Đặt vấn đề Nước ta có rất nhiều tiềm năng về sản xuất muối thế nhưng hiện nay vẫn phải nhập cả muối công nghiệp lẫn muối ăn. Thực trạng đó xuất phát từ nhiều nguyên nhân trong đó công nghệ xử lý lạc hậu, sản xuất phân tán, ngành chế biến muối chưa được quan tâm đúng mức là nguyên nhân chính làm cho năng suất thấp, chất lượng thành phẩm kém không đáp ứng được nhu cầu thị trường. Muối thô sau khi thu hoạch trên các ruộng muối thì không thể sử dụng ngay được mà phải qua các khâu xử lý mới có được muối tinh. Muối tinh sau chế biến có độ ẩm cao nếu không sấy, sau một thời gian bảo quản ngắn muối sẽ bị vón cục thành bánh, làm giảm thẩm mỹ, giảm chất lượng, khó bảo quản lâu dài, do vậy yêu cầu cần phải tiến hành sấy muối tinh sau khi ly tâm.
Thực tế công nghệ sấy muối ở nước ta chỉ mới được chú trọng và quan tâm trong một số năm gần đây do vậy vẫn còn rất lạc hậu, kỹ thuật sấy chủ yếu được thực hiện bằng máy sấy thùng quay, gần đây có thêm máy sấy tầng sôi có rung. Nhìn chung kỹ thuật sấy còn nhiều nhược điểm: Tỷ lệ muối tinh bị vỡ nát thành bột cao. Các hạt tinh thể đều bị mài mòn ở các cạnh nên hạt không đẹp. Lượng muối phế phẩm dạng cục chiếm tỷ lệ cao.
Tỷ lệ đồng đều về độ ẩm trong sản phẩm thấp. Tỷ lệ hạt muối chuyển thành bụi muối cao. Màu sắc sản phẩm chưa giống với màu tự nhiên trước khi đưa vào sấy. Vấn đề tìm ra kỹ thuật sấy muối tinh tầng sôi liên tục với các thông số công nghệ tối ưu nhằm nâng cao chất lượng sản phẩm sấy đã được TS.
Bùi Trung Thành nghiên cứu, phát triển trong giai đoạn từ năm 2006 đến 2010. Để tạo được lớp hạt sôi ngoài các thông số cần tính toán để tìm ra các giá trị cụ thể như vận tốc dòng khí xuyên qua lớp hạt, tổn thất áp suất của dòng khí qua lớp hạt,.thì ảnh hưởng của ghi phân phối khí đến chế độ sôi, chất lượng và chi phí sấy cũng cần được nghiên cứu. Xuất phát từ nhu cầu thực tế của ngành muối Việt Nam yêu cầu nâng cao chất lượng muối sấy, được sự phân công của Bộ môn Công nghệ Nhiệt Lạnh, dưới sự và hướng dẫn trực tiếp của thầy TS. Bùi Trung Thành và thầy TS.
Nguyễn Văn Tuyên, em đã lựa chọn luận văn tốt nghiệp với đề tài: “Nghiên cứu ghi phân phối khí dạng mũ chụp ứng dụng trong thiết kế máy sấy muối tinh tầng sôi liên tục”. xxi Đề tài nhằm hỗ trợ cho việc lựa chọn loại ghi thích hợp theo công nghệ tạo hạt sôi cũng như theo khả năng về mặt công nghệ có thể chế tạo được, đồng thời tối ưu hóa các thông số của ghi ứng dụng trong máy sấy muối tinh tầng sôi liên tục và tạo tiền đề cho các nghiên cứu về ghi trên các máy sấy tầng sôi khác. Mục đích đề tài Nghiên cứu về ghi phân phối khí dạng mũ chụp sử dụng trong kỹ thuật sấy muối tinh tầng sôi liên tục. Tối ưu hoá được các thông số của ghi thông qua thực nghiệm sấy muối tinh trên mô hình.
Nhiệm vụ Với những yêu cầu trên, đề tài cần thực hiện các nhiệm vụ sau: Khảo sát được các loại ghi phân phối khí nói chung và đặc biệt ghi sử dụng trong các loại máy sấy tầng sôi ứng dụng trong các ngành chế biến thực phẩm. Nghiên cứu về ghi phân phối khí dạng mũ chụp ứng dụng trong sấy muối tinh. Tính toán thiết kế chế tạo ghi phân phối khí trong mô hình sấy muối tinh tầng sôi quy mô thí nghiệm. Thực nghiệm sấy trên mô hình để tối ưu hoá các thông số của ghi.
