Nghiên cứu công nghệ và thiết bị để trích ly dầu từ quả bơ

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH LUẬN VĂN THẠC SĨ NGUYỄN THỊ THÚY THANH NGHIÊN CỨU CÔNG NGHỆ VÀ THIẾT BỊ ĐỂ TRÍCH LY DẦU TỪ QUẢ BƠ NGÀNH: CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO MÁY - 60

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT

THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

LUẬN VĂN THẠC SĨ NGUYỄN THỊ THÚY THANH

NGHIÊN CỨU CÔNG NGHỆ VÀ THIẾT BỊ

ĐỂ TRÍCH LY DẦU TỪ QUẢ BƠ

NGÀNH: CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO MÁY - 605204

Tp Hồ Chí Minh, 2012

S K C0 0 3 7 5 1

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT

THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

LUẬN VĂN THẠC SĨ NGUYỄN THỊ THÚY THANH

NGHIÊN CỨU CÔNG NGHỆ VÀ THIẾT BỊ

ĐỂ TRÍCH LY DẦU TỪ QUẢ BƠ

NGÀNH: CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO MÁY – 605204

HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: TS ĐẶNG THIỆN NGÔN

Tp Hồ Chí Minh, 2012

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT

THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

LUẬN VĂN THẠC SĨ NGUYỄN THỊ THÚY THANH

NGHIÊN CỨU CÔNG NGHỆ VÀ THIẾT

BỊ ĐỂ TRÍCH LY DẦU TỪ QUẢ BƠ

NGÀNH: CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO MÁY – 605204

HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: TS ĐẶNG THIỆN NGÔN

Tp Hồ Chí Minh, 2012

LÝ LỊCH KHOA HỌC

I LÝ LỊCH SƠ LƢỢC

Họ và tên: Nguyễn Thị Thúy Thanh Giới tính: Nữ

Ngày tháng năm sinh: 11/11/1981 Nơi sinh: Long An

Quê quán: Long An Dân tộc: Kinh

Chỗ ở riêng hoặc địa chỉ liên lạc: 57, tổ 7, khu phố 2, P Phước Long B, Q.9, Tp.HCM

Điện thoại cơ quan: Điện thoại riêng: 0904531505 Fax : E-mail: thuythanh.nguyen 520@yahoo.com

II QUÁ TRÌNH ĐÀO TẠO:

1 Trung học chuyên nghiệp:

Hệ đào tạo : Thời gian đào tạo từ … /… đến… /…… Nơi học (trường ,thành phố):

Ngành học :

2 Đại học :

Hệ đào tạo: chính quy Thời gian đào tạo từ 09/1999 đến 04/2004 Nơi học (trường ,thành phố): Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật Tp HCM Ngành học: Kỹ Thuật Công Nghiệp

Môn thi tốt nghiệp: Vi mạch , Matlab

III QUÁ TRÌNH CÔNG TÁC CHUYÊN MÔN KỂ TỪ KHI TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC :

Thời gian Nơi công tác Công việc đảm nhiệm

Từ 05/2004 đến 02/2008 Công ty Shyang Hung Cheng Nhân viên văn phòng

Từ 05/2008 đến 05/2011 Trường THCS Trường

Thạnh Giáo Viên

Từ 06/2011 đến nay Trường CĐ Công Thương

TPHCM Giảng Viên

u của

LỜI CAM ĐOAN

Tôi cam đoan đây là công trình nghiên cứ tôi, được thực hiện trên cơ sở nghiên cứu lý thuyết, kiến thức kinh điển và thực hiện các thí nghiệm ly tâm dưới sự hướng dẫn khoa học của Thầy TS Đặng Thiện Ngôn

Các số liệu, kết quả nêu trong luận văn là trung thực và chưa từng được ai công bố trong bất kỳ công trình nào khác

Tp Hồ Chí Minh , ngày 02 tháng 10 năm 2012

Nguyễn Thị Thúy Thanh

LỜI CẢM ƠN

Qua thời gian thực hiện luận văn: “Nghiên cứu công nghệ và thiết bị để trích ly dầu từ quả bơ”, ngoài những cố gắng nổ lực của bản thân, tôi đã nhận được sự khích lệ rất nhiều từ nhà trường, Thầy, Cô, gia đình và bạn bè

