tổng quan về kỹ thuật sấy phun

TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM HUẾ
KHOA CƠ KHÍ-CÔNG NGHỆ
---------------------------

BÀI TIỂU LUẬN
MÔN: CÔNG NGHỆ SẤY NÔNG SẢN
THỰC PHẨM
Giảng viên:TS. Võ Văn Quốc Bảo.
Chủ đề:

THÀNH VIÊN:
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.

Lê Diệp Thảo Uyên
Nguyễn Thị Thanh Tuyền
Trần Thị Vy
Phan Thị Hoài Yên
Đoàn Phước Quốc Văn
Trần Thị Hồng Phượng
SẤY PHUN VÀ ỨNG DỤNG TRONG
Lê Thị Phương

CÔNG NGHỆ SẤY
SỮA BỘT.

LỜI CÁM ƠN
Trên thực tế không có sự thành công nào mà không gắn liền với những sự
hỗ trợ, giúp đỡ dù ít hay nhiều, dù trực tiếp hay gián tiếp của người khác. Với
lòng biết ơn sâu sắc nhất, em xin gửi đến Thầy cùng với tri thức và tâm huyết
của mình để truyền đạt vốn kiến thức quý báu cho chúng em trong suốt thời gian
học tập môn Công nghệ sấy nông sản thực phẩm.
Trong học kỳ này, chúng em được tiếp cận những kiến thức mới mà
chúng em chưa biết, hiểu rõ hơn về quá trình sấy thực phẩm. Những kiến thức
cần phải có sau khi ra trường để đảm nhận tốt công việc được giao và các vấn đề
liên quan khác.
Nếu không có những lời hướng dẫn, dạy bảo của thầy thì em nghĩ bài báo
cáo này của chúng em rất khó có thể hoàn thiện được. Một lần nữa, em xin chân
thành cảm ơn thầy.
Trong quá trình làm báo cáo, vì chưa tiếp cận thực tế, kiến thức còn hạn hẹp
nên không thể tránh khỏi những thiếu sót nhất định. Kính mong nhận được sự góp
ý của thầy để báo cáo được hoàn chỉnh hơn.
Chúng em xin chân thành cám ơn!
Trân trọng.


MỤC LỤC
I.

QUÁ TRÌNH SẤY:.................................................................................................1

1. Khái niệm và phạm vi ứng dụng :...........................................................................1
2. Nguyên lý của phương pháp sấy phun:...................................................................1
II. HỆ THỐNG VÀ THIẾT BỊ SẤY PHUN:...............................................................2
1. Cấu tạo :.................................................................................................................. 2

2. Nguyên tắc hoạt động:.............................................................................................8
3. Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình sấy:.................................................................9
4. Phân loại thiết bị sấy phun:.....................................................................................9
5. Ưu nhược điểm của quá trình sấy phun:................................................................10
6. Thông số kỹ thuật:.................................................................................................11
7. Ứng dụng của kỹ thuật sấy phun:..........................................................................11
III. ỨNG DỤNG SẤY PHUN TRONG CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM......................12
1. Sơ đồ quy trình sản xuất sữa bột:..........................................................................12
2. Sấy sữa bằng hệ thống sấy phun có sử dụng băng tải:...........................................14
3. Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình sấy sữa.........................................................16
4. Các thông số kỹ thuật và yêu cầu đối với từng loại thiết bị:..................................16
5. Ưu điểm của sản phẩm sữa bột sử dụng phương pháp sấy phun:..........................17


Chủ đề: SẤY PHUN VÀ ỨNG DỤNG TRONG
CÔNG NGHỆ SẤY SỮA BỘT.
I. QUÁ TRÌNH SẤY:
1. Khái niệm và phạm vi ứng dụng :
Sấy phun là một trong những công nghệ sấy công nghiệp chính do khả
năng sấy một bậc nguyên liệu từ dạng lỏng sang dạng bột khá đơn giản, dễ dàng
kiểm soát nhiệt độ và định dạng hạt sản phẩm một cách chính xác.
Thiết bị sấy phun dùng để sấy các dạng dung dịch là huyền phù trong
trạng thái phân tán nhằm tách ẩm ra khỏi vật liệu giúp tăng độ bền và bảo quản
sản phẩm được lâu hơn.
Hệ thống sấy phun được ứng dụng trong công nghệ sản xuất sữa bột, cà
phê hòa tân, bột đậu nành, bột trứng,…….
Người ta dùng không khí nóng để sấy phun sữa. Khi không khí bị đun
nóng, thể tích của nó tăng lên còn mức độ bão hòa nước lại giảm, khả năng hấp
thụ nước tăng lên.Không khí nóng đóng vai trò vừa là nguồn năng lượng, vừa là
chất hấp thụ nước.

