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 với ưu điểm 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 chế phẩm sinh học, dược liệu
Nguyên lý của phương 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 -300 oC 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.
Cấu tạo của máy sấy phun:
+ 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: Phun áp lực, phun bằng khí động, đầu phun ly tâm.
+ 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.
+ Tác nhân sấy: Không khí nóng là tác nhân sấy thông dụng nhất. Hơi là tác nhân nhiệt phổ biến nhất. Nhiệt độ hơi sử dụng thường dao động trong khoảng 150-300 oC. Nhiệt độ trung bình của không khí nóng được được thấp hơn nhiệt độ hơi sử dụng là 10 oC.
+ 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
+ Quạt: Để tăng lưu lượng tác nhân sấy, quạt ly tâm được sử dụng. Ở quy mô công nghiệp, các thiết bị sấy phun được trang bị hệ thống hai quạt. Quạt chính được đặt sau thiết bị phu hồi bột sản phẩm từ dòng khí thoát ra. 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 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 sản phẩm của cyclon.
Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình sấy phun:
- Nồng độ chất khô của nguyên liệu:
– Nồng độ cao: Giảm được thời gian bốc hơi, nhưng tại tăng độ nhớt của nguyên liệu gây khó khăn quá trình phun sấy
– Nồng độ thấp: Tốn nhiều thời gian và năng lượng cho quá trình sấy
– Nồng độ phù hợp: 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, quỹ đạo chuyển động cảu hạt nguyên liệu trong buồng sấy
- Các yếu tố khác cũng ảnh hưởng là: Tốc độ bơm dưa dòng nguyên liệu vào cơ cấu phun sương, lưu lượng không khí nóng và buồng sấy, cấu tạo và kích thước buồng sấy…
zeizstore.com