Tài liệu Tính toán thiết kế máy sấy phun (năng suất 1,5l.h)

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