Gíao trình Thiết bị thực phẩm pdf

ðẠI HỌC ðÀ NẴNG TRƯỜNG ðẠI HỌC BÁCH KHOA KHOA HÓA- BỘ MÔN CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM GIÁO ÁN MÔN HỌC THIẾT BỊ THỰC PHẨM ( 4 ðƠN VỊ HỌC TRÌNH) BIÊN SOẠN: TS. TRƯƠNG THỊ MINH HẠNH TÀI LIỆU THAM KHẢO 1. Lâm Chí, Nguyễn Như Thung, ðoàn Dụ, Hồ Lê Viên (dịch), Những quá trình và thiết bị sản xuất thực phẩm, Nhà xuất bản khoa học kỹ thuật, Hà Nội, 1989. 2. ðoàn Dụ (chủ biên), Bùi ðức Hợi, Mai văn Lề, Nguyễn Như Thung, Công nghệ và các máy chế biến lương thực, Nhà xuất bản khoa học kỹ thuật, Hà Nội, 1983. 3. GS Trần Thanh Kỳ, Máy lạnh, Trường ðại học Bách khoa Thành phố Hồ Chí Minh, 1992. 4. Bùi Hài, Dương Quốc Hùng, Hà Mạnh Thư, Các thiết bị trao ñổi nhiệt, Trường ðại học Bách khoa Hà Nôị, 1996. 5. PGS.TS Lê văn Hoàng, Các quá trình và thiết bị công nghệ sinh học trong công nghiệp, Nhà xuất bản khoa học kỹ thuật, Hà Nội, 2004. 6. Vũ Bá Minh, Hoàng Minh Nam, Cơ học vật liệu rời, Nhà xuất bản khoa học và kỹ thuật ,1998. 7. Nguyễn Như Nam, Trần Thị Thanh, Máy gia công cơ học nông sản - thực phẩm, Nhà xuất bản giáo dục, 2000. 8. Nguyễn Trọng Thể ( dịch), Cơ sở thiết kế máy thực phẩm, A.I.A- Xokolov, Nhà xuất bản khoa học kỹ thuật, Hà Nội, 1976. 9. Các quá trình cơ bản trong sản xuất thực phẩm, Nhà xuất bản giáo dục, 2000. NỘI DUNG CHƯƠNG TRÌNH MỞ ðẦU PHẦN 1: Các máy vận chuyển Chương 1: Các máy và thiết bị vận chuyển PHẦN 2: Các máy cơ học Chương 2: Các máy phân loại và làm sạch Chương 3: Các máy làm nhỏ Chương 4: Các máy ép Chương 5: Các máy ñịnh lượng Chương 6: Các máy rửa chai PHẦN 3: Các thiết bị nhiệt Chương 7: Các thiết bị nhiệt 1 MỞ ðẦU 1. Cấu tạo và phân loại máy sản xuất thực phẩm 1.1. Cấu tạo máy Máy hiện ñại chủ yếu gồm: - Thiết bị nạp liệu - Các cơ cấu thừa hành có bộ phận làm việc - Các cơ cấu truyền dẫn (ñộng cơ) [nguồn ñộng lực] - Các máy hiện ñại thường có thêm hàng loạt các bộ phận phụ ñể: + ðiều chỉnh và hiệu chỉnh sự làm việc của máy + ðiều chỉnh máy, khởi ñộng, dừng máy, kiểm tra + Bảo vệ và chuyển ñổi 1.2. Phân loại máy sản xuất thực phẩm 1.2.1. Theo tính chất tác dụng lên sản phẩm gia công: - Máy: là trang bị trong ñó sản phẩm chịu tác ñộng cơ học, khi gia công trên máy ấy, sản phẩm không thay ñổi tính chất của nó, mà chỉ thay ñổi hình dạng, kích thước hoặc các thông số tương tự khác chịu tác ñộng cơ học - Thiết bị: là trang bị như máy công tác ñặc biệt, trong ñó sản phẩm bị thay ñổi tính chất vật lí hay hóa học hoặc trạng thái tổ hợp dưới các tác dụng như: cơ lí, sinh hóa, nhiệt ñiện ðặc ñiểm: + Máy: có các bộ phận làm việc chuyển ñộng trực tiếp tác dụng cơ học lên sản phẩm gia công + Thiết bị: Có một khoảng không gian nhất ñịnh (buồng làm việc) trong ñó tiến hành tác dụng lên sản phẩm với mục ñích thay ñổi tính chất của nó 1.2.2. Theo cấu tạo của quá trình - Máy làm việc gián ñoạn: Sản phẩm gia công chịu tác dụng trong suốt thời gian của một chu kì nhất ñịnh. Sau ñó quá trình lại tiếp diễn lặp lại có tính chất chu kì. Thành phẩm ñược lấy ra ở cuối chu kì - Máy làm