Tính toán thiết kế máy sấy phun
GVHD: TS. Nguyễn Văn Cƣơng
TRƢỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ
KHOA CÔNG NGHỆ
BỘ MÔN KỸ THUẬT CƠ KHÍ
----------
LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP
TÍNH TOÁN THIẾT KẾ MÁY SẤY PHUN
(Năng suất 1,5 l/h)
Giáo viên hướng dẫn:
TS. NGUYỄN VĂN CƢƠNG
Sinh viên thực hiện:
BÙI PHÚ AN
MSSV: 1090490
Lớp: Cơ khí chế biến k35
CẦN THƠ 2013
SVTH: Bùi Phú An
1
Tính toán thiết kế máy sấy phun
GVHD: TS. Nguyễn Văn Cƣơng
LỜI CẢM TẠ
Xin chân thành cám ơn đến thầy Nguyễn Văn Cƣơng đã giúp đỡ và chỉ dẫn
em tận tình trong quá trình làm luận văn để em hoàn thành luận văn này, thầy đã
giúp em nhận ra nhiều điều, mà nó sẽ giúp em nhiều trong cuộc sống và trong
công việc sau này.
Xin gửi lời cám ơn đến các thầy cô của khoa công nghệ đã dạy em những
kiến thức quý giá trong quá trình học các môn ở khoa, những kiến thức này giúp
em rất nhiều trong quá trình làm đề tài luận văn tốt nghiệp và có giúp em rất
nhiều trong công việc sau này.
Cám ơn các bạn lớp cơ khí chế biến K35, những ngƣời bạn luôn bên mình
trong khoảng thời gian học tại trƣờng, chia sẻ niềm vui, nỗi buồn trong học tập
cũng nhƣ trong cuộc sống, các bạn đã giúp đỡ mình rất nhiều, cám ơn các bạn
rất nhiều.
Cám ơn gia đình rất nhiều, vì gia đình đã tạo em động lực để em làm tốt đề
tài này.
Chân thành cám ơn!
Sinh viên thực hiện
Bùi Phú An
SVTH: Bùi Phú An
2
Tính toán thiết kế máy sấy phun
GVHD: TS. Nguyễn Văn Cƣơng
MỞ ĐẦU ........................................................................................................................ 6
CHƢƠNG 1 GIỚI THIỆU CHUNG............................................................................... 7
1.1.
ĐỊNH NGHĨA MÁY SẤY PHUN ................................................................. 7
1.2.
CÁC SẢN PHẨM SẤY PHUN ...................................................................... 7
1.2.1.
Sữa bột ..................................................................................................... 7
1.2.2.
Bột chanh dây .......................................................................................... 7
1.2.3.
Lòng trắng trứng sấy ............................................................................... 8
1.2.4.
Cà phê hòa tan ......................................................................................... 8
1.2.5.
Bột rau quả .............................................................................................. 9
1.2.6.
Bột cà chua ............................................................................................ 10
1.3.
GIỚI THIỆU MỘT SỐ THIẾT BỊ SẤY PHUN ........................................... 11
1.3.1.
Máy sấy phun sƣơng ............................................................................. 11
1.3.2.
Máy sấy phun li tâm tốc độ cao LPG .................................................... 13
1.3.3.
Máy sấy phun tạo hạt áp lực cao ........................................................... 15
CHƢƠNG 2 CƠ SỞ LÝ THUYẾT CỦA SẤY PHUN ................................................ 18
2.1.
SẤY VÀ SẤY PHUN ................................................................................... 18
2.2.
CẤU TẠO THIẾT BỊ SẤY PHUN .............................................................. 19
2.3.
NGUYÊN TẮC HOẠT ĐỘNG .................................................................... 21
2.4.
THÔNG SỐ KĨ THUẬT ............................................................................... 23
CHƢƠNG 3 VẬT LIỆU – PHƢƠNG PHÁP THỰC HIỆN ........................................ 24
3.1.
VẬT LIỆU .................................................................................................... 24
3.2.
CÁC PHƢƠNG PHÁP SẤY PHUN ............................................................ 25
3.3.
LỰA CHỌN PHƢƠNG PHÁP SẤY ............................................................ 26
3.4.
QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT SỮA VÀ NGUYÊN TẮC
3.4.1.
Quy trình công nghệ sản xuất sữa ......................................................... 29
3.4.2
Nguyên tắc hoạt động của máy sấy phun sữa cần thiết kế ..................... 31
CHƢƠNG 4 T NH TOÁN THIẾT KẾ ......................................................................... 32
4.1.
CÂN BẰNG VẬT CHẤT VÀ NĂNG LƢỢNG CHO THIẾT BỊ SẤY ...... 32
4.1.1.
Cân bằng vật chất .................................................................................. 33
4.1.2.
Cân bằng năng lƣợng............................................................................. 33
4.2.
