Đặt vấn đề Đời sống con người ngày càng được nâng cao vì vậy trong cuộc sống của họ nhu cầu về các sản phẩm mang tính tiện nghi đặc biệt phù hợp với công việc và nhịp sống của người dân ngày càng nhiều. Để cung cấp được các sản phẩm thỏa mãn nhu cầu đó của người tiêu dùng điều đó đã và đang là nhiệm vụ lớn đối với các kỹ sư công nghệ thực phẩm. Bên cạnh những thực phẩm chế biến sẵn, thức ăn nhanh, nước giải khát thì bên cạnh đó bột hoa quả cũng đang là một trong những mạt hàng đang được sự chú ý quan tâm của nhiều người tiêu dùng, bởi những tính chất riêng biệt mà bột hoa quả mang lại. Từ thực tế nhận thấy sự có mặt của các loại bột hoa quả ngày càng nhiều trên thị trường quốc tế cũng như trong nước như: bột cam, bột dứa, bột xoài.
Thì sản phẩm bột chanh dây với hương vị, thành phần dinh dưỡng riêng của mình đang dần dần chiếm được sự yêu thích của người tiêu dùng. Ở nước ta với điều kiện khí hậu nhiệt đới đã tạo điều kiện thuận lợi cho sự phát triển cho chanh dây phát triển tốt và sản lượng cao. Từ những điều kiện trên em nhận thấy đây là một trong những điều kiện thuận lợi để sản xuất bột chanh dây. Điều này vừa tạo công việc cho nguồn lao động nước ta, tăng thu nhập cho người dân, nâng cao và đẩy mạnh nền nông nghiệp nước nhà và đảm bảo được nhu cầu trên thị trường.
Để đảm bảo được dinh dưỡng cũng như tính cảm quan cho bột chanh dây trong quá trình sản xuất việc chọn thiết bị phù hợp là một trong những điều kiện đầu tiên của quá trình sản xuất. Ta thấy những ưu điểm của thiết bị sấy phun như: Tính chất, chất lượng của sản phẩm đạt điểm tốt hơn, sản phẩm sau khi sấy có dạng bột mịn và đồng nhất, xốp, dễ hòa tan, không phải qua giai đoạn nghiền, chất lượng ít bị biến đổi so với nguyên liệu ban đầu, tiện lợi cho sử dụng và chế biến. Thiết bị đơn giản, cho phép hoạt động ở năng xuất cao và liên tục. Sấy được nguồn nguyên liệu có tính nhạy cảm với nhiệt độ tháp và thời gian ngắn.
Khí nén thường được sử dụng là khí trơ hoặc không khí. Sản phẩm tiếp xúc với bề mặt thiết bị và điều kiện khô vì thế việc chọn thiết bị chống ăn mòn cho thiết bị đơn giản. Khoảng nhiệt tác nhân sấy khá rộng. Từ những ưu điểm của thiết bị sấy phun cũng như để đảm bảo chất lượng, tính chất cảm quan của sản phẩm bột chanh dây em chọn thiết bị sấy phun dịch chanh dây với năng xuất 7 tấn/ngày.
Khái niệm chung về quá trình sấy 1. Khái niệm sấy Sấy là quá trình dùng nhiệt năng để làm bốc hơi ẩm ra khỏi vật liệu rắn hoặc lỏng. Với mục đích giảm bớt khối lượng vật liệu (giảm công chuyên chở, kho tồn…), tăng độ bền vật liệu (như gốm, sứ, gỗ.) và để bảo quản trong một thời gian dài, nhất là đối với lương thực, thực phẩm. Đối với vật liệu lỏng có nồng độ chất khô quá thấp nên cô đặc trước khi sấy nhằm tách nước sơ bộ.
Cũng giống như sấy quá trình cô đặc dùng nhiệt để làm bay hơi nước nhưng thực hiện ở nhiệt độ sôi còn sấy làm bay hơi nước ở nhiệt độ bất kỳ, tránh nhiệt độ quá cao làm biến tính sản phẩm. Bản chất của quá trình sấy là quá trình khuyếch tán do chênh lệch độ ẩm ở bề mặt và trong vật liệu, nói cách khác là do chênh lệch áp suất hơi riêng phần của ẩm ở bề mặt vật liệu và môi trường xung quanh. Sấy là quá trình không ổn định, độ ẩm vật liệu thay đổi theo không gian và thời gian sấy. Phân loại Quá trình sấy bao gồm hai phương thức: - Sấy tự nhiên:Tiến hành ở ngoài trời dùng năng lượng mặt trời để làm bay hơi nước trong bề mặt vật liệu.
- Sấy nhân tạo:Thường được tiến hành trong các loại thiết bị sấy để cung cấp nhiệt cho vật liệu ẩm. Sấy nhân tạo có nhiều dạng tùy theo phương pháp truyền nhiệt mà trong kỹ thuâ Rt sấy có thể chia ra nhiều dạng: + Sấy đối lưu: phương pháp sấy cho tiếp xúc trực tiếp với vật liệu sấy, mà tác nhân truyền nhiệt là không khí nóng, khói lò… + Sấy tiếp xúc: phương pháp sấy không cho tác nhân tiếp xúc trực tiếp vật liệu sấy, mà tác nhân sấy truyền nhiệt cho vật liệu sấy gián tiếp qua một vách ngăn. + Sấy bằng tia hồng ngoại: phương pháp sấy dùng năng lượng của tia hồng ngoại do nguồn điện phát ra truyền cho vật liệu sấy. + Sấy bằng dòng điện cao tần: phương pháp dùng dòng điện cao tần để đốt nóng toàn bộ chiều dày của vâ Rt liệu sấy.
