nghiên cứu giải pháp để chuyển đổi công nghệ và thiết bị từ phương pháp truyền thống sang phương pháp mới trong sản xuất bánh tráng

NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG: - Tìm hiểu tổng quan về quy trình sản xuất và cơ sở lý thuyết, tính chất của bột gạo - Tìm hiểu, tính toán và chế tạo thiết bị thí nghiệm - Đề xuất phương pháp mô p

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

Công trình được hoàn thành tại: Trường Đại học Bách Khoa – ĐHQG-HCM

Cán bộ hướng dẫn khoa học : GS.TS Trần Doãn Sơn

Thành phần Hội đồng đánh giá luận văn thạc sĩ gồm:

(Ghi rõ họ, tên, học hàm, học vị của Hội đồng chấm bảo vệ luận văn thạc sĩ)

Xác nhận của Chủ tịch Hội đồng đánh giá LV và Trưởng Khoa quản lý chuyên ngành sau khi luận văn đã được sửa chữa (nếu có)

Trang i

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP.HCM

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập - Tự do - Hạnh phúc

NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ

I TÊN ĐỀ TÀI: NGHIÊN CỨU GIẢI PHÁP ĐỂ CHUYỂN ĐỔI CÔNG NGHỆ VÀ

THIẾT BỊ TỪ PHƯƠNG PHÁP TRUYỀN THỐNG SANG PHƯƠNG PHÁP MỚI TRONG SẢN XUẤT BÁNH TRÁNG

(Research solutions to convert technology and equipment from traditional method to new method in rice paper production)

II NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG:

- Tìm hiểu tổng quan về quy trình sản xuất và cơ sở lý thuyết, tính chất của bột gạo - Tìm hiểu, tính toán và chế tạo thiết bị thí nghiệm

- Đề xuất phương pháp mô phỏng và tiến hành mô phỏng sự phân bố nhiệt độ trên bề mặt mâm, từ đó làm cơ sở thiết kế cách phân bố điện trở tương ứng

- Sử dụng phương pháp quy hoạch thực nghiệm để tìm sự ảnh hưởng giữa nhiều yếu tố đầu vào đến chất lượng bánh tráng gạo

III NGÀY GIAO NHIỆM VỤ : 06/02/2023

IV NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ: 10/12/2023

V CÁN BỘ HƯỚNG DẪN : GS.TS Trần Doãn Sơn

Trang ii

LỜI CẢM ƠN

Tác giả mong muốn bày tỏ sự trân trọng và gửi lời cảm ơn chân thành đến Thầy GS.TS Trần Doãn Sơn, người đã có nhiều kinh nghiệm trong nghiên cứu và chế tạo thực tế với các thiết bị sản xuất sản phẩm từ nông nghiệp

Trong những năm gần đây cùng với sự phát triển không ngừng của lĩnh vực cơ khí tự động hóa, cũng như việc ứng dụng kĩ thuật vào trong công cuộc sản xuất Điều đó góp phần nâng cao việc sản xuất cũng như chất lượng sản phẩm và năng suất của doanh nghiệp Từ đó làm nền tảng để phát triển nền kinh tế của đất nước

Hiện nay, thiết bị sản xuất các sản phẩm thực phẩm từ bột gạo đã được thương mại hóa trên thị trường Việt Nam cũng như thế giới Ngoài những sản phẩm truyền thống, tác giả mong muốn được phát triển thêm các sản phẩm được sản xuất bằng thiết bị công nghệ mới Điều đấy mang ý nghĩa thực tiễn giúp mang tính cạnh tranh cao và hữu ích cho người sử dụng

Cuối cùng, tác giả muốn đặc biệt cảm ơn đến gia đình cùng với quý Thầy/Cô khoa Cơ khí trường Đại Học Bách Khoa TP.HCM cùng toàn thể các phòng ban liên quan đã tạo điều kiện thuận lợi cho tác giả được hoàn thành tốt nhiệm vụ của mình./

Trân trọng cảm ơn!