T NH TOÁN THỜI GIAN SẤY .................................................................. 38
4.3.
T NH TOÁN K CH THƢỚC CĂN BẢN CỦA THÁP SẤY ...................... 41
4.4.
T NH CHỌN XYCLON ............................................................................... 43
4.4.1.
Tính chọn xyclon lắng ........................................................................... 43
4.4.2.
Tính chọn xyclon lọc .............................. Error! Bookmark not defined.
4.5.
HỆ THỐNG ỐNG DẪN ............................................................................... 45
4.6.
T NH CHỌN BƠM....................................................................................... 47
4.7.
T NH TOÁN BỘ PHẬN TẠO SƢƠNG ...................................................... 48
4.8.
T NH TOÁN QUẠT HÖT............................................................................ 48
4.9.
T NH TOÁN NHIỆT, ĐIỆN TRỞ ............................................................... 50
4.10. CỬA QUAN SÁT ......................................................................................... 51
4.11. CHỌN LƢỚI LỌC ....................................................................................... 51
4.12. LẮP CẢM BIẾN NHIỆT.............................................................................. 51
4.13. LẮP ĐÈN CHO BUỒNG SẤY .................................................................... 51
4.14. THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỆN ..................................................................... 52
CHƢƠNG 5 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ................................................................. 54
SVTH: Bùi Phú An
3
Tính toán thiết kế máy sấy phun
GVHD: TS. Nguyễn Văn Cƣơng
DANH MỤC BẢNG
Bảng 1.1: Thông số kỹ thuật của máy phun sƣơng………………………….. 11
Bảng 1.2: Máy sấy phun li tâm tốc độ cao LPG…………………………….. 13
Bảng 1.3: Thông số kỹ thuật cho kiểu máy YPG-I…………………………. 15
Bảng 1.4: Thông số kỹ thuật cho kiểu máy YPG-II………………………… 15
Bang 3.1 Thành phần của sữa tƣơi ở nhiệt độ bình thƣờng………………… 23
Bảng 4.1 Dữ liệu thiết kế ban đầu…………………………………………. 31
Bảng 4.2 Thành phần của sữa ban đầu chƣa qua hệ thống cô đ c ……………. 33
Bảng 4.3 Thành phần của sữa sau khi cô đ c trƣớc khi đem vào thiết bị sấy
phun........................................................................................................................... 34
Bảng 4.4 Thành phần của sữa sau khi sấy phun……………………………….. 35
DANH MỤC HÌNH
Hình 1.1: Thiết bị sấy sữa………………………………………………….. 6
Hình 1.2 : sản phẩm bột chanh dây………………………………………… 6
Hình 1.3: Thiết bị sấy lòng trắng trứng…………………………………….. 7
Hình 1.4: café hòa tan………………………………………………………. 7
Hình 1.5: Một số sản phẩm cà phê hòa tan………………………………… 7
Hình 1.6:Thiết bị sấy phun li tâm LPG…………………………………….. 9
Hình 1.7: một số sản phẩm sấy bằng công nghệ sấy phun………………….. 9
Hình 1.8: Máy sấy phun sƣơng……………………………………………… 10
Hình 1.9: Máy sấy phun sƣơng LPG………………………………………... 12
Hình 1.10: Đĩa phun tạo sƣơng mù từ dung dịch cần sấy…………………… 12
Hình 1.11: Máy sấy phun áp lực cao kí hiệu YPG………………………….. 14
Hình 1.12: Sơ đồ nguyên lý hệ thống sấy YPG- I …………………………. 16
hình 1.13: Sơ đồ nguyên lý hệ thống sấy phun áp lực cao YPG- II………… 16
Hình 2.1: mô hình máy sấy phun……………………………………………. 17
Hình 2.2: a Cơ cấu phun áp lực; b Cơ cấu phun bằng khí động……………18
Hình 2.3 Buồng sấy………………………………………………………….. 18
Hình 2.4: Sơ đồ hệ thống sấy phun………………………………………….. 20
Hình 3.1: Phân loại thiết bị theo chiều của tác nhân sấy……………………. 24
Hình 3.2: Sơ đồ bố trí thiết bị sấy phun theo phƣơng pháp 1 ……………… 25
