Đề tài Quy trình sản xuất tinh bột khoai mì

cứng, cố định vào một góc, đặt hơi nghiêng, có trục nằm ngang dài ít nhất 3m, được phủ bằng một lớp vải thông thường hoặc gắn một lưới mỏng bằng hợp kim của đồng và phospho. Lưới này được ưa chuộng hơn do nó có độ bền cao hơn. Tuy nhiên, khi sử dụng lưới, ta phải thường xuyên chải để làm sạch tạp chất gây bít lỗ rây. Hình 14: Cấu tạo của thiết bị rây quay. Nguyên tắc hoạt động: dung dịch sữa tinh bột được cấp vào ống hình nón phía đầu nhỏ. Khi rây quay với vận tốc 50 vòng/phút, hỗn hợp sẽ từ từ di chuyển xuống đầu còn lại và được đưa ra bể chứa. Trong khi đó, nước được phun với áp suất khoảng 6atm qua các lỗ trên trục. Vì thế khi hỗn hợp đến đầu kia thì hầu như đã được rửa sạch. Sữa tinh bột được thu sau khi lọt qua rây. Bã đi ra nhờ phương pháp này còn chứa một lượng lớn tinh bột do đó sẽ được đem nghiền và làm thức ăn gia súc. Lưới rây được lắp sát thành và hơi thấp xuống phía dưới để đảm bảo hỗn hợp có thể đi qua dễ dàng. Hình 15: Nguyên tắc tháo bã của thiết bị rây quay Người ta có thể trang bị thêm hai bộ chổi quét cho rây quay, một bộ được đặt tại cửa ra còn một bộ hoạt động như cánh gạt. Cả hai bộ hoạt động cùng lúc đảm bảo cho lưới rây luôn sạch để dịch chứa tinh bột chảy qua. Lưới rây được gắn trên một khung nhôm có thể tháo rời thuận tiện cho việc thay đổi lưới rây khi cấn thiết. Ưu, nhược điểm của thiết bị rây quay Ưu điểm: hạn chế được sự bít lưới do các chất có khả năng tạo keo khi thiết bị quay trong quá trình hoạt động và có 2 bộ chổi quét để cào sạch bã ra khỏi lưới. Nhược điểm: hiệu suất thu hồi tinh bột không cao, tốn nước. Hiện nay các loại thiết bị rây quay đơn như vậy thường chỉ được sử dụng cho các nhà máy có quy mô vừa vì trong các nhà máy lớn thì tinh bột phải được lấy một cách triệt để có thể kèm theo tiêu hao một lượng nước nhỏ nhất. Thiết bị rây rung (Shaking screen) Cấu tạo: trong những nhà máy lớn, kiểu rây quay được thay thế bằng kiểu rây rung. Thiết bị bao gồm một khung hơi nghiêng theo phương ngang, dài khoảng 4m và được lót bởi một lưới kim loại mỏng. Khung của rây được truyền chuyển động rung dọc theo chiều dài nhờ một thanh truyền lệch tâm. Nguyên lý hoạt động: sữa tinh bột sau khi được pha loãng với một lượng nước trong thiết bị phân phối sẽ được dẫn qua một đoạn ống đến đầu cao của khung rây. Trong quá trình rây, hỗn hợp sẽ được đẩy xuống phía dưới nhờ chuyển động rung. Hiệu quả của quá trình rây có thể được cải thiện bằng cách thêm một hoặc nhiều rãnh cạn nằm ngang trên bề mặt sàng. Nhờ vào chuyển động rung của sàng, những rãnh này tạo ra chuyển động xoáy mạnh làm việc tách những hạt tinh bột ra khỏi hỗn hợp diễn ra tốt hơn. Thiết bị ly tâm Để tăng hiệu quả của quá trình tách có thể sử dụng máy ly tâm. Dưới tác dụng của lực ly tâm, do chênh lệch khối lượng nên phần bã và nước dịch có chứa các hạt tinh bột sẽ được tách riêng. Cấu tạo và nguyên tắc hoạt động của thiết bị ly tâm xem trong phần tách dịch bào. Tách dịch bào Mục đích Quá trình tách dịch bào nhằm mục đích loại phần dịch bào có chứa polyphenol và enzyem polyphenoloxydase và các hợp chất hòa tan