Trang iii

TÓM TẮT LUẬN VĂN

Luận văn này sẽ nghiên cứu chuyển đổi công nghệ và thiết bị từ phương pháp truyền thống sang phương pháp mới trong sản xuất bánh tráng Từ nghiên cứu đấy, tác giả thực hiện thí nghiệm thực tiễn với sự hỗ trợ của thầy hướng dẫn và sinh viên đại học bằng nhiều thông số đầu vào Bằng luận văn này, tác giả cũng sử dụng phương pháp quy hoạch thực nghiệm Box-Wilson (Central Composite Design) để tìm ra mối liên hệ giữa các yếu tố đầu và chất lượng sản phẩm Nhưng với thời gian có hạn, luận văn chỉ dừng lại ở quy hoạch thực nghiệm cho sản phẩm là bánh tráng gạo loại dày

ABSTRACT

This thesis will research the conversion of technology and equipment from traditional methods to new methods in rice paper production From that research, the author performed practical experiments with the support of instructors and university students using many input parameters In this thesis, the author also uses the Box-Wilson experimental planning method (Central Composite Design) to find the relationship between initial factors and product quality However, due to time constraints, the thesis was only able to plan the product's experiments—thick rice paper

Trang iv

LỜI CAM ĐOAN

Tác giả xin cảm đoan về nội dung trong nghiên cứu của luận văn này do chính mình thực hiện dưới sự hướng dẫn tận tình chỉ dạy của Thầy GS.TS.Trần Doãn Sơn và việc tìm hiểu, nghiên cứu qua các tài liệu tham khảo về lĩnh vực liên quan

Tác giả rất mong được sự góp ý và chỉ dạy nhiều hơn từ Qúy Thầy/Cô để hướng nghiên cứu này được sáng tỏ hơn./

TP Hồ Chí Minh, ngày 10 tháng 12 năm 2023

(Ký tên và ghi rõ họ tên)

