thực hành quá tình thiết bị

I. LÝ THUYẾT
I.

Vật liệu ẩm
a) Độ ẩm tương đối:

Độ ẩm tương đối hay còn gọi là độ ẩm toàn phần, là số phần trăm khối lượng nước
chứa trong một kg vật liệu ẩm.

Trong đó:
ω : độ ẩm tương đối của vật liệu (%) ( 0% ≤ ω ≤ 100% ).
Ga : khối lượng nước trong vật liệu ẩm.
G : khối lượng vật liệu ẩm.
GK : khối lượng vật liệu khô.
b) Độ ẩm tuyệt đối:
Độ ẩm tuyệt đối còn gọi là độ ẩm tính theo vật liệu khô, là số phần trăm nước chứa
trong một kg vật liệu khô, độ ẩm tuyệt đối ωK bằng:
Do khối lượng ẩm Ga chứa trong vật liệu có thể lớn hơn khối lượng vật liệu khô
nên khác với độ ẩm tương đối, độ ẩm tuyệt đối có thể lớn hơn 100%.

II.

Sấy phun

Sấy phun là quá trình biến đổi dòng nhập liệu dạng lỏng (dung dịch, nhũ tương,
huyền phù) thành sản phẩm dạng bột khô dưới tác dụng của nhiệt độ. Dịch lỏng được
phun thành dạng hạt mịn (sương) vào trong buồng sấy, tiếp xúc với dòng không khí nóng
làm cho nước bốc hơi với tốc độ rất nhanh, tạo sản phẩm dạng bột khô mịn.


Thực hành quá trình thiết bị

Quá trình sấy phun có những ưu điểm sau:
+ Có thể sấy được các sản phẩm nhạy cảm với nhiệt độ, các sản phẩm sinh học…ở
+ áp suất thường và nhiệt độ thấp.
+ Nguyên liệu tiếp xúc với tác nhân sấy trong thời gian rất ngắn, do đó nhiệt độ của
nguyên liệu không bị tăng quá cao. Nhờ vậy mà giảm thiểu được sự biến đổi của
sản phẩm cũng như hạn chế sự tổn thất các chất dinh dưỡng.
+ Phương pháp sấy phun tạo sản phẩm dạng hạt cầu, sản phẩm có độ đồng nhất cao
về hình dạng và kích thước.
+ Phương pháp sấy liên tục cho năng suất cao, dễ tự động hoá.
Tuy nhiên phương pháp sấy phun còn tồn tại một số nhược điểm sau:
+ Không sấy được dung dịch có độ nhớt cao.
+ Yêu cầu vốn cao, quá trình xử lý, thu hồi sản phẩm và tách bụi cũng làm tăng chi
+ phí.
+ Thiết bị yêu cầu công nghệ chế tạo có độ chính xác cao.
Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình sấy phun:
-

Nồng độ chất khô của nguyên liệu:
+ Nồng độ cao: lượng nước bay hơi ít làm giảm được năng lượng và thời gian
sấy nhưng làm tăng độ nhớt của nguyên liệu gây khó khăn cho quá trình sấy
phun.
+ Nồng độ thấp: tốn năng lượng và thời gian sấy, giảm năng suất.

-

Loại chất bao sử dụng.

-

Nhiệt độ tác nhân sấy:
+ Nhiệt độ tác nhân sấy ảnh hưởng đến ẩm độ sản phẩm sau khi sấy phun. Khi cố
định thời gian sấy, độ ẩm của bột sản phẩm thu được sẽ giảm nếu ta tăng nhiệt
độ của tác nhân sấy.
+ Tuy nhiên nếu nhiệt độ tác nhân sấy tăng quá cao, độ ẩm cuối cùng của bột sản
phẩm sẽ không giảm thêm nhiều. Hơn nữa, việc gia tăng nhiệt độ có thể gây
phân hủy một số cấu tử trong nguyên liệu mẫn cảm với nhiệt.

-

Cấu tạo vòi phun, lưu lượng nhập liệu, lưu lượng khí nóng…

Qui trình thực hành sấy phun:
1


Thực hành quá trình thiết bị

Chất bao

Hòa tan

Vitamin C

Sấy phun
Phân tích

II. TIẾN HÀNH THÍ NGHIỆM
1. Dụng cụ và nguyên liệu:
1 ống đong 1000ml

1 cốc thủy tinh 500ml.
1 đũa thuủy tinh.
Cân phân tích.
Máy sấy phun.
Tủ sấy.
Maltodextrin DE12.
Buret.

