Mở đầu: trang đến trang. Phần 2: Tổng quan: từ trang đến trang. Phần 3: Quy trình công nghệ : từ trang đến trang. Phần 4: Tính toán cân bằng vật chất và cân bằng năng lượng : từ trang đến trang.
Phần 5:Tính toán thiết bị chính: trang đến. Phần 6: Tính toán thiết bị phụ: trang đến. Địa bàn khảo sát: Đường được thu mua từ nhà máy đường trên địa bàn thành phố HCM. Tổng quan về đường Nước ta là một nước nhiệt đới nên đường được sản xuất chủ yếu từ cây mía.
Đường được đem đi sấy là những tinh thể saccharose, có kích thước trung bình là 0,8mm. Một trong những công đoạn quan trọng hỗ trợ đắc lực trong công nghệ sản xuất đường là giai đoạn sấy đường sau khi tinh thể đường được tạo ra. Việc sấy đường đã giúp cho việc bảo quản và vận chuyển đường được thuận lợi nên công đoạn sấy đường là công đoạn không thể thiếu được trong công nghệ sản xuất đường cát 1. Tính chất vật lý − Là chất rắn kết tinh không màu trong suốt vị ngọt.
− Khối lượng riêng: 1587,9 kg/m3 − Nhiệt độ nóng chảy 186 - 188oC − Không tan trong dầu hỏa, alcohol, CS2, benzene,… − Dễ tan trong nước, độ tan tỷ lệ thuận với nhiệt độ. Nhiệt độ Độ hòa tan g Nhiệt độ Độ hòa tan g Saccharose/100g Saccharose/100g o C o C nước nước 0 179,20 60 287,30 10 195,50 70 320,50 20 203,90 80 362,20 30 219,50 90 415,70 40 238,10 100 487,20 50 260,10 3 1. Tính chất hóa học a) Trong môi trường axit Trong môi trường có tính acid ( pH < 7 ) đường sarcharose bị thủy phân thành glucozo và fructose. C12H22O11 + H2O H+ C6H12O6 + C6H12O6 Phản ứng trên là phản ứng nghịch đảo đường.
b) Trong môi trường kiềm Dung dịch đường có tính axit yếu nên tác dụng với các chất kiềm tạo thành saccharose. Phản ứng kiềm áp dụng trông sản xuất đường là phản ứng mono và đicanxi saccharate dễ bị phân hủy, trisaccharate khó bị phân hủy. Đặc tính này của trisaccharate được ứng dụng để lấy đường saccharose ra khỏi mật củ cải. Điều kiện pH > 8 - 9 và bị nung nóng trong thời gian dài, đường saccharose bị phân hủy tạo thành các hợp chất có màu vàng và màu nâu.
Phương pháp sấy, các loại thiết bị sấy, tác nhân sấy và chất tải nhiệt: 1. Qúa trình sấy và thiết bị sấy Sấy là quá trình tách pha lỏng ra khỏi vật liệu bằng phương pháp nhiệt. Như phơi nắng là phương pháp sấy rất tự nhiên và đơn giản nhất được sử dụng lâu đời trong nhân gian. Tuy nhiên phơi nắng cũng bị hạn chế do diện tích sân phơi phải lớn, phụ thuộc vào thời tiết, bất lợI trong mùa mưa, rét.
Vì vậy trong các lĩnh vực sản xuất của nền kinh tế xã hội người ta phải áp dụng biện pháp sấy nhân tạo. Kết quả của quá trình sấy : hàm lượng chất khô trong vật liệu tăng lên, điều đó có ý nghĩa quan trọng trên các phương diện khác nhau. Ví dụ như đối với các nông sản và thực phẩm nhằm tăng cường tính bền vững trong bảo quản : đối với các nhiên liệu ( than, củi ) được nâng cao lượng nhiệt cháy, đối với gốm sứ làm tăng độ bền cơ học, … các vật liệu sau sấy giảm được giá thành quá trình vận chuyển. Do các ý nghĩa đã nêu nên đốI tượng của quá trình sấy rất đa dạng: bao gồm nguyên liệu bán thành phẩm và thành phẩm trong các giai đoạn khác nhau của quá trình sản xuất và chế biến, thuộc nhiều lĩnh vực kinh tế khác nhau.