Hình 3.3: Sơ đồ bố trí thiết bị sấy phun theo phƣơng pháp 2……………… 26
Hình 3.4: Sơ đồ bố trí thiết bị sấy phun theo phƣơng pháp 3……………… 27
Hình 3.5: Công nghệ sản xuất sữa bột nguyên cream……………………….. 28
Hình 3.6: Sơ đồ hệ thống sấy phun………………………………………….. 30
Hình4.1 : Sơ đồ cân bằng vật chất cho thiết bị sấy………………………….. 32
Hình 4.2 : Sơ đồ cân bằng năng lƣợng thiết bị……………………………… 32
Hình 4.3: sơ đồ quy trình cô đ c sữa………………………………………... 33
SVTH: Bùi Phú An
4
Tính toán thiết kế máy sấy phun
GVHD: TS. Nguyễn Văn Cƣơng
Hình 4.4: tháp sấy…………………………………………………………… 41
Hình 4.5: Xyclon lắng………………………………………………………. 42
Hình 4.6: xyclon lọc…………………………………………………………. 43
Hình 4.7: hình chiếu bẳng biểu diễn ống dẫn khí nóng……………………... 44
Hình 4.8: lƣới lọc bụi sơ bộ…………………………………………………. 44
Hình 4.9: ống dẫn khí vào xyclon lắng……………………………………… 45
Hình 4.10: ống dẫn khí từ xyclon lắng đến xyclon lọc……………………… 45
Hình 4.11: cửa quan sát……………………………………………………… 50
Hình4.12: Mạch điện động lực……………………………………………… 51
Hình 4.13: sơ đồ mạch điều khiển…………………………………………… 52
SVTH: Bùi Phú An
5
Tính toán thiết kế máy sấy phun
GVHD: TS. Nguyễn Văn Cƣơng
MỞ ĐẦU
Trong những năm gần đây, hòa nhịp cùng sự phát triển đất nƣớc cùng với
sự tiến bộ của khoa học kỹ thuật, các ngành công nghiệp nƣớc ta có sự chuyển
biến rõ rệt, đ c biệt là ngành công nghiệp chế biến thực phẩm. Bởi lẽ, đời sống
con ngƣời ngày càng đƣợc nâng cao thì đòi hỏi các sản phẩm thực phẩm phải
ngày càng phong phú và đa dạng để đáp ứng tốt nhu cầu của con ngƣời. Tuy
nhiên, đối với thực phẩm ở dạng lỏng nhƣ sữa, nƣớc ép trái cây, cà phê… việc
đa dạng của sản phẩm phụ thuộc nhiều vào công nghệ chế biến do tính chất dễ
bị hƣ hỏng dƣới tác động của vi sinh vật, của môi trƣờng xung quanh… kéo
theo thời gian bảo quản và sử dụng rất hạn hẹp.
Hiểu đƣợc điều đó các nhà khoa học đã nghiên cứu và ứng dụng thành
công các công nghệ chế biến mới cho những thực phẩm ở dạng lỏng nhƣ thế
này, nổi trội hơn hết là công nghệ sấy: sấy thăng hoa, sấy phun, sấy tầng sôi, sấy
khí động,… nhằm tách bớt nƣớc ra khỏi thực phẩm, biến thực phẩm ở dạng lỏng
thành thực phẩm dạng bột mà không làm thay đổi tính chất của sản phẩm. Công
nghệ sấy phun ra đời đánh dấu bƣớc chuyển mình của thực phẩm dạng lỏng, nó
giúp cho thực phẩm này bảo quản đƣợc lâu hơn và đ c biệt là ngày càng thu hút
đƣợc sự quan tâm chú ý của ngƣời tiêu dùng nhiều hơn do sự phong phú của sản
phẩm.
Chính vì những lý do trên, là sinh viên khoa công nghệ, ngành cơ khí chế
biến với luận văn tốt nghiệp, em đã chọn đề tài: “tính toán thiết kế máy sấy
phun”. Mục đích đề tài này nhằm tính toán thiết kế máy sấy phun ở qui mô
phòng thí nghiệm, làm tiền đề cho việc chế tạo thiết bị sấy phun. Với đề tài này
nó đã giúp em bổ sung những kiến thức còn thiếu về công nghệ sấy, biết đƣợc
ứng dụng thực tế của nó trong nhiều ngành trong đó có ngành cơ khí chế biến.
và em hy vọng với đề tài này nó sẽ là tài liệu cho những ai muốn nghiên cứu sâu
hơn về sấy phun.
SVTH: Bùi Phú An
6
Tính toán thiết kế máy sấy phun
GVHD: TS. Nguyễn Văn Cƣơng
CHƢƠNG 1
GIỚI THIỆU CHUNG
1.1. ĐỊNH NGHĨA MÁY SẤY PHUN
Máy sấy phun là thiết bị 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 đƣợc ứng dụng nhiều trong
các ngành dƣợc 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 …
1.2. CÁC SẢN PHẨM SẤY PHUN
1.2.1. Sữa bột
Sữa là một loại thực phẩm không thể thiếu trong đời sống hằng ngày. Với
sự phát triển của xã hội, ngày nay nhu cầu về sản phẩm sữa ngày càng cao và
thời gian bảo quản sữa đòi hỏi càng lâu. Một trong những phƣơng pháp chế biến
sữa đáp ứng nhu cầu bảo quản lâu dài rất đƣợc ƣa chuộng hiện nay là sấy sữa,
sản phẩm thu đƣợc là sữa ở dạng bột.
