3.1. Xây dựng quy trình thu nhận chế phẩm POS
3.1.3. Sấy phun thu chế phẩm POS
Kết tủa POS thu được ở công đoạn trên sau khi sấy khô bằng các phương pháp thông thường có thể được đem sử dụng. Tuy nhiên sản phẩm thường ở dạng bết
khó phân tán, lượng ẩm tồn dư khá lớn (trên 10%) do không thể tăng nhiệt độ sấy lên quá cao. Do vậy, trong công đoạn này kết tủa POS được tái hòa tan lại để đưa đi sấy phun thu sản phẩm dưới dạng bột có chất lượng tốt, hoạt độ nước thấp, dễ dàng vận chuyển và bảo quản.
Các đặc tính hóa lý của bột được sản xuất bằng công nghệ sấy phun phụ thuộc vào các biến số của quá trình sấy cũng như các thông số vận hành, chẳng hạn như nhiệt độ không khí đầu vào, tốc độ tiếp liệu, loại chất mang và nồng độ chất mang… Do vậy đối với mỗi loại nguyên liệu cần phải nghiên cứu xác định được các thông số kĩ thuật sấy phù hợp.
3.1.3.1. Ảnh hưởng của nồng độ chất khô trong dịch sấy phun
Trong công nghệ sấy phun, nồng độ chất khô của dịch trước khi sấy có vai trò rất quan trọng, ảnh hưởng trực tiếp đến chất lượng sản phẩm, hiệu suất thu hồi và sản lượng sấy phun. Nồng độ dịch quá cao sẽ làm cho sản phẩm bị cháy, vón cục,... làm giảm chất lượng sản phẩm, hiệu suất thu hồi thấp, thao tác sấy khó khăn. Nồng độ chất khô thấp sẽ hao tổn nhiều năng lượng sấy và sản lượng thấp.
Đối với các sản phẩm khác nhau, phụ thuộc vào độ nhớt, thành phần cấu tạo và các tính chất hóa lý khác, thông số về nồng độ chất khô thích hợp cho quá trình sấy không giống nhau.
POS kết tủa được tái hòa tan với nước đạt nồng độ 70 mg POS/ml (tương đương 7˚Bx) tạo thành dịch huyền phù. Các thử nghiệm được tiến hành trên hệ thống sấy phun LPG5, dịch huyền phù được bổ dung maltodextrin tới hàm lượng chất khô 10 - 16% và sấy với nhiệt độ đầu vào 170˚C, tốc độ tiếp liệu 2.5 lít/giờ, tốc độ đầu bơm ly tâm 23 000 vòng/phút.
Bảng 3.4. Ảnh hưởng của hàm lượng chất khô dịch POS trước khi sấy phun Hàm lượng
chất khô ban đầu
(%)
Hàm lượng maltodextr in bổ sung
(%)
Hàm lượng chất khô tổng (%)
Sản lượng
(g/h)
Hiệu suất thu hồi (%)
Cảm quan, đánh giá
7 3 10 130 86
Bột bết dính thành thiết bị, hơi ẩm, không cháy, thao tác khó, sản lượng
thấp
7 5 12 165 92
Bột tơi không bết dính, khô, thao tác dễ, sản
lƣợng phù hợp
7 7 14 175 88
Bột tơi không bết dính, khô, thao tác dễ, sản
lượng phù hợp
7 9 16 200 84
Bột tơi không bết dính, khô, thao tác dễ, sản
lượng phù hợp
Kết quả được biểu diễn ở bảng 3.4 cho thấy, ở hàm lượng chất khô 12 – 16%
(bổ sung 5-7% maltodextrin), bột POS sau khi sấy tơi, không bết dính, khô, thao tác dễ, sản lượng phù hợp. Tuy nhiên, ở nồng độ chất khô 12% (5% maltodextrin), sản phẩm POS chứa ít maltodextrin hơn và hiệu suất thu hồi cao hơn (92%), do đó lựa chọn nồng độ chất khô 12% cho nghiên cứu tiếp theo.
3.1.3.2. ác định chế độ sấy thích hợp cho dịch POS
Các yếu tố ảnh hưởng trong quá trình sấy phun lại có sự ảnh hưởng qua lại lẫn nhau rất khăng khít, ví dụ nếu vật liệu vào sấy có độ nhớt cao thì phải pha loãng, giảm nồng độ chất khô đồng thời vận tốc tiếp liệu phải giảm, nhiệt độ sấy phải tăng cao để tăng cường sự bốc hơi nước. Thông thường, nhiệt độ đầu vào sử dụng cho kỹ thuật sấy phun bột thực phẩm là 150-220˚C. Việc tăng nhiệt độ đầu vào dẫn đến làm giảm năng suất thu hồi bởi sự tan chảy của bột và sự dính kết của bột trên thành thiết bị.
Vì thế việc nghiên cứu xác định thông số công nghệ cho quá trình sấy thường được nghiên cứu tính toán sơ bộ tạo ra các tổ hợp thông số thích hợp, sau đó thử nghiệm so sánh hiệu quả giữa các tổ hợp này với nhau để chọn ra công nghệ tối thích cho cả quá trình.
Các thử nghiệm trong phần này được tiến hành trên hệ thống sấy phun LPG5với qui mô 100 lít dịch (70 mg POS/ml), 5% maltodextrin tương đương khoảng 12 oBx) với 3 chế độ sấy có nhiệt độ đầu vào (oC) - tốc độ tiếp liệu (lít/giờ ) tương ứng (200 – 2,5);
(170- 2,5) và (150- 2), tốc độ vòng quay đĩa phun là 23000 vòng/phút. Kết thúc quá trình sấy, xác định lượng POS tổng thu được ở mỗi chế độ sấy để đánh giá hiệu suất thu hồi POS (H3).
Bảng 3.5. Ảnh hưởng của chế độ sấy đến hiệu suất và chất lượng sản phẩm TT Thông số sấy phun Sản
lượng (g/h)
Lượng chế phẩm thu được (kg)
Tổng lượng POS
(kg)
Hiệu suất thu
hồi – H3 (%)
Đánh giá Nhiệt độ
đầu vào (oC)
Tốc độ tiếp liệu
(lít/giờ)
Dịch ban đầu - - 7.00 - -
1 200 2.5 420 11.67 5.88 84
Bột hút ẩm nhanh chóng,
cháy, dính nhiều trên thiết bị, thao tác khó, thất thoát nhiều.
2 170 2.5 427 12.92 6.51 93
Bột tơi khô, dễ dàng thao tác, ít bị thất
thoát,
3 150 2 425 12.5 6.30 90
Bột khô, không dính, dễ dàng thao
tác Từ kết quả phân tích trên đã xác định được tổ hợp điều kiện sấy thích hợp bao gồm: nồng độ chất khô dịch trước sấy 12˚Bx, nhiệt độ đầu vào 170oC, tốc độ tiếp liệu
2.5 lít/giờ, tốc độ đầu bơm ly tâm 23 000 vòng/phút cho hiệu suất cao nhất (93%) và chất lượng sản phẩm tốt nhất.
Chế phẩm POS bột có màu vàng nâu nhạt, dạng bột mịn và không mùi (hình 3.3).
Hình 3.3. Chế phẩm POS bột sau sấy phun
Dựa trên hiệu suất của từng công đoạn trên, hiệu suất tổng (H) của quá trình thu hồi POS từ dịch thủy phân đến chế phẩm POS dạng bột được tính toán đạt 67.7% (phụ lục 3).