việc liên tục: Thời gian của quá trình làm việc ổn ñịnh, nạp sản phẩm ban ñầu và lấy sản phẩm ñược tiến hành ñồng thời. Các bộ phận làm việc trong những ñiều kiện ổn ñịnh 1.2.3. Theo mức ñộ cơ khí hóa và tự ñộng hóa 2 - Máy không tự ñộng - Máy bán tự ñộng - Máy tự ñộng 1.2.4. Theo nguyên tắc phối hợp trong dây chuyền sản xuất - Máy riêng lẻ - Những máy tổ hợp hoặc bộ máy - Những máy liên hợp - Hệ thống máy tự ñộng 1.2.5. Theo ñặc ñiểm chức năng - Các máy và thiết bị vận chuyển: Băng tải, gàu tải, vít tải - Các thiết bị cơ học: Máy phân loại, máy nghiền, máy xay xát, máy cắt thái, máy chà, máy ép, - Các thiết bị lên men - Các thiết bị hóa lí: Chưng cất, tinh luyện, trích li, 2. Yêu cầu cơ bản ñối với máy sản xuất thực phẩm ðối với máy sản xuất thực phẩm, khi thiết kế, chế tạo và sử dụng chúng, ngoài những yêu cầu chung (ñộ cứng, sức bền, ñộ bền rung ñộng) còn phải ñáp ứng những yêu cầu sau: - Khả năng thực hiện quá trình công nghệ tiên tiến - Hiệu quả kinh tế kĩ thuật cao - Tính chống mòn cao - Giá thành hạ: Máy có kết cấu ñơn giản, vật liệu chế tạo ra nó rẻ tiền, dễ kiếm, chi tiết tiêu chuẩn hóa. Sửa chữa, bảo dưỡng dể dàng, thuận lợi - Làm việc ổn ñịnh, tin cậy, ñảm bảo môi trường làm việc ít bụi, tiếng ồn, - Tuổi thọ 10 – 12 năm 3. Những vật liệu chính ñể chế tạo thiết bị sản xuất thực phẩm 3.1. Kim loại và hợp kim a. Gang: Phổ biến nhất, chiếm 50% kim loại trong máy chế biến thực phẩm. Là hợp kim của Fe-C: 2-4% Ưu ñiểm: Có tính ñúc cao, dùng ñúc các chi tiết phức tạp như thân máy, bệ máy, sống trượt, Khả năng chịu nén gấp 4 lần khả năng chịu uốn. Phân loại: 3 - Gang xám C: 2,8-3,7%. Kí hiệu C4 - Gang trung tính: Cũng là gang xám nhưng cho thêm phụ gia silicocanxi, silicoalumin, felosilu. Kí hiệu CM4 - Gang cầu: Cũng là gang trung tính nhưng cho thêm hợp kim Mg, ñộ bền rất cao, có thể ñúc các trục khuỷu của máy nén. Kí hiệu B4 - Gang rè: %C thấp, dễ gia công - Gang hợp kim: Thêm vào các loại gang trên các kim loại Cr, Mn, Ni, Si. Dùng chế tạo guồng bơm, vỏ bơm chịu axit, ống dẫn chịu các môi trường khác nhau b. Thép: Có cơ tính, khả năng gia công cơ cao. Tùy theo phương pháp nhiệt luyện cho những thép có cơ tính khác nhau, rất cao. Có 3 nhóm: - Thép cacbon : CT3, CT5. Thép 45, thép 50 Thép dụng cụ - Thép hợp kim: Cao, Thấp c. ðồng: Không bền trong môi trường có Cl, Br, I, NH 3 , H 2 S. Dẫn ñiện, dẫn nhiệt tốt, dễ dát mỏng, kéo sợi. Dùng nhiều trong công nghiệp rượu bia, các loại tháp, ðồng ñỏ: - Thau - Thanh. Hợp kim Al, Si, Sn d. Nhôm: Chịu các môi trường HNO 3 ñậm ñặc, CH 3 COOH 3.2. Phi kim loại a. Nguồn gốc vô cơ: - ðá granit: ðá granit + ñá andezit + thủy tinh lỏng gọi là matit: chịu axit - Amian: Dùng làm ñệm chịu nhiệt, làm bả chống cháy, ñể bảo ôn - Thủy tinh - Gốm b. Nguồn gốc hữu cơ: - Cao su: 2-4%S: Cao su mềm, dùng làm ñệm, các khúc nối trục 20-40%S: Cao su ebonit - Faolit: Là hỗn hợp của phenol formuldehyt + amian. ðộ bền cao, làm các ñường ống dẫn, thùng chứa, máy bơm - Ngoài ra còn có nhựa PVC, PP, 4 CHƯƠNG 1. CÁC MÁY VÀ THIẾT