Giáo trình thiết bị sản xuất thực phẩm - Chương 1 Mở đầu docx

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 8 - Thân máy gồm nhiều ñoạn ống có tiết diện tròn hoặc chữ nhật nối với nhau bằng bích, nằm vào khoảng giữa ñầu và chân gàu tải, bao kín bộ phận kéo Hình 1.3. Hình dạng chung của gàu tải 1) Băng; 2) gàu; 3) tang ñầu máy; 4) tang chân máy; 5) bệ gàu tải 6) phễu nạp liệu 7) bộ phận căng 8) cửa quan sát 9) trục ñầu máy 10) ñầu gàu tải 11) cửa tháo liệu b. Nguyên tắc làm việc: Khi máy làm việc thì gàu xúc vật liệu ở khu vực chân máy và vận chuyển lên phía ñầu máy. Ở ñây, dưới tác dụng của trọng lực và lực quán tính, vật liệu ñược ñổ từ gàu vào bộ phận tháo liệu rồi từ ñó chuyển tới nơi sử dụng Vật liệu rời ñược vận chuyển bằng gàu tải gồm nhiều dạng: dạng bột (hoặc bụi), dạng hạt, dạng cục Ưu ñiểm: - Cấu tạo ñơn giản, kích thước chiếm chỗ nhỏ 9 - Có khả năng vận chuyển vật liệu lên một ñộ cao khá lớn (50-70m), - Năng suất cao (700m 3 /h) Nhược ñiểm: - Nếu vật liệu vận chuyển lớn gây va ñập, dễ sinh tiếng ồn - Dễ bị quá tải nếu tiếp liệu không ñều, nên cần nạp liệu một cách ñều ñặn - Không tháo liêu ñược giữa chừng, nạp liệu ở vị trí tùy thích. 2.2.3. Phân loại: - Theo cấu tạo của bộ phận kéo: có 2 loại: ● Gàu tải dùng băng: ñược dùng phổ biến ñể vận chuyển những vật liệu rời trong các kho lương thực, các nhà máy xay bột, nhà máy xát gạo, nhà máy chế biến thức ăn gia súc, nhà máy bánh mì, nhà máy ép dầu, nhà máy sản xuất tinh bột, nhà máy bánh kẹo, nhà máy sản xuất mì sợi và các nhà máy thực phẩm khác. ● Gàu tải dùng xích: (một hoặc 2 dây xích): chủ yếu dùng ñể vận chuyển những vật liệu dạng cục và những vật liệu gây tác hại cho tấm băng ( như vật liệu nóng) - Theo phương pháp tháo liệu: có 3 loại gàu tải: ● Gàu tải tháo liệu dưới tác dụng của trọng lực ● Gàu tải tháo liệu dưới tác dụng của lực li tâm ● Gàu tải tháo liệu dưới tác dụng của lực kết hợp ( lực li tâm và trọng lực). 2.3. Vít tải: 2.3.1. Khái niệm: ðể vận chuyển những vật liệu rời theo hướng nằm ngang, nghiêng hoặc thẳng ñứng, trong các nhà máy thực phẩm, người ta dùng vít tải. Trong các vít tải, vật liệu ñược vận chuyển tương tự như một ñai ốc chuyển ñộng dọc theo ñinh ốc quay. Vít tải gồm có một máng cố ñịnh và một trục vít. Khi trục vít quay làm cho vật liệu chuyển ñộng tịnh tiến theo máng. Ưu ñiểm : - Chiếm chỗ ít: Với cùng năng suất thì diện tích tiết diện ngang của vít tải nhỏ hơn nhiều so với các máy vận chuyển khác. - Số lượng ổ bi và các chi tiết chịu mài mòn không nhiều nên dễ vận hành thao tác. - Bộ phận công tác nằm trong màng kín nên có thể nối màng vào vị trí nào ñó của hệ thống thông gió. - Tốc ñộ quay của trục vít tương ñối lớn. 10 - Giá thành thấp. Nhược ñiểm : - Chiều dài vận chuyển và năng suất bị giới hạn. Chiều dài lớn nhất của vít tải thường không quá 30m với năng suất tối ña là 100T/h. - Chỉ vận chuyển ñược những vật liệu tương ñối ñồng nhất. - Vật liệu bị ñảo trộn mạnh, một phần bị nghiền nát hoặc bị phân loại theo khối lượng riêng. Vì vậy người ta không thể dùng ñể vận chuyển thức ăn gia súc ñã chế biến. - Tiêu tốn nhiều năng lượng hơn băng tải. 2.3.2. Các loại vít tải 2.3.2.1. Vít tải nằm ngang Hình 1.4. Các vít tải a) sơ ñồ vít tải nằm ngang: 1. máng; 2. gối trục treo; 3. trục; 4. cánh vít; 5. thành mặt ñầu; 6.