Tài liệu Sấy phun và ứng dụng trong công nghệ thực phẩm

Đồ án thực phẩm I Trang 1 Sấy phun và ứng dụng trong công nghệ thực phẩm MỞ BÀI Trong những năm gần đây, hòa nhịp cùng với sự phát triển của đất nước cùng với sự tiến bộ của khoa học kỹ thuật, các ngành công nghiệp nước ta có những chuyển biến rõ rệt đặc biệt là ngành công nghiệp chế biến thực phẩm. Bỡi lẽ, đời sống của con người ngày càng được nâng cao thì đòi hỏi các sản phẩm thực phẩm phải ngày càng phong phú và đa dạng để đáp ứng tốt nhất nhu cầu của con người. Tuy nhiên, đối với thực phẩm nhất là thực phẩm ở dạng lỏng như sữa, nước ép trái cây, cà phê... việc đa dạng của sản phẩm phụ thuộc nhiều vào công nghệ chế biến do tính chất dễ bị hư hỏng dưới tác động của vi sinh vật, của môi trường xung quanh...kéo theo thời gian bảo quản và sử dụng rất hạn hẹp. Hiểu được 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 như thế này, nổi trội hơn hết là công nghệ sấy như: Sấy thăng hoa, sấy phun, sấy tầng sôi, sấy khí động... nhằm tách bớt nước 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 ra đời đánh dấu bước chuyển mình của thực phẩm dạng lỏng, nó giúp cho thực phẩm này bảo quản được lâu hơn và đặc biệt là ngày càng thu hút được sự quan tâm chú ý của người tiêu dùng nhiều hơn do sự phong phú của sản phẩm. Chính vì những lý do trên, là sinh viên trường công nghệ, ngành hóa- thực phẩm với đồ án thực phẩm I, em đã chọn đề tài: Sấy phun và ứng dụng của nó trong công nghệ thực phẩm.Với đề tài này, nó đã giúp em bổ sung những kiến thức còn thiếu của công nghệ sấy phun, biết được ứng dụng thực tế của nó trong nhiều ngành đặc biệt là ngành thực phẩm. Và em hy vọng rằng với đề tài này cũng sẽ giúp cho những bạn học chuyên ngành thực phẩm hiểu hơn về công nghệ sấy phun, hy vọng nó sẽ là một tài liệu bổ ích cho những ai muốn nghiên cứu sâu hơn về công nghệ này- một trong những công nghệ có tính ứng dụng thực tế cao. GVHD: Ths Ngô Thị Minh Phương @LinhLinpine SVTH: Nguyễn Thị Thanh Lên Đồ án thực phẩm I Sấy phun và ứng dụng trong công nghệ thực phẩm Trang 2 Chương 1: TỔNG QUAN LÝ THUYẾT VỀ CÔNG NGHỆ SẤY PHUN 1.1. GIỚI THIỆU VỀ CÔNG NGHỆ SẤY VÀ SẤY PHUN 1.1.1. Sấy và sấy phun - Sấy là quá trình làm bốc hơi nước ra khỏi vật liệu dưới tác dụng của nhiệt. Trong quá trình sấy, nước được tách ra khỏi vật liệu nhờ sự khuếch tán do: + Chênh lệch độ ẩm giữa bề mặt và bên trong vật liệu. + Chênh lệch áp suất hơi riêng phần của nước tại bề mặt vật liệu và môi trường xung quanh. Mục đích của quá trình sấy là làm giảm khối lượng vật liệu, tăng độ bền và bảo quản sản phẩm được lâu hơn. - 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 và 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. Sản phẩm của quá trình sấy phun là dạng bột mịn như bột đậu nành, bột trứng, bột sữa,… hoặc các chế phẩm sinh học, dược liệu… 1.1.2. Nguyên lý của phƣơng pháp sấy phun Một hệ phân tán mịn của nguyên liệu từ chất lỏng hòa tan, nhũ tương, huyền phù đã được cô đặc trước (40 - 60% ẩm) được phun để hình thành những giọt mịn, rơi vào trong dòng khí nóng cùng chiều hoặc ngược chiều ở nhiệt độ khoảng 150 - 3000C trong buồng sấy lớn. Kết quả là hơi nước được bốc đi nhanh chóng. Các hạt sản phẩm được tách ra khỏi tác nhân sấy nhờ một hệ thống thu hồi riêng. 