Yêu cầu của sữa bột sấy là phải hòa tan được dễ dàng, nghĩa là khi pha nó
thành chất lỏng với một khối lượng nước thích hợp thì chất lỏng này gần giống
đặc tính của sữa hơn là một dung dịch keo.
2. Nguyên lý của phương pháp sấy phun:
Quá trình sấy phun là quá trình chuyển đổi dòng nhập liệu dạng lỏng
thành sản phẩm dạng bột.
Nguyên liệu từ dạng chất lỏng hòa tan, nhũ tương, huyền phù đã được cô
đặc trước (40- 60% ẩm) được phun để phân tán thành những hạt nhỏ li ti nhờ cơ
cấu phun sương, rồi ngay lập tức tiếp xúc với dòng khí nóng (150- 300 0C) cùng
hoặc ngược chiều trong buồng sấy. Kết quả là hơi nước được bốc đi nhanh chóng
nhưng nhiệt độ của vật liệu vẫn được duy trì ở mức thấp. Các hạt sản phẩm được
tách ra khỏi tác nhân sấy nhờ một hệ thống thu hồi riêng.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 so với các dạng khác.
1


Sấy phun gồm 3 quá trình cơ bản:
Giai đoạn 1: Chuyển nguyên liệu cần sấy sang dạng sương mù ( các hạt
lỏng phân tán trong không khí ) nhờ cơ cấu phun sương trong thiết bị sấy phun.
Kích thước các giọt nhỏ sau giai đoạn phun sương dao động trong khoảng 10200m.
Giai đoạn 2: Hòa trộn sương mù với dòng tác nhân sấy trong buồng sấy.
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 đến hai chục giây.
Giai đoạn 3: Tác sản phẩm ra khỏi dòng tác nhân sấy. Người ta có thể sử
dụng cyclone, túi lọc hoặc phương pháp kết tủa trong trường tĩnh điện, phổ biến
nhất là sử dụng cyclone. Hiệu suất thu hồi sản phẩm trong thiết bị sấy phun dao
động trong khoảng 90-98%.

II. HỆ THỐNG VÀ THIẾT BỊ SẤY PHUN:
1. Cấu tạo :
Hệ thống sấy phun bao gồm : cơ cấu phun sương, buồng sấy, hệ thống quạt hút,
calorife cấp nhiệt cho tác nhân sấy, bộ phận thu hồi sản phẩm ( cyclon, túi lọc,
…) và hệ thống xử lý khí thải ( tùy yêu cầu ). Trong đó cơ cấu phun sương và
buồng sấy là bộ phận quan trọng và đặc trưng nhất cho hệ thống sấy phun,
những bộ phận còn lại cũng tương tự như những hệ thống sấy khác.
a. Cơ cấu phun sương :
-Có chức năng đưa nguyên liệu ( dạng lỏng ) vào buồng dưới dạng hạt
mịn ( sương mù ). Quá trình tạo sương mù sẽ quyết định kích thước các giọt
lỏng và sự phân bố của chúng trong buồng sấy, do đó sẽ ảnh hưởng đến bề mặt
truyền nhiệt và tốc độ sấy. Giai đoạn tạo sương mù là quan trọng nhất trong quá
trình sấy phun. Nguyên liệu sấy được phun thành các hạt rất nhỏ và tiếp xúc với
tác nhân sấy với cường độ sấy rất cao và thời gian sấy rất ngắn, do đó chất lượng
sản phẩm tốt hơn.
-Nhiệm vụ của cơ cấu phun sương: là phải phun dung dịch thành những
hạt phân tán có kích thước theo yêu cầu, năng suất cơ cấu phải cao, lâu mòn, dễ
thay thế, giá thành phù hợp. Loại cơ cấu phun sương không chỉ quyết định đến
năng lượng cần thiết cho quá trình sấy mà còn quyết định đến sự phân bố kích
2


thước và sự phân tán, mức độ và quỹ đạo của hạt sương, tốc độ sấy và kích
thước hạt sản phẩm sau khi sấy
-Cơ cấu phun có các dạng như : Cơ cấu phun áp lực, cơ cấu phun khí
động, đầu phun ly tâm.
Cơ cấu phun sương dạng đĩa quay:

Cơ cấu phun sương dạng đĩa quay áp lực.
Nguyên tắc hoạt động : Dịch lỏng được bơm vào tâm đĩa . Dưới tác dụng

của động cơ hoặc khí nén, đĩa quay quanh trục đối xứng, dưới tác dụng quay của
đĩa cùng với sự thoát ra của khí nén, dòng lỏng va đập vào các rãnh và bị phân
tán thành các hạt sương có đường kính trung bình khoảng 8-18 m đi vào buồng
sấy. Góc phun 180 ﾟ, quỹ đạo ban đầu của hạt sương là chuyển động ngang, khi
va chậm vào thành buồng sấy, hạt thay đổi phương đột ngột tạo ra bụi sương sấy
rồi di chuyển xuống phía đáy và được hút vào cyclone thu hồi sản phẩm nhờ
quạt hút.
Tốc độ quay đĩa khoảng 10000-30000 vòng/phút nếu sử dụng khí nén.
Khi sử dụng động cơ, tốc độ quay của đĩa khoảng 400-20000 vòng/phút.
Trên đĩa li tâm có đĩa hẹp có hình dáng và kích thước khác nhau tùy thuộc
vào tính chất và năng suất cảu thiết bị. Các rảnh hay gặp có dạng hình tròn, oval
hoặc hình chữ nhật. Rảnh thẳng xuyên tâm là loại tiêu chuẩn thường dùng đối
với sản phẩm đòi hỏi mức đồng đều của hạt cao. Còn loại đĩa có đưởng rãnh
cong thường dùng đối với sản phẩm đòi hỏi tỉ trọng cao. Số lượng và kích thước
của rãnh sẽ quyết định năng suất của thiết bị, năng suất lớn nhất cho phép đạt
được đối với cơ cấu phun loại này là 200 tấn/h. Đối với thiết bị đòi hỏi năng suất
cao thường có hai hàng rãnh bố trí xen kẻ nhau để tăng số rãnh đồng thời tăng
tốc độ nhập liệu.
3