Hình 1.1: Thiết bị sấy sữa
1.2.2. Bột chanh dây
Chanh dây còn gọi là : chanh vàng, chanh nƣớc, cây lạc tiên, táo chuông.
Gần 84% dịch quả chanh dây là nƣớc, còn lại là các hợp chất thơm, hợp chất
màu, các chất sinh năng lƣợng: đƣờng, tinh bột, và các chất vi lƣợng. Chất béo
và protein chứa trong dịch quả chanh dây không đáng kể. Chanh dây chứa nhiều
vitamin C, A.
Tác dụng: Các hợp chất trong chanh dây có tính hàn, giúp bỗ dƣỡng cho tim
mạch, lƣu thông khí huyết, hạ thân nhiệt.
Hình 1.2: sản phẩm bột chanh dây
SVTH: Bùi Phú An
7
Tính toán thiết kế máy sấy phun
GVHD: TS. Nguyễn Văn Cƣơng
Sản phẩm bột chanh dây thu đƣợc có cấu trúc mịn, độ ẩm thấp <5% , màu vàng
tƣơi, mùi thơm và vị chua đ c trƣng, phân bố tốt trong nƣớc tạo thành dịch pure
chanh dây với màu sắc và mùi vị tƣơng tự nhƣ pure quả tƣơi.
1.2.3. Lòng trắng trứng sấy
Ứng dụng của lòng trắng trứng: Chất kết dính của kem trứng, chất lọc của
rƣợu nho, làm chất mỡ của bánh ngọt, chất tạo bọt của bia. Do đó, nó là một m t
hàng có giá trị hơn so với sản phẩm sấy từ lòng đỏ trứng. Ngoài ra nó còn là
thực phẩm có hàm lƣợng vitamin và dinh dƣỡng cao.
Hình 1.3: Thiết bị sấy lòng trắng trứng
1.2.4. Cà phê hòa tan
Hình 1.4: café hòa tan
Cà phê hòa tan uống liền instant coffee là một loại đồ uống bắt nguồn từ
cà phê. Cà phê uống liền xuất hiện trên thị trƣờng vào những 1950. Từ đó cà
phê uống liền đã phát triển nhanh chóng và trở thành loại cà phê phổ biến nhất,
đƣợc uống bởi hàng triệu ngƣời trên thế giới.
Hình 1.5: Một số sản phẩm cà phê hòa tan
SVTH: Bùi Phú An
8
Tính toán thiết kế máy sấy phun
GVHD: TS. Nguyễn Văn Cƣơng
Quy trình sản xuất bột cà phê:
Bột cà phê rang
Trích ly. làm trong
Cô đ c
SẤY PHUN
Cà phê hòa tan
1.2.5. Bột rau quả
Đối với các sản phẩm bột rau quả nhƣ: cà chua, chuối, cam, cà rốt...đƣợc
sản xuất bằng công nghệ sấy phun với các loại máy khác nhau ho c có thể sử
dụng cùng một loại máy tùy theo yêu cầu của nhà sản xuất.
Ở đây, ta có thể sử dụng thiết bị sấy phun li tâm LPG. Bởi lẽ, máy sấy
phun li tâm tốc độ cao LPG có tính ứng dụng cao, là thiết bị sấy thích hợp cho
các nguyên liệu dạng dung dịch sữa, dung dịch huyền phù, dạng bột đ c, dung
dịch lỏng…đều cho kết quả xuất sắc.
Hình 1.6:Thiết bị sấy phun li tâm LPG
SVTH: Bùi Phú An
9
Tính toán thiết kế máy sấy phun
GVHD: TS. Nguyễn Văn Cƣơng
Nguyên tắc hoạt động của máy
Không khí đi qua bộ lọc và bộ gia nhiệt đƣợc đƣa vào bộ phân phối
không khí ở trên đỉnh thiết bị; khí nóng đƣợc đƣa vào buồng sấy đều theo hình
xoắn ốc. Nguyên liệu dạng lỏng từ máng nguyên liệu đi qua bộ lọc đƣợc bơm
lên bộ phun sƣơng ở trên đỉnh của buồng sấy làm nguyên liệu trở thành dạng hạt
sƣơng cực nhỏ, khi tiếp xúc với khí nóng, lƣợng nƣớc có trong nguyên liệu
nhanh chóng bay hơi, nguyên liệu dạng lỏng đƣợc sấy khô thành sản phẩm trong
thời gian cực ngắn. Thành phẩm đƣợc phần đáy của buồng sấy và bộ phân li gió
xoáy đùn ra ngoài, phần khí thừa còn lại đƣợc quạt gió hút và đẩy ra ngoài.
1.2.6. Bột cà chua
Ứng dụng: Chế biến nƣớc giải khát, vừa dùng làm thức ăn.
Yêu cầu nguyên liệu: Cà chua có độ khô cao 7- 8% ít hạt hay không hạt để
có hiệu suất thu hồi cao.