1.1.3. Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của máy sấy phun GVHD: Ths Ngô Thị Minh Phương @LinhLinpine SVTH: Nguyễn Thị Thanh Lên Đồ án thực phẩm I Sấy phun và ứng dụng trong công nghệ thực phẩm Trang 3 Hình 1.1: Máy sấy phun 1.1.3.1. Cấu tạo chung Tất cả các thiết bị sấy phun đều bao gồm: + Cơ cấu phun: 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 giá trị bề mặt truyền nhiệt và tốc độ sấy. Cơ cấu phun có các dạng như: cơ cấu phun áp lực, cơ cấu phun bằng khí động, đầu phun ly tâm. a) b) Hình 1.2 : a- Cơ cấu phun áp lực; b- Cơ cấu phun bằng khí động GVHD: Ths Ngô Thị Minh Phương @LinhLinpine SVTH: Nguyễn Thị Thanh Lên Đồ án thực phẩm I Sấy phun và ứng dụng trong công nghệ thực phẩm Trang 4 + 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, 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. Hình 1.3: Buồng sấy + 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 100C. + 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: lắng xoáy tâm, lọc, lắng tĩnh điện… Phổ biến nhất là phương pháp lắng xoáy tâm, sử dụng cyclon. + 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 GVHD: Ths Ngô Thị Minh Phương @LinhLinpine SVTH: Nguyễn Thị Thanh Lên Đồ án thực phẩm I Trang 5 Sấy phun và ứng dụng trong công nghệ thực phẩm 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 cyclon 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 đó sẽ ảnh hưởng đến năng suất hoạt động và hiệu quả thu hồi bột sản phẩm của cyclon. Hình 1.4: Sơ đồ hệ thống sấy phun 1. Buồng sấy. 5. Cơ cấu phun mẫu. 2. Caloriphe. 6. Cyclon thu hồi sản phẩm từ khí thoát ra. 3. Thùng chứa nguyên liệu cần sấy. 7. Cyclon vận chuyển sản phẩm. 4. Bơm nguyên liệu. 8. Hệ thống quạt hút và màng lọc. 1.1.3.2. Nguyên tắc hoạt động Nguyên liệu từ thùng chứa (3) được bơm số (4) bơm vào buồng sấy (1), khi vào buồng sấy được phân bố mấu thành hạt nhỏ li ti (dạng mù) nhờ cơ cấu phun. 1 lít dung dịch có thể được phun thành 1,5*1010 giọt với tổng diện tích bề mặt lên đến 120m2. Không khí nóng thổi qua caloriphe (2) đưa vào buồng sấy. Không khí nóng và nguyên liệu ở dạng mù tiếp xúc với nhau trong vài giây tại cơ cấu phun mẫu (5) đặt trong buồng sấy, nước từ nguyên liệu bốc hơi sau đó thoát ra ngoài, sản phẩm khô được thu gom tại đáy cyclon (6), được làm nguội và thu hồi. Một phần bụi mịn theo không khí GVHD: Ths Ngô Thị Minh Phương @LinhLinpine SVTH: Nguyễn Thị Thanh Lên Đồ án thực phẩm I Trang 6 Sấy phun và ứng dụng trong công nghệ thực phẩm qua cyclon (7), sau đó qua bộ lọc vải (8) nhằm thu hồi lại các hạt bụi mịn còn sót lại và thải ra ngoài. * Không khí nhờ quạt thổi qua bộ trao đổi nhiệt caloriphe 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. 