Rút ra kết luận và đề nghị. Kết cấu của luận văn thạc sĩ Luận văn này bao gồm các chương như sau: Chương 1: Trình bày tổng quan về kỹ thuật sấy tầng sôi ứng dụng trong sấy thực phẩm nói chung và sấy muối tinh nói riêng. Khảo sát về ghi phân phối khí đã và đang được sử dụng trong thực tiễn, và ghi phân phối khí dạng mũ chụp nói riêng. Chương 2: Trình bày tính toán thiết kế mô hình máy sấy muối tinh tầng sôi liên tục, năng suất 50kg/h.
Nghiên cứu lý thuyết về ghi, các chỉ tiêu và phương trình áp dụng trong thiết kế ghi, từ đó thiết kế và chế tạo ghi phân phối khí phù hợp. Chương 3: Giới thiệu mô hình thí nghiệm sấy, dụng cụ, vật liệu và các phương pháp tiến hành thực nghiệm tối ưu hóa các thông số của ghi. Phần này sẽ đưa ra các phân tích, đánh giá nhằm lựa chọn các thông số của ghi có ảnh hưởng nhiều đến chi phí và chất lượng sấy làm tiền đề cho nghiên cứu thực nghiệm. Chương 4: Trình bày quá trình thực hiện các thí nghiệm để phân tích, đánh giá mối tương quan giữa chất lượng sản phẩm và chi phí sấy với các thông số của ghi phân phối.
Chương 5: Đánh giá, kết luận về các kết quả đạt được cũng như các hạn chế còn tồn tại trong đề tài, từ đó đưa ra các hướng nghiên cứu cho các đề tài về sau. Khoa Cơ khí Luận văn Thạc sĩ Chương 1 TỔNG QUAN Chương này trình bày các ứng dụng của kỹ thuật tầng sôi trong sấy thực phẩm và nghiên cứu về các loại ghi phân phối khí nhằm nêu bật tầm quan trọng của ghi phân phối trong các máy sấy tầng sôi, đặc biệt là máy sấy ứng dụng để sấy các hạt có kích thước đa phân tán. Trên cơ sở đó chứng minh được sự phù hợp của ghi phân phối khí dạng mũ chụp đối với máy sấy muối tinh tầng sôi liên tục. Kỹ thuật tầng sôi ứng dụng trong sấy thực phẩm Sấy lớp hạt sôi hay còn gọi là sấy tầng sôi là kỹ thuật sấy mới, công nghệ được sử dụng để sấy vật liệu rời dạng hạt rắn có kích thước từ 0,5mm đến 2mm [25].
Hoạt động sấy diễn ra do có sự tương tác trực tiếp giữa tác nhân khí nóng với vật liệu hạt, làm vật liệu hạt nhận nhiệt trong trạng thái sôi bồng bềnh trong dòng khí nóng. Tuỳ theo khả năng chịu nhiệt của mỗi loại vật liệu mà người ta có thể thực hiện điều chỉnh nhiệt độ tác nhân sấy.B Reddy Karri (2003) và Howard.R (1989) [28] ghi phân phối khí trên máy sấy tầng sôi là một trong số các bộ phận quan trọng của máy sấy tầng sôi, bộ phận này vừa có nhiệm vụ đỡ khối hạt sấy vừa có nhiệm vụ phân phối đều tác nhân khí nóng vào khối hạt sấy. Ghi được thiết kế và chế tạo phải bảo đảm các hạt vật liệu ẩm không lọt xuống buồng cấp khí bên dưới cả khi máy sấy hoạt động và không hoạt động. Quạt cung cấp tác nhân được gắn ở vị trí thổi vào lớp vật liệu sấy theo hướng từ dưới lên thông qua ghi phân phối khí.