Quy trình chuẩn bị: Cà chua chín sau khi rửa và kiểm tra, đƣợc xé nhỏ,
nâng lên nhiệt độ 85 0C rồi chà, qua hệ thống rây có đƣờng kính 5,0 mm;
0,75 mm. Pure cà chua thu đƣợc đem cô đ c đến độ khô 14- 16%. Sau đó trộn
với 0,5 - 1,5% tinh bột khoai tây, nâng nhiệt độ lên 70- 75 0C và đƣa đi sấy.
Một số sản phẩm thực phẩm khác đƣợc sản xuất bằng công nghệ sấy phun
Sản phẩm maltodextrin
Bột sữa dừa
Trà hoà tan
Hình 1.7: một số sản phẩm sấy bằng công nghệ sấy phun
SVTH: Bùi Phú An
10
Tính toán thiết kế máy sấy phun
GVHD: TS. Nguyễn Văn Cƣơng
1.3. GIỚI THIỆU MỘT SỐ THIẾT BỊ SẤY PHUN
Máy sấy phun đƣợc ứng dụng rộng rãi và phổ biến trong sản xuất, cho nên rất đa
dạng về chủng loại và mẫu mã phục vụ các nhu cầu sản xuất khác nhau:
1.3.1. Máy sấy phun sƣơng
Hình 1.8: Máy sấy phun sƣơng
1.3.1.1. Khái quát và phạm vi ứng dụng
Khái quát
Thân máy sấy, đƣờng ống và toàn bộ thiết bị tiếp xúc nguyên liệu đƣợc làm
bằng thép không gỉ 0cr19 304 , bảo đảm chắc chắn không bị hƣ hại.
Chủng loại máy sấy phun khuếch tán này nhìn chung đƣợc dùng cho sấy
phun các loại sản phẩm dung dịch có độ hàm ẩm cao khoảng 50 - 80%. Một số
loại nguyên liệu đ c biệt, thậm chí khi độ hàm ẩm lên đến 90%, thiết bị máy có
thể sấy 1 lần mà không cần cô đ c chúng.
Phạm vi ứng dụng
Thiết bị máy sấy phù hợp cho sấy các loại nguyên liệu nhƣ: hóa chất, thực
phẩm, dƣợc phẩm….. Những nguyên liệu phù hợp cho sấy nhƣ sau: polymer 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 m t, phân bón, các chất hữu cơ và vô cơ…
1.3.1.2. Nguyên lý làm việc
Sau khi qua bộ lọc, không khí đƣợc 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 đƣợc gia nhiệt đến nhiệt độ cài đ t, sau đó đƣợc đƣa đến bộ
chia khí nóng tiếp tuyến. Sau khi đƣợc phân chia, khí nóng thổi vào buồng sấy
một cách ổn định và theo kiểu xoáy. Cùng lúc đó, dung dịch nguyên liệu sấy
đƣợc phun khuyếch tán thành những giọt dung dịch ho c thành những kích cỡ
sƣơng mù siêu nhỏ trong khoảng kích thƣớc 25- 60 μm.
SVTH: Bùi Phú An
11
Tính toán thiết kế máy sấy phun
GVHD: TS. Nguyễn Văn Cƣơng
Khi hạt dung dịch tiếp xúc với khí nóng trong buồng sấy, phần tử nƣớc sẽ bị
bốc hơi và còn lại là những hạt bột khô ho c hạt cốm. Những hạt bột khô này sẽ
rơi xuống phần hình nón của buồng sấy và trƣợt rơi xuống thùng thu bột sản
phẩm phía đáy buồng, một lƣợng nhỏ bột mịn theo luồng khí vào bộ phận tách
bụi cyclon. Cuối cùng khí thải đƣợc hút ra ngoài qua quạt hút và dẫn đến bộ thu
bụi kiểu phun mƣa. Thiết bị này đƣợc thiết kế theo kiểu sấy theo luồng song
song. Các hạt sƣơng dung dịch đƣợc thổi cùng chiều với luồng khí nóng. Tuy
nhiên, nhiệt độ của khí nóng cao hơn, khí nóng sẽ tiếp xúc với các giọt sƣơng
dung dịch ngay khi chúng đƣợc phun vào buồng sấy. Các giọt dung dịch trong
buồng rơi xuống 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 1 chút so với khí thoát ra ngoài.