khác để hạn chế quá trình oxy hóa làm chuyển màu tinh bột và các phản ứng hóa học, hóa sinh khác ảnh hưởng đến chất lượng của tinh bột thành phẩm. Các biến đổi trong quá trình tách dịch bào Biến đổi vật lý Tinh bột qua quá trình tách dịch bào được kết thành khối chặt hơn, tỉ trọng khối tinh bột tăng. Biến đổi hóa học Hàm lượng chất khô không hòa tan của sản phẩm tăng. Vào giai đoạn đầu sẽ xảy ra phản ứng tạo phức bền giữa tinh bột và protein, acid béo… Và hầu như ta không thể tách được tinh bột tinh khiết ra khỏi phức này. Điều này làm cho giá trị tinh bột giảm đáng kể khi sử dụng để chế biến các sản phẩm khác. Vì vậy các quá trình tách dịch bào phải diễn ra nhanh. Độ tinh khiết của sản phẩm tăng do các hợp chất như polyphenol, HCN, sắc tố… đi theo nước ra ngoài. Biến đổi hóa lý Sau quá trình tách dịch bào ta thu được hai phần là phần nước dịch và phần tinh bột ướt. Biến đổi hóa sinh Trong thành phần dịch bào có chứa nhiều chất khác nhau nhưng trong sản xuất tinh bột đặc biệt chú ý tới các hợp chất polyphenol và hệ enzyme polyphenoloxydase. Khi tế bào của củ bị phá vỡ, các polyphenol tiếp xúc với oxy và dưới tác dụng của enzyme polyphelnoloxydase sẽ oxy hóa tạo thành chất màu làm cho tinh bột mất màu trắng. Lớp tinh bột phía trên bề mặt sẽ bị oxy hóa nhanh hơn lớp dưới. Khi tinh bột chuyển màu thì không thể tẩy rửa hoàn toàn chất màu khỏi tinh bột bằng nước sạch được. Quá trình oxy hóa bắt đầu từ khi mài xát đặc biệt xảy ra nhanh khi các máy đảo trộn sữa tinh bột thô. Tinh bột chuyển màu sẽ làm giảm giá trị của sản phẩm. Do đó để hạn chế phản ứng này xảy ra quá trình tách dịch bào phải diễn ra nhanh và triệt để. Biến đổi sinh học Trong dịch bào thường có chứa đường và các hợp chất dinh dưỡng khác là môi trường thuận lợi cho vi sinh vật phát triển. Nếu để dịch bào tiếp xúc với tinh bột quá lâu, vi sinh vật sẽ sử dụng tinh bột như một nguồn cơ chất và quá trình lên men sẽ diễn ra mạnh mẽ tạo ra ethalnol, acid hữu cơ và các sản phẩm trao đổi chất khác làm ảnh hưởng tới chất lượng của tinh bột thành phẩm. Do đó cũng cần hạn chế thời gian tiếp xúc giữa tinh bột và dịch bào. Cách tiến hành Phần dung dịch thu được bằng cách pha loãng cháo sau khi nghiền được đưa vào thiết bị ly tâm để tách dịch bào. Để tách triệt để được dịch bào phải tiến hành ly tâm ít nhất 2 lần. Sau lần ly tâm thứ nhất, dịch chứa tinh bột được pha loãng rồi đưa qua rây để tách bã. Sữa tinh bột lọt qua rây được đưa vào máy ly tâm tách dịch một lần nữa. Nồng độ sữa tinh bột vào máy ly tâm khoảng 3oBx. Nước dịch ra khỏi máy ly tâm được đưa đi lắng tiếp tục để thu tinh bột loại hai. Thông số kỹ thuật Thời gian tiếp xúc giữa tinh bột với dịch bào Để khắc phục quá trình oxy hóa yêu cầu quy trình sản xuất phải ngắn, tách dịch bào càng nhanh càng tốt. Và trong toàn bộ quy trình tinh bột đều phải ngập trong nước. Tách dịch bào sớm tinh bột sẽ trắng đồng thời ít tạo bọt sẽ dễ dàng cho những khâu gia công tiếp theo, mặt khác tinh bột thành phẩm giữ nguyên được tính chất hóa lý tự nhiên của nó. Bên cạnh đó, nếu tinh bột tiếp xúc với nước quá lâu sẽ xảy ra các biến đổi hóa sinh dưới sự