2. Chuẩn bị dịch sấy phun:
-

Pha 1000 ml nước với maltodextrin, nồng độ maltodextrin là 30% theo khối
lượng.

-

Chia 2 đợt : Lần 1: chạy thử mẫu dùng 500ml dd cho vào nhập liệu, chạy thử mẫu
Lần 2: chạy mẫu lấy số liệu dùng 500ml dung dịch còn lại.

3. Các thông số sấy phun:
Dịch sấy phun chuẩn bị ở trên được đem sấy phun ở nhiệt độ đầu vào170oC , nhiệt
độ đầu ra 77.5oC, độ tuột áp 990mm H2O, áp suất hơi 2kg/cm2, thời gian sấy 30 phút với
lưu lượng nhập liệu 2ml/phút.

4. Phân tích mẫu sấy phun:
2


Thực hành quá trình thiết bị

 Toàn bộ bột sấy phun được cân để xác định hiệu suất thu hồi bột qua máy sấy.
-

Tính hiệu suất thu hồi bột qua máy sấy phun

-

Lấy 3 mẫu mỗi mẫu 5g sấy ở 105oC đến khối lượng không đổi để xác định ẩm độ.

Trong đó: mB là lượng bột thu được sau khi sấy phun toàn bộ lượng dịch(mhh).

III.

BÁO CÁO KẾT QUẢ

1. Tính ẩm độ nguyên liệu
-

Cân chính xác 5g bột sau khi sấy cho vào 3 đĩa nhôm

-

Sấy ở 105oC trong 24h.

-

Lấy mẫu ra cân xác định độ ẩm.
Bảng1: Kết quả ẩm độ nguyên liệu sau khi sấy
Số

Khối

Khối

Khối lượng Khối lượng

Ẩm độ

Ẩm độ

mẫu

lượng

lượng

đĩa

đĩa nhôm

tương

tuyệt đối

đĩa

bột

nhôm+bột

+bột sau sấy

đối

nhôm

m2(g)

m(g)

24h ms(g)

m1(g)
9,372
8,022
10,601

5,002
4,999
5,013

14,374
13,021
15,614

14,084
12,649
15,337

m1

m2
m3

2,017
2,082
1,77

2,059
2,941
1,806

2. Tính hiệu suất thu hồi của máy sấy:
-

Pha 1000ml nước với maltodextrin, nồng độ maltodextrin là 30% theo khối
lượng rồi cho vào máy sấy phun.
+ Để có được dung dịch maltodextrin 30% theo khối lượng, ta lấy 333,33
(g) maltodextrin hòa tan vào 1000 ml nước => ta được 1000 ml dung
dịch chứa 30% maltodextrin
+ Từ đó suy ra trong 500ml dung dịch chứa 166.67 (g) maltodextrin.
Kết quả sau sấy phun: mbình=395,097 (g)
mbình+bột=436,310 (g)
mbột=41,213 (g)
3


Thực hành quá trình thiết bị

Hiệu suất thu hồi bột qua máy sấy phun, lấy là giá trị trung bình của ẩm độ
tương đối.

H(%)==
Nhận xét thí nghiệm
- Thời gian sấy phun tương đối ngắn nhưng hiệu suất không cao, bột sấy phun còn bám
dính nhiều ở cyclone cần phải tác dụng lực để bột rơi xuống bình thu mẫu.
- Sản phẩm bột sau khi sấy có ẩm độ đạt yêu cầu
- Cấu tạo máy sấy phun đơn giản dễ dàng cho việc vệ sinh máy sau sấy.
IV. TRẢ LỜI CÂU HỎI
1. Vẽ sơ đồ cấu tạo và nêu nguyên tắc hoạt động của máy sấy phun (buồng sấy
vẽ theo đúng tỷ lệ kích thước của máy thật).

 Vẽ sơ đồ cấu tạo của máy sấy phun:

1. Thùng chứa nguyên liệu vào
2. Máy nén
3, 4, 5, 6. Nhiệt kế
7. Buồng sấy
8. Bộ điều khiển
4


Thực hành quá trình thiết bị

9. Cyclone lọc bụi và thu hồi sản phẩm
10. Bơm nước
11. Áp kế chữ U
12. Quạt tạo dòng xoáy khí (li tâm)
13. Ống cách nhiệt.

