Giáo trình thiết bị sản xuất thực phẩm - Chương 4 Các máy ép pdf

Máy ép trục vít: Máy ép trục vít là loại máy ép làm việc liên tục, có thể sử dụng cho nhiều loại nguyên liệu khác nhau.. Bộ phận làm việc chính của máy là trục vít có bước vít nhỏ dần ha

CHƯƠNG 4 CÁC MÁY ÉP

4.1 Khái niệm:

Ép là quá trình tác ñộng lực cơ học lên vật liệu làm vật liệu bị biến dạng nhằm mục ñích:

- Phân chia pha lỏng rắn trong vật liệu

- ðịnh hình - Biến dạng vật liệu

Phạm vi sử dụng:

Sản xuất ñường, sản xuất nước quả, sản xuất dầu thực vật, tinh dầu

Sản xuất ñậu phụ, pho mát, bơ

Chế biến bánh mì, mì sợi, bánh bích qui

Tạo hình mì sợi, bánh qui, ép ñường thành viên, ép các sản phẩm khô: Bánh rau, lương khô, viên canh

Ép các loại bánh men, các bánh thức ăn gia súc

Ép các viên thuốc, các loại kẹo

Chuẩn bị cho các quá trình chế biến tiếp theo

Các yếu tố ảnh hưởng ñến quá trình ép:

+ Tính chất vật liệu + Áp lực ép

+ Vận tốc máy ép + Thiết bị ép + Thao tác: ðộ ñều của vật liệu vào ép + Vấn ñề cung cấp năng lượng

4.2 Phân loại máy ép: Có hai nhóm máy ép là nhóm máy ép ñể tách pha lỏng ra khỏi pha rắnvà nhóm máy ép ñể tạo hình sản phẩm

4.2.1 Máy ép ñể tách pha lỏng ra khỏi pha rắn

4.2.1.1 Máy ép trục vít: Máy ép trục vít là loại máy ép làm việc liên tục, có thể sử dụng cho nhiều loại nguyên liệu khác nhau Bộ phận làm việc chính của máy là trục vít có bước vít nhỏ dần hay ñường kính trục lớn dần quay trong xi lanh nằm ngang Nguyên liệu ép khi di chuyển theo trục ép chịu áp suất tăng dần Sự ép xảy ra

do khe hở giữa xi lanh và bước vít giảm dần

Máy ép kiểu trục vít thường dùng trong các nhà máy tinh dầu, nhà máy ñồ hộp (ép nước cà chua v v)

Hình 4.1 MÁY ÉP TRỤC VÍT Trục vít 1 ñặt trong xi lanh có ñục lỗ 2 cố ñịnh Trục quay 250 vòng/phút Nguyên liệu vào phểu 3 Nước ép chảy qua lỗ trên xi lanh vào máng 4 ra ngoài Bã ép qua cửa 5 ra theo máng 6 Kích thước cửa tháo bả 5 có thể ñiều chỉnh tùy theo ñộ ướt của bả ñi ra bằng cách tịnh tiến trục vít về phía trước hay lui lại về phía sau Cửa nhỏ nước ép chảy ra nhiều hơn nhưng chất lượng kém hơn Lúc mới cho máy chạy nên

mở to cửa sau ñó giảm dần Năng suất của máy ép trục vít loại lớn có thể ñạt ñược khoảng 5 tấn/ phút Áp suất tạo ra khoảng 8-10kg/cm2

Năng suất máy ép trục vít

Q = 3600 F0 v0 φ.γ ( kg/ h)

F0 : Diện tích cắt ngang của lớp nguyên liệu trong xi lanh ( m2)

F0 =

4

)

1 2

π

d0 : ðường kính trong của xi lanh (chỗ cửa vào ) m

d1 : ðường kính cổ trục vít ( ở ñầu) m

v0 : Tốc ñộ nguyên liệu chạy dọc theo trục vít m/s

3

1 2

6

4

5

5

3

2

Máy ép có ñường kính

trục vít lớn dần

Xi lanh hình trụ

Máy ép có ñường kính trục vít nhỏ dần

Xi lanh hình nón

1

v0 =

60 ns

n : Số vòng quay của trục vít (vòng/phút)

s : Bước vít ( Ở ñầu ) (m)

ϕ : Hệ số chứa ñầy của nguyên liệu ϕ = 0,6 ÷ 0,7

γ : Khối lượng riêng nguyên liệu (kg/ m3)

Nhược ñiểm của máy ép trục vít: Chà xát mạnh trong quá trình ép, do ñó làm cho nước ngọt (hoặc dầu) bị vẫn ñục