BỊ VẬN CHUYỂN 1. Khái niệm Máy và các thiết bị vân chuyển ñóng vai trò quan trọng trong dây chuyền sản xuất các sản phẩm thực phẩm, liên kết các hệ thống công nghệ trong dây chuyền sản xuất, vận chuyển nguyên liệu từ kho chứa ñến dây chuyền sản xuất và vận chuyển sản phẩm về kho chứa Phân loại: Theo phương thức làm việc có hai loại: - Loại vận chuyển liên tục: Băng tải, vít tải, gàu tải, các thiết bị vận chuyển vật liệu bằng không khí, bằng thủy lực, - Loại vận chuyển gián ñoạn: Cẩu, palăng, cầu trục, thang máy, Trong các nhà máy sản xuất và chế biến lương thực thực phẩm, ñể vận chuyển những vật liệu rời, vật liệu ñóng túi, những kiện hàng hoặc những vật liệu ñơn chiếc theo phương nằm ngang, thẳng ñứng hoặc nghiêng, chủ yếu dùng máy và thiết bị vận chuyển liên tục. Khác với loại làm việc gián ñoạn, những máy và thiết bị vận chuyển liên tục có thể làm việc trong một thời gian không giới hạn, chuyên chở vật liệu theo một hướng ñã ñịnh không dừng lại khi nạp liệu và tháo liệu. Nhờ vậy năng suất của chúng tương ñối lớn hơn so với các máy và thiết bi vận chuyển gián ñoạn Các máy và thiết bị vận chuyển liên tục hiện nay có thể chia ra hai nhóm chính: - Máy có bộ phận kéo: Băng tải, xích tải, cào tải, gàu tải, nội tải, giá tải - Máy không có bộ phận kéo: Các loại vít tải, các máy vận chuyển quán tính, các hệ thống vận chuyển bằng không khí và thủy lực Ở chương nầy chúng ta sẽ khảo sát một số máy và thiết bị vận chuyển liên tục ñược dùng phổ biến trong các nhà máy sản xuất và chế biến lương thực thực phẩm ở trong và ngoài nước 2. Các thiết bị vận chuyển cơ học 2.1. Băng tải 2.1.1. Công dụng Trong các máy vận chuyển liên tục thì băng tải là loại ñược dùng nhiều nhất Ưu ñiểm: An toàn cao, cấu tạo ñơn giản, bền Có khả năng vận chuyển vật liệu rời và ñơn chiếc theo các hướng nằm ngang, nằm ngang và kết hợp cả hai 5 Vốn ñầu tư và chế tạo không lớn Có thể tự ñộng hóa Vận hành ñơn giản, bảo dưỡng dễ dàng Làm việc không ồn Năng suất cao, tiêu hao năng lượng ít Nhược ñiểm: Phạm vi sử dụng của băng tải bị hạn chế vì: - Chúng có ñộ dốc cho phép không cao, thường từ 16-24 0 tùy theo vật liệu - Không thể vận chuyển theo ñường cong - Không vận chuyển ñược vật liệu dẻo, dính kết 2.1.2. Cấu tạo và phân loại băng tải: Hình 1.1. Băng tải cố ñịnh Băng tải gồm có tấm băng (3) kín uốn cong trên tang dẫn (5) và tang căng (1). Tấm băng vừa là bộ phận kéo, vừa là bộ phận tải liệu. Chuyển ñộng ñược nhờ lực ma sát xuất hiện khi tang dẫn quay. ðộng cơ (9) cùng với hộp giảm tốc (8) và các nối trục là các cơ cấu truyền ñộng của máy. Phểu (2) ñể nạp vật liệu, phểu (6) ñể tháo vật liệu. Bộ phận cạo (7) ñể làm sạch tấm băng. Tấm băng ñược căng sơ bộ nhờ bộ phận căng (10) lắp ở tang cuối máy hoặc lắp ở nhánh không tải. Tất cả các cụm máy nêu ở trên ñều ñược lắp trên một khung ñở. Khi máy làm việc, tấm băng dịch chuyển trên các giá ñở trục lăn (4), (11) mang theo vật liệu từ phểu nạp liệu ñến phểu tháo. Quá trình tháo liệu tiến hành ở tang ñầu máy 6 Sau ñây là sơ ñồ phân loại các