 Nguyên tắc hoạt động của máy sấy phun:
Quá trình sấy phun là quá trình chuyển đổi dòng nhập liệu dạng lỏng thành sản

phẩm dạng bột. Dòng nhập liệu được phân tán thành những hạt nhỏ li ti nhờ cơ cấu phun
sương. Cơ cấu phun sương thường có dạng đĩa quay hoặc vòi áp lực. Những hạt lỏng
phun ra ngay lập tức tiếp xúc với dòng khí nóng, kết quả là hơi nước được bốc đi nhanh
chóng nhưng nhiệt độ của vật liệu vẫn được duy trì ở mức thấp. Nhờ vậy mà vật liệu
được sấy khô mà không làm thay đổi đáng kể tính chất của sản phẩm. Thời gian sấy khô
các hạt lỏng dạng sương trong sấy phun nhanh hơn nhiều so với các quá trình sấy khác.
Sấy phun gồm 3 quá trình cơ bản sau:
Giai đoạn 1: Nguyên liệu được cho vào thùng chứa nguyên liệu (1) rồi đưa vào béc
phun và được phun thành dạng sương mù dưới tác động của dòng khí động từ bình khí
nén(2) Kích thước các giọt nhỏ sau giai đoạn phun sương dao động trong khoảng 10 ÷
200 µm.
Giai đoạn 2: hòa trộn sương mù với dòng tác nhân sấy (khí nóng) trong buồng sấy
(7). Đây chính là giai đoạn tách ẩm ra khỏi nguyên liệu. Do nguyên liệu được phun sương
nên diện tích tiếp xúc giữa các giọt lỏng và tác nhân sấy là rất lớn. Do đó ẩm trong
nguyên liệu được 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 dòng tác nhân sấy bằng cyclone (9). Khi được
sấy khô sản phẩm dạng bột mịn sẽ theo dòng khí (tạo ra nhờ bơm hút) tiếp tục đi qua
cyclone thu hồi sản phẩm, ở đây chiều chuyển động của dòng khí bị thay đổi đột ngột
nhờ ống dẫn khí, do đó chỉ có không khí đi qua ống dẫn khí còn sản phẩm sấy sẽ bị mất
dộng năng, rơi xuống dưới và được thu qua van tháo sản phẩm. Hiệu suất thu hồi sản
phẩm trong thiết bị sấy phun dao động trong khoảng 90 ÷ 98%.
2. Kể tên các loại đầu phun, nêu ưu và nhược điểm của mỗi loại.
Vòi phun áp lực:
-

Nguyên tắc hoạt động:
5

Thực hành quá trình thiết bị

Dòng lỏng được nén đến áp suất thích hợp (5 – 7 MPa) đi vào vòi phun với tốc độ
lớn, đường kính các lỗ vòi phun phải từ 0.4 đến 4 mm. Cuối vòi phun phải có một chi tiết
dạng 3 cánh quay tự do quanh trục tạo ra tốc độ xoáy li tâm, dòng xoáy bị phân tán thành
các hạt nhỏ có kích thước từ 20 ÷ 100 µm.
- Ưu điểm:
+ Công cụ và chi phí năng lượng thấp
+ Cấu tạo đơn giản, không có phần chuyển động nên không gây ồn ào
+ Thích hợp cho việc phun các dung dịch keo, dung dịch có độ nhớt lớn
- Nhược điểm
+ Khó điều chỉnh năng suất
+ Do lỗ vòi nhỏ nên đòi hỏi áp suất cao để tránh tắc nghẽn
+ Không dùng để phun các loại huyền phù hoặc bột nhão
Vòi khí động:
- Nguyên tắc hoạt động:
Dòng dung dịch phun ra gặp dòng không khí hoặc hơi quá nhiệt có mật độ lớn.
Hỗn hợp dịch thể và tác nhân sấy sẽ đập vào một đĩa quay hình nón. Do sự suất hiện của
lực ma sát mà dòng dung dịch bị phân tán thành các hạt sương mù có đường kính từ 6 – 7
µm. có thể chia vòi phun dạng này thành hai loại: loại áp suất khí thấp P S ≤ 0.001 MPa và
loại áp suất khí cao PS = (0.15 ÷ 0.7) MPa
- Ưu điểm
+ Dùng cho tất cả hầu hết các loại dịch thể kể cả huyền phù, bột nhão…
+ Dễ điều chỉnh năng suất, độ phân tán và kích thước hạt sương
- Nhược điểm
+ Tiêu tốn nhiều năng lượng
+ Năng suất không cao
+ Độ đồng đều của hạt không cao

6

Thực hành quá trình thiết bị

TÀI LIỆU THAM KHẢO

7