xúc tác của enzyme polyphenoloxydase. Các biến đổi đó không chỉ ảnh hưởng tới chất lượng sản phẩm mà còn gây khó khăn cho các quá trình chế biến tiếp theo như bọt nhiều, khi rây, lắng đồng thời các thiết bị đều bị bám lớp chất nhờn thậm chí làm rỉ thiết bị bằng kim loại nên phải thường xuyên vệ sinh thiết bị hoặc sử dụng vật liệu chế tạo là thép không gỉ. Bảng 8: Ảnh hưởng của thời gian tiếp xúc với dịch bào tới độ trắng của tinh bột. Thời gian tinh bột tiếp xúc với nước dịch (giờ) Độ trắng của tinh bột (%) 19 89 7 94 0 100 Nồng độ chất tan của dịch bào Khi cố định thời gian tiếp xúc giữa tinh bột với nước dịch thì nếu các chất hòa tan trong nước dịch có nồng độ càng cao thì độ trắng của tinh bột và độ dính của hồ tinh bột sau này cũng giảm. Bảng 9: Ảnh hưởng của nồng độ chất tan trong dịch bào đến độ trắng của tinh bột Nồng độ dịch bào (%) Thời gian tiếp xúc (giờ) Độ trắng của tinh bột (%) 15,8 19 95,5 11,1 19 97,0 8,8 19 97,0 7,0 19 98,0 0 0 100 Bảng 10: Ảnh hưởng của nồng độ chất tan trong dịch bào đến độ dính của hồ tinh bột. Nồng độ dịch bào (%) Thời gian tiếp xúc (giờ) Độ dính của hồ tinh bột 1,65% 15,8 19 1,487 11,1 19 1,533 8,8 19 1,633 7,0 19 1,633 0 0 2,067 Thiết bị tách dịch bào Để tách dịch bào, thường người ta sử dụng các máng lắng làm việc theo nguyên tắc trọng lực hoặc máy ly tâm làm việc theo nguyên tắc ly tâm. Ở quy mô nhỏ người ta còn sử dụng cả bể lắng nhưng chất lượng tinh bột thu được không tốt. Thiết bị lắng Cấu tạo: trước đây ở các nhà máy nhỏ thì người ta thường sử dụng các thùng lắng đặt liên tiếp nhau. Trong các nhà máy đó thì các thùng được làm bằng gỗ. Nhưng khi việc sản xuất tiến đến vài trăm kg/h thì các thùng lắng được xây bằng xi măng ra đời. Trong các nhà máy lớn, người ta sử dụng máng lắng với kích thước, chiều dài lớn hơn thùng lắng nhiều lần. Thông số kỹ thuật: Sự phân bố kích thước hạt: đường kính của hạt tinh bột có thể dao động trong khoảng 4 ÷ 24µm. Tùy theo loại máy nghiền mà nó dao động trong khoảng lớn hơn hoặc nhỏ hơn. Tuy nhiên, sự thay đổi kích cỡ hạt tinh bột trong quá trình lắng còn phụ thuộc vào đường đi của nó. Dưới đây là một ví dụ về sự phân bố cỡ hạt được tiến hành trong thực nghiệm ở điều kiện khi lớp tinh bột lắng được 30cm sau 24h. Bảng 11: Sự phân bố kích thước các hạt tinh bột trong các lớp lắng. Lớp khảo sát Đường kính hạt xuất hiện nhiều nhất (µm) Đường kính hạt trung bình (µm) Độ lệch chuẩn Ở đáy 14 14,5 3,7 1/3 chiều cao tính từ đáy 16 14,5 3,9 Ở giữa 12 11,7 4,1 2/3 chiều cao tính từ đáy 12 10,9 4,3 0,3cm tính từ bề mặt 8 9,6 4,4 Lớp bề mặt 6,9 4 4,5 Thời gian lắng: dựa vào việc khảo sát kích thước hạt, tính được vận tốc lắng, ta có thể xác định thời gian lắng. Thời gian lắng thường kéo dài. Tốc độ lắng: phụ thuộc kích thước hạt, khối lượng riêng của hạt và độ nhớt. Nhược điểm của máng lắng: Tách dịch bào không triệt để. Thời gian kéo dài. Mức độ cơ giới thấp. Thiết bị ly tâm Việc sử dụng máy ly tâm sẽ tăng hiệu quả của quá trình tách dịch bào. Ưu điểm của phương pháp ly tâm so với phương pháp lắng: Thời gian nhanh. Khả năng tách tốt hơn, độ đồng đều tăng. Cơ giới hóa được. Các