Chương 6: Thiết Bị Ép

Chương 6 này sẽ đi sâu về các thiết bị chà ép

Chương 6 THIẾT BỊ ÉP

6.1 MÁY ÉP PHÂN CHIA PHA LỎNG - RẮN

6.1 1 Nhiệm vụ, yêu cầu kỹ thuật và phân loại

b) Yêu cầu kỹ thuật

- Không làm ảnh hưởng đến chất lượng sản phẩm như: tổn thất dinh dưỡng, phân huỷsinh tố, biến mầu,

- Khi thực hiện quá trình ép, nếu sản phẩm cần thu là chất lỏng thì phải đạt hiệu suấtthu hồi cao, lượng chất lỏng còn sót theo bã thấp Nếu sản phẩm cần thu là pha rắn thìphải có độ đậm đặc cao, lượng nước còn lại ít

- Thiết bị không gây hư hại cho sản phẩm và ngược lại sản phẩm cũng không gây hưhại cho thiết bị

c) Phân loại

- Theo mục đích công nghệ: máy chà, máy ép

- Theo loại nguyên liệu : máy ép dịch rau quả, máy ép hạt có dầu, máy ép mía,

- Theo cấu tạo: máy ép kiểu vít, máy ép kiểu trục cán, máy ép thuỷ lực,

- Theo quá trình làm việc: máy ép liên tục, máy ép gián đoạn

6.1.2 Nguyên lý làm việc và nguyên lý cấu tạo

Các máy ép thường làm việc theo nguyên lý chung là tạo ra áp lực ép cần thiết để táchchất lỏng ra khỏi vật liệu

Nguyên tắc chà là tạo ra cho nguyên liệu một lực cơ học cần thiết làm cho nó văng rarồi ép mạnh vào mặt sàng có đục lỗ nhỏ Phần qua sàng là bột chà, phần trên sàng là bãthải ra Nguyên tắc này được dùng trong sản xuất cà chua cô đặc và nhiều loại nước quả

có thịt quả Theo nguyên lý này thì bộ phận chà được cấu tạo bởi các cánh đập hoặc roithép lắp trên trục quay, bao quanh cánh đập hoặc roi thép là sàng có kích thước lỗ phùhợp

Nguyên tắc ép là tạo ra cho nguyên liệu một lực cơ học cần thiết để phá vỡ màngnguyên sinh chất làm cho dịch bào tiết ra Nguyên tắc này được ứng dụng để sản xuấtnước quả không dịch quả hoặc ép dầu trong hạt có dầu Như vậy, về cấu tạo máy ép gồmcó: bộ phận ép kiểu bàn ép với vít ép quay, bàn ép với truyền động thuỷ lực hoặc khí nén,pít tông với cơ cấu tay quay thanh truyền hoặc bánh lệch tâm,…

Do dịch bào trong không bào bị bao bọc bởi nguyên sinh chất Đối với rau quả chấtnguyên sinh có tính bán thấm, ngăn cản sự tiết dịch bào Muốn nâng cao hiệu suất ép phảilàm giảm tính bán thấm của nguyên sinh chất bằng cách làm biến tính chất nguyên sinhhay làm chết tế bào bằng các phương pháp phá vỡ cấu trúc tế bào, đun nóng, sử dụngnấm men chứa hỗn hợp pectinaza, proteaza, dùng tác dụng của dòng điện Ngoài ra trongkhối nguyên liệu ép, các thành tế bào tạo ra bộ khung là những ống mao dẫn chứa đầydịch bào Khi ép, dịch bào sẽ theo các ống mao dẫn mà chảy ra Nếu nguyên liệu quámềm, khi ép nó sẽ thành một khối đặc, các ống mao dẫn bị phá huỷ và dịch bào khôngchảy ra được Chiều dày lớp nguyên liệu ép lớn thì ống mao dẫn cũng bị tắc Khi ép, cầnphảI tiêu hao năng lượng để phá vỡ các tế bào, thắng lực liên kết giữa dịch bào và bã,khắc phục sức cản thuỷ lực của các ống mao dẫn và của vật liệu ép Muốn thu được nhiều

nước ép, người ta tăng áp suất ép từ từ, vì nếu tăng đột ngột thì ống mao dẫn bị thắt lại vàbịt kín Người ta chỉ dùng áp suất cao ở giai đoạn cuối để ép kiệt.