Để tỏ lòng kính trọng và biết ơn sâu sắc, trước tiên tôi xin chân thành gởi lời cảm ơn đến Thầy hướng dẫn khoa học TS Đặng Thiện Ngôn, thầy đã dành nhiều thời gian, tâm huyết, nhiệt tình hướng dẫn, định hướng, góp ý và động viên tôi trong suốt quá trình thực hiện luận văn

Cảm ơn quý Thầy, Cô trường Đại học Sư Phạm Kỹ Thuật TP.HCM, đã tận tình giảng dạy, truyền đạt những kiến thức nền tảng và chuyên môn cho tôi trong thời gian qua Cảm ơn quý Thầy, Cô trong khoa cơ khí đã tạo điều kiện thuận lợi cho tôi trong quá trình làm đến khi hoàn thành

Cảm ơn Ban Giám Hiệu, cùng quý Thầy, Cô Trường Cao Đẳng Công Thương TP.HCM đã tạo điều kiện thuận lợi để tôi hoàn thành khóa học của mình

Cảm ơn gia đình, bạn bè, những người luôn bên tôi động viên và giúp đỡ tôi trong quá trình học tập và thực hiện luận văn này

Xin chân thành cảm ơn

hiết

TÓM TẮT

Đề tài: “Nghiên cứu công nghệ và t bị để trích ly dầu từ quả bơ ”

nghiên cứu đề xuất công nghệ sản xuất dầu từ quả bơ bằng phương pháp ly tâm và thiết

kế máy ly tâm với năng suất đầu ra là 1000 lít dầu/8h Đề tài đã triển khai, nghiên cứu và khảo sát các loại bơ ở Tây Nguyên, tìm hiểu về nguồn gốc, vùng phân bố cũng như các sản phẩm chế biến từ quả bơ Trên cơ sở đó nghiên cứu hàm lượng dầu có trong các loại bơ phổ biến ở Tây Nguyên để xác định loại bơ có hàm lượng dầu cao Tác giả đã xây dựng mô hình máy ly tâm để thực hiện các thí nghiệm ly tâm trích ly dầu từ quả bơ Dựa vào kết quả thí nghiệm này, tác giả đã đề xuất công nghệ sản xuất dầu từ quả bơ bằng phương pháp ly tâm Từ đó tính toán, thiết

kế máy ly tâm dầu bơ hoàn chỉnh phục vụ cho sản xuất công nghiệp

SUMMARY

Subject: "Research on the technology and equipment to extract avocado oil

": research on the avocado oil technology with the centrifugation method and design the centrifuge machine with output capacity is 1000 liters / 8h Threads deployed by the research, a survey of the avocado in Tay Nguyen, research about the origins, distribution areas, as well as products made from avocados In addition, the subjects research oil content of the avocado in Tay Nguyen to determine the type of butter with a high oil content The author has built centrifuge model experiments and performed experiments centrifugal oil from the avocados Based on the results of this experiment, the authors research on the avocado oil technology with the centrifugation method

From that calculation, design the centrifuge machine service for industrial production