1.3.1.1. Thông số kĩ thuật của thiết bị
Bảng 1.1: Thông số kỹ thuật của máy phun sƣơng
Thông số kỹ thuật máy phun sƣơng
Năng suất
2 L/h
Độ hòa tan dịch phun
30%
Độ ẩm sản phẩm
3-7%
Hệ số thu hồi chất rắn
=>60%
Nhiệt độ sấy trong buồng sấy
80 - 90°C
Công suất điện trở nhiệt
9 KW
Motor đĩa phun
1 HP, 2800 v/ph
Motor giảm tốc bơm nhu động
40 W, tỉ số truyền 1/36, 3 pha
Motor trục khuấy dịch thùng khuấy
Motor khí nén
Tốc độ đĩa phun
Vô cấp 0 - 25.000 v/ph
Tốc độ bơm nhu động
Vô cấp 0 - 40 v/ph
Công suất Motor quạt hút
3 HP, 2800 v/ph
Điện áp sử dụng
220/380V, 3 pha
Kích thƣớc
D166x R110 x C225 (cm)
Đĩa phun
01 cái
Bơm nhu động
01 cái
Tốc độ bơm nhu động, đĩa phun điều khiển bằng biến tần.
Tốc độ trục khuấy dịch điều chỉnh vô cấp.
Lƣu lƣợng gió ra điều chỉnh đƣợc bằng van cánh bƣớm.
Hệ máy đạt tiêu chuẩn GMP.
SVTH: Bùi Phú An
12
Tính toán thiết kế máy sấy phun
GVHD: TS. Nguyễn Văn Cƣơng
1.3.2. Máy sấy phun li tâm tốc độ cao LPG
Hình 1.9: Máy sấy phun sƣơng LPG
1.3.2.1. 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 đ c,
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 họat động bề m t, xà phòng; dung dịch hợp chất
hữu cơ, vô cơ…đều cho kết quả xuất sắc.
1.3.2.2. Nguyên lý làm việc
Không khí đi qua bộ lọc và bộ gia nhiệt đƣợc đƣa vào bộ phân phối
không khí ở trên đỉnh thiết bị, khí nóng đƣợc đƣa vào buồng sấy đều theo hình
xoáy trôn ốc. Nguyên liệu dạng lỏng từ máng nguyên liệu đi qua bộ lọc đƣợc
bơm lên bộ phun sƣơng ở trên đỉnh của buồng sấy làm nguyên liệu trở thành
dạng hạt sƣơng cực nhỏ, khi tiếp xúc với khí nóng, lƣợng nƣớc có trong nguyên
liệu nhanh chóng bay hơi, nguyên liệu dạng lỏng đƣợc sấy khô thành thành
phẩm trong thời gian cực ngắn. Thành phẩm đƣợc phần đáy của buồng sấy và
bộ phân li gió xoáy đùn ra ngoài, phần khí thừa còn lại đƣợc quạt gió hút và đẩy
ra ngoài.
Hình 1.10: Đĩa phun tạo sƣơng mù từ dung dịch cần sấy
SVTH: Bùi Phú An
13
Tính toán thiết kế máy sấy phun
GVHD: TS. Nguyễn Văn Cƣơng
1.3.2.3. Thông số máy.
Bảng 1.2: Máy sấy phun li tâm tốc độ cao LPG
Tên/ ký
hiệu
Năng suất
bay hơi lớn
nhất
(kg/h)
LPG LPG- LPG-5
25
50
5
25
50
Kiểu phun
Tốc độ
vòng quay
đĩa phun
(vòng/phút)
LPG100
LPG150
LPG200
100
150
200
500
800-1000
Phun ly tâm cao tốc
25000
18000
16000
Đƣờng kính
đĩa phun
(mm)
50
Đƣờng kính
tháp sấy
(mm)
0.9
1.75
2.3
2.7
3
9
31.5
18
36
54
Công suất
gia nhiệt
điện kw
LPG- LPG - 800500 1000
Nguồn nhiệt
áp dụng
120
theo công nghệ
150
3.2
4.7
Theo kỹ thuật
Điện, hơi nƣớc bão hòa+ điện, lò dầu, lò than khí nóng
1.6
Kích thƣớc
4
×9.1
máy
×2.7
×1.7
(D×R×C) m
×4.5
5
SVTH: Bùi Phú An
11000-13000
4.5
×2.8
×5.5
5.2
×3.5
×6.7
7
×5.5
×7.2
7.5
×6
×8
12.5
theo
từng
×8
trƣờng hợp
×10
14
Tính toán thiết kế máy sấy phun
GVHD: TS. Nguyễn Văn Cƣơng
1.3.3. Máy sấy phun tạo hạt áp lực cao
1.3.3.1. Khái quát máy
Thiết bị phù hợp cho các ngành thực phẩm, dƣợc phẩm, hóa chất, bột màu,
gốm, hóa chất nông nghiệp, nhựa…
Hình 1.11: Máy sấy phun áp lực cao kí hiệu YPG
Dung dịch nguyên liệu hay loại kem đƣợc phun qua vòi phun đa điểm nhờ
áp lực cao của bơm tiếp liệu. Nguyên liệu đƣợc tạo thành dạng hạt và đƣợc sấy
khô trong vòng từ 10 -> 90 giây, cuối cùng thu đƣợc dạng sản phẩm hạt khô.