Khi ép lấy pha lỏng áp lực ép phải đạt tới trị số giới hạn nhất định tùy theo từng loạivật liệu để phá rách màng tế bào làm cho chất lỏng chảy ra Ví dụ khi ép các loại quả, domàng tế bào chứa chất lỏng không dai nên lực ép chỉ cần 7 - 10at, nhưng khi ép mía áplực cần đạt 300 - 400at

6.1.3 Cấu tạo và cách sử dụng một số máy ép

a) Máy chà quả kiểu cánh đập KPD

Máy chà quả kiểu cánh đập DKP được dùng chủ yếu trong dây chuyền sản xuất càchua cô đặc (hình 6.1) Cấu tạo máy gồm có trục quay làm bằng thép không rỉ, trên đó cógắn các cánh đập bằng gỗ, thép hoặc các roi thép Các cánh đập lắp nghiêng so vớiđường sinh của trục quay một góc 1,5÷2o Do có góc nghiêng này mà nguyên liệu dichuyển theo đường xoắn ốc và bã được đùn ra ngoài ở cuối máy Sàng được làm bằngđồng hay thép không rỉ có dạng nửa hình trụ bao quanh bộ phận chà Trên sàng có đụcnhiều lỗ nhỏ, kích thước lỗ của mỗi sàng: 0,5; 0,75; 1,0; 1,5 tuỳ thuộc vào loại nguyênliệu và yêu cầu công nghệ Ví dụ: để sản xuất nước quả đục, người ta dùng lỗ sàng:0,5÷0,75mm; để sản xuất cà chua cô đặc, mứt chuối mứt dứa người ta dùng sàng có lỗ1,0÷1,5mm Chú ý: để sản phẩm chà không bị đen, ít tổn thất vitamin, các bộ phận tiếpxúc với nguyên liệu không nên làm bằng đồng hay đồng thau mà tốt nhất là làm bằngthép không rỉ Vận tốc trục quay khoảng 700vg/ph

Hình 6.1 Máy chà cánh đập

1- vít xoắn cung cấp nguyên liệu; 2- phễu cấp liệu; 3- bơi chèo chuyển

nguyên liệu; 4- cánh đập; 5- trục quay; 6- sàng; 7- cửa tháo bã.

Khi sử dụng máy, trước hết cần phải xem xét loại nguyên liệu đưa vào chà Nếunguyên liệu hơi cứng như cà rốt, mơ có thể chần hay hấp cho mềm Nếu nguyên liệu cónhiều xơ như: dứa phải xay, nghiền nhỏ Trong khi chà phải thường xuyên kiểm tra bãchà Nếu bã quá ướt tức là còn lại nhiều thịt quả, nếu bã quá khô tức là có phần xơ theobột chà, khi đó cần phải thực hiện điều chỉnh máy để đảm bảo năng suất, hiệu suất vàchất lượng bột chà:

- Điều chỉnh số vòng quay của bộ phận chà Khi tăng số vòng quay thì tăng năng suất,tuy nhien do tăng số vòng quay thì thời gian nguyên liệu nằm ở trong máy ngắn, tỷ lệ bộtchà thoát ra theo bã nhiều

- Điều chỉnh góc nghiêng của cánh chà, nếu bã quá khô thì tăng góc nghiêng cánh chà

để bã thoát ra nhanh hơn, bã ướt thì làm ngược lại

- Điều chỉnh khe hở giữa cánh chà và mặt sàng, nếu bã quá khô thì tăng khe hở, bã quáướt thì giảm khe hở Ví dụ: Chế độ làm việc của máy chà đối với cà chua được ghi trongbảng 6.1.

Bảng 6.1 Chế độ làm việc của máy chà khi chà cà chua

Dạng nguyên liệu Số vòng quay

(vg/ph)

Khe hở (mm)

Góc nghiêng (độ)

Cà chua nóng

Cà chua nguội

600700

35

1,52,0 Đặc tính kỹ thuật: năng suất máy 2,0 tấn/h; công suất động cơ điện 4,5kW; đườngkính sàng 300mm; chiều dài sàng 544mm; đường kính lỗ sàng 0,6÷1,5mm

Nguyên liệu sau khi đã được xay nghiền hoặc rau quả mềm được cho vào phễu cấpliệu 1 Nhờ vít 2 đẩy nguyên liệu di chuyển theo chiều dọc trục Do tiết diện cửa ra nhỏnên tạo ra lực nén ép nguyên liệu, làm cho dịch bào trong rau quả tiết ra, chảy qua lỗ sàng