Trang tựa

Trang

Quyết định giao đề tài

MỤC LỤC

g nước

Lý lịch cá nhân i

Lời cam đoan iii

Lời cảm ơn iv

Tóm tắt v

Mục lục vi

Danh sách các bảng x

Danh sách các hình xi

Chương 1 MỞ ĐẦU 1

1.1 Đặt vấn đề 1

1.2 Phạm vi nghiên cứu 3

1.3 Ý nghĩa của đề tài về khoa học và thực tiễn 3

1.3.1 Ý nghĩa về khoa học 3

1.3.2 Ý nghĩa về thực tiễn 3

Chương 2 TỔNG QUAN 4

2.1 Tổng quan chung về lĩnh vực nghiên cứu 4

2.1.1 Giới thiệu về cây bơ 4

2.1.2 Thành phần dinh dưỡng và tính chất hóa học của quả bơ 7

2.1.3 Hàm lượng dầu của các giống bơ ở Việt Nam 9

2.1.4 Lợi ích của quả bơ 11

2.1.5 Các sản phẩm từ quả bơ 11

2.2 Tình hình nghiên cứu 12

2.2.1 Tình hình nghiên cứu tron vi 12

2.2.2 Tình hình nghiên cứu nước ngoài 17

2.3 Mục đích của đề tài 19

2.4 Nhiệm vụ và giới hạn của đề tài 19

2.4.1 Nhiệm vụ của đề tài 19

2.4.2 Giới hạn của đề tài 19

2.5 Phương pháp nghiên cứu 19

Chương 3 CƠ SỞ LÝ THUYẾT 3.1 Quá trình lắng ly tâm và lọc ly tâm 20

3.1.1 Lắng ly tâm 20

3.1.2 Lọc ly tâm 21

3.2 Phân loại máy ly tâm 22

3.2.1 Máy ly tâm lọc 23

3.2.2 Máy ly tâm lắng 26

3.3 Tính toán thiết kế máy ly tâm thường 29

3.3.1 Xác định các thông số công nghệ của máy 29

3.3.2 Xác định năng suất máy ly tâm 31

3.3.3 Công suất máy ly tâm 32

3.4 Đánh giá phân tích các loại máy ly tâm 34

3.5.1 Chọn máy ly tâm 34

3.5.2 Chọn kiểu ly tâm 35

Chương 4 ĐỀ XUẤT CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT DẦU TỪ QUẢ BƠ 4.1 Công nghệ sản xuất dầu từ quả bơ bằng phương pháp ép 36

4.2 Đề xuất công nghệ sản xuất dầu từ quả bơ bằng phương pháp ly tâm 37

ừ động

4.2.1 Chuẩn bị hổn hợp bơ trấu 37

4.2.2 Thí nghiệm 41

4.2.3 Đề xuất công nghệ sản xuất dầu từ quả bơ bằng phương pháp ly tâm 47

4.2.3.1 Phân loại 48

4.2.3.2 Rửa 48

4.2.3.3 Bóc vỏ và hạt 48

4.2.3.4 Xay 49

4.2.3.5 Sấy 49

4.2.3.6 Trộn trấu 49

4.2.3.7 Gia nhiệt 50

4.2.3.8 Ly tâm 50

4.2.3.9 Lọc thô, tinh 50

4.2.3.10 Lọc ly tâm 50

Chương 5 TÍNH TOÁN THIẾT KẾ MÁY LY TÂM DẦU TỪ QUẢ BƠ 51

5.1 Các yêu cầu thiết kế 51

5.2 Chọn phương án thiết kế 51

5.3 Sơ đồ máy thiết kế 51

5.4 Nguyên lý hoạt động của máy thiết kế 52

5.5 Các công việc tính toán thiết kế 52

5.6 Tính toán thiết kế các bộ phận của máy 52

5.6.1 Tính toán xác định các thông số công nghệ của máy 53

5.6.2 Tính công suất động cơ 54

5.6.3 Tính toán bộ truyền đai t viii cơ đến trục rô-to 57

5.6.4 Tính trục 60

5.6.5 Tính gối đỡ trục 65

5.6.6 Tính then 67

5.6.4 Thiết kế bộ phận nạp liệu 69

Chương 6 KẾT LUẬN ĐỀ NGHỊ 72

6.1 Kết luận 72

6.2 Đề nghị 73

TÀI LIỆU THAM KHẢO 74

PHỤ LỤC 77

52

Hình 3.5

25

Hình 3.6

Máy ly tâm ba chân tháo bã bằng dao

Sơ đồ nguyên lý máy ly tâm lọc làm việc liên tục có piston đẩy pha rắn

Máy ly tâm liên tục rô to hình nón tự tháo bã

23

25Hình 3.7 Máy ly tâm lắng liên tục tháo bã bằng vít 26Hình 3.8 Máy ly tâm lắng phân ly nhũ tương kiểu dĩa 27Hình 3.9 Máy ly tâm siêu tốc loại ống 28Hình 4.1 Sơ đồ công nghệ sản xuất dầu từ quả bơ bằng phương pháp ép 36

Hình 4.2 Quả bơ sáp sử dụng cho thí nghiệm

37

Hình 4.3 Rửa bơ

38

Hình 4.4 Bóc tách vỏ và hạt 38Hình 4.5 Công đoạn xay bơ 39Hình 4.6 Công đoạn sấy bơ 39Hình 4.7 Công đoạn trộn trấu 40Hình 4.8 Công đoạn gia nhiệt 40Hình 4.9 Máy ly tâm thí nghiệm 41