ống nạp liệu; 7,8. ống tháo liệu; 9. Van an toàn; 10. Cơ cấu truyền ñộng b) hình dạng trục vít c) các loại cánh vít khác nhau và chiều quay của chúng a. Cấu tạo và nguyên tắc làm việc: Trong máng cố ñịnh 1 tại phần trên có lắp những gối trục treo 2 làm chỗ ñỡ cho trục 3. Trục ñặc hoặc rỗng và trên suốt chiều dài của nó có gắn cánh vít 4. Ở vị trí gối trục treo, cánh vít bị gián ñoạn 1 khoảng bằng chiều dài gối trục. Mặt ñầu 5 của máng ñược bịt kín. Vật liệu vào phễu nạp liệu 6, ñi ra ống tháo liệu 7 và 8 dọc theo vít tải. Ở ñây (6,7 và 8) có các van chắn ñể có thể thay ñổi kích thước cửa nạp và tháo. Cuối vít tải có van an toàn 9 ñể tháo vật liệu khi quá ñầy. Có thể thay bằng ống chảy tràn lắp gần cửa tháo liệu. a) b ) c ) [...]... hai b ph n truy n ñ ng ñ i ñ u nhau 2.3.2 .1 Vít t i th ng ñ ng Khái ni m: Vít t i th ng ñ ng dùng ñ v n chuy n v t li u r i và v t li u d ng c c nh (h t, b t, th c ăn gia súc, các lo i c ) Cũng có th dùng lo i vít t i này ñ v n 11 chuy n các v t li u ñơn chi c Chi u cao không quá 1 2 -1 5cm năng su t 8 0 -1 00 m3/h (v i D cánh vít ≈ 300mm) Ưu: - Ti t ki m di n tích - Tháo li u theo hư ng tùy ý, v trí trung... ra: 12 - Các h th ng áp su t th p, trong ñó t n th t áp su t không vư t quá 5 .10 3N/m2 - Các h th ng áp su t trung bình, trong ñó t n th t áp su t không vư t quá 10 4N/m2 - Các h th ng áp su t cao trong ñó t n th t áp su t l n hơn 10 4N/m2 Hình 1. 8 Các sơ ñ nguyên lý: a) c a h th ng hút v i áp su t trung bình ñ v n chuy n b t b) c a h th ng hút v i áp su t cao c) c a h th ng ñ y v i áp su t cao 3.2 .1 Các... 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 thùng ch a 2, t ñây b t ñi theo ng d n 3 vào b ph n tháo... l c túi 9 ñ làm s ch T máy l c không khí s ch vào qu t 10 và ra ngoài tr i H th ng này làm vi c v i n ng ñ h n h p = 4,5 – 5,0 kg/kg và v n t c không khí 1 8-2 0 m/s 3.2.2 H th ng v n chuy n b ng khí v i áp su t cao: hình 1. 8b là sơ ñ m t h th ng v n chuy n v i áp su t cao b ng phương pháp hút Chân không trong m ng ñư c t o thành b i máy th i khí 1 Khi nhúng vòi hút 2 vào trong kh i h t thì không khí... mà vít t i có th là ph i ho c trái ( hình 1. 4.c) Có nh ng vít t i g m 2 ph n trong ñó có 1 ph n là ph i, 1 ph n là trái Các vít t i này dùng ñ v n chuy n hai dòng v t li u theo hư ng ngư c chi u nhau Nh ng vít t i có cánh ñ c làm b ng thép là ch dùng ñ v n chuy n v t li u khô và tơi Mu n v n chuy n nh ng v t li u c c ho c dính ph i dùng vít t i d ng băng (hinh 1. 5) ð v n chuy n nh ng v t li u vón c c... dùng cánh vít d ng bơi chèo ( hình 1. 6) Hình 1. 5 Cánh vít d ng băng 1. 6 Vít t i d ng bơi chèo Máng c a vít t i g m nhi u ño n t 2m ñ n 4m, n i ghép v i nhau b ng bích và bulông N u vít t i dài quá 3,5 m thì ph i l p nh ng g i tr c trung gian (thư ng là g i tr c treo) cái này cách cái kia 3m Trong các nhà máy lương th c th c ph m ch nên dùng vít t i có chi u dài không quá 15 m N u c n v n chuy n theo ñ dài... 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 Khái ni m: V n chuy n v t li u b ng không khí d a trên nguyên lí l i d ng kh năng chuy n ñ ng c a dòng... Qua ng d n h t ñi vào b ph n tháo li u 5 H t ñư c tách ra kh i b ph n tháo li u nh van c ng 6 Không khí theo ng d n 7 ñưa ñi làm s ch b i và thoát ra ngoài xyclôn 8 và máy l c túi 9 r i vào máy th i khí 14 . 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. 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. 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