băng tải dùng trong các nhà máy lương thực thực phẩm. Hình 1.2. Sơ ñồ các băng tải cố ñịnh a) nằm ngang; b,c, d) có ñường vận chuyển phối hợp; ñ) có xe tháo liệu; c) lưu ñộng Vận tốc chuyển ñộng của băng tải khi vận chuyển các hạt ñược cho ở bảng 1.1 và bảng 1.2 7 Bảng 1: Vận tốc chuyển ñộng của tấm băng ñối với băng tải nằm ngang Vật liệu vận chuyển Vận tốc chuyển ñộng của tấm băng m/s Thóc, gạo, ñậu, lúa mì Ngô, ñại mạch, kiều mạch Hạt hướng dương Hạt bông hạt ñậu nành Ngô bắp Hạt gãy Trấu và phế liệu của hạt Bao bột, hàng ñóng kiện 2,5 – 4,5 2,0 – 2,5 1,5 – 2,0 2,5 – 3,5 1,5 – 2,0 0,8 – 1,2 1,5 – 2,0 0,8 – 1,2 0,6 –1,2 Bảng 2: Vận tốc và năng suất của các băng tải cố ñịnh khi vận chuyển các loại hạt có khối lượng thể tích 0,75l/m3 400 500 600-650 759-800 900-1000 1100- 1200 Vận tốc tấm băng m/s Năng suất, T/h 2,5 50 3,5 100 3,5 175 4,5 350 4,5 500 4,8 800 2.2 Gàu tải 2.2.1. Khái niệm: ðể vận chuyển những vật liệu rời ( dạng bột, hạt, cục nhỏ) ñi theo phương thẳng ñứng hoặc nghiêng trên 50 0 người ta dùng gàu tải 2.2.2. Cấu tạo và nguyên tắc làm việc a. Cấu tạo: Gàu tải gồm những bộ phận sau: - Bộ phận kéo dài vô tận mang nhiều gàu và uốn vòng qua tang (hoặc ñĩa xích) trên và dưới của máy - Chân máy gồm có tang (hoặc ñĩa xích), trục lắp tang, vỏ và hộp nạp liệu - ðầu máy gồm có trục dẫn ñộng, tang (hoặc ñĩa xích), bộ phận truyền ñộng và bộ phận tháo liệu [...]... ph m th c ph m, nguyên li u ña d ng v ch ng lo i, kích c , thành ph n khác nhau Trong quá trình thu ho ch b l n nhi u t p ch t Do ñó, ñ ñ m b o các ñi u ki n công ngh ch bi n ñ m b o ch t lư ng thành ph m, giá tr c m quan v v, nguyên li u trư c khi ch bi n c n ph i qua khâu làm s ch và phân lo i M c ñích c a quá trình phân lo i : * ð m b o ch t lư ng nguyên li u : ð ng nh t v kích c , thành ph n * Tăng... thành ph m ñưa vào nhà máy thư ng có l n t p ch t kim lo i, nh t là s t, do quá trình thu hái, v n chuy n ho c lúc làm s ch T p ch t s t có th làm h ng b ph n công tác c a máy (c b m t tr c nghi n, máy xay,v v ) và có th b t tia l a - gây h a ho n Do ñó làm s ch t p ch t s t là m t khâu có ý nghĩa quan tr ng c a quá trình s n xu t Các lo i t p ch t s t, gang, niken ñ u có th dùng nam châm ñ tách... vít th ng ñ ng trong v tr kín, nh ma sát v i cánh vít mà th c hi n chuy n ñ ng quay Dư i tác d ng c a l c li tâm v t li u ñư c ép sát vào b m t trong c a máng Ma sát gi a v t li u v i máng làm cho quá trình quay c a v t li u b hãm b t nên t c ñ vòng c a nó gi m K t qu v t li u trư t theo b m t xo n c và ñư c nâng d n lên phía trên Hình 1.7 Vít t i th ng ñ ng 3 V n chuy n v t li u b ng không khí 3.1... ñích c a quá trình phân lo i : * ð m b o ch t lư ng nguyên li u : ð ng nh t v kích c , thành ph n * Tăng th i gian b o qu n * Thích h p cho các công ño n ch bi n ti p theo Cơ s phân lo i: Cơ s c a quá trình phân lo i d a vào hình dáng, kích thư c, chi u dài, tính ch t khí ñ ng, tương tác b m t, tính ch t t tính v vv, m i lo i m t máy riêng Ví d : Phân lo i màu s c: có t bào quang ñi n