khoá luận tốt nghiệp NGHIÊN CỨU HỆ TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN ĐIỀU KHIỂN MÁY GIẶT SỬ DỤNG ĐỘNG CƠ BLDC,bài báo cáo NGHIÊN CỨU HỆ TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN ĐIỀU KHIỂN MÁY GIẶT SỬ DỤNG ĐỘNG CƠ BLDC, tài liệu báo cáo NGHIÊN CỨU HỆ TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN ĐIỀU KHIỂN MÁY GIẶT SỬ DỤNG ĐỘNG CƠ BLDC LỜI CAM ĐOAN .............................................................................................................. i LỜI CẢM ƠN ................................................................................................................... ii CÁC TỪ VIẾT TẮT................................................................................iii DANH MỤC CÁC BẢNG.........................................................................iv DANH MỤC HÌNH VẼ............................................................................v LỜI MỞ ĐẦU................................................................................................................... 1 CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN HỆ TRUYỀN ĐỘNG MÁY GIẶT SỬ DỤNG ĐỘNG CƠ BLDC....................................................................................................2 1.1 Cấu tạo động cơ BLDC ....................................................................................... 3 1.1.1 Stato............................................................................................................. 3 1.1.2 Roto ............................................................................................................. 4 1.1.3 Cảm biến xác định vị trí roto ........................................................................ 5 1.2 Nguyên lý hoạt động động cơ BLDC................................................................... 7 1.3 Phương trình toán học động cơ BLDC................................................................. 8 1.4 Các hệ truyền động của động cơ BLDC............................................................. 12 1.4.1 Truyền động không đảo chiều ( truyền động 1 cực tính ) ............................ 12 1.4.2 Truyền động có đảo chiều (truyền động hai cực tính) ................................. 13 CHƯƠNG 2: SỬ DỤNG PHƯƠNG PHÁP ĐIỀU KHIỂN BẰNG TÍN HIỆU CẢM BIẾN HALL..................................................................................................15 2.1 Tổng quan ......................................................................................................... 15 2.2 Phương pháp điều khiển bằng tín hiệu cảm biến Hall-phương pháp 6 bước........... 15 CHƯƠNG 3: ĐIỀU KHIỂN HỆ TRUYỀN ĐỘNG MÁY GIẶT SỬ DỤNG ĐỘNG CƠ BLDC...................................................................................................24 3.1 Đặt vấn đề ......................................................................................................... 23 3.2 Giới thiệu về vi điều khiển DSPIC30F4011 ....................................................... 