Lý Bá Nguyên

1.2 Công nghệ và thiết bị sản xuất bánh tráng gạo hiện nay 3

1.2.1 Tình hình nghiên cứu trong nước 3

1.2.4.2 Phương pháp quy hoạch thực nghiệm 8

1.3 Cơ sở lý thuyết của bột nước 8

1.3.1 Thành phần của bột nước 8

1.3.2 Tính chất hóa – nhiệt của bột nước 9

1.3.2.1 Nhiệt độ hóa hồ 9

1.3.2.2 Tỷ lệ amylose trong bột nước 9

1.3.2.3 Quá trình hydrat hóa và dehydrat hóa 10

1.3.2.4 Quá trình biến đổi trạng thái dưới tác động của nhiệt độ 11

1.4 Kết luận chương 1 12

CHƯƠNG 2: Thiết kế và chế tạo thiết bị thí nghiệm 13

2.1 Thiết kế 13

2.1.1 Sơ đồ nguyên lý 13

CHƯƠNG 3: Mô phỏng các yếu tố tác động đến quá trình làm lỏng bánh 22

3.1 Thông số mâm thiết kế theo cơ sở lý thuyết 22

3.2 Mô phỏng bằng Comsol Multiphysics 22

3.3 Thiết kế mâm sau khi mô phỏng 25

3.4 Kết luận chương 3 26

CHƯƠNG 4: Thí nghiệm 27

4.1 Phương pháp quy hoạch thực nghiệm 27

4.2 Chuẩn bị nguyên liệu 29

4.3 Yêu cầu về chất lượng 30

Trang vii

DANH MỤC HÌNH ẢNH

Hình 1.1: Những sản phẩm đặc trưng làm từ bột gạo 1

Hình 1.2: Công nhân đang thao tác trên thiết bị sản xuất bánh tráng gạo 4

Hình 1.3: Công nhân đang phơi bánh tráng thành phẩm 4

Hình 1.4: Quy trình công nghệ sản xuất bánh tráng gạo ở cơ sở sản xuất 5

Hình 1.5: Khả năng tạo màng 10

Hình 1.6: Biểu đồ quá trình gia nhiệt bột nước 11

Hình 2.1: Sơ đồ nguyên lý của thiết bị thí nghiệm 13

Hình 2.2: Sơ đồ nguyên lý của cụm cung cấp bột 15

Hình 2.3: Thông số kỹ thuật động cơ Altax 17

Hình 2.4: Sơ đồ vị trí lắp đặt van điện từ 18

Hình 2.5: Lắp đặt mô-tơ và đấu điện van điện từ vào Timer 19

Hình 2.6: Máy trộn bột dùng trong thí nghiệm 19

Hình 3.1: Mô hình và mô phỏng bằng phần mềm Comsol Multiphysics 23

Hình 3.2: Sự phân bố nhiệt độ ở mặt mâm 24

Hình 3.3: Sự phân bố nhiệt độ trên toàn bộ mâm trên 24

Hình 3.4: Thông số kĩ thuật của cặp mâm 25

Hình 3.5: Phương pháp bố trí điện trở nhiệt cho các mặt mâm 26

Hình 4.1: Kích thước mẫu được chọn cho thí nghiệm kéo đứt 29

Hình 4.2: Thiết bị dùng trong thí nghiệm 30

Hình 4.3 Sơ đồ giới hạn đường kính trong sản xuất bánh tráng 31

Hình 4.4: Kiểm tra các thông số của thiết bị 32

Hình 4.5: Kiểm tra các chế độ, nhiệt độ và thời gian 32

Hình 4.6: Mẫu sản phẩm đang được phơi khô 33

Hình 4.7: Thiết bị và dụng cụ kiểm tra 33

Hình 4.8: Sự ảnh hưởng độc lập đến độ dai của các nhân tố độc lập 38

Trang viii

DANH MỤC BẢNG

Bảng 4.1: Quy hoạch thực nghiệm quay đều (Box – Wilson) đối với độ dai 28 Bảng 4.2: Kết quả các lần thí nghiệm với giá trị đáp ứng độ dai 35

Một trong những vấn đề được quan tâm là tăng năng suất, để đáp ứng ngày càng tốt hơn nhu cầu thực tế Bên cạnh đó cũng góp phần không nhỏ vào việc an toàn vệ sinh thực phẩm

Việt Nam là một trong những nước nông nghiệp và sản phẩm được làm từ nguyên liệu gạo và mì rất phổ biến Các món ăn được chế biến kết hợp với bánh hỏi, bánh tráng, … được nhiều nước trên thế giới ưu thích Và ở những nước có những khu vực ẩm thực riêng mang phong cách của người Việt

Hình 1.1: Những sản phẩm đặc trưng làm từ bột gạo mì

Bánh tráng là một dạng bánh sử dụng nguyên liệu chính là bột tráng mỏng phơi khô, khi ăn có thể nướng giòn hoặc nhúng qua nước, được chế biến thành nhiều loại tùy thuộc vào chiều dày của bánh

Bánh tráng được phân loại dựa vào các tiêu chí sau: - Dựa vào nguồn nguyên liệu:

• Bánh tráng từ gạo • Bánh tráng từ bắp

Trang 2

• Bánh tráng từ khoai mì • Bánh tráng từ bột mì - Dựa vào gia vị:

• Bánh tráng ngọt • Bánh tráng mặn • Bánh tráng lạt

- Dựa vào độ dày của sản phẩm • Bánh tráng dày

• Bánh tráng mỏng • Giấy tinh bột

Ngoài ra, một số sản phẩm của bánh tráng được kể đến như:

- Bánh đa: là loại bánh tráng dày, thành phàn chính là bột gạo hòa tan với nước, có thể thêm vừng mè để tăng hương vị Sau đó bánh được nướng lên để thưởng thức - Bánh tráng bò bía: là loại bánh tráng tương đối dày đặc biệt làm bằng bột mì Loại bánh tráng này có lớp vỏ màu trắng đục, có độ dẻo, dai và xốp hơn hơn bánh tráng làm từ bột gạo Thông thường, bánh tráng bò bía được sử dụng để gói bo bia, nem rán vì khi chiên lên vỏ bánh giữ được độ giòn lâu và có mùi thơm béo béo của vỏ đậu xanh