Phân lo i kích... sàng M t sàng là b ph n làm vi c chính Các v t li u trên m t sàng ph i có chuy n ñ ng tương ñ i trên m t sàng Nh ng v t li u ph i có kích thư c nh hơn kích thư c l sàng ñ có th l t xu ng l thì sàng quá trình phân lo i m i ñư c ti n hành C u t o: Có 2 lo i t m ñ c l , lư i ñan và thanh ghi - M t sàng ñ c l : Là các t m kim lo i: thép hay ñ ng, trên ñó ñ c các l có di n tích khác nhau: tròn, thuôn dài... nh t có chi u dài g p 3 l n chi u r ng 16 Ưu ñi m c a m t sàng này là b n, th i gian s d ng dài nhưng nó có như c ñi m là b m t t do nh M t sàng ñ c l v i hình d ng và kích thư c khác nhau Trong quá trình phân lo i, h n h p ñư c chia làm 2 ph n : - Ph n l t qua sàng g i là c u t l t sàng (CTLS) - Ph n n m l i trên sàng g i là c u t trên sàng (CTTS) T m sàng ñ c l ñư c ch t o t là kim lo i dày kho... ñư c t a trên các g i ñ Các g i ñ này l i ñư c g n vào thùng sàng Khi máy làm vi c thùng sàng s th c hi n chuy n ñ ng rung nh s quay c a tr c l ch tâm Sơ ñ c u t o máy sàng rung cơ c u l ch tâm ñư c trình bày trên hình 2.7 Hình 2.7 Sơ ñ c u t o máy sàng rung cơ c u l ch tâm 1 B máy; 2 Lò xo; 3 Khung sàng; 4 ð i tr ng gây rung; 5 ðĩa quay 6 tr c l ch tâm 7 Bánh ñai d n ñ ng; 8 lư i sàng Máy g m có... p 3 qu t hòm ñ tách t p ch t n ng và nh a trư ng h p trong thóc có ít ñá s i b trư ng h p trong thóc có nhi u ñá s i 2.4 Phân lo i theo t tr ng các nhà máy ch bi n g o, b t và th c ăn gia súc thì quá trình làm s ch và các t p ch t n ng như: ñá, s i, ñ t viên, m nh th y tinh v v r t quan tr ng Chúng có kích thư c g n b ng kích thư c c a h t nên không th phân lo i b ng sàng Do ñó ph i phân lo i v s... khác nhau v t tr ng N u các c u t trong h n h p c n phân lo i có s khác nhau rõ r t v t tr ng thì càng d dàng phân riêng ra Máy tách t p ch t ñá s i d a trên nguyên t c phân lo i theo t tr ng Sơ ñ quá trình công tác c a máy tách ñã ñư c gi i thi u hình 2.9 m t s nhà máy, còn dùng ph bi n lo i máy tách ñá ki u Grigorovic B ph n công tác chính c a máy tách ñá này là nh ng ñĩa tr n hình côn Khi máy chuy... c th c ph m các nư c, h th ng áp su t th p và trung bình ñư c s d ng r ng rãi ñ cơ gi i hóa các công ño n v n chuy n trong phân xư ng 13 và gi a các phân xư ng v i nhau, cho phép k t h p v i 1 vài quá trình công ngh như làm l nh, phân lo i, s y v v hình 1.8a là sơ ñ nguyên lí c a m t h th ng hút và áp su t trung bình dùng ñ v n chuy n b t t thùng ch a t i kho ch a B t do ô tô 1 ch ñ n ñư c tháo vào . 3: Các thiết bị nhiệt Chương 7: Các thiết bị nhiệt 1 MỞ ðẦU 1. Cấu tạo và phân loại máy sản xuất thực phẩm 1.1. Cấu tạo máy Máy hiện ñại chủ yếu gồm: - Thiết bị nạp. máy và thiết bị vận chuyển: Băng tải, gàu tải, vít tải - Các thiết bị cơ học: Máy phân loại, máy nghiền, máy xay xát, máy cắt thái, máy chà, máy ép, - Các thiết bị lên men - Các thiết bị hóa. NẴNG TRƯỜNG ðẠI HỌC BÁCH KHOA KHOA HÓA- BỘ MÔN CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM GIÁO ÁN MÔN HỌC THIẾT BỊ THỰC PHẨM ( 4 ðƠN VỊ HỌC TRÌNH) BIÊN SOẠN: TS. TRƯƠNG THỊ MINH HẠNH