6 xuống máng 7, qua cửa 8 ra ngoài Bã thoát ra qua lỗ sàng 4 và thoát ra qua cửa 5

Để nâng cao hiệu suất ép, nghĩa là thu được nhiều dịch bào, áp suất ép cần được tăngdần dần Nếu tăng đột ngột thì ống mao dẫn dễ bị thắt lại và bịt kín Vì vậy, chỉ cần tăng

áp suất ở giai đoạn cuối, để ép kiệt trước khi đẩy bã ra ngoài cửa thoát

Đặc tính kỹ thuật: năng suất máy 5tấn/h; công suất động cơ điện 10kW

Hình 6.2 Máy ép dịch quả H-5

1- phễu cấp liệu; 2- vít xoắn; 3- xylanh; 4- đoạn ống thu hẹp hình nón;

5- cửa thoát bã; 6- sàng; 7- máng hứng nước ép; 8- cửa thoát nước quả.

c) Máy ép dầu EP

Máy ép dầu EP (hình 6.3) là loại máy ép kiểu vít, dùng để ép dầu lạc, đỗ tương,hướng dương,

Nguyên liệu (dạng bột) trước khi đưa vào máy ép được gia nhiệt trong thùng hấp 1.Thùng này có 3 tầng, đáy của mỗi tầng được đốt nóng bằng hơi, có các cửa 5 để lưuthông nguyên liệu từ tầng trên xuống tầng dưới Tầng trên cùng được đốt nóng bổ sungnhờ lắp thêm buồng đốt phụ 2

Hình 6.3 Máy ép dầu EP

1- thùng hấp; 2- buồng đốt phụ; 3- trục khuấy; 4- dao khuấy; 5- cửa thông bột tự động; cửa ra bột hấp; 7- puli thùng hấp; 8- bánh răng côn; 9- puli trục khuấy; 10- puli trục vít xoắn cấp liệu; 11- con lăn căng; 12- tải trọng căng; 13- trục vít xoắn cấp liệu; 14- vít xoắn cấp liệu; 15- van quay; 16- thùng chứa liệu; 17- bệ máy ép; 18- thân hộp giảm tốc; 19- puli dẫn động của thùng hấp; 20- puli dẫn động máy ép; 21- trục vào hộp giảm tốc; 22- cặp

6-bánh răng côn; 23- cặp 6-bánh răng trụ; 24- trục ra của hộp giảm tốc; 25- nối trục; 26- trục ép; 27- vít xoắn ép; 28- đai ốc xiết chặt; 29- ổ bi đũa chặn; 30- lòng ép; 31- giá đỡ lòng ép; 32- bạc lót có ren; 33- đai ốc đặc biệt; 34, 35, 36- bánh răng của cơ cấu bạc côn; 37- tay gạt của cơ cấu dịch chuyển bạc côn; 38- khớp vấu; 39- nửa khớp vấu quay; 40- nửa khớp vấu cố định; 41- bạc côn; 42- dao cắt; 43- ống dẫn nước làm nguội; 44- dụng cụ để tháo lòng ép.

Dao khuấy 4 dược lắp trên trục khuấy 3 quay trong thùng hấp có tác dụng làm tơi bột

và gạt bột thoát qua các cửa 5 để đưa xuống gia nhiệt ở tầng dưới Sau khi gia nhiệt ởtầng dưới cùng, nguyên liệu được dao khuấy gạt qua cửa 6 vào thùng chứa 16 và được vítxoắn 14 cung cấp vào cho trục ép 26 Lượng cung cấp được điều chỉnh nhờ van quay hìnhcầu 15 Trục ép 26 dạng vít, quay trong lòng ép có khe 30 sẽ tiếp nhận nguyên liệu do vítxoắn 14 cung cấp vào và tiếp tục đẩy chúng di chuyển theo trục ngang Do ma sát giữanguyên liệu với mặt trong của lòng ép và gân vít, đồng thời ở cửa ra khô dầu phía cuốitrục ép có tiết diện thu hẹp nhất so với tiết diện của lòng ép nên nguyên liệu bị nén ép vàdầu được thoát ra Bã (khô dầu) chui qua khe vòng của bạc côn di động 41 ra ngoài vàđược nghiền vụn nhờ dao 42 gắn trên trục ép Dầu ép chảy qua các khe của lòng ép vàotấm đáy rồi chảy vào thùng chứa dầu chung