1.3.3.2. 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 thƣớc đồng đều, độ trơn chảy
tốt. sản phẩm có độ tinh khiết và chất lƣợng 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.
- Vận hành máy đơn giản, máy chạy luôn ổn định. Máy vận hành tự động
hóa cao.
SVTH: Bùi Phú An
15
Tính toán thiết kế máy sấy phun
GVHD: TS. Nguyễn Văn Cƣơng
1.3.3.3. Thông số kĩ thuật và bản vẽ sơ đồ quy trình công nghệ
Bảng 1.3: Thông số kỹ thuật cho kiểu máy YPG-I
Tên thiết bị/ ký YPGIhiệu máy
12
Năng suất bay
hơi (kg/h)
YPGI14
YPGI16
YPGI24
YPGI28
YPGI36
70
100
150
200
400
25
Kiểu gia nhiệt
Hơi nƣớc nóng bão hòa+ tăng cƣờng thêm điện ho c lò
ga
Đƣờng kính
tháp sấy (mm)
1200
Kích thƣớc
ngoài (m)
1400
1600
2400
2800
3600
5×4×10 6×4×12 6×4×13 8×4.5×19 10×5×20 12×5×25
Bảng 1.4: Thông số kỹ thuật cho kiểu máy YPG-II
Tên thiết bị/ ký hiệu YPGII- YPGII- YPGII- YPGII- YPGII- YPGIImáy
36
40
45
50
56
80
Năng suất bay hơi
(kg/h)
Kiểu gia nhiệt
Đƣờng kính tháp
sấy (mm)
Kích thƣớc ngoài
(m)
SVTH: Bùi Phú An
380
500
600
750
1000
2000
Hơi nƣớc nóng bão hòa+ tăng cƣờng thêm điện ho c
lò ga
3600
4000
4500
5000
5600
8000
Các chỉ số kích thƣớc đƣợc xác định khi có các điều
kiện thiết kế thực tế
16
Tính toán thiết kế máy sấy phun
GVHD: TS. Nguyễn Văn Cƣơng
Bản vẽ sơ đồ công nghệ cho hai kiểu máy trên
Hình 1.12: Sơ đồ nguyên lý hệ
thống sấy YPG- I
SVTH: Bùi Phú An
hình 1.13: Sơ đồ nguyên lý hệ thống sấy
phun áp lực cao YPG- II
17
Tính toán thiết kế máy sấy phun
GVHD: TS. Nguyễn Văn Cƣơng
CHƢƠNG 2
CƠ SỞ LÝ THUYẾT CỦA SẤY PHUN
2.1. SẤY VÀ SẤY PHUN
- Sấy là quá trình làm bốc hơi nƣớc ra khỏi vật liệu dƣới tác dụng của nhiệt.
Trong quá trình sấy, nƣớc đƣợc tách ra khỏi vật liệu nhờ sự khuếch tán do:
chênh lệch độ ẩm giữa bề m t và bên trong vật liệu, do chênh lệch áp suất hơi
riêng phần của nƣớc tại bề m t vật liệu và môi trƣờng xung quanh.
- Sấy phun là một trong những công nghệ sấy công nghiệp chính do khả
năng sấy 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 và huyền phù trong trạng
thái phân tán nhằm tách ẩm ra khỏi vật liệu giúp tăng độ bền và bảo quản sản
phẩm đƣợc lâu hơn. Sản phẩm của quá trình sấy phun là dạng bột mịn nhƣ bột
đậu nành, bột trứng, bột sữa,… ho c các chế phẩm sinh học, dƣợc liệu.
Nguyên lý của phƣơng pháp sấy phun
Một hệ phân tán mịn của nguyên liệu từ chất lỏng hòa tan, nhũ tƣơng, huyền
phù đã đƣợc cô đ c trƣớc 40 - 60% ẩm đƣợc phun để hình thành những giọt
mịn, rơi vào trong dòng khí nóng cùng chiều ho c ngƣợc chiều ở nhiệt độ
khoảng 150 - 300 oC trong buồng sấy lớn. Kết quả là hơi nƣớc đƣợc bốc đi
nhanh chóng. Các hạt sản phẩm đƣợc tách ra khỏi tác nhân sấy nhờ một hệ
thống thu hồi riêng.
Hình 2.1: mô hình máy sấy phun
SVTH: Bùi Phú An
18
Tính toán thiết kế máy sấy phun
GVHD: TS. Nguyễn Văn Cƣơng
2.2. CẤU TẠO THIẾT BỊ SẤY PHUN
Hệ thống sấy phun bao gồm các bộ phận chính: buồng sấy, cơ cấu phun, bộ
phận gia nhiệt để cấp nhiệt cho tác nhân sấy, hệ thống quạt hút và hệ thống thu
hồi sản phẩm.
