại khi áp suất khí
nén giảm sẽ tạo các hạt có kích thước lớn độ ẩm cao quá trình sấy mất nhiều thời
gian và năng lượng.
2.2.5. Ưu - nhược điểm của máy sấy phun sương
 Ưu điểm:

● Nhanh chóng trong quá trình sấy, nhiệt độ của vật liệu sấy thấp, sản phẩm nhận được
ở dạng bột nhỏ không cần phải nghiền lại và có độ hoà tan lớn 96-98%.
14