4.2.1.2 Máy ép thủy lực:

Là loại máy thường ñược dùng trong các nhà máy chế biến thực phẩm như sản xuất rượu vang Nó gồm bơm A có nhiều pittông trụ, thùng chứa B, bộ phân phối C

và máy ép D, sản phẩm ép ñược nạp vào buồng 14

Hình 4.2 Sơ ñồ thiết bị ép thủy lực ( ñể ép rượu vang)

Nguyên tắc làm việc:

Khi bắt ñầu lăm việc, ñưa tay gạt 18 văo vị trí II vă cho bơm chạy

Khi pittông trụ 2 chuyển sang bín trâi nđng van hút 3 vă chất lỏng lăm việc từ

thùng chứa B dđng lín ống 4 vă nạp ñầy xi lanh của bơm Khi pit tông trụ chuyển

ñộng ngược lại thì van 3 ñóng, van 1 mở Chất lỏng lăm việc theo ống 10, ñi văo bộ

phđn phối C Qua van nđng 6, chất lỏng chảy văo xi lanh lăm việc của mây ĩp Dưới

âp suất của chất lỏng lăm việc, pittông 15 nđng buồng 14 có sản phẩm ĩp về phía ñầu

ĩp 13 Trong buồng tạo ra âp suất ở mọi mặt, nín 1 phần chất lỏng của sản phẩm ĩp

ñược tâch ra qua bề mặt khoan lỗ của buồng ĩp

Âp suất của pittông truyền qua sản phẩm ñến thanh giằng 11 vă thanh ngang

12 Tuỳ theo việc tâch một phần chất lỏng mă âp suất tăng lín trong xilanh lăm việc

của mây ĩp vă ở trong câc ñường ống dẫn Trong khi thể tích của sản phẩm ĩp giảm

ñi, nín tốc ñộ nđng của trụ trơn cũng phải giảm Do ñó phải thay ñổi việc bơm chất

lỏng lăm việc: Chất lỏng từ xi lanh của bơm theo ống 9 ñi văo dưới pittông 7 vă ĩp

lực nó ñến một âp suất nhất ñịnh, pittông nđng lín trín ĩp lò xo 5 vă mở van 8 Qua

van ñó, chất lỏng chảy về phía van hút 3 của bơm, nhờ ñó lượng chất lỏng ñi văo xi

lanh lăm việc của mây ĩp giảm ñi

Khi ĩp xong thì tắt bơm vă chuyển tay gạt 18 về vị trí I, khi ñó van 6 ñóng lại,

van 17 mở ra vă chất lỏng lăm việc từ xi lanh 16 chảy văo phần bín phải của thùng B

Trụ trơn 15 vă buồng ĩp 14 ñược hạ xuống dưới vă bê ñược thâo ra Ở thùng B có ñặt

lưới 10, ñể lọc chất lỏng lăm việc trước, khi văo xi lanh của bơm

4.2.1.3 Mây ĩp trục:

1 Cấu tạo mây ĩp:

Một bộ mây ĩp gồm câc bộ phận chính:

- Giâ mây

- Câc trục ĩp: Trục ñỉnh, trục trước, trục sau

- Bộ gối ñỡ trục vă bộ ñiều chỉnh vị trí lắp trục

- Bộ phận nĩn trục ñỉnh

- Tấm dẫn mía (lược ñđy vă câc lược khâc)

2 Trục ĩp:

Gồm có lõi trục bằng thĩp, 1 ñầu gắn 1 bânh xe răng cao chđn ñể truyền chuyển

ñộng, lồng chặt trong âo trục bằng gang ñặc biệt Thĩp lăm lõi trục có thănh phần

Ni = 3-4% ; Cr = 0,5 - 1% ; C = 0,2 ÷ 0,45% Hai cổ trục tròn nhẵn bóng, ñường kính

bằng 1/2 ñường kính trục ĩp Ở hai đầu áo trục có vành chắn nước mía khỏi bắn vào

cổ trục Hình dáng và vị trí lắp của vành đó trên trục đỉnh và hai trục trước có khác

nhau

Giâ mây có nhiều kiểu: kiểu ñỉnh thẳng (hình 2.31), kiểu ñỉnh nghiíng vă kiểu

cần nĩn cong (hình 2.32)

Hình 4.3: Mây ĩp kiểu ñỉnh thẳng Hình 4.4: Mây ĩp kiểu cần cong

(kiểu Fives Lille- Cail C46)

3 Bộ phận nĩn trục ñỉnh ( Âp lực trục ñỉnh)

Trong quâ trình ĩp, âp lực trục ñỉnh ñóng vai trò quyết ñịnh Nó phâ vỡ tế băo

mía, giải phóng nước mía ra khỏi tế băo

ðể tạo ra âp lực lớn ở trục ñỉnh, có thể sử dụng câc thiết bị :