máy ly tâm có thể sử dụng: Thiết bị ly tâm tháo bã bằng vít tải Cấu tạo: một thiết bị ly tâm truyền thống thường thấy gồm một tang hoặc một trục lăn kín nằm ngang với một băng cạo liên tục hình xoắn ốc (continuous spiral-ribbon starch scraper) nằm bên trong. Tang quay sẽ quay trong một khung bi có ổ đỡ hai đầu. Tang và lưỡi cạo được dẫn động với vận tốc quay gần như nhau thông qua một hộp giảm tốc được nối với động cơ nhờ một nối trục. Hình 16: Cấu tạo của thiết bị ly tâm tháo bã bằng vít tải Nguyên lý hoạt động: sữa tinh bột sẽ đi vào thiết bị ở đầu có ống nhập liệu. Dưới tác dụng của lực li tâm, tinh bột và những tạp chất rắn, mịn chưa được tách hết trong quá trình tách bã sẽ được tách ra khỏi dịch bào. Khi đó, chúng tập trung ở vành ngoài của thiết bị và nhờ dao cạo mang theo chiều ngược lại về phía đầu nhỏ, ở đây chúng được trộn với nước sạch và lấy ra. Tinh bột này sẽ được đem rửa, lọc thành tinh bột tinh khiết ở giai đoạn sau. Nước sử dụng ở đây phải là nước tinh khiết đã được qua xử lý làm mềm. Dịch bào được thoát ra ở đầu kia của thiết bị. Hình 17: Nguyên tắc hoạt động của thiết bị ly tâm tháo bã bằng vít tải Ư u điểm: năng suất lớn, kích thước nhỏ. Do thiết bị không sử dụng lưới lọc nên bền khi sử dụng, tốn ít chi phí cho bảo trì, thay thế. Nhược điểm: kết cấu thiết bị phức tạp, khó làm vệ sinh. Thiết bị ly tâm đĩa Cấu tạo: bộ phận chủ yếu của thiết bị là roto được cấu tạo gồm các đĩa hình côn xếp chồng lên nhau, cách nhau một khoảng xác định từ 0,4 ÷ 1,5 mm. Độ nghiêng của đĩa từ 45 ÷ 60o. Hình 18 : Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của thiết bị ly tâm đĩa Nguyên lý hoạt động: hỗn hợp sữa tinh bột được đưa vào khoảng không gian giữa các đĩa (theo các lỗ trên đĩa hay từ bên hông). Sữa tinh bột chảy theo các rãnh trên trục vào khe của các đĩa rồi phân bố thành lớp mỏng giữa các đĩa. Dưới tác dụng của lực li tâm, tinh bột và các hạt nặng sẽ dâng lên phía mặt dưới của đĩa phía trên và chuyển động ra ngoài mép đĩa, dịch bào sẽ tách ra lắng lên bề mặt trên của đĩa phía dưới và chuyển động về phía tâm của đĩa. Cùng lúc đó, nước được một bơm ly tâm bơm dọc theo trục rỗng phía dưới vào khoang nước nằm giữa vỏ bên trong và thành ngoài. Nước sạch từ buồng chứa nước sẽ theo những miệng lỗ vào vỏ trong, nhờ đó mà tinh bột được rửa tốt để tách các tạp chất nhỏ còn lại. Tinh bột cùng với nươc sau đó sẽ được ép qua các miệng lỗ và ra khỏi hệ thống ở dạng huyền phù cô đặc. Trong quá trình ly tâm tách dịch bào này có kết hợp với quá trình rửa tách các tạp chất mịn còn trong tinh bột. Ưu điểm: cường độ phân li lớn, cấu tạo chắc chắn, gọn nhẹ. Nhược điểm: kết cấu thiết bị phức tạp, giá thành thiết bị cao. Thiết bị ly tâm lọc tháo bã bằng pittông Cấu tạo: cấu tạo của thiết bị gồm một buồng ly tâm bên ngoài có bố trí lưới lọc. Trong thiết bị có hệ thống pittông để đẩy bã ra ngoài có thể chuyển động tịnh tiến nhờ xy lanh thủy lực. Nguyên tắc hoạt động: hỗn hợp sữa tinh bột được đưa vào thiết bị qua hệ thống nhập liệu ở một đầu của thiết bị. Khi thiết bị li tâm hoạt động, tinh bột và các hạt pha nặng khác được giữ lại trên lớp