1.1.3.3. Thông số kĩ 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. 1.1.4. Các yếu tố ảnh hƣởng 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 vào 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 bột sản phẩm thu được sẽ giảm đi nếu ta tăng nhiệt độ tác nhân sấy. Tuy nhiên, việc gia tăng nhiệt độ cao có thể gây phân hủy một số cấu tử trong nguyên liệu mẫn cảm với nhiệt và làm tăng mức tiêu hao năng lượng cho toàn bộ quá trình. - Kích thước, số lượng và quỹ đạo chuyển động của các hạt nguyên liệu trong buồng sấy. GVHD: Ths Ngô Thị Minh Phương @LinhLinpine SVTH: Nguyễn Thị Thanh Lên Đồ án thực phẩm I Trang 7 Sấy phun và ứng dụng trong công nghệ thực phẩm 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 vào buồng sấy, cấu tạo và kích thước buồng sấy… 1.1.5. Phân loại thiết bị sấy phun - Phân loại theo chiều của tác nhân sấy : + Cùng chiều. Ví dụ: Máy sấy phun sương + Ngược chiều. + Kết hợp. a) b) c) Hình 1.5: 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. 1.1.6. Ƣu và nhƣợc điểm của công nghệ sấy phun * Ưu điểm - Quá trình sấy nhanh. GVHD: Ths Ngô Thị Minh Phương @LinhLinpine SVTH: Nguyễn Thị Thanh Lên Đồ án thực phẩm I Sấy phun và ứng dụng trong công nghệ thực phẩm Trang 8 - Có thể điều khiển được tỷ trọng sản phẩm. - Bột sau khi sấy có độ hòa tan cao (90- 100%), độ ẩm thấp (3- 4%). - Vận hành liên rục và có thể tự động hóa hoàn toàn. - Chi phí nhân công thấp. - Vận hành và bảo dưỡng đơn giản. - Thiết kế đa dạng cho từng loại sản phẩm, từng loại qui mô nhà máy. - 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… - Chất lượng bột được bảo đảm trong suốt quá trình sấy. - Vật liệu hầu như không tiếp xúc với bề mặt kim loại của thiết bị. * Nhược điểm - Chi phí đầu tư cao. - Yêu cầu độ ẩm ban đầu cao để đảm bảo nguyên liệu có thể bơm đến thiết bị tạo giọt lỏng. - Chi phí năng lượng cao hơn (để tách ẩm). - Thất thoát các chất dễ bay hơi cao hơn. 1.2. GIỚI THIỆU MỘT SỐ THIẾT BỊ SẤY PHUN 1.2.1. Máy sấy phun sƣơng Hình 1.6: Máy sấy phun sương GVHD: Ths Ngô Thị Minh Phương @LinhLinpine SVTH: Nguyễn Thị Thanh Lên Đồ án thực phẩm I Trang 9 Sấy phun và ứng dụng trong công nghệ thực phẩm 1.2.1.1. 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 0cr19(304), 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: 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 mặt, phân bón, các chất hữu cơ và vô cơ… 1.2.1.2. Nguyên lý 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 khuyếch 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 thùng 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 GVHD: Ths Ngô Thị Minh Phương @LinhLinpine SVTH: Nguyễn Thị Thanh Lên Đồ án thực phẩm I Sấy phun và ứng dụng trong công nghệ thực phẩm Trang10 mưa. 