- Thiết bị tăng âp lò xo

- Thiết bị tăng âp dầu

- Thiết bị tăng âp khí nĩn

Nhược ñiểm của thiết bị tăng âp lò xo lă lực tâc dụng lín trục ñỉnh không ñều

nín hiện nay ít dùng

Hình 4.5: Lực nén lò xo Hình4.6 Lực nén thủy lực

Hình 4.7 Mặt cắt một chóp nón

4 Thiết bị tăng áp dầu:

Gồm : Pittông nén dầu A và hộp dầu trên trục ñỉnh B

Nguyên lý hoạt ñộng như sau: Dầu trong xi lanh A ñược pittông nén tới áp suất cao Dầu có áp suất cao ñược dẫn vào hộp chứa dầu trên trục ñỉnh Hộp dầu có diện tích nên vào cổ trục lớn Do vậy áp lực dầu nén xuống trục ñỉnh lớn

Nếu ta gọi:

- ðường kính xi lanh dầu bên A là d : fA =

4

2

d

π

- ðường kính hộp dầu trục ñỉnh là D

- Khối lượng trọng vật bên A là p

Ta thấy áp suất dầu là F = 2 4 2

4 d

p d

p

π π

=

Theo nguyên lý Pascan, áp suất này chính là áp suất trong hộp dầu Do vậy áp

lực tác dụng lên cổ trục sẽ là :

4

2

D

Lực tác dụng lên trục ñỉnh là P = 2 p

d

D D

d

p

2 4

.

4

2

2 2

π

So sánh lực tác dụng lên trục ñỉnh với khối lượng gang bên A

2 2 2

2

2 2

d

D p

P d

D p

P

=

=

Ưu: Tạo ñược áp lực lớn ở trục ñỉnh Áp lực này không thay ñổi khi lớp mía

vào dầy mỏng khác nhau

Nhược: Chiếm nhiều diện tích

Làm việc nặng nề, mức ì lớn

5 Thiết bị, tăng áp bằng khí nén:

Nguyên lý giống thiết bị tăng áp bằng dầu nhưng áp suất cao, ở ñây ñược tạo

ra bằng khí nén

4.2.1.4 Máy ép dùng khí nén:

Trong máy ép này lực tác dụng lên nguyên liệu là không khí nén Máy này ñược

dùng nhiều trong dây chuyền sản xuất nước quả trong cho các nguyên liệu không

cứng như dứa, cam, quít (hoặc nho), phương pháp ép này rất tốt vì quá trình ép không

phá vỡ những cơ cấu cứng của nguyên liệu vỏ, cuống, xơ, là những chất không có lợi

cho thành phần của nước quả

Máy làm việc gián ñoạn, chu kỳ ép 2,5 giờ (các thao tác phụ ñều ñược cơ khí

hoá)

Cấu tạo và nguyên tắc làm việc của máy ép dùng khí nén

Thùng ép 1 làm bằng kim loại không rỉ, tấm dày 1mm, trên có ñục lỗ 1,2 x 20mm Bên ngoài bọc các tấm kim loại chịu lưc Hai ñầu thùng ép 2 bằng gang,

bên trong lót kim loại không rỉ Dọc thùng ép có cửa ñể nguyên liệu vào ép, có thể

ñóng chặt nhờ 1 cánh cửa có vít vặn Bên trong thùng ép là thùng cao su 3

Hình 4.8 Sơ ñồ nguyên lý làm việc của máy ép dùng khí nén

3 Thùng cao su 4 Ống dẫn không khí nén

Không khí nén từ máy nén khí ñi theo ống 4 vào trục rỗng 5 qua các lỗ ñục trên trục vào trong thùng cao su (trên hình vẽ thùng cao su ở trạng thái không ép) Dưới tác dụng của không khí nén thùng cao su bị căng lên tạo một áp suất cần thiết, tác dụng lên nguyên liệu ñể ép nước quả Lớp nguyên liệu ép nằm giữa thùng ép và thùng cao su Nước ép qua lỗ trên thùng ép ra ngoài máng hứng chảy ñi Bã còn lại trong thùng ép, sau mỗi lần ép mở cửa trên thùng và cho thùng quay, bã sẽ tự rơi ra ngoài máng có trục vít ñẩy ñi

Mỗi máy ép phải dùng tới 3 ñộng cơ ñiện ñể quay thùng ép, trục vít và cho máy nén khí Vận tốc thùng ép 20 vòng/phút Năng suất máy 1,5 tấn nguyên liệu/ giờ Máy ép này lắp trên khung không cần bệ xây kích thước 5180 x 2510 x 2290mm Quá trình ép: Thùng không quay cho nguyên liệu vào từ từ cho tới khi ñầy, ñóng cửa lại cho thùng quay 5 phút không cho không khí vào Khi ñó nguyên liệu ñược phân bố ñều trên mặt thùng Bắt ñầu cho không khí vào thùng cao su Cho từ từ ñể 5