Nói một cách khác kĩ thuật sấy được ứng dụng rộng rãi trong các nghành công và nông nghiệp. Sấy là một quá trình công nghệ phức tạp, và đôi khi nó đóng vai trò quyết định trong quy trình sản xuất ví dụ sản xuất tinh bột và sản xuất chuối sấy,… Nguyên tắc của quá trình sấy, là cug cấp năng lượng nhiệt để biến đổi trạng thái của pha lỏng thành pha hơi. Hầu hết các vật liệu trong quá trình sản xuất đều chứa pha lỏng là nước và người ta thường gọi là ẩm. Như vậy quá trình sấy là quá trình tách ẩm 4 bằng nhiệt.
Việc cung cấp năng lượng nhiệt cho vật liệu trong quá trình sấy được thực hiện bằng các phương pháp truyền nhiệt đã biết. Như vậy có các tên gọi tương ứng: cấp bằng nhiệt đối lưu gọi là sấy đối lưu, cung cấp bằng dẫn nhiệt gọI là sấy tiếp xúc, còn cấp nhiệt bằng bức xạ gọI là sấy bức xạ. Ngoài ra còn có các phương pháp sấy đặc biệt : sấy bằng dòng bằng dòng điện cao tần, sấy trong trường siêu âm, sấy thăng hoa,… Phương pháp sấy chia làm hai loại: - Phương pháp sấy tự nhiên: Phơi trực tiếp dưới ánh mặt trời, tác nhân sấy là nắng và gió + Ưu điểm: Đơn giản, vốn đầu tư ít, bề mặt trao đổi lớn, dòng độ bức xạ mặt trời tới vật sấy có mật độ lớn ( 1000w/M ) + Nhược điểm: Khó thực hiện cơ giới hóa, chi phí lao động nhiều, nhiệt độ sấy thấp không cố định nên cường độ sấy không cao, sản phẩm dễ bị ôi nhiễm do bụi, sinh vật và vi sinh vật, chiếm diện tích mặt bằng sản xuất lớn, nhiều sản phẩm sấy tự nhiên không đạt chất liệu yêu cầu. - Phương pháp sấy cấp nhiệt: + Thiết bị sấy đối lưu + Thiết bị sấy tiếp xúc + Thiết bị sấy bức xạ, chân không và thăng hoa Trong thiết bị sấy đốI lưu thường gặp các thiết bị như: * Thiết bị sấy buồng * Thiết bị sấy thùng quay * Thiết bị sấy hầm Hầm sấy làm việc ở áp suất khí quyển và dùng tác nhân sấy là không khí hoặc khói lò.
Vật liệu được xếp trên các khay đặt trên xe goòng di chuyển dọc theo chiều dàI hầm. Có thể cho tác nhân sấy tuần hoàn để tăng tốc độ và độ ẩm của tác nhân sấy. + Ưu điểm: cấu tạo đơn giản, sử dụng các phương thức sấy khác nhau, dễ vệ sinh và sửa chữa. + Nhược điểm: sấy không đồng đều giữa các lớp vật liệu, cường độ sấy thấp.
* Thiết bị sấy khí động Vật liệu được cấp vào phễu, nhờ cơ cấu nhập liệu được cấp vào buồng sấy. Tác nhân sấy được quạt thổi qua cloriphe được đun nóng đến nhiệt độ cần thiết và đưa vào 5 buồng sấy. Vật liệu sấy bị cuốn theo dòng tác nhân sấy chuyển động từ dưới lên, rồi rơi vào xyclon để tách vật liệu sấy khỏi khí thải. Ưu điểm: bề mặt tiếp xúc pha lớn, cường độ sấy cao, thời gian sấy ngắn nên có thể sấy ở nhiệt độ cao.
Nhược điểm: khó điều chỉnh quá trình sấy, dễ gây cháy nổ khi sấy các vật liệu dễ cháy. * Thiết bị sấy tầng sôi * Thiết bị sấy phun Vật liệu sấy từ bồn được bơm phun vào buồng sấy thông qua cơ cấu phun, khí nóng từ bộ phận lọc khí đi vào caloriphe thổi ngược chiều vào dòng vật liệu phun. Vật liệu sau khi khô được tách ra ngoài thông qua thiết bị thu hồi xyclon. Tác nhân sấy từ ngoài qua lưới lọc bụi, vào buồng đốt 4 để đun tác nhân sấy lên nhiệt độ yêu cầu và thổi vào buồng sấy.