4


Ưu điểm:
 Có thể điều chỉnh tốc độ nhập liệu.
 Thích hợp cho hầu hết các loại nguyên liệu.
 Ít bị tạo khối và tắc nghẽn.
 Thay đổi được kích thước hạt sương nhờ thay đổi tốc độ đĩa quay.
Nhược điểm:

 Năng lượng tiêu thụ cao hơn so với cơ cấu phun sương vòi áp lực.
 Vốn đầu tư cao hơn so với cơ cấu phun sương vòi áp lực.
 Kích thước buồng sấy lớn.
Cơ cấu phun sương dạng vòi phun áp lực:

Cơ cấu phun sương bằng khí động
Nguyên tắc hoạt động : Dòng lỏng được nén đến áp suất thích hợp (57MPa ) đi vào vòi phun với tốc độ lớn, đường kính các lỗ vòi phun phải từ 0,44mm. 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
20-10m .Để tăng áp suất của vòi phun người ta bố trí nhiều vòi phun.
Ưu điểm:
 Công cụ và chi phí năng lượng thấp.
 Cấu tạo đơn giản, không có phần chuyển động nên không gây ồn.
 Thích hợp cho việc phun dung dịch keo, dung dịch có độ nhớt lớn.
Nhược điểm:
5


 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 hay bột nhão.
Cơ cấu phun sương dạng 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 xuất hiện của lực ma sát mà dòng dung dịch bị phân
tán thành các hạt sương mù có đường kính từ 6-7m. Có thể chia vòi phun dạng
này thành 2 loại áp suất khí thấp Ps =< 0.001MPa và loại áp suất khí cao
Ps=( 0.15-0.17) MPa.
Ưu điểm:
 Dùng cho hầu hết tất cả các loại dd 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.
b. Buồng sấy:

Buồng sấy
Là nơi hòa trộn mẫu sấy (dạng sương mù) và tác nhân sấy (không khí
nóng). Buồng sấy phun có thể có nhiều hình dạng khác nhau nhưng phổ biến
nhất là buồng sấy hình trụ đứng, đáy côn. Kích thước buồng sấy (chiều cao,
6


đường kính…) được thiết kế phụ thuộc vào kích thước các hạt lỏng và quỹ đạo
chuyển động của chúng, tức phụ thuộc vào loại cơ cấu phun sương sử dụng.
Cách bố trí hệ thống cấp tác nhân sấy, cơ cấu phun, dòng tác nhân sấy vào
và ra, cửa thu hồi sản phẩm,… cũng phải phù hợp để quá trình sấy đạt hiệu quả
tốt nhất. Ngoài ra, năng suất, tính chất của nguyên liệu, sản phẩm cũng là yếu tố
quyết định đến việc bố trí một cách thích hợp cho buồng sấy.
Buồng sấy sử dụng cơ cấu phun sương dạng vòi phun:
Nhập liệu cùng chiều:
Dung dịch được các vòi phun phun thẳng từ đỉnh buồng sấy xuống. Tác
nhân sấy có nhiệt độ cao bao lấy dòng hạt phun từ lỗ các vòi phun, cùng chuyển
động xuống phía dưới. Các hạt lỏng bị đốt nóng đến nhiệt độ bay hơi của ẩm,
quá rình bay hơi rất nhanh. Lượng ẩm tự do bay hơi hết, nhiệt độ tác nhân giảm
xuống còn nhiệt độ bay hơi, lúc này các bề mặt khô giống như “ vỏ” bao bọc,
nhiệt độ bên trong hạt tăng lên làm cho ẩm bên trong bay hơi và phá vở vỏ bay
ra ngoài, đến cuối buồng sấy sản phẩm đi ra theo cửa đáy, tác nhân sấy đi theo
cửa bên đến cyclone và túi lọc để thu hồi bụi. Nhược điểm của loại này là chiều
cao buồng sấy tương đối lớn.