-10 phút cho ñạt ñến áp suất 3 ÷ 3,5 atm Lại xả khí ra cho thùng quay ñể ñảo nguyên liệu Lại cho không khí nén vào với áp suất cao hơn và giữ thời gian lâu hơn Làm như vậy 3 lần và áp suất không khí nén lần cuối cùng trong thùng cao su phải ñạt 6 atm

2

6

4

5

4.2.2 Máy ép ñể tạo hình:

4.2.2.1 Máy ép trục lăn (Máy ép nén)

Dùng trong sản xuất mì ống

Hình 4.9 : Nguyên lý làm việc của máy ép nén

Máy ép trục lăn làm việc liên tục, gồm có bộ phận nén (2 trục lăn) và bộ phận tạo hình (khuôn ñúc ) Hai trục lăn quay ngược chiều nhau tạo nên áp suất ñẩy bột nhão và khuôn ñúc

Khuôn ñúc là các ñĩa kim loại có gia công lỗ có hoa văn

4.2.2.2 Máy ép cán:

a Những cục bột nhão mì chuyển ñộng nhờ băng tải vận chuyển 1 và tác dụng lên máng cố ñịnh 2 (hình 2.38.a) Khi cục bột nhão ñi dọc theo máng có tiết diện nhỏ dần thì nó ñược giữ chặt tạo nên cơ cấu ñồng nhất và tròn

b Quá trình dát mỏng những cục bột nhão mì ñều xảy ra khi nó chuyển ñộng dọc theo kẻ hở nhỏ dần tạo nên bởi băng tải vận chuyển 1 và thành cố ñịnh 2 hoặc băng tải vô tận khác 3, chuyển ñộng về phía ngược lại.Lúc này cục bột nhão quay xung quanh trục của nó, chuyển dời ra khỏi khe hở và dần dần ñược tạo thành hình trụ ( hình 2.38b)

c Khi dát bột nhão mì trắng sẽ thực hiện 1 số khâu ðầu tiên những cục bột nhão ñi qua giữa ñôi trục 1, quay ngược chiều nhau và cán mỏng thành bánh Sau ñó nhờ trục có rãnh 2 ñược cuộn lại thành cuộn xoắn ốc Cuộn ñó ñược ñưa ra bởi thùng quay 3, và ñược cán giữa thùng và bề mặt vỏ máy cố ñịnh 4 và sau ñó chuyển sang băng tải 5, kết quả nó tự kéo dài ra ñến kích thước cần thiết (hình 2.38c)

Hình 4.10 : Nguyên lý làm việc của máy ép cán

4.2.2.3 Máy dập ép:

Dùng trong CN bánh kẹo

Hình 4.11 Sơ ñồ máy dập ép tạo hình bánh qui

Bộ phận tạo hình( khuôn ñúc 1 của máy ép (hình 2.39) ñược gia công thành hình hoa văn phong phú Bộ phận tạo hình thực hiện chuyển ñộng qua lại, ñưa khối bột nhào ñã ñược cán 2 nằm trên băng tải 3 và ép xuống Áp suất dập gần 0,3-0,5 MN/m2( 3-5 kg/cm2)

1

2

3

4.2.2.4 Máy ép ựóng bánh :

Bộ phận chủ yếu của máy ép có khuôn ựúc kiểu ựứng là các ựĩa hoặc cái bánh quay chậm

đĩa có những lỗ ở ựó ựặt các khuôn ựúc Vật liệu ẩm từ bộ phận nạp liệu cho vào các khuôn ựó ựể ựể ựóng bánh đáy khuôn là các bàn di ựộng lên xuống

Quá trình ựóng bánh có thể theo dõi ở sơ ựồ hình 2.40 Tạo vị trắ I, bàn ựỡ 2 thấp nhất Sau ựó khuôn ựúc 1 chất ựầy sản phẩm ướt 3 (vị trắ II), tiếp ựến ép nguyên liệu bởi bàn ựỡ (ở giai ựoạn này trên khuôn ựúc có ựặt tấm 4 vị trắ III) và cuối cùng bàn ựỡ ựầy thành phẩm ựóng bánh và nâng cao hơn mặt bàn khoảng 0,5mm

Trong 1 vòng, bàn sẽ ngừng lại 4 lần với thời gian 1ọ1,5 giây, cả 4 khuôn ựúc, làm việc với v = 8 vòng/ phút, tạo 32 bánh/ phút Áp suất ép gần 150 - 200 kg/ cm2

Hình 4.12 Sơ ựồ làm việc của máy ép có khuôn ựúc kiểu ựứng

1 Khuôn ựúc 2 Bàn ựỡ

3 sản phẩm 4 Tấm kim loại