vải lọc, nước lọc chui qua vách ngăn ra ngoài thùng. Bã lọc sẽ được pittông đẩy ra ngoài khi thực hiện chuyển động tịnh tiến nhờ xi lanh thủy lực. Nước rửa được phun lên thành thùng để rửa dịch bào còn dính ở tinh bột. Hình 19 : Cấu tạo, nguyên lý hoạt động thiết bị ly tâm tháo bã bằng pittông Ưu điểm: kết cấu gọn, chắc chắn, hoạt động liên tục, năng lượng tiêu thụ trên một đơn vị sản phẩm nhỏ, độ ẩm của bã lọc nhỏ, năng suất lớn. Nhược điểm: cấu tạo phức tạp, lưới lọc chóng bị mòn do ma sát nhiều với pittông. Ưu điểm của phương pháp li tâm so với phương pháp lắng: Hiệu suất thu hồi tinh bột cao hơn nên tổn thất ít hơn. Thời gian thực hiện ngắn nên năng suất cao. Dễ cơ giới hóa. Rửa tinh bột Mục đích Phần tinh bột thu được sau khi ly tâm lần thứ hai trong đó có thể vẫn còn lẫn tạp chất mịn có kích thước lớn hơn kích thước của hạt tinh bột nên sau khi ly tâm, dịch tinh bột được pha loãng bởi nước rồi được khuấy trộn để tách các bã mịn ra khỏi các hạt tinh bột. Mục đích của quá trình tách bã mịn là nhằm tách triệt để tạp chất mịn ra khỏi tinh bột, làm tăng độ tinh khiết của sản phẩm sau này. Cách tiến hành Để tách bã mịn, đầu tiên người ta sẽ pha loãng tinh bột với nước trong một bồn có lắp cánh khuấy sau đó cho dịch tinh bột qua một hệ nhiều thiết bị rây với kích thước lỗ rây nhỏ dần. Không nên cho dịch sữa tinh bột qua thiết bị rây có kích thước lỗ rây nhỏ ngay từ đầu vì mặt rây quá dày hiệu suất tách tinh bột sẽ thấp. Tách tinh bột Mục đích Mục đích của quá trình tách tinh bột là tách bớt nước ra khỏi tinh bột, đưa khối tinh bột về độ ẩm thích hợp để tạo điều kiện thuận lợi cho quá trình sấy tiếp theo hoặc dễ dàng đưa vào làm nguyên liệu trong các ngành sản xuất khác. Các biến đổi trong quá trình tách tinh bột Biến đổi vật lý Trong quá trình tách tinh bột diễn ra sự tách nước ra khỏi các hạt tinh bột dưới tác dụng của trọng lực hay lực li tâm. Biến đổi hóa lý Nồng độ chất khô của hỗn hợp sau khi tách nước tăng lên. Cách tiến hành Sau khi tinh chế ta thu được dịch sữa tinh bột thuần khiết có nồng độ 3oBx. Để tách nước ra khỏi tinh bột ta có đem lắng hoặc ly tâm. Thông thường người ta sử dụng thiết bị ly tâm để tách tinh bột. Nguyên tắc hoạt động và cấu tạo của thiết bị tương tự như phần tách dịch bào. Hình 20 : Cyclon tách tinh bột Thông số kỹ thuật Thời gian ly tâm: càng nhanh càng tốt nhưng vẫn phải đảm bảo khoảng thời gian tối ưu để có thể tách được một lượng nước nhất định. Nồng độ chất khô khi cho vào khoảng 3oBx. Độ ẩm của tinh bột sau quá trình tách nước khoảng 35 ÷ 40%. Thiết bị Thiết bị ly tâm dạng cyclon. Thiết bị lọc chân không thùng quay. Sấy tinh bột Mục đích Quá trình sấy tinh bột nhằm mục đích tách một lượng lớn nước ra khỏi khối tinh bột ướt vừa được tinh sạch, đưa khối tinh bột ướt về trạng thái bột khô. Ở trạng thái đó, tinh bột bảo quản được trong thời gian lâu hơn, dễ dàng đóng gói và vận chuyển đi xa để phục vụ cho nhiều ngành sản xuất khác. Các biến đổi trong quá trình sấy tinh bột Biến đổi vật lý Trong quá trình sấy diễn ra sự bốc hơi nước ra khỏi khối tinh bột dẫn đến một số biến đổi vật lý sau: Khối lượng của khối