Nếu dung dịch được phun từ dưới lên trên thì lúc đầu là sấy cùng chiều,
những hạt nhỏ bị không khí lôi cuốn từ dưới đáy ra phía đỉnh và được thu hồi,
những hạt càng đi lên phía trên thì chuyển động càng chậm rồi bị lắng ngược
chiều xuống cửa đáy để ra ngoài. Chiều cao của buồng sấy được tính theo quá
trình sấy khô các hạt kích thước lớn. Vị trí đặt vòi phun phụ thuộc vào tốc độ tác
nhân sấy và tốc độ của hạt.
Nhập liệu ngược chiều :
Kích thước hạt sương phải đủ lớn để trong suốt quá trình sấy, vận tốc lắng
của hạt phải thắng vận tốc dòng tác nhân sấy từ dưới đi lên. Dòng hạt đi dần
xuống dưới được tách ẩm và ra theo cửa đáy, khí thải ra theo cửa đỉnh. Do bố trí
ngược chiều và vận tốc hạt chậm nên sản phẩm đạt độ khô thấp và dễ bị cháy
khét nếu nhiệt độ tác nhân sấy quá cao.
Nếu dung dịch được phun từ dưới lên thì lúc đầu là sấy ngược chiều, sau
đó là cùng chiều, hạt bé có quảng đường ngược ngắn hơn so với hạt to, do đó
sản phẩm khô đều. Sản phẩm mịn được lấy ra phía đáy, khí thải ra cửa bên và đi
đến thiết bị thu hồi.

7


Sơ dồ bố trí dòng tác nhân sấy và dòng nhập liệu trong buồng sấy sử
dụng cơ cấu phun sương dạng vòi phun
HA: Dòng khí nóng. OA: Dòng khí ra. F: Dòng nhập liệu. P: Sản phẩm
a,c tác nhân sấy và dòng nhập liệu cùng chiều
b,d tác nhân sấy và dòng nhập liệu ngược chiều.

8


Buồng sấy sử dụng cơ cấu phun sương dạng đĩa quay

Làm việc theo nguyên tắc dòng cùng chiều. Đĩa quay luôn đặt trên đỉnh
của buồng sấy. Chùm hạt văng ra theo phương ngang. Tác nhân sấy đi theo cửa
tiếp tuyến chảy xoáy bao lấy các hạt sương rồi cùng chiều chuyển động xoáy
xuống phía dưới. Bán kính của chùm hạt văng ra là căn cứ để xác định đường
kính của buồng sấy. Do đĩa quay nhanh nên nó có tác dụng như quạt hút hút
dòng tác nhân sấy và các hạt dung dịch lên trên. Vì vậy, nếu đĩa phun đặt gần
đỉnh sẽ dẫn đến hiện tượng dính bết vật liệu sấy lên đỉnh buồng sấy.

Sơ đồ bố trí tác nhân sấy và dòng nhập liệu trong buồng sấy sử dụng cơ cấu
phun sương dạng đĩa quay.
HA: Dòng khí nóng. OA: Dòng khí ra. F: Dòng nhập liệu. P: Sản phẩm.
c. Tác nhân sấy
- Không khí nóng là tác nhân sấy thông dụng nhất. Hơi là tác nhân gia
nhiệt phổ biến nhất. Nhiệt độ hơi sử dụng thường dao động trong
khoảng 150-2500C . Nhiệt độ trung bình của không khí nóng thu được
thấp hơn nhiệt độ hơi sử dụng là 10 0C. Không khí được hút từ ngoài
vào, qua bộ phận lọc bụi để lọc sạch, rồi được đưa qua bộ phận calorife
để cấp nhiệt, đồng thời tiêu diệt vi sinh vật bám trong không khí. Vì
trong quá trình sấy phun, tác nhân sấy tiếp xúc trực tiếp với vật liệu sấy
nên tác nhân sấy phải sạch, không chứa bụ bẩn, vi sinh vật, cũng như
các chất có hạt khác.
d. Hệ thống thu hồi sản phẩm:
- Bột sau khi sấy phun được thu hồi tại cửa đáy buồng sấy. Để tách sản
phẩm ra khỏi khí thoát, người ta có thể sử dụng nhiều phương pháp khác nhau:
9


lắng xoáy tâm, lọc, lắng tĩnh điện… Phổ biến nhất là phương pháp lắng xoáy
tâm, sử dụng cyclon.

10


e. Quạt:
- Để tăng lưu lượng tác nhân sấy, người ta sử dụng quạt ly tâm. Ở quy mô
công nghiệp, các thiết bị sấy phun được trang bị hệ thống hai quạt. Quạt chính
được đặt sau thiết bị thu hồi bột sản phẩm từ dòng khí thoát. Còn quạt phụ đặt
trước thiết bị gia nhiệt không khí trước khi vào buồng sấy. Ưu điểm của việc sử
dụng hệ thống hai quạt là người ta có thể kiểm soát dễ dàng áp lực trong buồng sấy.
- Trong trường hợp chỉ sử dụng một quạt ly tâm đặt sau cyclone thu hồi
sản phẩm, buồng sấy sẽ hoạt động dưới áp lực chân không rất cao. Chính áp lực
chân không này sẽ ảnh hưởng đến lượng bột sản phẩm bị cuốn theo dòng khí
thoát, do dó sẽ ảnh hưởng đến năng suất hoạt động và hiệu quả thu hồi sản phẩm
của cyclone.
2. Nguyên tắc hoạt động:

Hình 6: Sơ đồ hệ thống sấy phun
1. Buồng sấy.