24 3.2.1 Ngắt của DSPIC30F4011 ........................................................................... 25 3.2.2 Thiết kế mạch điều khiển động cơ BLDC dùng DSPIC30F4011................. 33 3.2.3 Thiết kế mạch đệm cho bộ nghịch lưu ........................................................ 38 3.2.4 Viết chương trình điều khiển cho động cơ .................................................. 41 CHƯƠNG 4: LẬP TRÌNH ĐIỀU KHIỂN VÀ THỰC NGHIỆM.............................46 4.1 Mô hình động cơ BLDC .................................................................................... 47 4.1.1 Phần mạch điện .......................................................................................... 48 4.1.2 Phần tính toán momen................................................................................ 49 4.1.3 Khối tạo dạng sức phản điện động.............................................................. 49 4.1.4 Mô hình bộ chuyển mạch điện tử - nghịch lưu nguồn áp............................. 50 4.1.5 Khối Bộ điều khiển .................................................................................... 51 vi 4.1.6 Khối phản hồi tốc độ .................................................................................. 51 4.1.7 Khối phản hồi dòng điện ............................................................................ 51 4.1.8 Mô phỏng mô hình hoàn chỉnh hệ thống điều khiển động cơ BLDC ........... 52 4.1.9 Kết quả mô phỏng hệ thống điều khiển động cơ BLDC .............................. 53 4.1.10 Nhận xét kết quả mô phỏng ........................................................................ 57 Hình ảnh thực nghiệm ....................................
BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC KINH TẾ KỸ THUẬT CƠNG NGHIỆP KHĨA LUẬN TỐT NGHIỆP TÊN ĐỀ TÀI KHĨA LUẬN: NGHIÊN CỨU HỆ TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN ĐIỀU KHIỂN MÁY GIẶT SỬ DỤNG ĐỘNG CƠ BLDC Ngành đào tạo: Công Nghệ Kỹ thuật Điện, Điện tử ii LỜI CẢM ƠN Lời em xin chân thành cảm ơn đến thầy Trần Đức Chuyển giúp em nhiều trình thực luận văn Trong trình thực luận văn, giúp đỡ tận tình thầy em thu nhiều kiến thức quý báu giúp em nhiều Trong trình học làm việc tương lai: tiếp xúc với động BLDC Trong trình thực đồ án em chưa có nhiều kinh nghiệm nên khơng tránh khỏi sai sót Mong nhận góp ý thầy để hoàn thiện Một lần em xin chân thành cảm ơn giúp đỡ quý thầy trình thực đồ án để em hoàn thành luận văn Sinh viên Trần Khắc Phú v Mục Lục LỜI CAM ĐOAN i LỜI CẢM ƠN ii LỜI MỞ ĐẦU CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN HỆ TRUYỀN ĐỘNG MÁY GIẶT SỬ DỤNG ĐỘNG CƠ BLDC……………………………………………………………………………………….2 1.1 Cấu tạo động BLDC 1.1.1 Stato 1.1.2 Roto 3 1.1.3 Cảm biến xác định vị trí roto 1.2 Nguyên lý hoạt động động BLDC 1.3 Phương trình tốn học động BLDC 1.4 Các hệ truyền động động BLDC 12 1.4.1 Truyền động khơng đảo chiều ( truyền động cực tính ) 12 1.4.2 Truyền động có đảo chiều (truyền động hai cực tính) 