- Bánh tráng rế: Là loại bánh tráng mỏng, nguyên liệu dùng để cuốn chả giò Thành phần gồm ít bột năng, bột mì và nhiều bột gạo (cụ thể tỉ lệ 50g bột năng, 50g bột mì và 500g bột gạo) Ngoài ra còn có trứng gà và các gia vị như đường, muối, dầu ăn

- Bánh tráng gạo: được làm chủ yếu từ bột gạo cao cấp có pha thêm ít bột năng để bánh có độ dẻo mỏng vừa phải, để khi cuốn bánh không bị gãy nát, không bị nếp gấp và không cần nhúng nước khi sử dụng Được sản xuất hoàn toàn từ bột gạo 100%, không có phẩm màu, không có chất tẩy trắng nên bánh có màu trắng ngà tự nhiên cùng hương gạo đặc trưng Ngoài ra, bánh còn có khá nhiều loại kích thước khác nhau nên người tiêu dùng có thể thoải mái lựa chọn

Trang 3

Kết luận: Bánh tráng gạo là loại bánh tráng được dùng phổ biến nhất do đáp ứng được các nhu cầu của người tiêu dùng khi ăn kèm với các món ăn truyền thống, có thể bảo quản lên đến 24h Vì vậy, bánh tráng gạo được chọn làm sản phẩm chính cho thiết bị của đề tài

1.2 Công nghệ và thiết bị sản xuất bánh tráng gạo hiện nay 1.2.1 Tình hình nghiên cứu trong nước

Ban đầu, bánh tráng gạo được sản xuất theo quy mô gia đình Sau đó, do nhu cầu tiêu thụ tăng nhanh cùng với sự công nghiệp hóa không ngừng phát triển, việc sản xuất bánh tráng gạo hàng loạt để đáp ứng và phục vụ nhu cầu người tiêu dùng là rất cần thiết Hiện nay, bánh tráng gạo là sản phẩm dần không chỉ tỏa khắp Việt Nam mà còn vươn ra các quốc gia và vùng lãnh thổ lân cận Bánh tráng mang ý nghĩa là món ăn truyền thống của dân tộc Việt Nam, do đó nguồn gốc xuất xứ của ẩm thực này hầu hết từ nước ta Trong thời kì công nghiệp hóa, nhằm mục đích cơ giới hóa quy trình sản xuất bánh tráng cũng như nâng cao chất lượng và năng suất sản phẩm Thế nên, một số đề tài được các GS.TS nghiên cứu về mô hình sản xuất bánh tráng mỏng khá quy mô, hiện đang áp dụng ở nhiều xí nghiệp chế biến thực phẩm tại một số tỉnh thành như Thanh Hóa, Bến Tre, Trà Vinh, TPHCM…., mặc dù vẫn còn một số khâu phải thực hiện bằng phương pháp thủ công Dù vậy, đây là những tia hy vọng mới trên con đường cơ giới hóa cho sự phát triển của sản xuất bánh tráng

Trang 4

Hình 1.2: Công nhân đang thao tác trên thiết bị sản xuất bánh tráng gạo

Hình 1.3: Công nhân đang phơi bánh tráng thành phẩm

Gạo sẽ được ngâm trong các thùng chuyên dụng bằng thép Inox, trong khoảng thời gian nhất định Việc ngâm gạo sẽ có các tác dụng:

• Công đoạn nghiền thành bột (nghiền ướt):

- Sau khi gạo ngâm đủ thời gian sẽ được chuyển qua công đoạn nghiền ướt Máy sử dụng cho công đoạn này là máy nghiền ướt bằng đĩa quay Quá trình nghiền sẽ giúp cấu trúc tế bào và lớp màn được giải phóng Đồng thời, các chất dinh dưỡng như glucid, lipid và protein được hòa tan