Hình 4.11 Biến tần Siemens MicroMaster 420 42Hình 4.12 Máy đo tốc độ vòng quay DT – 1236L 43Hình 4.13 Ly tâm hổn hợp bơ trấu 43Hình 4.14 Công nghệ sản xuất dầu từ quả bơ bằng phương pháp ly tâm 47Hình 5.1 Sơ đồ máy thiết kế 51Hình 5.2 Bộ truyền đai từ động cơ đến trục của rô-to 57Hình 5.3 Sơ đồ kích thước bộ truyền đai 59Hình 5.4 Sơ đồ trục chính của máy ly tâm 61Hình 5.5 Sơ đồ phân bố lực, biểu đồ mômen và kết cấu trục 62Hình 5.6 Sơ đồ bố trí ổ trên trục 65Hình 5.7 Kết cấu then trên trục 67

Hình 5.9 Kích thước thùng nạp liệu 71

- 1 -

Chương 1

MỞ ĐẦU

1.1 Đặt vấn đề

Cây bơ – tên khoa học Persea americana và tên tiếng Anh là Avocado – là một

loại cây ăn quả nhiệt đới và cận nhiệt đới, được trồng nhiều ở quốc gia Mêxicô, Mỹ, Colombia, Brazin, New Zealand, … Ở nước ta, cây bơ được trồng rộng rãi tại các tỉnh Đồng Nai, Lâm Đồng, Đăk Lăk, Gia Lai, Chỉ riêng ở Đăk Lăk, hiện nay đã

có diện tích bơ 4200ha, sản lượng đạt trên 300.000 tấn bơ quả trong năm [3]

Quả bơ thuộc nhóm quả mọng, quả có chiều dài khoảng 7-20cm, khối lượng

200-400g, cá biệt có quả chỉ nặng 100g, có quả nặng tới 1kg Trên thế giới, tại các nước như Mỹ, Mexico, Úc, quả bơ được đánh giá cao và được sử dụng vào nhiều mục đích khác nhau như ăn quả tươi, chế biến nhiều món ăn ngon, tinh chiết dầu ăn

và được sử dụng rất nhiều trong công nghiệp Những công dụng này mang lại tiềm năng phát triển lớn cho sản xuất và tiêu dùng

Hình 1.1: Quả bơ [11]

Ở nước ta quả bơ chỉ được dùng để ăn tươi và việc xuất khẩu quả bơ mang hiệu quả kinh tế thấp Bên cạnh đó việc thu hoạch, vận chuyển và bảo quản bơ chưa được quan tâm nhiều Người ta thường dùng lồng để hái quả, có khi rung mạnh cây làm cho quả rơi xuống đất và bị trầy xước, gây hư hỏng đến phần thịt quả Ở Tây Nguyên việc thu hoạch quả thường vào mùa mưa nên việc thu hoạch và vận chuyển

- Dầu quả bơ có rất nhiều giá trị trong việc tái tạo và giữ ẩm cho làn da, bảo vệ

làn da không bị khô và tăng khả năng đàn hồi của da Đặc biệt là dầu bơ dùng cho ngành công nghiệp mỹ phẩm và còn được sử dụng làm dầu ăn cũng giống như dầu

ô liu và tốt hơn dầu ôliu

- Dầu quả bơ có nhiệt độ sôi cao hơn 250o C vì thế rất phù hợp cho nấu ăn Dầu bơ còn được dùng cho việc giữ độ ẩm và làm lành vết thương (tái tạo tế bào), một lượng dầu nguyên chất bổ sung có thể dùng làm nước rưới salát [2]

- Dầu quả bơ cung cấp các vitamin A, E, K, cùng với các khoáng chất kali, phốtpho, lưu huỳnh và clo, đặc biệt nó rất giàu vitamin E Hơn nữa, vitamin E trong dầu bơ tồn tại chủ yếu ở dạng α-tocopherol là dạng có hoạt tính mạnh nhất Vitamin

E là chất chống oxi hóa, làm chậm tiến trình lão hóa và bảo vệ cơ thể chống lại bệnh tim cũng như các dạng ung thư phổ biến

- Dầu bơ được đánh giá là một trong những loại dầu có giá trị dinh dưỡng cao nhất, tốt cho sức khoẻ hơn dầu hướng dương và dầu ô liu Hơn thế nữa, dầu bơ được xếp hạng thứ 5 trong danh sách những loại dầu tuyệt hảo vì là tác nhân chống cholesterol Dầu bơ đã được Tổ chức Tim mạch Nam Phi cấp Nhãn hiệu Trái tim vì ảnh hưởng tích cực của nó đến tim [2]