tinh bột giảm xuống. Sự thay đổi hình dạng của các hạt tinh bột do các hạt tinh bột bị co lại. Các hạt tinh bột tách rời nhau, khối tinh bột chuyển từ trạng thái bột nhão sang trạng thái các hạt bột khô. Ngoài ra, màu sắc của sản phẩm tinh bột còn tăng về độ trắng và độ sáng mà nguyên nhân là do sự thay đổi về khả năng hấp thụ và phản xạ ánh sáng của vật liệu dưới tác dụng của nhiệt độ cao. Biến đổi hóa học Những biến đổi hóa học trong quá trình sấy tinh bột diễn ra không đáng kể, trừ một số trường hợp ta sấy tinh bột ở nhiệt độ cao trong thời gian quá dài sẽ xảy ra một số phản ứng làm biến màu hạt tinh bột. Biến đổi hóa lý Những biến đổi hóa lý diễn ra trong quá trình sấy tinh bột: Có hiện tượng bốc hơi của ẩm ra khỏi khối tinh bột. Việc bốc hơi ẩm từ bề mặt tạo ra sự chênh lệch ẩm giữa lớp bề mặt và các lớp bên trong vật liệu, kết quả là có sự khuếch tán ẩm từ các lớp bên trong ra lớp bề mặt của vật liệu. Biến đổi hóa sinh Các enzyme có sẵn trong nguyên liệu sẽ bị ức chế. Biến đổi sinh học Biến đổi sinh học chủ yếu diễn ra trong quá trình sấy tinh bột là sự ức chế và tiêu diệt các vi sinh vật trên bề mặt vật liệu. Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình sấy tinh bột Quá trình sấy tinh bột chịu ảnh hưởng của các yếu tố sau: Độ ẩm ban đầu của khối vật liệu: độ ẩm ban đầu của khối vật liệu càng cao thì thời gian sấy càng kéo dài. Tính chất của tác nhân sấy như: độ ẩm, nhiệt độ và tốc độ chuyển động của dòng tác nhân sấy trong quá trình sấy. Thời gian sấy. Phương pháp sấy. Chế độ sấy: chế độ công nghệ sấy tinh bột phụ thuộc rất nhiều vào nhiệt độ hồ hóa. Nhiệt độ sấy của sản phẩm luôn phải nhỏ hơn nhiệt độ hồ hóa ở giai đoạn đầu. Nếu ở giai đoạn đầu khi độ ẩm còn cao, vật liệu tiếp xúc với tác nhân sấy ở nhiệt độ cao thì lớp bề mặt của tinh bột sẽ bị hồ hóa tạo thành lớp keo mỏng bịt kín bề mặt thoát ẩm từ trong lòng vật liệu ra ngoài. Nhiệt độ hồ hóa của tinh bột có độ ẩm 70% trở lên dao động trong khoảng 55 ÷ 60oC. Bởi vậy nhiệt độ sản phẩm trong quá trình sấy ban đầu nằm trong khoảng 50 ÷ 52oC. Sau một thời gian sấy khi độ ẩm khối bột còn khoảng 20 ÷ 22% thì khả năng hồ hóa của tinh bột khó xảy ra, có thể nâng nhiệt độ của sản phẩm lên 65 ÷ 70oC để đẩy nhanh quá trình sấy. Phương pháp sấy tinh bột Có 2 phương pháp sấy được sử dụng trong quá trình sấy tinh bột là: Sấy đối lưu: là phương pháp sấy cho tiếp xúc trực tiếp vật liệu sấy với không khí nóng, khói lò… (còn gọi là tác nhân sấy). Sấy tiếp xúc: là phương pháp sấy không cho tác nhân sấy tiếp xúc trực tiếp với vật liệu sấy mà tác nhân sây truyền nhiệt cho vật liệu sấy gián tiếp qua một bề mặt ngăn. Sấy đối lưu Quá trình sấy có lớp vật liệu rời xếp lớp Nguyên tắc: trong các thiết bị sấy loại này, vật liệu được bố trí nằm yên tại chỗ (trạng thái tĩnh) và dòng tác nhân thổi song song dọc theo bề mặt vật liệu. Phạm vi ứng dụng: chỉ sử dụng trong các cơ sở sản xuất nhỏ, thủ công. Thiết bị: Thiết bị sấy hoạt động gián đoạn dạng buồng sấy. Cấu tạo Hình 21 : Buồng sấy Chú thích: A – Lối vào của tác nhân sấy B – Lối ra của tác nhân sấy C – Quạt D – Động cơ của quạt E – Calorifer