5. Cơ cấu phun sương.

2. Calorife.

6. Cyclon thu hồi sản phẩm.

3. Thùng chứa nguyên liệu ban đầu.

7. Cyclon vận chuyển SP. (thu hồi bụi)

4. Bơm nguyên liệu.

8. Hệ thống quạt hút và màng lọc.

Nguyên liệu từ thùng chứa (3) được bơm số (4) bơm vào buồng sấy (1),
khi vào buồng sấy được phân bố thành hạt nhỏ li ti (dạng sương mù )nhờ cơ cấu
phun, 1 lít dung dịch có thể phun thành 1,5.giọt với tổng diện tích bề mặt lên
đến 120m², không khí nóng được làm nóng tại calorife (2) và đưa vào buồng
11


sấy. Tại đây, những hạt nguyên liệu nhỏ li ti ở dạng sương mù ngay lập tức tiếp
xúc với dòng khí nóng trong vài giây tại cơ cấu phun sương (5) đặt trong buồng
sấy, nước từ nguyên liệu bốc hơi sau đó thoát ra ngoài. Sản phẩm được làm
nguội và thu gom tại đáy của cyclon thu hồi sản phẩm (6). Một phần bụi mịn
theo không khí qua cyclon (7), sau đó qua bộ lọc vải (8) nhằm thu hồi các bụi
mịn còn sót lại và thải ra ngoài.
Không khí nhờ quạt thổi qua bộ trao đổi nhiệt calorife (2) và nâng lên
nhiệt độ cần thiết theo yêu cầu của chế độ sấy. Không khí trước khi qua bộ trao
đổi nhiệt được lọc sạch bởi thiết bị lọc.
3. 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.
Thực tế nồng độ khoảng 45-52%.
- Nhiệt độ tác nhân sấy:
Đây là yếu tố ảnh hưởng quyết định đến độ ẩm của sản phẩm sau khi sấy
phun. Khi cố định thời gian sấy, độ ẩm của sản phẩm bột thu được sẽ giảm đi
nếu tăng nhiệt độ tác nhân sấy.
Tuy nhiên, việc tăng nhiệt độ quá cao có thê gây phân hủy một số cấu tử

trong nguyên liệu mẫn cảm với nhiệt và tiêu hao năng lượng cho toàn bộ quá trình.
- Kích thước, số lượng và quỹ đạo chuyển động của các hạt nguyên liệu
trong buống sấy.
Các yếu tố khác cũng ảnh hưởng đến quá trình sấy phun là tốc độ bơm
đưa dòng nguyên liệu vào cơ cấu phun sương, lưu lượng không khí nóng đưa
vào buồng sấy, cấu tạo và kích thước của buồng sấy,……
4. Phân loại thiết bị sấy phun:
- Phân loại theo chiều của tác nhân sấy :
 Cùng chiều.
 Ngược chiều.
 Kết hợp.
12


a)

b)

c)

Hình 5: Phân loại thiết bị theo chiều của tác nhân sấy
a- Cùng chiều; b- Ngược chiều; c- Kết hợp
- Phân loại theo cấp độ sấy:
 Sấy một cấp.
 Sấy hai cấp.
5. Ưu nhược điểm của quá trình sấy phun:
Ưu điểm:
 Quá trình sấy nhanh.
 Có thể điều khiển tỷ trọng sản phẩm.
 Bột sau khi sấy có độ hòa tan cao (90-100%), độ ảm thấp (3-4%)

 Vận hành liên tục và có thể tự động hóa hoàn toàn.
 Chi phí công nhân thấp.
 Vận hành và bảo dưỡng đơn giản.
 Thiết kế đa dạng cho từng loại sản phẩm, từng loại quy mô nhà máy.
 Chất lượng bột đảm bảo trong suốt quá trình sấy.
 Vật liệu hầu như không tiếp xúc với bề mặt kim loại của thiết bị.
 Tính chất và chất lượng của sản phẩm đạt điểm tốt hơn. Sản phẩm sau
sấy có dạng bột mịn đồng nhất, xốp, dễ hòa tan, không cần qua giai đoạn nghiền,
chất lượng ít bị biến đổi so với ban đầu.
 Có thể sấy được những nguyên liệu có tính nhạy cảm với nhiệt độ, do
nhiệt độ sấy thấp, thời gian sấy nhanh và khí nén thường dùng là không khí hoặc
khí trơ.
13