13 CHƯƠNG 2: SỬ DỤNG PHƯƠNG PHÁP ĐIỀU KHIỂN BẰNG TÍN HIỆU CẢM BIẾN HALL………………………………………………………………………………… …15 2.1 Tổng quan 15 2.2 Phương pháp điều khiển tín hiệu cảm biến Hall-phương pháp bước 15 CHƯƠNG 3: ĐIỀU KHIỂN HỆ TRUYỀN ĐỘNG MÁY GIẶT SỬ DỤNG ĐỘNG CƠ BLDC……………………………………………………………………………… ……24 3.1 Đặt vấn đề 23 3.2 Giới thiệu vi điều khiển DSPIC30F4011 24 3.2.1 Ngắt DSPIC30F4011 25 3.2.2 Thiết kế mạch điều khiển động BLDC dùng DSPIC30F4011 33 3.2.3 Thiết kế mạch đệm cho nghịch lưu 38 3.2.4 Viết chương trình điều khiển cho động 41 CHƯƠNG 4: LẬP TRÌNH ĐIỀU KHIỂN VÀ THỰC NGHIỆM…………………….….46 4.1 Mơ hình động BLDC 47 4.1.1 Phần mạch điện 48 4.1.2 Phần tính toán momen 49 4.1.3 Khối tạo dạng sức phản điện động 49 4.1.4 Mơ hình chuyển mạch điện tử - nghịch lưu nguồn áp 50 4.1.5 Khối Bộ điều khiển 51 vi 4.1.6 Khối phản hồi tốc độ 51 4.1.7 Khối phản hồi dòng điện 51 4.1.8 Mơ mơ hình hồn chỉnh hệ thống điều khiển động BLDC 52 4.1.9 Kết mô hệ thống điều khiển động BLDC 53 4.1.10 Nhận xét kết mô 57 Hình ảnh thực nghiệm 57 LỜI MỞ ĐẦU Cho đến động điện chiều chiếm vị trí quan trọng hệ điều chỉnh tự động truyền động điện, sử dụng hệ thống địi hỏi có độ xác cao, vùng điều chỉnh rộng quy luật điều chỉnh phức tạp Cùng với tiến văn minh nhân loại chứng kiến phát triển rầm rộ kể quy mô lẫn trình độ sản xuất đại Ở nước ta nhu cầu cơng nghiệp hóa đại hóa đất nước nên ngày xuất nhiều dây truyền sản xuất có mức độ tự động hóa cao với hệ truyền động đại Việc xuất hệ truyền động đại thúc đẩy phát triển, nghiên cứu, đào tạo ngành từ động hóa nước ta tiếp thu khoa học kỹ thuật đại nhằm tạo hệ truyền động hoàn thiện hệ truyền động cũ Trong trình học tập trường Đại Học Kinh tế - Kỹ thuật Cơng Nghiệp, với ham muốn tìm hiểu ngành kĩ thuật mẻ chúng em thực việc nghiên cứu Hệ truyền động điện điều máy giặt sử dụng động BLDC.Do thời gian có hạn nên khó tránh khỏi sai sót mong thầy đóng góp, bảo tạo điều kiện cho em hồn thành đề tài Em xin chân thành cảm ơn! Nam Định, ngày… tháng… năm 2021 Sinh viên thực Trần Khắc Phú CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN HỆ TRUYỀN ĐỘNG MÁY GIẶT SỬ DỤNG ĐỘNG CƠ BLDC Động chiều (ĐCMC) thơng thường có hiệu suất cao đặc tính chúng thích hợp với truyền động servo Tuy nhiên, hạn chế cấu tạo chúng cần có cổ góp chổi than, thứ dễ bị mòn yêu cầu bảo trì, bảo dưỡng thường xuyên Để khắc phục nhược điểm người ta chế tạo loại động không cần bảo dưỡng cách thay thếchức cổ góp chổi than cách chuyển mạch sử dụng thiết bị bán dẫn (chẳng hạn biến tần sử dụng transitor cơng suất chuyển mạch theo vịtrí rotor) Những động biết đến động đồng kích thích nam châm vĩnh cửu hay cịn gọi động chiều không chổi than BLDC (Brushless DC Motor) Do khơng có cổ góp chổi than nên động khắc phục hầu hết nhược điểm động chiều có vành góp thơng thường So sánh BLDC với động chiều thơng thường: Mặc dù người ta nói đặc tính tĩnh động BLDC ĐCMC thơng thường hồn tồn giống nhau, thực tế chúng có khác biệt đáng kể vài khía cạnh Khi so sánh hai loại động mặt