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 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. 1.2.1.3. Thông số kĩ thuật của thiết bị Bảng 1.1: Thông số kỹ thuật của máy phun sương Thông số kỹ thuật máy phun sƣơng Năng suất 2L/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 9KW Motor đĩa phun 1HP, 2800v/ph Motor giảm tốc bơm nhu động 40W, tỉ số truyền 1/36, 3pha 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 3HP, 2800v/ph Điện áp sử dụng 220/380V, 3 pha Kích thước D166x R110 x C225 (cm) GVHD: Ths Ngô Thị Minh Phương @LinhLinpine SVTH: Nguyễn Thị Thanh Lên Đồ án thực phẩm I Trang11 Đĩa phun 01 cái Bơm nhu động 01 cái Sấy phun và ứng dụng trong công nghệ thực phẩm  Tốc độ bơm nhu động, đĩa phun điều khiển bằng biến tần.  Tốc độ trục khuấy dịch điểu chỉnh vô cấp.  Lưu lượng gió ra điều chỉnh được bằng van cánh bướm.  Hệ máy đạt tiêu chuẩn GMP. 1.2.2. Máy sấy phun li tâm tốc độ cao LPG Hình 1.7: Máy sấy phun sương LPG 1.2.2.1. 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 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 họat động bề mặt, xà phòng; dung dịch hợp chất hữu cơ, vô cơ…đều cho kết quả xuất sắc. 1.2.2.2. Nguyên lý làm việc Không khí đi qua bộ lọc và bộ gia nhiệt được đưa vào bộ phân phối không khí ở trên đỉnh thiết bị, khí nóng được đưa vào buồng sấy đều theo hình xoáy trôn ốc. GVHD: Ths Ngô Thị Minh Phương @LinhLinpine SVTH: Nguyễn Thị Thanh Lên Đồ án thực phẩm I Sấy phun và ứng dụng trong công nghệ thực phẩm Trang12 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 phẩm được phần đáy của buồng sấy và bộ phân li gió xoáy đùn ra ngoài, phần khí thừa còn lại được quạt gió hút và đẩy ra ngoài. Hình 1.7: Đĩa phun tạo sương mù từ dung dịch cần sấy 1.2.2.3. Thông số máy Bảng 1.2: Máy sấy phun li tâm tốc độ cao LPG Tên/ ký hiệu LPG- LPG- LPG- LPG- LPG- LPG- LPG- LPG-800- 5 25 50 100 150 200 500 1000 5 25 50 100 150 200 500 800-1000 Năng suất bay hơi lớn nhất (kg/h) Kiểu phun Tốc độ vòng Phun ly tâm cao tốc 25000 GVHD: Ths Ngô Thị Minh Phương @LinhLinpine 18000 16000 11000-13000 SVTH: Nguyễn Thị Thanh Lên Đồ án thực phẩm I Sấy phun và ứng dụng trong công nghệ thực phẩm Trang13 quay đĩa phun (vòng/phút) Đường kính đĩa phun (mm) Đường kính tháp sấy (mm) Công suất gia nhiệt điện (kw) 50 theo công nghệ 150 0.9 1.75 2.3 2.7 3 9 31.5 18 36 54 Nguồn nhiệt áp 3.2 4.7 Theo kỹ thuật Điện, Hơi nước bão hòa+ điện, lò dầu, lò than khí nóng dụng Kích thước máy 120 1.6 4 ×9.1 ×2.7 (Dài×Rộng×Cao)m ×1.75 ×4.5 theo từng 4.5 5.2 7 7.5 12.5 ×2.8 ×3.5 ×5.5 ×6 ×8 trường ×5.5 ×6.7 ×7.2 ×8 ×10 hợp 1.2.3. Máy sấy phun tạo hạt áp lực cao 1.2.3.1. Khái quát máy Thiết bị phù hợp cho các ngành thực phẩm, dược phẩm, hóa chất, bột màu, gốm, hóa chất nông nghiệp, nhựa… Hình 1.8: Máy sấy phun áp lực cao kí hiệu YPG GVHD: Ths Ngô Thị Minh Phương @LinhLinpine SVTH: Nguyễn Thị Thanh Lên Đồ án thực phẩm I Sấy phun và ứng dụng trong công nghệ thực phẩm Trang14 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. 