G – Tấm chắn hướng dòng không khí H – Xe goòng và khay chứa nguyên liệu Nguyên tắc hoạt động: Tinh bột ướt được cho lên các khay chứa, xếp khay chứa lên giá đỡ của xe goòng, đưa xe goòng vào trong buồng sấy. Không khí được hút vào buồng sấy qua cửa A, được gia nhiệt khi đi qua calorifer E, sau đó không khí được quạt thổi vào trong buồng sấy để bắt đầu quá trình sấy tinh bột. Không khí sau khi sấy được chia làm 2 phần: một phần tiếp tục hoàn lưu lại calorifer, một phần thoát ra ngoài thông qua cửa thoát khí B. Sau khi vật liệu sấy đạt độ ẩm yêu cầu, xe goòng được đưa ra ngoài. Xe goòng được đưa vào hoặc lấy ra ở cửa phòng bằng tay hoặc động cơ. Trong suốt quá trình sấy, lớp vật liệu sấy đứng yên. Thông số kỹ thuật: Nhiệt độ dòng không khí : 50 ÷ 70oC. Áp suất trong buồng sấy: áp suất khí quyển. Vận tốc tác nhân sấy trong buồng sấy: 0,5 ÷ 1m/s. Thiết bị sấy hoạt động liên tục dạng hầm sấy Cấu tạo Hình 22 : Hầm sấy sử dụng băng tải để vận chuyển vật liệu sấy Nguyên tắc hoạt động: Tinh bột ướt theo hệ thống máng nhập liệu được đưa vào bên trong buồng sấy. Không khí sau khi được gia nhiệt được dẫn vào hệ thống dẫn không khí nóng nằm vuông góc với chiều chuyển động của dòng vật liệu sấy và thực hiện quá trình sấy. Nguyên liệu sau khi đi hết chiều dài của băng tải thứ nhất, qua thiết bị nghiền rồi rớt xuống băng tải thứ hai và tiếp tục quá trình sấy. Khi tinh bột đạt đến độ ẩm yêu cầu thì nó được tháo ra ngoài qua máng tháo liệu. Không khí sau khi sấy một phần hoàn lưu trở lại thiết bị sấy, một phần thoát ra ngoài theo ống thoát khí. Thông số kỹ thuật: Độ ẩm ban đầu của tinh bột khi sấy bằng phương pháp này có giá trị khoảng 40%. Độ ẩm đầu ra của tinh bột khoảng 17%. Nhiệt độ sấy khoảng 50 ÷ 55oC. Vận tốc dòng không khí khoảng 0,5 ÷ 1m/s. So sánh ưu nhược điểm của thiết bị sấy hoạt động liên tục và gián đoạn: Cả hai thiết bị này đều có chung một nhược điểm của loại máy sấy tĩnh là sấy không đều giữa các lớp do hiện tượng phân tầng không khí (không khí nóng có khối lượng riêng bé nổi lên trong khi đó không khí lạnh có khối lượng riêng lớn chìm xuống). Bảng 12 : So sánh thiết bị sấy hoạt động liên tục và gián đoạn Buồng sấy Hầm sấy Vật liệu sấy không được đảo trộn trong quá trình sấy nên thời gian sấy dài. Vật liệu sấy được đảo trộn khi đi từ băng tải trên xuống băng tải dưới nên sấy đều hơn và dẫn đến thời gian sấy ngắn hơn. Tổn thất nhiệt lớn vì nhiệt lượng của tác nhân sấy không được sử dụng triệt để (nạp vật liệu vào và tháo vật liệu ra phải mở toang cửa phòng). Tổn thất nhiệt ít hơn. Điều kiện làm việc nặng nhọc, khó kiểm tra quá trình. Điều kiện làm việc tương đối dễ dàng. Quá trình sấy có lớp vật liệu rời lưu động Trong công nghiệp sản xuất tinh bột khoai mì, phương pháp chủ yếu dùng để sấy khô tinh bột là sử dụng hệ thống sấy khí thổi. Nguyên tắc: Thực hiện quá trình sấy trong trạng thái khí động, hạt vật liệu sấy bị lôi cuốn theo dòng tác nhân nên sự trao đổi nhiệt và trao đổi ẩm giữa dòng tác nhân và vật liệu sấy rất mãnh liệt. Phạm vi ứng dụng: Vật liệu sấy dạng hạt nhẹ dễ tách ẩm. Sản phẩm sấy khô đều, năng suất cao. Ứng dụng trong