công nghệ tại, ta thường đề cập tới khác giống chúng Bảng 1.1 So sánh ưu nhược điểm hai loại động Khi nói chức động điện, khơng quên ý nghĩa dây quấn đổi chiều Đổi chiều q trình biến đổi dịng điện chiều đầu vào thành dòng xoay chiều phân bố cách xác dịng điện tới dây quấn phần ứng động Ở động chiều thông thường, đổi chiềuđược thực cổ góp chổi than Ngược lại, động chiều không chổi than, đổi chiều thực cách sử dụng thiết bị bán dẫn transitor, MOSFET, GTO, IGBT Bảng 1.1: So sánh động BLDC với ĐCMC thông thường Nội dung ĐCMC thơng thường ĐCMC khơng chổi than Cấu trúc khí Mạch kích từ nằm Mạch kích từ nằm Stato roto Tính đặc Đáp ứng nhanh dễ điều Đáp ứng chậm Dễ biệt khiển bảo dưỡng Sơ đồ nối dây Nối vòng tròn Đơn giản Cao áp: ba pha nối Y nối ∆ ∆ Bình thường dây pha nối Y có điểm trung tính nối đất pha Đơn giản nhất: nối pha Phương pháp đổi Tiếp xúc khí chổi Chuyên mạch điện từ sử chiều than cổ góp dụng thiết bị bán dẫn Transitor, IGBT vvv Phương pháp xác Tự động xác định Sử dụng cảm biến vị trí: định vị trí roto chổi than Cảm biến quang học, phần từ Hall Phương pháp đảo Đảo chiều điện áp nguồn Sắp xếp lại thứ tự tín chiều hiệu logic 1.1 Cấu tạo động BLDC Cấu tạo BLDC motor gồm stato, roto cảm biến vị trí 1.1.1 Stato Phân loại BLDC motor theo stato có loại: pha, hai pha ba pha Trong động ba pha sử dụng rộng rãi Hình 1.1 Cấu tạo BLDC motor Stato bao gồm lõi thép thép kỹ thuật điện ghép cách điện với dây quấn Hình dạng suất điện động BLDC motor hình sin hình thang, tùy theo cách quấn dây khe hở khơng khí Động có suất điện động hình sin tạo moment mượt mà động hình thang, chi phí cao chúng sử dụng thêm cuộn dây đồng 1.1.2 Roto Roto bao gồm trục đông nam châm vĩnh cửu bối trí xen kẽ cực bắc nam Hình 1.2 Roto Để đạt mô-men xoắn cực đại động cơ, mật độ từ thông vật liệu phải cao Cần có vật liệu từ tính thích hợp cho roto để tạo mật độ từ trường yêu cầu Hình bên cho thấy mặt cắt ngang loại roto theo sếp nam châm roto Hình 1.3 Mặt cắt ngang loại roto 1.1.3 Cảm biến xác định vị trí roto Hình 1.4 Cảm biến Hall thực tế BLDC motor sử dụng cảm biến vị trí hiệu ứng Hall (gọi tắt cảm biến Hall) Cảm biến Hall gắn stato BLDC để phát nam châm vĩnh cửu roto quét qua Các cảm biến Hall gắn để 0 tạo tín hiệu phản hồi lệch pha 60 hay 120 điện Hình 1.5 Điện áp phản hồi CB Hall lệch pha 60 120 Hiệu ứng Hall: hiệu ứng vật lý thực áp dụng từ trường vng góc lên làm kim loại hay chất bán dẫn (thanh Hall) có dịng điện chạy qua Lúc người ta nhận hiệu điện (hiệu Hall) sinh hai mặt đối diện Hall Hình 1.6 Hiệu ứng Hall Bảng 2.17 Các tiêu lý – hóa đường trắng Tên tiêu Độ Pol, (oZ), không nhỏ Hàm lượng đường khử, % khối lượng (m/m), không lớn Mức Hạng A Hạng B 99,7 99,5 0,1 0,15 0,07 0,1 0,06 0,07 160 200 Tro dẫn điện, % khối lượng (m/m), không lớn Sự giảm khối lượng sấy 105oC 3h, % khối lượng (m/m), không lớn Độ màu, đơn vị ICUMSA, không lớn Bảng 2.18 Chỉ tiêu chất nhiễm bẩn đường trắng Dư lượng sunfua dioxit (SO2) ≤ 20 mg/kg ≤ 70 mg/kg Tạp chất không tan nước ≤ 