1.2.3.2. 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 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. - Vận hành máy đơn giản, máy chạy luôn ổn định. Máy vận hành tự động hóa cao. 1.2.3.3. Thông số kĩ thuật và bảng vẽ sơ đồ quy trình công nghệ Bảng 1.3: Thông số kỹ thuật cho kiểu máy YPG-I Tên thiết bị\ ký YPGI- YPGI- YPGI- YPGI- YPGI- YPGI- hiệu máy 12 14 16 24 28 36 25 70 100 150 200 400 Năng suất bay hơi(kg/h) Kiểu gia nhiệt Đường kính tháp sấy ( mm ) Kích thước ngoài (m) Hơi nước nóng bão hòa+ tăng cường thêm điện hoặc lò ga 1200 1400 2400 2800 3600 5×4×10 6×4×12 6×4×13 8×4.5×19 10×5×20 12×5×25 GVHD: Ths Ngô Thị Minh Phương @LinhLinpine 1600 SVTH: Nguyễn Thị Thanh Lên Đồ án thực phẩm I Sấy phun và ứng dụng trong công nghệ thực phẩm Trang15 Bảng 1.4: Thông số kỹ thuật cho kiểu máy YPG-II Tên thiết bị\ ký hiệu YPGII- YPGII- YPGII- YPGII- YPGII- YPGIImáy Năng suất bay hơi(kg/h) Kiểu gia nhiệt Đường kính tháp sấy( mm ) 36 40 45 50 56 80 380 500 600 750 1000 2000 Hơi nước nóng bão hòa+ tăng cường thêm điện hoặc lò ga 3600 4000 4500 5000 5600 8000 Kích thước Các chỉ số kích thước được xác định khi có các điều ngoài(m) kiện thiết kế thực tế * Bảng vẽ sơ đồ công nghệ cho hai kiểu máy trên: Sơ đồ nguyên lý hệ thống sấy phun áp lực cao YPG- I GVHD: Ths Ngô Thị Minh Phương @LinhLinpine Sơ đồ nguyên lý hệ thống sấy phun áp lực cao YPG- II SVTH: Nguyễn Thị Thanh Lên Đồ án thực phẩm I Trang16 Sấy phun và ứng dụng trong công nghệ thực phẩm Chương 2: ỨNG DỤNG CỦA PHƢƠNG PHÁP SẤY PHUN TRONG CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM 2.1. CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT BỘT SỮA 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 phương pháp chế biến sữa đáp ứng nhu cầu bảo quản lâu dài rất được ưa chuộng hiện nay là sấy sữa, sản phẩm thu được là sữa ở dạng bột. Hình 2.1: Hình ảnh sữa bột hòa tan 2.1.1. Định nghĩa Sữa bột là sản phẩm nhận được từ sữa lỏng làm mất nước gần như hoàn toàn bằng cách sấy phun. Là sản phẩm từ sữa tươi, có hay không thêm đường, có bơ hay đã tách bơ. Yêu cầu của bột sữa 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. 2.1.2. Quy trình sản xuất sữa bột GVHD: Ths Ngô Thị Minh Phương @LinhLinpine SVTH: Nguyễn Thị Thanh Lên Đồ án thực phẩm I Trang17 Sấy phun và ứng dụng trong công nghệ thực phẩm 2.1.2.1. Sơ đồ quy trình sản xuất sữa bột hòa tan Sữa nguyên liệu Chuẩn hóa Thanh trùng Cô đặc Bao bì Đồng hóa Sấy Xử lý Bao gói Sữa bột nguyên liệu 2.1.2.2. Thuyết minh quy trình  Chuẩn bị nguyên liệu Nguyên liệu để sản xuất sữa bột là sữa tươi nguyên cream hoặc