Trên hình 6.4 là sơ đồ cấu tạo trục ép Nó được cấu tạo bởi một trục 1, trên đó lồngnhiều đoạn vít xoắn Đoạn vít xoắn nhận liệu 2 lắp ở phía thùng cấp liệu có gân vít kép vàbước vít lớn nhất, tiếp theo đó là các đoạn vít xoắn 3, 4, 5, 6, 7, 8 có gân vít đơn và bướcvít ngắn dần để tăng dần áp lực ép ở giai đoạn cuối Giữa các đoạn vít xoắn được lồngthêm các bạc lót trung gian hình côn 9, 10, 11, 12, 13 và các bạc lót phụ hình trụ 14, 15,

16, 17, 18 làm cho đường kính trục thay đổi, tạo cho bột có chuyển động rối để tăng khảnăng đảo trộn khi ép Các đai ốc 19, 20 dùng để xiết chặt và ép toàn bộ các đoạn vít xoắn

và ống lót vào gờ đặc biệt trên trục 1

Hình 6.4 Cấu tạo trục ép

Trên hình 6.5 là sơ đồ cấu tạo lòng ép Lòng ép 1 gồm hai nửa giống nhau đặt úp vàonhau, trên ranh giới giữa hai nửa người ta đặt hai dao gạt 4 nhô ra khỏi mặt trong củalòng ép tạo thành hai đường gân góp phần làm cho nguyên liệu chuyển động tịnh tiến dọctrục mà không chuyển động quay tròn tại chỗ Theo chiều dài, lòng ép được chia thành 4đoạn có đường kính khác nhau Mỗi đoạn lòng ép được tạo nên do nhiều thanh ghi haytấm có rãnh 5 xếp sát nhau, sao cho giữa chúng có khe hở thích hợp để thoát dầu Lòng

ép được đặt trong một giá đỡ, được kết cấu bởi những đai thép 2 và thanh suốt giằng lạivới nhau Nửa trên và dưới của lòng ép được ghép chặt với nhau nhờ các bu lông và đai

ốc 3 Trục vít được đặt vào trong lòng ép, khi máy làm việc thì trục vít quay còn lòng ép

cố định

Khả năng ép kiệt dầu và chất lượng dầu ép phụ thuộc vào áp lực ép, độ ẩm củanguyên liệu và nhiệt độ trong buồng ép

Áp lực ép là thông số quan trọng nhất của quá trình ép, nó được tạo nên do sự nén và

sự phản kháng của nguyên liệu Trị số của áp lực phụ thuộc chủ yếu vào các thông số vềcấu tạo của lòng ép, trục ép và đặc tính cơ lý của nguyên liệu Thông thường người ta kếtcấu trục ép có bước vít và đường kính thay đổi, sao cho bước vít giảm dần từ cửa vào đếncửa ra còn đường kính thì ở đoạn đầu và cuối lớn hơn ở những đoạn giữa Như vậy, ởđoạn đầu sẽ có bước vít và đường kính lớn để nguyên liệu vào nhanh còn ở đoạn cuối sẽ

có bước vít nhỏ và đường kính lớn để nguyên liệu ra chậm, nhờ đó mà áp lực trong buồng

ép được tăng dần lên Đặc biệt là tại cửa ra khô dầu có tiết diện nhỏ hơn tất cả các điểmtrên lòng ép đã tạo nên sự tăng đột ngột áp lực đảm bảo cho việc ép kiệt dầu trước khiđẩy bã ra ngoài

Hình 6 5 Cấu tạo lòng ép

Để thuận lợi trong sử dụng máy, ở cửa ra khô dầu người ta bố trí bộ phận điều chỉnh

áp lực ép bằng cách thay đổi diện tích cửa ra Khi muốn có áp lực cao để ép kiệt dầu thìđiều chỉnh bộ phận này cho diện tích cửa ra hẹp lại Ngược lại, muốn giảm áp lực để nângcao năng suất máy thì điều chỉnh cho diện tích cửa ra lớn lên Về cấu tạo, bộ phận điềuchỉnh áp lực ép là bạc côn di động 41 (hình 6.4) lắp ghép ren ở đầu trục ép, liên kết vớicác bánh răng 34, 35, 36 và tay gạt 37 lắp trên hộp giảm tốc Bạc này có thể dễ dàng vàohoặc ra khi được điều chỉnh Trường hợp máy làm việc ổn định, nghĩa là không cần thayđổi áp lực ép thì tay gạt ở vị trí số II, khi đó trục ép quay mang theo cả hệ thống bánhrăng và bạc côn quay tự do Khi cần điều chỉnh, chẳng hạn cần giảm áp lực ép, nghĩa làcần phải nới bạc côn ra thì ta đưa tay gạt về vị trí số I rồi hãm chặt lại, các nửa khớp vấu