60 mg/kg ≤ 90 mg/kg Hàm lượng Asen (As) ≤ mg/kg Hàm lượng Đồng (Cu) ≤ mg/kg ≤ 0.5 mg/kg Hàm lượng Chì (Pb) 2.8 MUỐI 2.8.1 Tổng quan Thành phần: NaCl (97%) tạp chất khác - Ảnh hưởng đến hoạt động vi sinh vật enzym khối bột nhào - Ảnh hưởng đến khả hút giữ nước gluten - Tăng độ dai khối bột nhào trước qua máy cán, cắt - Là chất làm tăng mùi vị cho sản phẩm 2.8.2 Chỉ tiêu chất lượng Bảng 2.19 Chỉ tiêu chất lượng muối ăn sản xuất (TCVN 3974 – 84) Tên tiêu Màu sắc Thượng hạng Trắng trong, trắng Hạng Trắng, ánh xám, Hạng Trắng xám, trắng nâu ánh vàng, ánh hồng Mùi vị Không mùi Dung dịch muối 5% có vị mặn khiết, khơng có vị lạ Dạng bên ngồi & Cỡ hạt Khơ Cỡ hạt – 15 mm Hàm lượng NaCl, tính theo % lượng khơ, 97,00 95,00 93,00 0,25 0,40 0,80 9,50 10,00 10,50 không nhỏ Hàm lượng chất khơng tan nước, tính theo % khối lượng khơ, khơng lớn Hàm lượng ẩm, tính theo %, không lớn Hàm lượng ion, Ca2+ 0.30 0.45 0.55 tính theo% khối lượng Mg2+ 0.40 0.70 1.00 khô, không lớn SO42- 1.10 1.80 2.35 2.9 CHOCOLATE 2.9.1 Tổng quan Khi sản xuất bánh donut, nguyên liệu chocolate lựa chọn chocolate phủ (couverture chocolate) chocolate sữa phủ (milk couverture hocolate) thường dùng để phủ lên sản phẩm, người ta dùng hỗn hợp kem phủ thay gồm cacao, chất tạo dầu thực vật Chocolate sản phẩm đồng thể hỗn hợp cacao lỏng, cocoa paste, cocoa press cake và/ bột cacao với bơ cacao sữa bột Chocolate sữa có chứa lecithin lactose, chất háo nước, có tính chất giữ ẩm, hạ hoạt độ nước hiệu [7] 2.9.2 Chỉ tiêu chất lượng Chỉ tiêu chất lượng chocolate tuân theo văn Tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 10727:2015 chocolate sản phẩm chocolate Bảng 2.20 Chỉ tiêu cảm quan chocolate Chỉ tiêu Đặc trưng Màu sắc Không có tượng nở hoa bề mặt Mùi vị Hệ đồng nhất, màu đồng Cấu trúc Khơng có mùi lạ, vị kim loại Bảng 2.21 Chỉ tiêu hoá lý chocolate Thành phần (%) (a) Sản phẩm Bơ cacao Chất khô từ cacao không Tổng chất khô từ cacao Chất béo sữa Tổng chất khô từ sữa chứa chất béo ≥ 31 Chocolate phủ Chocolate sữa phủ (b) ≥ 2.5 ≥ 35 ≥ 2.5 ≥ 25 ≥ 3.5 ≥ 14 (a): Tính theo chất khô tổng sản phẩm sau trừ khối lượng thành phần khác (b): “Chất khô từ sữa” phần bổ sung thành phần sữa theo tỷ lệ sản phẩm, ngoại trừ chất béo sữa thêm vào loại bớt Bảng 2.22 Chỉ tiêu sinh học chocolate Chỉ tiêu Đơn vị Kết TSVSVHK CFU/g ≤ 104 Coliform CFU/g ≤ 10 E.coli MPN/g ≤3 CFU/25g KPH S.aureus CFU/g ≤ 10 Cl.perfrigens CFU/g ≤ 10 B.cereus CFU/g ≤ 10 Tổng nấm men - nấm mốc CFU/g ≤ 102 Salmonella 2.10 PHỤ GIA 2.10.1 Acid Sorbic (E200) 2.10.1.1 Tổng quan Tên hóa học: acid sorbic; acid 2,4 - hexadienoic; acid 2-propenylacrylic Công thức hóa học: C6H8O2 Acid Sorbic có nhiều vai trị đặc biệt làm bánh nói chung sản xuất bánh Donut nói riêng: ✔ Chống nấm men - nấm mốc: Hoạt tính chống vi sinh vật acid sorbic thể mạnh hợp chất trạng thái không phân ly, pKa acid sorbic 4.75 hoạt tính chống vi sinh vật thể mạnh pH thấp không tồn pH > – 6.5 Acid sorbic có tác dụng nấm mốc nấm men mạnh so với vi khuẩn ✔ Phản ứng