sữa gầy. Để sản phẩm có chất lượng ổn định, các yêu cầu về chỉ tiêu hóa lý, vi sinh và cảm quan cho nguyên liệu cũng khắt khe như trong nguyên liệu sản xuất các sản phẩm khác từ sữa. Ngoài nguyên liệu chính là sữa tươi hoặc sữa gầy, người ta còn sử dụng một số phụ gia trong sản xuất sữa bột như chất ổn định (polyphosphate hoặc orthophsphate của natri, kali..), chất tạo nhũ (lecithine), chất chống oxy hóa (gallat proyl..). Hàm lượng sử dụng sẽ phụ thuộc vào lượng chất béo có trong sữa nguyên liệu ban đầu và được xác định bằng phương pháp thực nghiệm.  Chuẩn hóa GVHD: Ths Ngô Thị Minh Phương @LinhLinpine SVTH: Nguyễn Thị Thanh Lên Đồ án thực phẩm I Sấy phun và ứng dụng trong công nghệ thực phẩm Trang18 Chuẩn hóa nhằm hiệu chỉnh hàm lượng chất béo trong nguyên liệu và được thực hiện trên dây chuyền tự động bao gồm máy ly tâm, bộ phận phối trộn, các dụng cụ đo, bơm và thùng chứa.  Thanh trùng Sữa được thanh trùng ở nhiệt độ 75- 850C và giữ trong một thời gian lâu (từ 20- 30 phút), qua đó khí có trong sữa sẽ được đuổi ra, sữa ít sinh ra bọt trong thiết bị bốc hơi. Bên cạnh đó, một phần các vi sinh vật và các enzim phân hủy chất béo bị lắng xuống và dễ dàng tách ra. Do đó nguy cơ của việc “khê” hay “cháy” sẽ giảm đi. Ngay trước khi đưa đi cô đặc, sữa được cho tác dụng bởi nhiệt độ 105- 1100C để vô hoạt hóa những vi sinh vật còn lại.  Cô đặc Quá trình này nhằm tách bớt một lượng nước ra khỏi sữa để tiết kiệm chi phí năng lượng cho quá trình sấy sữa tiếp theo. Người ta sử dụng phương pháp cô đặc chân không. Nhiệt độ sữa trong quá trình cô đặc không vượt quá 76%.  Đồng hóa Đồng hóa nhằm làm giảm kích thước hạt béo và phân bố đếu chúng trong sữa.  Sấy sữa Phương pháp sấy phun được sử dụng rộng rãi nhất trong công nghệ sản xuất sữa bột hiện nay. Hình 2.2: Thiết bị sấy sữa GVHD: Ths Ngô Thị Minh Phương @LinhLinpine SVTH: Nguyễn Thị Thanh Lên Đồ án thực phẩm I Trang19 Sấy phun và ứng dụng trong công nghệ thực phẩm Máy sấy phun có cấu tạo gồm một bình phun phía trên có bộ phận lọc và đốt nóng không khí. Trong quá trình vận hành không khí qua bộ phận lọc vào bộ phận đốt nóng rồi lại qua bộ phận lọc khí, cuối cùng vào bình phun sữa. Sữa đã được cô đặc cũng được phun vào bình sấy thành bụi và được làm khô ngay nhờ không khí nóng. Sữa khô rơi xuống đáy bình phun và được vận chuyển ra ngoài nhờ thiết bị quạt gió.  Xử lý- hoàn thiện sản phẩm Sữa bột sau khi sấy phun sẽ được đưa qua hệ thống rây rồi vào thiết bị đóng gói. Thông thường người ta sử dụng bao bì kim loại hoặc bao bì giấy để đựng sản phẩm. Thường đóng gói trong điều kiện chân không hoặc thổi hỗn hợp 90% nitơ và 10% hidro vào hộp sữa trước khi ghép nắp nhằm kéo dài thời gian bảo quản sản phẩm.  