các nhà máy lớn. Thiết bị sấy khí thổi Hình 23 : Thiết bị sấy khí thổi Cấu tạo Hình 24 : Hệ thống sấy khí thổi một bậc có bộ phận phân loại vật liệu sấy theo độ ẩm Nguyên lý hoạt động: Tinh bột ướt được cấp vào ống sấy nhờ vít tải nhập liệu. Không khí do quạt thổi qua lò gia nhiệt không khí, tác nhân sấy được gia nhiệt đến nhiệt độ cần thiết rồi được thổi vào ống sấy. Với vận tốc cao của dòng tác nhân sấy, tinh bột bị cuốn theo dòng tác nhân sấy chuyển động từ dưới lên và được sấy khô. Phía trên ống sấy, tinh bột được thổi vào bộ phận giảm tốc độ dòng và phân loại theo độ ẩm, các hạt tinh bột còn ẩm nặng hơn sẽ rơi vào ống thứ nhất và hoàn lưu trở lại thiết bị sấy, các hạt tinh bột đã khô thì rơi vào cyclon lắng để tách ra khỏi dòng không khí. Thông số kỹ thuật: Do thời gian sấy ngắn (5 ÷ 7 giây) nên cho phép sấy ở nhiệt độ cao (100 ÷ 150oC) mà không sợ ảnh hưởng đến chất lượng của hạt tinh bột. Vân tốc dòng tác nhân khoảng 10 ÷ 20m/s. Năng lượng tiêu thụ khoảng 4600 ÷ 5000 KJ/Kg ẩm. Độ ẩm ban đầu của tinh bột khoảng 40%. Độ ẩm của tinh bột sau khi sấy khoảng 10 ÷ 13%. Ưu, nhược điểm của hệ thống sấy khí thổi: Ưu điểm: thời gian sấy ngắn, năng suất cao, thiết bị tương đối đơn giản. Nhược điểm: tiêu tốn nhiều năng lượng. Sấy tiếp xúc Một phương pháp sấy khác cũng được ứng dụng trong kỹ thuật sấy tinh bột là phương pháp sấy tiếp xúc. Tuy nhiên hiện nay người ta rất ít sử dụng thiết bị này để sấy tinh bột. Thiết bị sấy sử dụng là thiết bị sấy 2 trục lăn. Cấu tạo Hình 25 : Thiết bị sấy 2 trục lăn nhập liệu từ dưới lên Hình 26 : Thiết bị sấy 2 trục lăn nhập liệu từ trên xuống Nguyên tắc hoạt động: Tinh bột ướt được nhập từ trên xuống giữa hai trục lăn (drum) quay ngược chiều nhau. Hơi nước được cấp vào trong 2 trục đốt nóng thành trục cấp nhiệt gián tiếp cho vật liệu sấy, làm khô vật liệu sấy. Tinh bột khô sẽ được tách khỏi bề mặt trục lăn nhờ dao cạo. Vật liệu khô sẽ rơi xuống vít tải và được vận chuyển ra ngoài. Sau khi sấy xong tinh bột thu được ở dạng cục hay mảng do đó cần phải thông qua quá trình nghiền để thu được tinh bột dạng hạt mịn. Hình 27 : Nguyên lý hoạt động của thiết bị sấy 2 trục lăn Thông số kỹ thuật: Áp suất làm việc: áp suất khí quyển. Vận tốc trục lăn: 2 ÷ 10 vòng/phút. Áp suất hơi nước: 2 ÷ 3 atm. Bao gói Mục đích Mục đích của quá trình bao gói là nhằm bảo vệ sản phẩm tinh bột sau khi đã sấy khô và làm nguội khỏi các tác động không tốt của môi trường xung quanh như: độ ẩm, nhiệt độ, ánh sáng, vi sinh vật… nhằm kéo dài thời gian bảo quản sản phẩm. Ngoài ra, việc bao gói còn nhằm mục đích thuận tiện cho vận chuyển và phân phối tới người tiêu dùng. Cách tiến hành Việc bao gói có thể thực hiện bằng tay hoặc bằng các thiết bị bao gói tự động. Hình 28 : Thiết bị bao gói PHẦN 5 : XỬ LÝ NƯỚC THẢI Nước thải chế biến tinh bột sắn có hàm lượng chất hữu cơ cao làm giảm oxy hoà tan trong nước, thúc đẩy quá trình phân hủy yếm khí các vi sinh vật trong nước phát sinh mùi hôi thối ảnh hưởng nghiêm trọng tới chất lượng môi trường và gây mất mỹ quan. Bên cạnh đó, quá trình chuyển hoá tinh bột thành acid hữu cơ làm cho pH trong nước thả