- Sau khi nghiên gạo sẽ thành khối bột nhão với lượng dinh dưỡng cao Quá trình nghiên phải đảm bảo lượng nước vừa phải Nếu quá khô sẽ gây ra lượng tinh bột bị phá hủy Lượng nước quá nhiều tốn thời gian nghiền

• Công đoạn gạn lọc bột

Sau khi nghiền bột nhão sẽ được chuyển qua công đoạn lọc để loại bỏ các hạt có kích thước lớn Nếu dịch bột không được lọc thì quá tráng bề mặt sẽ không được mịn Dịch bột qua công đoạn lọc sẽ được chia thành hai phần là dịch lọc và bã Đối với các dây chuyền lớn sàng rung được dùng cho mục đích lọc Thường sàng rung có khung hơi nghiêng theo phương ngang, có kích thước dài 4 m, phía dưới được lót một lớp lưới kim loại Môt motor nối sàng rung qua một thanh truyền động

• Công đoạn phối trộn:

Dịch của quá trình lọc sẽ được chuyển qua công đoạn phối trộn để làm đều hỗn hợp bột Đồng thời công đoạn này sẽ tiến hành bổ sung các phụ gia vào nguyên liệu để hỗ trợ quá trình tráng bánh Các phụ gia bao gồm:

- Phụ gia cấu trúc (tinh bôt biến tính, CMC, polysaccharide, sorbitol, glycerin… - Phụ gia bảo quản (Calcium phosphate, BHA, BHT, )

- Bổ sung muối để tăng khả năng giữ nước cho bánh, đồng thời ức chế vi sinh vật

• Công đoạn làm bánh tráng:

Hỗn hợp dịch bột và phụ gia sẽ được bơm qua hệ thống chiết rót Tiếp đến, chúng sẽ được bơm qua khuôn đổ có chiều dày từ 1-1.5mm Các khuôn được bố trị

• Công đoạn hấp bánh

Bánh sau khi trải qua công đoạn tráng sẽ đi đến máy hấp, công đoạn này sẽ giúp tinh bột hoàn toàn được hồ hóa Yêu cầu kỹ thuật cho công đoạn sấy là:

- Nhiệt độ hấp 100 - 120⁰C - Áp suất hơi 1,1 - 1,5 atm - Lưu lượng hơi 1 tấn/h - Thời gian hấp 1 - 5/min - Độ ẩm sau hấp 53%

• Công đoạn sấy và hong bánh

- Bánh tráng được trải qua công đoạn sấy để giảm hàm lượng ẩm xuống 12 -14% Quá trình sấy sẻ giúp lượng nước từ trong đi ra ngoài do sự chênh lệch áp suất Thời gian và nhiệt độ sấy sẽ được kiểm soát để không gây nứt sản phẩm - Công đoạn sấy được thực hiện bằng máy sấy nhiều tầng di chuyển bằng các

băng tải Nhiệt độ sấy được gia nhiệt bằng các lò sấy bằng điện Sau khi sấy bánh được đem đi hong khô bằng gió để đạt được chất lượng theo yêu cầu

1.2.3 Nhận xét ưu, nhược điểm 1.2.3.1 Ưu điểm

- Nâng cao năng suất hơn so với phương pháp truyền thống - Dễ tự động hóa hơn so với phương pháp truyền thống

Để làm rõ nội dung cần thực hiện Đề tài có các mục tiêu cần thực hiện như sau: - Mô phỏng: Mô phỏng sự phân bố nhiệt độ trong quá trình ép đùn của cặp mâm ảnh hưởng đến tính chất của bột gạo, để lựa chọn thông số chế tạo của cặp mâm hấp, cùng cách bố trí điện trở trên cặp mâm

- Quy hoạch thực nghiệm: Thí nghiệm trên thiết bị với nguyên liệu cụ thể và thử nghiệm thay đổi nhiều yếu tố đầu vào, để được sản phẩm đạt yêu cầu, giảm giá thành khi đưa ra thương mại