Các thông số kỹ thuật và yêu cầu đối với từng loại thiết bị Trong sấy phun quá trình phun là quan trọng nhất. Trong thực tế, người ta thường sử dụng nhất các phương pháp phun qua lỗ bằng áp suất cao hoặc phun bằng đĩa ly tâm. Chủ yếu người ta dùng các lỗ phun áp suất cao. Sữa cô đặc sẽ được bơm vào các lỗ phun dưới áp suất 15- 25 Mpa bằng máy bơm áp suất cao. Thiết bị phun ly tâm là những đĩa rỗng ở chung quanh có các lỗ, có thể có tần số quay 6.000- 24.000 vòng/ phút. Nếu phun bằng các lỗ thì bột sữa sẽ chứa ít không khí, ngược lại nếu dùng lực ly tâm thì sữa có chứa nhiều không khí. Thông thường người ta mong muốn đường kính của giọt dung dịch phun từ 10- 100  m như vậy khi sấy, người ta sẽ thu được bột thành phẩm có đường kính hạt từ 1- 20  m. Tùy theo phương pháp dẫn không khí và sữa người ta chia sấy cùng chiều và ngược chiều, hoặc kết hợp cả hai phương pháp. Nếu sử dụng phương pháp sấy ngược chiều, bột sữa không đồng đều, vì ở phương pháp này, sữa và không khí va chạm với nhau rất mạnh. Khi sử dụng phương pháp sấy cùng chiều, dung dịch sữa cô đặc phải được phun ra thành lớp sương rất mịn, vì lớp sương tạo thành phải có bề mặt tiếp xúc với không khí lớn. GVHD: Ths Ngô Thị Minh Phương @LinhLinpine SVTH: Nguyễn Thị Thanh Lên Đồ án thực phẩm I Sấy phun và ứng dụng trong công nghệ thực phẩm Trang20 Tùy theo phương pháp áp dụng mà nhiệt độ không khí nóng đi vào thiết bị sấy có khác nhau, thường nằm trong khoảng 120- 1800C, vì khi ra khỏi máy sấy có nhiệt độ từ 50- 900C. Trong buồng sấy cần có áp suất thấp hơn, thông thường 300-450 Pa để bột sữa không bị thoát ra buồng sấy bằng đường ống cùng với hơi nước bốc hơi và cả một lượng nhất định bột sữa vào cyclon hoặc túi lọc bụi. Không khí sấy được hút bằng máy quạt qua thiết bị lọc vào hệ thống đun nóng. Sau khi sấy, cần làm nguội sản phẩm ở nhiệt độ dưới 300C. Sữa khô sau khi sấy phải đạt được độ ẩm từ 3- 4%, vì khi độ ẩm cao protein dễ bị phân hủy trong quá trình bảo quản và sản phẩm có thể nhận mùi vị không mong muốn, thậm chí sản phẩm có thể bị hóa nâu. Thông thường cứ 1.000 lít sữa nguyên chất thu được 130 kg sữa bột, 1.000 lít sữa tách bơ thu được 95kg. Như vậy cứ 130 kg sữa bột toàn phần hòa với 900 ml nước ta có 1 lít sữa có thành phần giống như sữa tươi. 2.1.4. Sản phẩm sữa sấy bằng phƣơng pháp sấy phun Sữa bột có thành phần dinh dưỡng như sau: Nước : 3,5% Protein : 26,5% Lipid : 26,0% Lactose : 38,5% Khoáng : 6,5% Hàm lượng kim loại nặng: Chì (Pb) không được phép có mặt, Đồng (Cu): < 8mg / kg, Thiếc (Sn): < 100 mg / kg. Các loại sản phẩm từ sữa sấy tương đối đa dạng, bao gồm nhiều sản phẩm khác nhau như các loại sữa bột không tách béo, tách một phần chất béo hoặc tách hoàn toàn chất béo, các loại bột sữa chua, các sản phẩm sữa bột cho trẻ sơ sinh, các loại sữa bột giải khát với hương liệu trái cây hoặc bột café sữa, casein hoặc muối caseinat, các loại bột phụ gia từ sữa và monoacyglycerol để sản xuất bánh mì… GVHD: Ths Ngô Thị Minh Phương @LinhLinpine SVTH: Nguyễn Thị Thanh Lên