39 và 40 ở hộp giảm tốc sẽ ăn khớp với nhau, lúc đó bạc côn ở đầu trục ép bị giữ lại, trục

ép vẫn quay làm cho bạc côn theo ren đi ra, diện tích cửa ra được tăng lên Khi cần tăng

áp lực ép thì phải đưa tay gạt sang vị trí số III, việc điều chỉnh được thực hiện theo trình

tự ngược lại Ở đây cũng cần chú ý là trong quá trình ép, nguyên liệu được đẩy đi nhưngcũng không tránh khỏi sẽ có một phần lọt trở lại theo khe hở giữa mặt mút gân xoắn vàmặt trong lòng ép làm giảm năng suất máy Lượng nguyên liệu đi ngược lại này gọi làlượng hồi lưu Sự hồi lưu càng lớn khi diện tích cửa ra khô dầu càng hẹp và khe hở càngtăng do các chi tiết của bộ phận ép như : gân xoắn, lòng ép bị mòn nhiều

Độ ẩm của nguyên liệu là yếu tố có ảnh hưởng lớn đến sự tạo thành lực ép trong máy.Nếu bột quá nhão sẽ không tạo ra được lực ép, nếu bột quá khô, trục ép không quay đượcmặc dù mô tơ có công suất rất lớn, nghĩa là trở lực ở đây rất lớn, có thể gây kẹt làm hỏngmáy Vì vậy, khi đưa vào máy, bột ép phải có độ ẩm thích hợp, có khả năng làm kiệt dầu

mà không gây kẹt máy

Nhiệt độ trong buồng ép được sinh ra do ma sát giữa nguyên liệu với bộ phận làmviệc của máy Sự tăng nhiệt độ phụ thuộc vào tính chất cơ lý của nguyên liệu, cấu tạomáy và áp lực trong buồng ép Khi áp lực cao, nguyên liệu có độ ẩm thấp và ít dầu, thìnhiệt độ ép tăng lên rất cao, có thể gây nên hiện tượng quá nhiệt Đây chính là nguyênnhân làm cho dầu ép sẫm mầu, khô dầu nâu sám và các chi tiết máy chóng mòn Để khắcphục hiện tượng trên, người ta kết cấu trục ép 26 có dạng rỗng (hình 6.4) Trục này đượcnối với hệ thống ống dẫn nước làm mát 43 Lúc máy mới làm việc người ta cấp hơi vào

để làm nóng máy, khi máy đạt nhiệt độ yêu cầu thì cấp nước vào làm nguội để ổn địnhnhiệt độ ép Trong thực tế, người ta khống chế nhiệt độ trong buồng ép bằng cách phốihợp giữa việc đưa nước vào làm nguội với việc điều chỉnh nhiệt độ của bột hấp trước khiđưa vào máy ép Trong một số trường hợp người ta làm nguội máy bằng chính dầu đãđược ép ra phun lên thân máy ép

Máy ép dầu EP tạo ra áp lực ép tối đa là 400kg/cm2, tỷ số nén là11:1 và thời gian éptổng cộng tính từ lúc nguyên liệu vào cho đến khi ra khỏi máy là 200 ÷ 273 giây

6.1.4 Lý thuyết tính toán máy chà ép

6.1.4.1 Tính toán công nghệ

a) Hiệu suất thu hồi dịch quả

Lượng dịch bào thu được phụ thuộc vào đặc tính, tính chất sinh lý, hoá lý của các môđược ép (tính chất sinh lý, hoá lý của hỗn hợp nguyên liệu dứa chín) và phương pháp sơchế nguyên liệu

Khi ép nguyên liệu quả có cấu tạo tế bào chứa nguyên sinh chất thấm ướt làm ngăncản sự tách dịch bào từ các tế bào Như vậy, khả năng thấm ướt của tế bào là yếu tố cơbản ảnh hưởng đến khả năng tách dịch khi ép Để cho nguyên sinh chất mất hẳn khả nănggiữ nước, người ta sơ chế nguyên liệu bằng các phương pháp như nghiền nhỏ (phá vỡ kếtcấu tế bào), chần hấp (làm cho các protit của tế bào bị thuỷ phân), làm đông lạnh (bắt đầulàm chết các tế bào do nồng độ muối và axit trong tế bào bị khử nước), bằng dòng điện(làm nguyên sinh chất chết nhanh ), Khi ép, tính thấm ướt của tế bào càng cao và sựphá huỷ của màng nguyên sinh chất càng lớn trong quá trình sơ chế thì lượng dịch bàochảy ra càng nhiều