Cơ cấu phun
Cơ cấu phun có chức năng đƣa nguyên liệu dạng lỏng vào buồng dƣới
dạng hạt mịn sƣơng mù . Quá trình tạo sƣơng mù sẽ quyết định kích thƣớc các
giọt lỏng và sự phân bố của chúng trong buồng sấy, do đó sẽ ảnh hƣởng đến giá
trị bề m t truyền nhiệt và tốc độ sấy.
- Cơ cấu phun có các dạng nhƣ: cơ cấu phun áp lực, cơ cấu phun bằng khí
động, cơ cấu phun ly tâm.
a)
b)
Hình 2.2: a) Cơ cấu phun áp lực; b) Cơ cấu phun bằng khí động
Buồng sấy
Là nơi hòa trộn mẫu sấy dạng sƣơng mù và tác nhân sấy không khí
nóng . Buồng sấy phun có thể có nhiều hình dạng khác nhau nhƣng phổ biến
nhất là buồng sấy hình trụ đứng, đáy côn. Kích thƣớc buồng sấy chiều cao,
đƣờng kính… đƣợc thiết kế phụ thuộc vào kích thƣớc các hạt lỏng và quỹ đạo
chuyển động của chúng, tức phụ thuộc vào loại cơ cấu phun sƣơng sử dụng.
- Dựa vào hƣớng chuyển động của dòng nguyên liệu và tác nhân sấy trong
buồng sấy ta có ba trƣờng hợp sau đây:
Dòng nguyên liệu và tác nhân sấy chuyển động cùng chiều.
Dòng nguyên liệu và tác nhân sấy chuyển động ngƣợc chiều.
Dạng hỗn hợp.
Hình 2.3 Buồng sấy
SVTH: Bùi Phú An
19
Tính toán thiết kế máy sấy phun
GVHD: TS. Nguyễn Văn Cƣơng
Tác nhân sấy
Không khí nóng là tác nhân sấy thông dụng nhất. Để gia nhiệt không khí,
ta có thể sử dụng những tác nhân sấy và phƣơng pháp gia nhiệt khác nhau.
Việc chọn tác nhân gia nhiệt cho không khí phụ thuộc vào nguồn cung cấp
nhiệt sẵn có của nhà máy và nhiệt độ không khí nóng cần sử dụng. Trong công
nghiệp thực phẩm, hơi là tác nhân gia nhiệt phổ biến nhất. Nhiệt độ hơi sử dụng
thƣờng dao động trong khoảng 150 - 250 oC. Nhiệt độ trung bình của không khí
nóng thu đƣợc thấp hơn nhiệt độ hơi sử dụng là 10 oC.
Hệ thống thu hồi sản phẩm
Bột sau khi sấy phun đƣợc thu hồi tại cửa đáy buồng sấy. Để tách sản phẩm
ra khỏi khí thoát, ngƣời ta có thể sử dụng nhiều phƣơng pháp khác nhau: lắng
xoáy tâm, lọc, lắng tĩnh điện…
Phổ biến nhất là phƣơng pháp lắng xoáy tâm, sử dụng xyclon. Khí thoát có
chứa các hạt sản phẩm sẽ đi vào xyclon từ phần đỉnh theo phƣơng tiếp tuyến với
thiết bị. Bột sản phẩm sẽ đi theo quỹ đạo hình xoắn ốc và rơi xuống đáy xyclon.
Không khí sạch thoát ra ngoài theo cửa trên đỉnh xyclon.
Quạt
Để tăng lƣu lƣợng tác nhân sấy, ngƣời ta sử dụng quạt ly tâm. Ở quy mô
công nghiệp, các thiết bị sấy phun đƣợc trang bị hệ thống hai quạt. Quạt chính
đƣợc đ t sau thiết bị thu hồi bột sản phẩm từ dòng khí thoát. Còn quạt phụ đ t
trƣớc thiết bị gia nhiệt không khí trƣớc khi vào buồng sấy. Ƣu điểm của việc sử
dụng hệ thống hai quạt là ngƣời ta có thể kiểm soát dễ dàng áp lực trong buồng
sấy. Trong hệ thống sấy phun, ngƣời ta sử dụng thêm một số quạt ly tâm nhằm
vào các mục đích khác nhau nhƣ để vận chuyển bằng khí động bột sản phẩm
vào thiết bị bảo quản.
Trong trƣờng hợp chỉ sử dụng một quạt ly tâm đ t sau cyclon thu hồi sản
phẩm, buồng sấy sẽ hoạt động dƣới áp lực chân không rất cao. Chính áp lực
chân không này sẽ ảnh hƣởng đến lƣợng bột sản phẩm bị cuốn theo dòng khí
thoát, do đó sẽ ảnh hƣởng đến năng suất hoạt động và hiệu quả thu hồi bột sản
phẩm của cyclon.
SVTH: Bùi Phú An
20
- Xem thêm -