1.2.4.2 Phương pháp quy hoạch thực nghiệm

Sử dụng phương pháp thực nghiệm và mô phỏng để kiểm tra sự phân bố nhiệt độ ở cặp mâm ảnh hưởng đến chất lượng, thông qua thiết bị kiểm tra kéo đứt, đánh giá cảm quan về chất lượng của sản phẩm đầu ra

Sử dụng phương pháp thực nghiệm bậc 2 quay đều (Box-Wilson/Central Composite Design) cho 3 nhân tố để quy hoạch và phân tích thực nghiệm, lựa chọn các thông số tối ưu trong quá trình vận hành phù hợp với nhiều giá trị đầu vào về nhiệt độ, thời gian khác nhau

1.3 Cơ sở lý thuyết của bột nước 1.3.1 Thành phần của bột nước

Nguyên liệu chính thường là bột gạo (nhiều nơi dùng sắn, ngô, đậu xanh hoặc pha trộn chung) pha lỏng vừa phải với nước Có cho vào đó một ít bột sắn với một tỷ lệ hợp lý để bánh có thêm độ dẻo, ít bị bể và dễ tráng mỏng, nếu pha nhiều bột sắn (khoai mì) sẽ làm cho bánh có vị chua

Thành phần dinh dưỡng của hạt gạo được thống kế trong bảng sau:

(Nguồn: Viện nghiên cứu dinh dưỡng tại Đại Học Mahidol, Thái Lan)

1.3.2 Tính chất hóa – nhiệt của bột nước 1.3.2.1 Nhiệt độ hóa hồ

Thời gian để nấu chín gạo được xác định bở nhiệt độ hóa hồ (GT) Điều kiện ngoại cảnh như nhiệt độ trong giai đoạn lúa chín ảnh hưởng đến GT Nhiệt độ môi trường cao làm GT cao hơn GT của gạo được xác định bởi giá trị lan tỏa trong kiềm Ở các nước trồng lúa có một sự ưa chuộng rõ ràng với gạo có nhiệt độ hóa hồ trung bình

1.3.2.2 Tỷ lệ amylose trong bột nước

Tinh bột tạo nên khoảng 90% hàm lượng vật chất khô trong gạo xát Tinh bột là hợp chất cao phân tử của glucose Amylose là hợp chất cao phân tử dạng thẳng của glucose Hàm lượng amylose của tinh bột thường chiến 15-35% Gạo có hàm lượng amylose cao thường có độ nở thể tích và độ vón cục cao

Amylose cao làm cơm khô, ít mềm và trở cứng khi để nguội Ngược lại, amulose thấp nấu cơm ẩm và dẻo Gạo amylose trung bình được ưa chuộng hơn ở hầu hết các vùng trồng lúa trên thế giới ngoại trừ những nơi trồng lúa japonica có amylose thấp

Dựa vào hàm lượng amylose, gạo được phân loại theo các nhóm amylose như sau:

Hàm lượng amylose trung bình 20 – 25

(Nguồn: JICA, IRRI)

1.3.2.3 Quá trình hydrat hóa và dehydrat hóa a Khả năng tạo màng

Tinh bột có khả năng tạo màng tốt Để tạo màng, các amylose và amylopectin phải duỗi thẳng mạch, sắp xếp lại, tương tác trực tiếp với nhau bằng liên kết hydro hoặc gián tiếp thông qua nước.Màng có thể thu được từ dung dịch phân tán trong nước Dạng màng này dễ trương ra trong nước

Hình 1.5 : Khả năng tạo màng

Quá trình tạo màng:

• Giai đoạn 1: Từ bề mặt, nước bốc hơi, nồng độ tinh bột tăng lên, các phân tử tinh bột tiến lại gần nhau, hướng từ biên vào tâm dưới tác dụng của môi trường phân tán