 Áp dụng được cho các sản phẩm bền nhiệt và không bền nhiệt, nguyên
liệu ở dạng dung dịch, gel, paste, hồ vữa, huyền phù,…
Nhược điểm:
 Sấy phun chỉ sấy được vật liệu ở dạng dung dịch. Vòi phun dễ bị tắt
nghẽn. Vì vậy, yêu cầu độ ẩm ban đầu cao để đảm bảo nguyên liệu có thể bơm
thiết bị tạo giọt lỏng.
 Chi phí đầu tư cao.
 Lưu lượng tác nhân lớn, tốn kém trong khâu chuẩn bị, việc thu hồi sản
phẩm và bụi làm tăng chi phí cho quá trình sấy.
 Không được dùng sản xuất các sản phẩm có kích thước lớn.
 Chi phí năng lượng cao hơn (để thoát ẩm )
 Thất thoát các chất dễ bay hơi cao hơn, việc thu hồi sản phẩm và bụi
làm tăng chi phí cho quá trình sấy.
 Không thuận lợi cho những sản phẩm có tỷ trọng lớn.
 Yêu cầu độ ẩm ban đầu cao (40-50%) để đảm bảo nguyên liệu có thể

bơm đến thiết bị tạo giọt lỏng.
6. Thông số kỹ thuật:
- Tùy thuộc vào năng suất tách ẩm và sản phẩm cụ thể ta có các thông số
kỹ thuật thích hợp. Tuy nhiên, có các thông số chung như sau:
 Điện thế: 380 V- 50 Hz- 3 pha.
 Nhiệt độ sấy: Điều chỉnh tự động trong khoảng 30- 300oC.
 Chế độ làm việc: Liên tục.
 Điều khiển: Bảo vệ chống quá nhiệt.
7. Ứng dụng của kỹ thuật sấy phun:
- Với các ưu điểm trên, kỹ thuật sấy phun đa được ứng dụng rộng rãi để
sản xuất các sản phẩm như dược phẩm, huyết tương, thực phẩm, chế phẩm sinh
học, một số hợp chất vô cơ, hữu cơ,…
Bảng 1: Chế độ sấy phun của một số sản phẩm.
Nguyên liệu.
Sữa bột gầy

Nồng độ dd Hàm ẩm của Nhiệt độ đầu Nhiệt độ đầu
vào (%)
sản phẩm(%)
vào (0C)
ra (0C)
35- 50

<5

< 250

90- 100
14

Sữa bột

40- 50

<3

160- 200

85- 100

Bột trứng

74- 76

2- 4

140- 200

Cà phê hòa tan

75- 85

3- 3,5

170

110

Trà hòa tan

50- 60

<2

190- 250

90- 100

Bột chiết nấm
men

40- 50

<5

150- 180

65- 80

50- 80

- Các sản phẩm sản xuất bằng công nghệ sấy phun thường có những đặc
điểm chung là hạt có kích thước nhỏ, độ đồng đều cao, kích thước trung bình từ
150-300mm, độ ẩm thấp (khoảng 1: 5%), sản phẩm giữ được màu sắc tự nhiên,
hương thơm đặc trưng, nhất là giá trị dinh dưỡng hầu như còn nguyên vẹn,
protein ít bị biến đổi, sự mất mát của vitamin là không đáng kể. Chính bởi
những đặc điểm này mà kỹ thuất sấy phun ngày càng được nghiên cứu và ứng
dụng nhiều trong sản xuất thực phẩm chức năng.
8. Giới thiệu một số thiết bị sấy phun:

a) Máy sấy phun sương

15


Hình 6. Máy sấy phun sương

 Khái quát và phạm vi ứng dụng
- Khái quát: Thân máy sấy, đường ống và toàn bộ thiết bị tiếp xúc nguyên
liệu được làm bằng thép không gỉ, bảo đảm chắc chắn không bị hư hại.
Chủng loại máy sấy phun khuếch tán này nhìn chung được dùng cho sấy
phun các loại sản phẩm dung dịch có độ hàm ẩm cao khoảng 50-80%. Một số
loại nguyên liệu đặc biệt, thậm chí khi độ hàm ẩm lên đến 90%, thiết bị máy có
thể sấy 1 lần mà không cần cô đặc chúng.
- Phạm vi ứng dụng:
Thiết bị máy sấy phù hợp cho sấy các loại nguyên liệu như: hóa chất, thực
phẩm, dược phẩm,… Những nguyên liệu phù hợp cho sấy như sau: polyme và
nhựa thông, chất màu, gốm, thủy tinh, deruster, chất diệt nấm, thuốc diệt cỏ,
tổng hợp cacbon, các sản phẩm bơ sữa, sản xuất bột ngọt, trà, cà phê hòa tan,
tinh bột trái cây, các sản phẩm từ thịt, các sản phẩm từ cá, từ huyết, bột tẩy rửa,
xử lý bề mặt, phân bón, các chất hữu cơ và vô cơ,…

 Nguyên lí làm việc
Sau khi qua bộ lọc, không khí được làm sạch và dẫn đến bộ gia nhiệt
Quy trình gia nhiệt: Lò tạo khí nóng, gia nhiệt bằng điện, gia nhiệt bằng
hơi,… Khi không khí được gia nhiệt đến nhiệt độ cài đặt, sau đó được đưa đến
bộ chia khí nóng tiếp tuyến. Sau khi được phân chia, khí nóng thổi vào buồng
sấy một cách ổn định và theo kiểu xoáy. Cùng lúc đó, dung dịch nguyên liệu sấy
được phun khuếch tán thành những giọt dung dịch hoặc thành những kích cỡ
sương mù siêu nhỏ trong khoảng kích thước 25-60mm.