khử: phá vỡ liên kết disulfur, làm giảm thời gian phối trộn 2.10.1.2 Chỉ tiêu chất lượng Các tiêu cho E200 dựa vào hai văn TCVN 10630:2015 + QCVN - 12 : 2010/BYT Bảng 2.23 Chỉ tiêu chất lượng cho Acid Sorbic Chỉ tiêu Mức Độ hòa tan nước Dải nhiệt độ nóng chảy Rất tan nước, tan etanol 132 - 135oC Hàm lượng nước, % khối lượng, không lớn 0.5 Hàm lượng acid sorbic (C6H8O2), % khối lượng tính theo chất khô, không nhỏ 99 Hàm lượng tro sulfat, % khối lượng, không lớn 0.2 Hàm lượng aldehyde, tính theo formaldehyde, % khối lượng, khơng lớn 0.1 Hàm lượng chì, mg/kg, khơng lớn Liên kết đơi Phải có phản ứng đặc trưng cho liên kết đôi 2.10.2 Lecithin 2.10.2.1 Tổng quan Lecithin thường thu từ loại hạt chứa dầu dùng cho thực phẩm, đặc biệt đậu tương từ nguồn động vật; hỗn hợp phức phosphatid không tan axeton chứa chủ yếu phosphatidyl-cholin, phosphatidyl-etanolamin phosphatidyl-inositol, kết hợp với hàm lượng khác chất khác triglyxerit, axit béo cacbohydrat Loại tinh chế chứa thành phần với tỉ lệ khác phụ thuộc vào dạng phân đoạn sử dụng; dạng không chứa dầu, chiếm ưu triglyxerit axit béo loại bỏ, sản phẩm chứa không nhỏ 90 % phosphatid gồm tất số phân đoạn phức phosphatid Trong sản xuất bánh Donut, Lecithin vừa chất nhũ hố, vừa đóng vai trị chất chống oxy hoá bánh 2.10.2.2 Chỉ tiêu chất lượng Các tiêu chất lượng Lecithin dựa vào văn TCVN 11175:2015 Bảng 2.24 Các tiêu hố lý Lecithin Chỉ tiêu Độ hịa tan Mức yêu cầu Chỉ tan phần nước; dễ hydrat hóa tạo thành dạng nhũ tương; phosphatid khơng chứa dầu tan axit béo khơng tan loại dầu không bay Hàm lượng lecithin, % khối lượng chất không tan axeton, không nhỏ 60 Hao hụt khối lượng sấy 105℃ h, % khối lượng, không lớn Trị số axit, không lớn 36 Trị số peroxit, không lớn 10 Hàm lượng chất không tan toluen, % khối lượng, không lớn 0.3 Hàm lượng chì, mg/kg, khơng lớn Trạng thái sản phẩm tự nhiên sản phẩm tinh chế thay đổi từ dạng dẻo đến dạng lỏng, phụ thuộc vào hàm lượng axit béo tự hàm lượng dầu có mặt hay khơng có mặt chất pha lỗng khác; Màu từ màu vàng nhạt đến màu nâu, tùy theo nguồn gốc, theo mùa vụ việc có tẩy hay khơng tẩy màu; CHƯƠNG QUY TRÌNH CƠNG NGHỆ SẢN XUẤT BÁNH DONUT 3.1 SƠ ĐỒ QUY TRÌNH 3.1.1 Sơ đồ khối Sữa bột Hồn ngun Ngun liệu Nhào trộn Tạo hình Gia nhiệt Chiên Shortening Làm khơ Phủ chocolate Làm nguội Đóng gói Cake Donut 3.1.2 Sơ đồ thiết bị 3.2 GIẢI THÍCH QUY TRÌNH 3.2.1 Hồn ngun sữa 3.2.1.1 Mục đích cơng nghệ Chuẩn bị: Tạo dung dịch sữa đồng giúp trình phối trộn diễn dễ dàng Tránh tượng vón cục, khơng hồ tan hết phối trộn trực tiếp với bột nguyên liệu khác 3.2.1.2 Biến đổi nguyên liệu - Hóa lý: Sữa từ dạng bột, hoà tan trở thành dạng lỏng 3.2.1.3 Thiết bị Cho lượng nước vừa đủ ước lượng vào bồn chứa gia nhiệt đến 43 – 49oC, bột thêm vào từ từ ổn định, khởi động cánh khuấy đợi đến bột sữa tan hết Hình 3.2 Hệ thống hồn nguyên sữa thiết bị có cánh khuấy đặt lệch tâm thùng khuấy 3.2.2 Nhào trộn 3.2.2.1 Mục đích cơng nghệ - Chuẩn bị: trộn thành phần nguyên liệu với nhau, chuẩn bị khối