• Giai đoạn 2: Nước nằm giữa phân tử tiếp tục bốc hơi, các phân tử tinh bột tiếp xúc với nhau nhiều hơn và tiếp tục bị biến dạng Sức căng bề mặt có vai trò rất quan trọng, có khuynh hướng làm co bề mặt hệ thống Mức độ các phân tử bị biến dạng phụ thuộc vào module đàn hồi và độ nhớt của chúng Có thể thêm vào các chất hóa dẻo để tạo ra màng có độ đồng đều rõ hơn

Trang 11

• Giai đoạn 3: Khi tiếp xúc với nhau, các phân tử tinh bột bắt đầu thể lực liên kết Các tính chất cơ lý của màng sẽ phụ thuộc vào các hiện tượng xảy ra trong giai đoạn này

Khi khô, thể tích của màng bị giảm, dẫn đến sự co ngót chiều dày và xuất hiện ứng suất nội Sự co ngót màng càng lớn khi nồng độ tinh bột càng nhỏ và sự hydrate hóa càng cao Do đó, người ta thường thêm vào các chất pha loãng để làm giảm sự hydrate hóa và do đó giảm được sự co ngót

b Khả năng tạo sợi

Tinh bột cũng có khả năng tạo sợi Chính nhờ khả năng này mà người ta có thể làm bún, miếng, hủ tiếu, bánh tráng gạo hoặc bánh tráng vừng các loại

Có thể tạo sợi bằng cách cho dịch tinh bột qua một bản đục lỗ với đường kính thích hợp Khi đùn qua lỗ này chúng sẽ định hướng theo dòng chảy, các phân tử tinh bột có xu hướng kéo căng ra và sắp xếp song song với nhau theo phương của trọng lực

Các sợi ra khỏi khung còn ướt, chúng ướng nhúng ngay vào bể nước nóng để hồ hoá và định hình sợi bún do tác dụng của nhiệt

Các phân tử tinh bột đã được sắp xếp trong từng sợi sẽ tương tác với nhau và với nước bằng liên kết hyđrô để hình thành sợi bún

1.3.2.4 Quá trình biến đổi trạng thái dưới tác động của nhiệt độ

Hình 1.6: Biểu đồ quá trình gia nhiệt bột nước

Giai đoạn 2: gia nhiệt từ 50oC đến 160oC

+ Ở giai đoạn này, bột nước bắt đầu nhão và hồ hóa từ khoảng 75-800C, và độ nhớt tăng dần đến khoảng 950C Sau đó gia nhiệt thêm nhưng thấy độ nhớt bắt đầu giảm

Giai đoạn 3: giữ nhiệt ổn định ở 150-160oC

+ Ở giai đoạn này ta thấy độ nhớt giảm xuống, ta gọi giai đoạn này là giai đoạn phân hủy, khi giai đoạn này càng kéo dài, nghĩa là sự tổn thất càng cao, do dính và mất nước

Giai đoạn 4: làm nguội từ 160°C xuống tới 50°C

+ Trong giai đoạn làm nguội, độ nhớt tăng lên trở lại được quan sát thấy khi hạ nhiệt độ xuống mức 50°C Đây được gọi là giai đoạn độ nhớt được thiết lập lại Giá trị này được xem là thước đo độ kết tinh lại của bột trong quá trình làm nguội Giai đoạn 5: giữ nhiệt ổn định tại 50°C

+ Sau khi làm nguội, hỗn hợp lúc này được giữ nhiệt ở 50°C một lúc để độ nhớt đạt đến mức ổn định Đây được gọi là độ nhớt cuối cùng Từ đó, ta ghi nhận được giá trị của độ nhớt thiết lập lại được xác định bằng sự chênh lệch giữa độ nhớt đỉnh (ở giai đoạn 2) và độ nhớt cuối cùng