Khi hạt dung dịch tiếp xúc với khí nóng trong buồng sấy, phần tử nước sẽ
bị bốc hơi và còn lại là những hạt bột khô hoặc hạt cốm, Những hạt bột khô này
sẽ rơi xuống phần hình nón của buồng sấy và trượt rơi xuống phần thu bột sản
phẩm phía đáy buồng, một lượng nhỏ bột mịn theo luồng khí vào bộ phận tách
bụi cyclon. Cuối cùng khí thải được hút ra ngoài qua quạt hút và dẫn đến bộ thu
bụi kiểu phun.
Thiết bị này được thiết kế theo kiểu sấy theo luồng song song. Các hạt
sương dung dịch được thổi cùng chiều với luồng khí nóng. Tuy nhiên, nhiệt độ
của khí nóng cao hơn, khí nóng sẽ tiếp xúc với các giọt sương dung dịch ngay
khi chúng được phun vào buồng sấy. Các giọt dung dịch trong buồng rơi xuống
16


nhanh vì vậy nguyên liệu sấy không bị sấy nóng quá mức. Vì thế, thiết bị sấy
này phù hợp cho sấy khô các loại sản phẩm nguyên liệu dễ hỏng. Nhiệt độ của
sản phẩm khi ra thấp hơn một chút so với khí thoát ra ngoài.
b) Máy sấy phun li tâm tốc độ cao LPG

Hình 7. Máy sấy phun sương LPG

 Khái quát và phạm vi ứng dụng
Máy sấy phun li tâm tốc độ cao LPG là thiết bị sấy thích hợp cho các
nguyên liệu dạng dịch sữa, dung dịch sữa, dung dịch huyền phù, dạng bột đặc,
dung dịch lỏng. Các chất tổng hợp và các loại nhựa keo: thuốc nhuộm, bột màu,
gốm thủy tinh, chất tẩy gỉ, thuốc trừ sâu, hợp chất hydrat cacbon, chế phẩm từ
sữa, chất tẩy rửa và các loại hoạt động bề mặt, xà phòng, dung dịch hợp chất
hữu cơ, vô cơ,… đều cho kết quả xuất sắc.

 Nguyên lí làm việc
Không khí đi qua bộ lọc và bộ gia nhiệt được đưa vào bộ phận phối không

khí ở trên đỉnh thiết bị, khí nóng được đưa vào buồng sấy đều theo hình xoáy
trôn ốc.
Nguyên liệu dạng lỏng từ máng nguyên liệu đi qua bộ lọc được bơm lên bộ
phun sương ở trên đỉnh của buồng sấy làm nguyên liệu trở thành dạng hạt sương
cực nhỏ, khi tiếp xúc với khí nóng, lượng nước có trong nguyên liệu nhanh
chóng bay hơi, nguyên liệu dạng lỏng được sấy khô thành thành phẩm trong thời
gian cực ngắn. Thành phần được phần đáy của buồng sấy và bộ phân li gió xoáy
17


đùn ra ngoài, phần khí thừa còn lại được quạt gió hút và đẩy ra ngoài.

18


c) Máy sấy phun tạo hạt áp lực cao

Hình 8. Máy sấy phun áp lực cao YPG

 Khái quát máy
Thiết bị phù hợp cho các ngành thực phẩm, dược phẩm, hóa chất, bột
màu, gốm, hóa chất nông nghiệp, nhựa,…
Dung dịch nguyên liệu hay loại kem được phun qua vòi phun đa điểm
nhờ áp lực cao của bơm tiếp liệu. Nguyên liệu được tạo thành dạng hạt và được
sấy khô trong vòng từ 10-90 giây, cuối cùng thu được dạng sản phẩm hạt khô.

 Đặc tính của máy
- Tốc độ sấy rất nhanh, phù hợp cho các loại nguyên liệu nhạy nhiệt
- Sản phẩm sau khi sấy có dạng hạt tròn, kích thước đồng đều, độ trơn
chảy tốt, sản phẩm có độ tinh khiết và chất lượng cao.

- Phạm vi ứng dụng của thiết bị rộng rãi: Tùy theo tính chất của nguyên
liệu mà có thể ứng dụng nhiệt nóng để sấy hay dùng khí mát để tạo hạt, thiết bị
thực sự hoàn hảo cho nhiều loại nguyên liệu khác nhau.
19


- Vận hành máy đơn giản, máy chạy luôn ổn định, tự động hóa cao.

III.