bột để tạo hình bánh donut Yêu cầu giai đoạn phải trộn đồng nguyên liệu theo công thức, tạo điều kiện cho protein bột mì kết hợp với nước tạo nên màng gluten ướt 3.2.2.2 Biến đổi nguyên liệu - Hóa lý: có chuyển pha Trong trình nhào trộn, xảy chuyển pha Từ hai pha rắn (bột mì) - lỏng (nguyên phụ liệu dạng dung dịch) chuyển thành pha nhão - bột nhào dạng paste Trong khối bột nhào có ba pha: rắn, lỏng, khí phân bố với + Pha rắn: màng gluten pentosan không tan bao bọc hạt tinh bột + Pha lỏng: nước chứa chất tan muối, đường, protein hòa tan, pentosan tan, dextrin, + Pha khí: tạo nên tích lũy bọt khơng khí nhào bột nở tạo - Vật lý: có thay đổi tính chất lưu biến nhiệt độ nguyên liệu + Độ nhớt, độ dẻo, độ đàn hồi Vai trị việc hình thành nên cấu trúc bột nhào gliadin glutenin Khi nhào bột mì, đủ lượng nước gliadin glutenin hấp phụ nước tương tác với với thành phần khác khối bột nhào tạo sợi mỏng màng mỏng dính hạt tinh bột thấm nước lại với tạo thành màng gluten ướt [8] Trong thời gian nhào trộn, thành phần nguyên liệu trộn với nước tạo thành khối bột nhào dẻo, đàn hồi Độ nhớt, dẻo, đàn hồi bột nhào giảm xuống nhào đến thời gian xác định Vì vậy, trình nhào trộn phải xác định thời gian dừng để đạt thể tích bánh lớn + Quan hệ nhiệt độ thành phần: Khi phối trộn, nhiệt độ hỗn hợp bột tăng lên nhiệt sinh ma sát hút nước bột, chúng phụ thuộc vào qua biểu thức: o o o o t Cwater=3 t Cdough−(t Croom+t Cflour +friction factor ) Friction factor (hệ số ma sát) phải xác định thực nghiệm - Hoá học: xảy phản ứng oxy hố khử + Phản ứng oxy hóa: Trong cấu trúc gluten có chứa liên kết disulfur, có tính chất cứng Các liên kết bị phá vỡ nhào trộn, nhóm sulfhydril (-SH) hình thành từ kiên kết bị đứt, cho phép bột nở mềm, tăng thể tích Để trì cấu trúc này, liên kết phải hình thành, nhóm -SH phải bị oxy hóa để tạo liên kết disulfur mới, giữ bột ổn định Oxy cho phản ứng đến từ khơng khí bị đưa vào bột nhào, tác nhân khác acid ascorbic + Phản ứng khử: Đẩy nhanh trình nhào trộn khả phá vỡ liên kết disulfur gluten Có thể thêm vào hỗn hợp nhào Ví dụ: Acid sorbic thêm vào 100 - 2000 ppm (theo bột mì khơ) giảm thời gian trộn từ 20 – 30% [5] 3.2.2.3 Thiết bị Cấu tạo gồm chậu đặt cố định bàn phẳng, hình trịn bàn xoay Bên chậu có gắn nhiều cấu phối trộn, lắp cho gần với thành chậu gần sát đáy chậu Các cấu quay theo hướng ngược với hướng quay chậu Khi chậu quay, làm cho nguyên liệu tiếp xúc với cấu phối trộn nguyên liệu trộn Cơ cấu phối trộn thường dạng khung, dạng móc, dạng nĩa, dạng lồng sóc Một dạng khác thiết bị chậu giữ cố định cấu phối trộn chuyển động tỏng chậu [8] 3.2.2.4 Thông số công nghệ Thiết bị chọn để sản xuất bánh cake donut thiết bị phối trộn gián đoạn dạng chậu Các thơng số cơng nghệ trình bày sau: - Thời gian trộn: - phút - Năng suất - sức chứa: - 1400*12*57*0.001/60*7=111.72kg/mẻ - Chọn máy phối trộn dạng chậu có sức chứa 60kg (2 máy), 45kg (3 máy) để linh hoạt với giai đoạn sản xuất với mong muốn đầu khác - Cơng suất: từ 1.5 - 2.57 kW 3.2.3 Tạo hình