1.4 Kết luận chương 1

Với những đặc điểm hoá - nhiệt đã kể ở trên cho thấy được các thuộc tính cơ bản của bột gạo Tác giả sử dụng phần mềm mô phỏng cùng phương pháp quy hoạch thực nghiệm để đánh giá chất lượng bánh tráng gạo Việc mô phỏng và quy hoạch thực nghiệm giúp cho quá trình thiết kế, thử nghiệm vận hành được đơn giản và chính xác hơn, giảm thời gian và giá thành…

Trang 13

CHƯƠNG 2: Thiết kế và chế tạo thiết bị thí nghiệm

Dưới sự hỗ trợ của sinh viên đại học, các kết quả của quá trình tính toán được chọn như sau

2.1 Thiết kế

2.1.1 Sơ đồ nguyên lý

Hỗn hợp bột gạo và nước được hòa trộn trong cụm trộn bột sau khoảng thời gian nhất định Sau đó, thông qua van điện từ định thời thời gian rót hỗn hợp vào mâm (thời gian van điện từ mở trùng với thời gian mâm xoay vừa dừng lại, kết hợp với cơ cấu nâng làm mở nắp mâm) Mâm được mở nắp chờ sẵn thông qua cơ cấu nâng được gắn trên bàn xoay Cứ sau khoảng thời gian 2 – 5s , bàn xoay sẽ quay một nhịp nhờ vào công tắc đóng ngắt theo thời gian được cài đặt sẵn (Timer) Như thế, trong khoảng thời gian mâm đóng lại, hỗn hợp được nướng chín từ 7 – 15s Khi mâm xoay được quay đến cơ cấu nâng, nắp mâm mở ra và cụm lấy bánh dùng năng lượng để đưa bánh ra ngoài Việc phơi bánh vẫn được thực hiện bằng tay và đóng gói sản phẩm

Hình 2.1: Sơ đồ nguyên lý của thiết bị thí nghiệm

2.1.2 Một số kết quả tính toán a Cụm tạo hình sản phẩm

Do khuôn được sử dụng trong dây chuyền là dạng tròn nên việc tạo hình bánh sẽ là dạng tròn tiêu chuẩn tùy theo lượng bơm bột sẽ tạo ra bánh có độ dày và kích

Trang 14

thước khác nhau và sẽ nhỏ hơn hoặc bằng kích thước khuôn Kích thước bánh tiêu

chuẩn để tính toán là dạng tròn với đường kính 150mm và độ dày 2mm

Một giải pháp để tạo hình bánh có dạng khác là tạo các khuôn dạng bánh nhỏ bằng nhôm bỏ vào khuôn nướng vói các loại hình khác nhau tùy theo yêu cầu, có độ dày 2 mm để tạo các hình cho bánh

d Tính toán nhiệt lượng

Thể tích mỗi miếng nhôm:

Trang 15

Nhiệt lượng cần truyền để nướng bánh:

𝑄 = 2 𝑚𝐴𝑙 𝑐𝐴𝑙 (𝑡2− 𝑡1) = 2.0,52.880 (156 − 30) = 115315𝐽 ≈ 116𝑘𝐽 Qthu = Qtỏa = 116 kJ

Công suất tỏa nhiệt: P = Q/t = 156000/33 = 3494 (W) Ta có phương trình tính điện trở và cường độ dòng điện:

3, 4

R IUR I TQ

R IQR I

  

Lượng nhiệt mất đi khi mở khuôn:

𝑄 = 𝛼𝐴𝑙 𝐹 (𝑡2− 𝑡1) = 202.0,05 (156 − 30) = 1272𝐽

e Cụm cấp bột

Hình 2.2: Sơ đồ nguyên lý của cụm cung cấp bột

Nguyên lý: Bột được đổ vào trong thùng bột (2) được bơm nhu động (5) bơm

vào khuôn bánh (6) thông qua ống dẫn bột (4) Đồng thời motor (1) quay làm cánh

T: Momen xoắn ra của trục bơm Pbơm: Công suất của bơm nhu động

nbơm: Số vòng quay của bơm nhu động (600vg/ph)

0,0949,55.10 9,55.10

Momen xoắn cực đại(Nm)