Trong công nghiệp, ép là phương pháp cơ bản để lấy dịch bào từ quả Người ta thựchiện phương pháp đó bằng cách nghiền nhỏ hoặc xé vụn nguyên liệu và tăng áp suất lên

từ từ trong quá trình ép Lượng dịch bào chảy ra khi ép phụ thuộc vào độ chặt, kết cấu vàchiều dày của lớp thịt quả dưới vỏ trong máy ép, cũng như phụ thuộc vào tốc độ nâng cao

áp suất Cần tránh dùng phương pháp tăng nhanh áp suất để không làm giảm tiết diện vàbịt kín các mao quản mà dịch bào phải chảy qua Khi ép chỉ dùng áp lực cao ở giai đoạncuối cùng để lấy ra hết dịch bào còn nằm trong phần dịch bào dưới vỏ trong của máy ép.Khi độ chặt bình thường thì lớp thịt quả dưới vỏ có những xơ xốp cấu tạo thành tếbào Dịch bào nằm trong các mao quản của cơ cấu màng xốp khi nén nhẹ thì dễ tách rakhỏi lớp xơ xốp và chảy theo các mao quản Trong khi đó những xơ xốp bị biến dạngnhưng không bị phân huỷ

Lượng dịch bào chảy ra được xác định theo công thức:

B = abk(ϕ1+ ϕ2) (6.11)a- hệ số tính tới tổn thất dịch bào do các tế bào bị bịt kín , a= 0,85÷0,95b- hàm lượng dịch bào trong nguyên liệu, %

k- hệ số đặc trưng cho sự bảo toàn cơ cấu

ϕ1- mức độ biến tính của nguyên sinh chất khi sơ chế, ϕ1= 0÷1

ϕ2- mức độ phá vỡ màng nguyên sinh khi ép, ϕ2= 0,1÷0,2

ϕ1+ ϕ2 < 1

b) Hiệu suất thu hồi dầu

Trong sản xuất dầu có hai sản phẩm chính là dầu ép và khô dầu Sản phẩm phụ còn có

vỏ hạt Dưới đây ương pháp tính sản phẩm chính Các ký hiệu tính toán:

Do- hàm lượng dầu của hạt ở điều kiện sản xuất, %

Wo- độ ẩm của hạt trước khi làm sạch, %

Ro- hàm lượng tạp chất của hạt đưa vào sản xuất, %

Rs- hàm lượng tạp chất của hạt sau khi làm sạch, %

Dk- hàm lượng dầu của khô dầu, %

Wk- độ ẩm của khô dầu, %

w

w w R

w D

R w w D R

K

+

−

++

000.10

(6.3)

- Tổn thất dầu theo khô dầu:

100

k lt dk

D K

- Hiệu suất dầu lý thuyết:

dk o

w C

D D

C D K

- Tổn thất ẩm trong sản xuất:

100

d i r lt k o sx

w D Rw K

w w

ϕ- tổng diện tích lỗ sàng so với diện tích sàng

- Tốc độ dịch chuyển của nguyên liệu:

α

π

tg

Dn v

L

b) Máy ép

- Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình ép

Hiệu suất của quá trình ép phụ thuộc vào rất nhiều yếu tố: phẩm chất nguyên liệu,phương pháp sơ chế; cấu tạo, độ dày và độ chắc của nguyên liệu, áp suất ép,

Do dịch bào trong không bào bị bao bọc bởi nguyên sinh chất Đối với rau quả chấtnguyên sinh có tính bán thấm, ngăn cản sự tiết dịch bào Muốn nâng cao hiệu suất ép phảilàm giảm tính bán thấm của nguyên sinh chất bằng cách làm biến tính chất nguyên sinhhay làm chết tế bào bằng các phương pháp phá vỡ cấu trúc tế bào, đun nóng, sử dụngnấm men chứa hỗn hợp pectinaza, proteaza, dùng tác dụng của dòng điện Ngoài ra trongkhối nguyên liệu ép, các thành tế bào tạo ra bộ khung là những ống mao dẫn chứa đầydịch bào Khi ép, dịch bào sẽ theo các ống mao dẫn mà chảy ra Nếu nguyên liệu quámềm, khi ép nó sẽ thành một khối đặc, các ống mao dẫn bị phá huỷ và dịch bào khôngchảy ra được Chiều dày lớp nguyên liệu ép lớn thì ống mao dẫn cũng bị tắc