- 3 -

Hình 1.2: Dầu bơ [20]

Mặt khác, các kết quả nghiên cứu còn cho thấy dầu bơ có tác dụng tốt đến da

và tóc, do đó các công ty sản xuất mỹ phẩm đã sử dụng dầu bơ làm thành phần trong nhiều loại kem dưỡng da và dưỡng tóc Đã có nhiều quốc gia trên thế giới thành công trong việc chiết xuất dầu từ quả bơ nhưng ở nước ta hiện nay vẫn chưa

có những nghiên cứu về công nghệ này

Nhằm đa dạng hóa các sản phẩm chế biến từ quả bơ, chiết xuất nguồn dầu có khả năng sử dụng trong công nghiệp, được sự hướng dẫn của thầy TS Đặng Thiện Ngôn, khoa Cơ Khí Chế Tạo Máy, trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật TPHCM, tôi tiến hành đề tài:“ Nghiên cứu công nghệ và thiết bị để trích ly dầu từ quả bơ” với mong muốn đóng góp một phần công sức của mình vào việc làm tăng giá trị của quả bơ giúp việc trồng và chế biến quả bơ ở các tỉnh Tây Nguyên phát triển mạnh

- Đã đề xuất được công nghệ sản xuất dầu bơ bằng phương pháp ly tâm

- Đã đề xuất được giải pháp kỹ thuật thay thế việc ép dầu bơ một cách thủ

bằng thiết bị cơ khí bán tự động

- 4 -

1.3.2 Về mặt thực tiễn

- Đã góp phần tạo ra một sản phẩm mới từ quả bơ là dầu bơ, có hàm lượng

dinh dưỡng cao dùng trong công nghiệp (ngành thực phẩm và mỹ phẩm) Góp phần làm tăng giá trị của quả bơ và tạo công ăn việc làm cho nhiều người

Đề tài gồm có các chương:

- Chương 1: Mở đầu

- Chương 2: Tổng quan

- Chương 3: Cơ sở lý thuyết

- Chương 4: Đề xuất công nghệ sản xuất dầu bơ

- Chương 5: Tính toán, thiết kế máy ly tâm dầu bơ

- Chương 6: Kết luận và kiến nghị

Chương 2

TỔNG QUAN

2.1 Tổng quan chung về lĩnh vực nghiên cứu

2.1.1 Giới thiệu về cây bơ

Cây bơ là loại cây ăn quả cho dầu quí, thuộc loại cây gỗ cao tới 10-15m, lá xoan, thuôn hay bầu dục, dài 6-25 cm, rộng 3,5-15cm, nhọn góc ngắn ở gốc, có mũi nhọn hay tù ngắn ở chóp Cụm hoa thành chuỳ dày đặc, hoa nhỏ có màu xanh lục hay vàng vàng, đài hơi có lông mịn Quả mọng lớn, nạc, dạng quả lê, hình trứng hay hình cầu, màu lục hay màu mận tía khi chín, thịt mềm, màu vàng lục, có một hạt to với lá mầm nạc Nhiệt độ thích hợp cho cây là 250C bình quân các tháng nóng và

150C bình quân cho các tháng lạnh Cây bơ cần lượng mưa bình quân là 1200mm/năm [11]

lớn các giống có tính thương mại đều thuộc vào ba chủng: chủng Mexico, chủng Guatemala và chủng Antilles hay West Indian Chủng Guatemala và West indian (Antilles) được xếp vào loài Persea americana Mill Chủng Mexico được xếp vào loài Persea drymyfolia Đặc tính của 3 chủng loại bơ quan trọng:

- Chủng Mexico: có lá thay đổi nhiều về kích thước, lá có màu xanh lục, mặt

nhạt hơn mặt trên, đặc biệt khi vò lá ngửi có mùi hôi anique Trái thường dài dạng quả lê, dạng đu đủ Chất lượng rất tốt do hàm lượng chất béo rất cao: 15-30% (trên thị trường gọi là bơ sáp) Vỏ trái mỏng, thường trơn tru, khi chín có màu xanh, vàng xanh, hay đỏ tím, đỏ sẫm tùy giống Hạt hơi lớn, vỏ hạt mỏng, mặt ngoài hạt trơn