Khối bột nhào sau nhào trộn tiếp vào phễu để đưa vào thiết bị ép đùn để cắt tạo hình bánh, giúp bánh có hình dạng vịng nhẫn với kích thước, khối lượng phù hợp 3.2.3.1 Mục đích cơng nghệ Chuẩn bị: Q trình tạo hình cắt khối bột thành khối có dạng vịng nhẫn có kích thước, độ dày phù hợp nhằm đảm bảo sản phẩm có diện tích bề mặt truyền nhiệt, truyền khối phù hợp để chuẩn bị cho trình chiên Nếu khối bánh có kích thước q lớn dày, biến đổi khối bánh q trình chiên khơng đồng Các biến đổi tâm bánh chưa đạt yêu cầu biến đổi bề mặt bánh vượt mức yêu cầu, làm giảm chất lượng bánh thành phẩm Nếu khối bánh có kích thước q nhỏ hay q mỏng, bánh dễ bị hình dáng trình chiên, làm giảm chất lượng cảm quan sản phẩm Hoàn thiện: tăng giá trị cảm quan sản phẩm bánh donut, giúp bánh có hình dạng đặc trưng bánh donut truyền thống 3.2.3.2 Biến đổi nguyên liệu Vật lý: Là biến đổi chủ yếu trình tạo hình Bên cạnh việc tạo kích thước hình dạng sản phẩm, làm tăng tỷ trọng sản phẩm việc tạo hình thực phương pháp ép đùn Hóa học: Sự tác động lực học ảnh hưởng đến số liên kết hóa học có khối bột, q trình ép đùn tạo hình làm thay đổi cấu trúc tính chất lý sản phẩm 3.2.3.3 Thiết bị Thiết bị sử dụng để tạo hình cho bánh donut trước chiên thiết bị ép đùn, hoạt động trọng lực Thiết bị có đặc điểm thơng tin sau: Các phận + Phễu nhập liệu (Hopper): + Pittong + Đĩa xylanh( Cylinder plate) + Xylanh (Cylinders) + Kẹp xylanh (Cylinder clamps) + Hệ thống cầu nâng thiết bị + Hệ thống truyền động (pneumatic system) + Hệ thống kiểm sốt điện Ngun lí hoạt động Khối bột đặt phễu nhập liệu, bột nhào kéo xuống hướng phía xylanh trọng lực Khi bột nhào di chuyển xuống, có cảm biến điều khiển hệ thống đóng mở pittong Khi pittong vị trí mở, bột nhào rơi xuống, lấp đầy xylanh Sau đó, pittong đóng lại, ép xuống đùn bột nhào khỏi xylanh hình thành vịng bột Việc đóng mở máy cắt theo trình tự tạo dãy vịng bột rơi vào chất béo nóng phía thiết bị ép đùn Thiết bị tạo hình trọng lực phù hợp cho quy trình chế biến liên tục, đồng cắt nhả vòng bột cake donut vào băng tải thiết bị chiên bên Bên cạnh thiết bị tạo hình hoạt động trọng lực cịn có thiết bị hoạt động áp suất khơng khí chân không: + Với thiết bị hoạt động áp suất khơng khí, cổng quay (rotary gate) kéo khối bột từ phễu vào khoang chứa hoạt động ống phân phối cho ống tạo hình khác Khối bột bị kéo vào ống áp suất khơng khí, sau bị đùn ngồi máy cắt mở đóng thành vịng đồng + Với thiết bị hoạt động chân không, pittong đơn tạo chân không, hút khối bột từ phễu vào xylanh cắt Đầu cắt đầu pittong kiểm sốt xác thể tích bột đưa vào ép đùn Khi nhận đủ lượng bột thiết lập trước, xylanh đóng lại, khối bột ép đùn thành dạng vịng nhẫn Hình 3.5 Cơ thiết bị tạo hình chế tạo hình bánh Hình 3.6 Cấu tạo thiết bị ép đùn trọng lực 3.2.3.4 Thông số công nghệ - Tỉ lệ đường kính pittong/xylanh: 2-1/8” tương đương với 53.975mm - Khối lượng vòng bột: 57g/cái - Năng suất thiết bị: 1400 tá/giờ - Thời gian tạo bánh: 2.15s/lần in - Hình dạng bánh: dạng vịng nhẫn trịn