Khi ép, cần phải tiêu hao năng lượng để phá vỡ các tế bào, thắng lực liên kết giữadịch bào và bã, khắc phục sức cản thuỷ lực của các ống mao dẫn và của vật liệu ép Muốnthu được nhiều nước ép, người ta tăng áp suất ép từ từ, vì nếu tăng đột ngột thì ống maodẫn bị thắt lại và bịt kín Người ta chỉ dùng áp suất cao ở giai đoạn cuối để ép kiệt

Khi ép lấy pha lỏng áp lực ép phải đạt tới trị số giới hạn nhất định tùy theo từng loạivật liệu để phá rách màng tế bào làm cho chất lỏng chảy ra Ví dụ khi ép các loại quả, domàng tế bào chứa chất lỏng không dai nên lực ép chỉ cần 7÷10at, nhưng khi ép mía áp lựccần đạt 300÷ 400at

- Năng suất máy

Năng suất ép tác động chu kỳ trong trường hợp chung:

Q = m

τρϕ

π

K

T H

m - số ngăn chứa vật liệu của máy ép

DK - đường kính trong ngăn chứa

H - Chiều cao ngăn chứa, m

τ - Thời gian thực hiện một chu kỳ ép, phút

τ = τ1 + τ2 + τ3

τ1 - Thời gian nạp nguyên liệu

τ2 - Thời gian ép

τ3 - Thời gian thoát tải

- Chi phí năng lượng cho máy ép

Năng lượng chi phí để máy ép làm việc: truyền động, ép, tách sản phẩm, di chuyểnsản phẩm và thắng lực ma sát.

Trên cơ sở tính toán giải tích công suất xác định qua mômen xoắn trên trục máy ép đểtìm công suất động cơ

Mômen xoắn trên vít cuối cùng:

Qr - áp lực hướng tâm cực đại lên bã

f - Hệ số ma sát giữa bã với thành trục (buồng ép)

D - đường kính ngoài hình trụ (buồng ép)

L - Chiều dài buồng ép

Đối với một số loại sản phẩm việc ép tạo hình là cần thiết, như : ép đậu phụ, bơ,phomát, ép mì sợi, mì ống, bánh bích qui, ép lương khô, bánh rau; ép viên thức ăn cho vậtnuôi, Khi sản phẩm có hình dạng thích hợp sẽ tạo điều kiện thuận lợi cho những quátrình tiếp theo, như : phơi sấy, nướng hoặc bao gói, vận chuyển và bảo quản Đặc biệt khisản phẩm có hình dáng đẹp, kích thước và khối lượng phù hợp với khả năng tiêu thụ sẽthu hút được cảm tình và kích thích sức mua của người tiêu dùng

b) Yêu cầu kỹ thuật

- Máy phải tạo được sản phẩm ép có hình dạng thích hợp để tạo điều kiện thuận lợicho các quá trình chế biến tiếp theo như: sấy, nướng, bao gói, vận chuyển,…

- Phải đảm bảo được các tiêu chuẩn về hình dạng, kích thước, khối lượng, độ chặt, độbền đồng thời phải tạo ra hình dáng đẹp, mới lạ, gợi cảm nhằm kích thích nhu cầu và thịhiếu của người tiêu dùng

c) Phân loại

- Theo mục đích công nghệ: máy ép viên, máy ép bánh,…

- Theo phương pháp ép: phương pháp ép khô, phương pháp ép ẩm

- Theo cấu tạo : máy ép kiểu vít, máy ép kiểu trục cán, máy ép kiểu băng, máy ép kiểupit tông, máy ép thuỷ lực, máy ép khí nén,

- Theo quá trình làm việc: máy ép liên tục, máy ép gián đoạn

6.2.2 Nguyên lý làm việc và nguyên lý cấu tạo

Việc tạo hình sản phẩm có thể tiến hành bằng thủ công với những công cụ đơn giản.Trong công nghiệp, việc tạo hình cho sản phẩm thường được cơ khí hoá và tự động hoá.Dựa trên yêu cầu về thành phẩm và trạng thái vật lý của nguyên liệu người ta có thể chọnmột trong các nguyên tắc tạo hình sau đây:

- Nguyên tắc nén ép: dùng áp lực để nén ép nguyên liệu thành hình dạng nhất địnhhoặc thành băng dải rồi cắt viên

- Nguyên tắc dập khuôn: dùng khuôn có hình mẫu được lựa chọn dập xuống khối sảnphẩm chia chúng thành từng phần có hình dạng nhất định

Khi nén ép hoặc dập khuôn, để liên kết được các phần tử vật liệu dạng bột rời, dạngbột nhuyễn, dạng rắn lỏng, tùy thuộc vào độ ẩm của nguyên liệu mà trị số áp lực ép khácnhau, có thể tới 1000at và độ ẩm đạt tối thiểu là 20÷30% Trong một số trường hợp đểgiảm áp lực ép người ta có thể gia nhiệt ở nhiệt độ cao trên điểm nóng chảy của hỗn hợp.Dưới tác dụng của nhiệt độ cao hỗn hợp chuyển từ pha rắn sang lỏng có độ nhớt cao, khi

hạ nhiệt độ chúng lại chuyển từ pha lỏng về rắn

Về cấu tạo bộ phận ép chủ yếu là vít xoắn, pít tông, trục cán, bộ phận chứa tải làkhuôn có dạng trụ, phẳng, cầu,…

Hình 6.6 trình bày nguyên lý cấu tạo của một số bộ phận tạo viên Các bộ phận đóthường gồm khuôn ép đục lỗ theo các cỡ đường kính viên, có con lăn ép, dao cắt để cắtthành các viên trụ theo chiều cao cần thiết Có bộ phận ép dập kiểu trục cán gồm hai bánhtrụ, trên mặt trụ có các hõm (nửa hình cầu để tạo viên cầu, hoặc nửa hình trụ để tạo viêntrụ, hoặc nửa hình hộp để tạo bánh) Bộ phận ép đùn gồm một trục vít ép nguyên liệutrong ống trụ, đùn qua khuôn có các lỗ định hình để thành dạng sợi, ống, hoặc kết hợp bộdao cắt thành dạng viên trụ Khi ép hoặc đùn có thể áp dụng cách ép ẩm hoặc ép khô

Hình 6.6 Nguyên lý cấu tạo của các bộ phận tạo viên nguyên liệu

1, 2- kiểu pitông; 3; 4- kiểu đóng khuôn; 5, 6, 7- kiểu con lăn; 8- kiểu băng ép;

9- vít ép; 10- kiểu vít đùn; 11, 12- kiểu trục cán; 13, 14, 15, 16- trục cán có

khuôn trụ; 17, 18- trục cán có khuôn phẩng

Phương pháp ẩm: hỗn hợp nguyên liệu có độ ẩm 35÷50% với độ ẩm ban đầu 12 ÷

14%, được làm ẩm bằng nước nóng 70÷800C Khi nguyên liệu được ép hay đùn ra khỏikhuôn ép sẽ có độ ẩm tới 17%, nhiệt độ tới 800C Sau khi ép, các viên phải được làm lạnh

và khô, tới nhiệt độ 50÷600C và độ ẩm nhỏ nhơn 14% Để tăng độ bền của viên và đôikhi cần tăng dinh dưỡng, người ta trộn thêm các chất kết dính như mật, đường, bột hồ Phương pháp khô: có nhiều ưu điểm hơn so với phương pháp ẩm, không cần sấy viên,các viên được tạo có thể giữ tốt chất dinh dưỡng, sinh tố kháng sinh, với công nghệ đơngiản hơn, vẫn bảo đảm được năng suất cao (có thể đạt tới10÷15tấn/h) kích thước cácviên thường được tạo với dạng cầu, trụ, với đường kính từ 3÷20mm, hình trụ có bề cao

10÷30mm, với khối lượng riêng1000÷1300kg/m3

6.2.3 Cấu tạo và cách sử dụng một số máy ép tạo hình sản phẩm

a) Máy ép viên OGM-0,8A

Máy dùng để tạo viên từ nguyên liệu bột cỏ khô (hình 6.7) Máy gồm bộ phận ép 1kiểu trục quay (khuôn trụ và hai con lăn quay trong khuôn), dao cắt Máy được liên hợpvới máy định mức kiểu vít 2 và máy trộn 3 kiểu cánh ngang, gầu chuyền 4 để chuyền hạtlên bình làm nguội 5 có quạt 6 hút vụn và bột trở lại thùng cấp liệu 7, sàng 8 để lọc vụn,bột do hạt vỡ,