Tác nhân khí tiếp xúc với lớp hạt ẩm, thực hiện trao đổi nhiệt, trao đổi ẩm mãnh liệt và trở thành khí thải khi ra khỏi buồng sấy và phải được tách bụi trong một cyclone khô trước khi thải ra ngoài môi trường. Kỹ thuật tầng sôi thời gian đầu mới chỉ được áp dụng trong các lò phản ứng và lò đốt tầng sôi (1940), thì ngày nay kỹ thuật này đã được áp dụng trong nhiều lĩnh vực như hóa chất, thực phẩm, dược liệu,…với các công nghệ như: đốt, phản ứng cracking, sấy, tạo hạt, phủ màng,…[35]. Đối với quá trình sấy thực phẩm, kỹ thuật tầng sôi thường được áp dụng để sấy các loại vật liệu thông dụng được liệt kê dưới đây: Sấy muối tinh Đầu những năm 2000, máy sấy rung tầng sôi được ứng dụng để sấ y muố i tinh và nay trở nên thông du ̣ng và người ta đang thay thế dầ n các máy sấ y thùng quay bằng loại máy sấy này ở các công ty muối của Tây Ban Nha, Trung Quốc, Ấn Độ [40]. Chất lượng sản phẩm sấ y từ máy sấy rung được đánh giá tốt hơn máy sấy thùng quay cụ thể là các góc , Chương 1: Tổng quan Trang 1 Khoa Cơ khí Luận văn Thạc sĩ cạnh của hạt muối tinh ít bị mài mòn hơn, tỷ lệ đồng đều về độ ẩm cao hơn, đặc biệt tỷ lệ hạt sấy bị vón cục và tỷ lệ bụi muối thấp hơn rất nhiều.
1- quạt cấp tác nhân khí; 2- bộ trao đổi nhiệt; 3- lò xo rung; 4- cấp vật liệu vào buồng sấy; 5- đường khí thải; 6- quạt hút hệ thống; 7- cyclone thu bụi khô; 8- cửa ra sản phẩm; 9- sản phẩm sấy Hình 1.1 Nguyên lý làm việc của hệ thống máy sấy muối rung tầng sôi của Viện Nghiên cứu muối Tienzine Trung Quốc V. Bataev và Yu. Cherdantsev (1968) [39] đã công mô hình sấy muối tầng sôi năng suất 1 tấn/giờ được lắp đặt tại nhà máy hoá chất Sterli-Tamark, Houston, Texas, USA (hình 1.2) với độ ẩm nguyên liệu vào sấy là 3% và độ ẩm ra khỏi máy sấy là < 0,1%. Buồng sấy có dạng trụ có lỗ phân phối khí đường kính 5mm, bước lỗ 19mm tỷ lệ lỗ và ghi phân phối khí 5%.
Muối được cấp vào buồng sấy qua cửa cấp thông qua một vít tải và sản phẩm ra khỏi buồng sấy qua cửa đối diện cửa cấp nguyên liệu sấy. 1- 1- vỏ; 2- cấp nguyên liệu; 3- cửa cấp khí vào; 5- cửa thoát khí thải; 6- giá treo bồn sấy; 7- cửa thoát liệu; 8- cửa thoát sản phẩm sấy; I- ghi phân phối khí 2- Hình 1.2 Mô hình sấy muối tinh tầng sôi của V. Bataev và Yu. Jobes, công ty Carey salt company, USA công bố về kỹ thuật sấy muối hạt bằng máy sấy muối tầng sôi làm mát kết hợp năng suất 5 tấn/giờ (fluidized drying and cooling of granulated salt) [36].
Máy được thiết kế kế để sấy muối hạt phạm vi kích thước dm= 2mm – 15mm, năng suất sấy 5000 kg/giờ, độ ẩm nguyên liệu vào máy sấy M1 = 3%, độ ẩm thành phẩm M2 = 0,03%, nhiệt độ tác nhân sấy điều chỉnh trong phạm vi 200C – 265C, nhiệt độ hạt được làm mát <70C, sản phẩm có màu sắc rực rỡ và lấp lánh, lượng bụi thất thoát không được vượt quá 0,5%. Chương 1: Tổng quan Trang 2 Khoa Cơ khí Luận văn Thạc sĩ Khí thaûi Muèi nguyªn liÖu 3% 113°C 200°C 1,83m 65°C Nhiªn liÖu LPG 32°C Buång ®èt S¶n phÈm sÊy, 5000 kg/h, 0,03% 2,44m Hình 1.