ỨNG DỤNG SẤY PHUN TRONG CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM.
1. Quy trình sản xuất sữa bột:
a) Sơ đồ quy trình sản xuất sữa bột:

Sữa nguyên liệu

Chuẩn hóa
Thanh trùng
Cô đặc
Bao bì
Đồng hóa
Sấy

Xử lý

Bao gói

Sữa bột nguyên liệu

- Sấy sữa bằng phương pháp sấy phun:

Sữa nguyên liệu được đưa vào vòi phun trở thành những hạt nhỏ li ti trong
buồng sấy đồng thời không khí nóng cũng được đưa vào. Khi không khí nóng bị
đun nóng, thể tích của nó tăng lên còn mức độ bảo hòa giảm, khả năng hấp thụ
nước tăng lên, không khí nóng ở đây đóng vai trò nguồn năng lượng và chất hấp
thụ nước. Thời gian tiếp xúc giữa sữa và không khí nóng rất ngắn nên nhiệt độ
sữa tăng không quá cao. Do đó phương pháp sấy phun sữa khắc phục được
những nhược điểm của sấy trục là hạn chế được sự tổn thất các chất dinh dưỡng
và các cấu tử hương trong sữa bột. Sự vô hoạt bất thuận nghịch các protein trong
20


sữa trong quá trình sấy phun là không đáng kể nên sữa bột thành phẩm có độ
hòa tan cao.
Trong sản xuất công nghiệp, thường sử dụng hệ thống sấy phun 2 giai
đoạn và hệ thống sấy phun có sử dụng băng tải. Hệ thống sấy phun có sử dụng
băng tải là phổ biến hiện nay
b) Sấy sữa bằng hệ thống sấy phun 2 giai đoạn :
Nguyên lý hoạt động:
- Các phân tử sữa cô đặc có kích thước nhỏ từ 40-250m, có tổng diện
tích bề mặt lớn 150-250 đơn vị thể tích/lít sẽ nhanh chóng bị khô đi khi gặp
không khí nóng.
- Gồm 2 giai đoạn:
 Giai đoạn 1: Đặc trưng là sự hạ thấp nhiệt độ không khí một cách đột
ngột và cường độ bốc hơi cao, làm bay hơi 80-85% lượng nước trong sữa, kết
quả tạo thành các hạt sữa rắn.
 Giai đoạn 2 : Xảy ra ở nhiệt độ hầy như không đổi. Các hạt sữa được
sấy khô tiếp tục và ở giai đoạn cuối đạt nhiệt độ thấp hơn 5-7◦C so với nhiệt độ
không khí ra.
Sau khi rời khỏi máy sấy, không khí cùng bột sữa qua máy li tâm có khả
năng tách 99,5% sữa bột. Sữa bột từ cyclon qua cửa thoát liệu ra ngoài.

1-Calorife

4- Calorife của buồng sấy tầng sôi.
5-Quạt cung cấp không khí làm nguội
6-Quạt cung cấp không khí có độ ẩm thấp để làm nguội
21


2- Buồng sấy
3- TBS tầng sôi
7-Sàng

Nguyên tắc hoạt động:
- Không khí được quạt thổi qua bộ phận loc rồi vào calorife (1) để gia
nhiệt 150-250◦C, sau đó được phân phối đều trong buồng sấy.Đồng thời sữa
nguyên liệu cũng được phun sương vào buồng sấy (2) trộn với tác nhân sấy làm
bốc hơi nước, hơi nước bốc lên sau đó đi ra ngoài.Do diện tích bề mặt tiếp xúc
tăng nên ẩm bốc hơi nhanh và liên tục, từ đó tạo ra gradient ẩm làm dịch chuyển
ẩm bên trong mao quản hay lỗ xốp ra bên ngoài bề mặt. Sản phẩm sau khi đi qua
các cyclon có hàm ẩm cao hơn hàm ẩm yêu cầu từ 2-3% thì sẽ được đưa đến
thiết bị sấy tầng sôi (3) nhằm tách lượng ẩm còn lại và làm nguội sản phẩm
- Sữa bột thành phẩm có nhiệt độ khoảng 70-80% bởi vì nhiệt độ thu được
từ tác nhân sấy được dùng để làm bay hơi liên tục lượng ẩm có trong nguyên
liệu. Sự giảm lượng nước trong các hạt sẽ làm giảm khối lượng sữa bột xuống
khoảng 50%, thể tích sữa bột xuống 40% và đường kính giảm xuống 75% so với
kích thước các hạt rời khỏi thiết bị phun sương.
Ưu điểm:
Hạn chế sự ảnh hưởng của nhiệt độ cao làm biến đổi sản phẩm.
Nâng cao hiệu quả truyền nhiệt.

Giảm chi phí vận hành.
Tiết kiệm nhiều năng lượng.
c) Sấy sữa bằng hệ thống sấy phun có sử dụng băng tải:
Nguyên lý hoạt động:
- Giai đoạn 1:75% lượng không khí nóng với nhiệt độ 270-280°C sẽ
được đưa vào buồng sấy chính tại các vị trí xung quanh vòi phun sữa nguyên
liệu, 25% lượng không khí nóng còn lại với nhiệt độ 100-150°C sẽ đi qua lưới
phân bố và tỏa đều xuống bên dưới từ trần buồng sấy. Các hạt sữa sẽ hình thành
trong buồng sấy với độ ẩm dao động từ 6-14% và rơi xuống băng tải đặt bên
dưới. Độ ẩm của không khí trong buồng sấy sẽ ảnh hưởng đến cấu trúc và kích
thước hạt sữa thành phẩm. Nếu độ ẩm quá thấp thì hạt sữa có kích thước rất nhỏ
22