Sau khi thực hiện xong tác nhân được đưa qua thiết bị xyclon và thải ra ngoài. + Ưu điểm: cường độ sấy cao, thời gian sấy ngắn, năng suất lớn. + Nhược điểm: kích thước phòng sấy tương đối lớn, cấu tạo phức tạp, chỉ ứng dụng sấy các nguyên liệu dạng lỏng. * Thiết bị sấy tháp Vì sản phẩm đem sấy có rất nhiều loại và điều kiện sấy trong mỗi trường hợp sấy rất khác nhau, vì vậy có nhiều cách phân loại thiết bị sấy : - Dựa vào tác nhân sấy: thiết bị sấy không khí hoặc thiết bị sấy khói lò, ngoàI ra còn có các thiết bị sấy bằng phương pháp đặc biệt như sấy thăng hoa, sấy bằng tia hồng ngoạI hay bằng dòng điện cao tần.
- Dựa vào áp suất làm việc: thiết bị sấy chân không, thiết bị sấy ở áp suất thường. - Dựa vào phương thức làm việc: sấy liên tục hay sấy gián đoạn - Dựa vào phương pháp cung cấp nhiệt cho quá trình sấy: thiết bị sấy tiếp xúc, thiết bị sấy đối lưu, thiết bị sấy bức xạ,… - Dựa vào cấu tạo thiết bị: phòng sấy, hầm sấy, sấy băng tảI, sấy trục, sấy thùng quay, sấy phun, sấy tầng sôi,… - Dựa vào chiều chuyển động của tác nhân sấy và vật liệu sấy: cùng chiều, ngược chiều và giao chiều. Tác nhân sấy và chất tải nhiệt 6 Cơ chế của quá trình sấy gồm hai giai đoạn: gia nhiệt cho vật liệu sấy để làm ẩm hóa hơi và mang hơi ẩm từ bề mặt vật liệu vào môi trường. Nếu ẩm thoát ra khỏI vật liệu mà không mang đi kịp thời sẽ ảnh hưởng tớI quá trình bốc hơi ẩm từ vật liệu sấy, để tảI ẩm bay ra khỏi vật liệu sấy vào môi trường có thể dùng các biện pháp sau: - Dùng tác nhân sấy làm chất tải nhiệt.
- Dùng bơm chân không để hút ẩm từ vật liệu sấy ra ngòai ( sấy chân không ) Trong sấy đối lưu vai trò của tác nhân sấy đặc biệt quan trọng vì nó đóng vai trò vừa giảI nhiệt vừa tản ẩm. Các tác nhân sấy thường dùng là không khí nóng, khói nóng, hỗn hợp không khí nóng và khói, hơi quá nhiệt, chất lỏng. Chất tải nhiệt có thể dùng là hơi nước hay khóI để gia nhiệt cho tác nhân sấy và các bề mặt truyền nhiệt cho vật liệu. Dùng khói làm chất tải nhiệt thì hệ thống thiết bị sẽ đơn giản hơ, giá thành thiết bị thấp hơn so với dùng hơi nước vì không cần dùng lò hơi.
Dùng hơi nước làm chất tải nhiệt có ưu điểm là caloriphe khí - hơi cấu tạo gọn nhẹ, vì có hệ số truyền nhiệt lớn và thường có thể làm cánh ở phía không khí, việc điều chỉnh nhiệt độ môi chất sấy dễ dàng. Thiết bị không bị bám bẩn do khóI, lại làm việc ở nhiệt độ thấp nên tuổi thọ cao hơn so với caloriphe khí - khói. Phương án thiết kế 1. Chọn thiết bị sấy Mỗi loại vật liệu sấy sẽ thích hợp với một số phương pháp sấy và một số kiểu thiết bị sấy nhất định, đồng thời đối với một số vật liệu nó còn ảnh hưởng đến chế độ sấy thích hợp.
Chính vì vậy mà việc chọn thiết bị sấy tiến hành qua 2 giai đoạn: Chọn sơ bộ phương pháp sấy và chế độ sấy thích hợp ở một thiết bị sấy có thể dùng cho vật liệu đó. Trên cơ sở một số thiết bị đã chọn, tính toán kinh tế kỹ thuật để chọn kiểu thiết bị thích hợp nhất.