+ Sấy thăng hoa: phương pháp sấy trong môi trường có độ chân không cao, nhiệt độ rất thấp, nên độ ẩm tự do trong vật liệu đóng băng và bay hơi từ trạng thái rắn thành hơi không qua trạng thái lỏng. + Ưu điểm: Khắc phục được những nhược điểm của sấy tự nhiên Kiểm soát được sản phẩm ra vào, nhiệt độ cung cấp Chất lượng sản phẩm theo yêu cầu Tốn ít mặt bằng, nhân công + Nhược điểm: Tốn chi phí cho đầu tư trang thiết bị, cán bộ kỹ thuật, chi phí năng lượng. Nguyên lí của quá trình sấy Quá trình sấy là một quá trình chuyển khối có sự tham gia của pha rắn rất phức tạp vì nó bao gồm cả quá trình khuyếch tán bên trong và cả bên ngoài vật liệu rắn đồng thời với quá trình truyền nhiệt. Đây là một quá trình nối tiếp, nghĩa là quá trình chuyển lượng nước trong vật liệu từ pha lỏng sang pha hơi, sau đó tách pha hơi ra khỏi vật liệu ban đầu.
Động lực của quá trình là sự chênh lệch độ ẩm ở trong lòng vật liệu và bên trên bề mặt vật liệu. Quá trình khuyếch tán chuyển pha này chỉ xảy ra khi áp suất hơi trên bề mặt vật liệu lớn hơn áp suất hơi riêng phần của hơi nước trong môi trường không khí xung quanh. Các yếu tố ảnh hưởng 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. - Nhiệt độ tác nhân sấy: đây là yếu tố ảnh hưởng quyết định đến độ ẩm của sản phẩm sau khi sấy phun, độ ẩm bột của 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 quá trình. - Kích thước, số lượng và quỹ đạo chuyển động của các hạt nguyên liệu trong buồng sấy. Chọn tác nhân sấy, chất tải nhiệt và chế độ sấy 1. Tác nhân sấy: Những chất dùng đD chuyên chở lượng ẩm tách ra từ vật liệu sấy - Trong quá trình sấy, môi trường buồng sấy luôn luôn được bổ sung ẩm thoát ra từ vật sấy.
Nếu độ ẩm này không được mang đi thì độ ẩm tương đối trong buồng sấy tăng lên, đến một lúc nào đó sẽ đạt được sự cân bằng giữa vật sấy và môi trường trong buồng sấy và quá trình thoát ẩm của vật liệu sấy sẽ ngừng lại. - Vì vậy nhiệm vụ của tác nhân sấy: + Gia nhiệt cho vật sấy +Tải ẩm: mang ẩm từ bề mặt vật vào môi trường + Bảo vệ vật sấy khỏi bị hỏng do quá nhiệt - Cơ chế của quá trình sấy gồm 2 giai đoạn: Gia nhiệt cho vật liệu sấy để làm ẩm hóa hơi và mang hơi ẩm từ bề mặt vật vào môi trường. Nếu ẩm thoát ra khỏi vật liệu mà không mang đi kịp thời sẽ ảnh hưởng tới quá trình bốc ẩm từ vật liệu sấy thậm chí còn làm ngừng trệ quá trình thoát ẩm. Để tải ẩm đã bay hơi từ vật sấy vào môi trường có thể dùng các biện pháp: + Dùng tác nhân sấy làm chất tải nhiệt.
+ Dùng bơm chân không để hút ẩm từ vật sấy thải ra ngoài (sấy chân không). - Trong sấy đối lưu, vai trò của tác nhân sấy đặc biệt quan trọng vì nó đóng vai trò vừa tải nhiệt vừa tải ẩm. Các tác nhân sấy thường dùng là không khí nóng và khói lò, hơi quá nhiệt, chất lỏng… - Trong sấy đối lưu, 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. Các loại tác nhân sấy - Không khí ẩm: là loại tác nhân sấy thông dụng nhất có thể dùng cho hầu hết các loại sản phẩm.
Dùng không khí ẩm không làm sản phẩm sau khi sấy bị ô nhiễm và thay đổi mùi vị. Tuy nhiên dùng không khí ẩm làm tác nhân sấy cần trang bị thêm bộ gia nhiệt không khí (calorife khí - hơi hay khí - khói), nhiệt độ sấy không quá cao, thường nhỏ hơn 5000C vì nếu nhiệt độ cao quá thiết bị trao đổi nhiệt phải được chế tạo bằng thép hợp kim hay gốm sứ với chi phí đắt. - Khói lò: khói lò được dùng làm tác nhân sấy có thể nâng nhiệt độ sấy lên 10000C mà không cần thiết bị gia nhiệt, tuy nhiên làm vật liệu sấy bị ô nhiễm gây mùi khói. Vì vậy khói chỉ dùng cho các vật liệu không sợ ô nhiễm như gỗ, đồ gốm, một số loại hạt có vỏ.
- Hơi quá nhiệt: tác nhân sấy này được dùng cho các loại sản phẩm dễ bị cháy nổ và có khả năng chịu được nhiệt độ cao. Vì vậy sấy bằng hơi quá nhiệt, nhiệt độ thường lớn hơn 100 0C (sấy ở áp suất khí quyển). Chọn thiết bị sấy Phân loại thiết bị sấy: Do điều kiện sấy trong mỗi trường hợp khác nhau nên có nhiều cách để phân loại thiết bị sấy: - Dựa vào tác nhân sấy: có thiết bị sấy bằng không khí hoặc thiết bị sấy bằng khói lò, các thiết bị sấy bằng phương pháp đặc biệt như sấy thăng hoa, sấy bằng dòng điện cao tần - Dựa vào áp suất làm việc: có thiết bị sấy chân không và thiết bị sấy ở áp suất thường - Dựa vào phương thức làm việc: có sấy liên tục và 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.