MÁY CHẾ BIẾN THỰC PHẨM

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ GIÁO TRÌNH MÁY CHẾ BIẾN THỰC PHẨM Biên soạn: VĂN MINH NHỰT, Ths 2009 THÔNG TIN VỀ TÁC GIẢ PHẠM VI ĐỐI TƯỢNG SỬ DỤNG CỦA GIÁO TRÌNH THÔNG TIN VỀ TÁC GIẢ Họ và tên: VĂN MINH NHỰT Năm sinh: 26-10-1961 Cơ quan công tác: Bộ môn: Công nghệ thực phẩm Khoa: Nông Nghiệp và Sinh Học Ứng Dụng Trường: Đại Học Cần Thơ Địa chỉ email: vmnhut@ctu.edu.vn PHẠM VI ĐỐI TƯỢNG SỬ DỤNG Giáo trình có thể dùng tham khảo cho các ngành: công nghệ thực phẩm, chế biến thực phẩm, chế biến thủy sản, chế biến và bảo quản nông sản, khí chế biến Có thể dùng cho các trường: có đào tạo ngành công nghệ thực phẩm và liên quan Các từ khóa: máy chế biến, vật liệu rời, rửa thổi khí, xay xát, ép dầu, ghép nắp hộp sắt, lọc ly tâm, lắng ly tâm, ly tâm dĩa, chiết rót Yêu cầu kiến thức trước học môn học: Vẽ kỹ thuật Đã xuất bản in chưa: chưa MỤC LỤC Chương I MÁY VẬN CHUYỂN VẬT LIỆU RỜI VÍT TẢI BĂNG TẢI GÀU TẢI HỆ THỐNG VẬN CHUYỂN BẰNG KHÍ ĐỘNG Chương II MÁY RỬA BAO BÌ- NGUYÊN LIỆU THỰC PHẨM NGUYÊN TẮC CHUNG KHI RỬA BAO BÌ, NGUYÊN LIỆU TÁC DỤNG CỦA MÔI TRƯỜNG RỬA MÁY RỬA BAO BÌ 3.1 Máy rửa hộp sắt 3.2 Máy rửa chai thủy tinh-chai nhựa MÁY RỬA NGUYÊN LIỆU 4.1 Máy rửa băng chuyền 4.2 Máy rửa thổi khí 4.3 Máy rửa cánh đảo 4.4 Máy rửa kiểu sàng Chương III MÁY PHÂN LOẠI - LÀM SẠCH VẬT LIỆU RỜI KHÁI NIỆM CHUNG VỀ PHÂN LOẠI - LÀM SẠCH CÁC MÁY-THIẾT BỊ PHÂN LOẠI 2.1 Sàng phẳng 2.2 Sàng ống quay 2.3 Ống phân loại 2.4 Sàng phân loại thóc gạo 2.4.1 Sàng phân loại kiểu zig- zag (sàng Pakis) 2.4.2 Sàng khay (sàng giật) 2.6 Máy phân cỡ kiểu cáp 2.7 Máy tách tạp chất sắt 2.8 Máy tách hạt màu Chương IV MÁY ÐỊNH LƯỢNG VẬT LIỆU RỜI VÍT ÐỊNH LƯỢNG BĂNG ÐỊNH LƯỢNG DĨA ÐỊNH LƯỢNG TRỐNG ÐỊNH LƯỢNG THIẾT BỊ ĐỊNH LƯỢNG TỪNG PHẦN Chương V MÁY GIA CÔNG CƠ SẢN PHẨM THỰC PHẨM MÁY XAY 1.1 Máy xay hai dĩa đá 1.2 Máy xay trục cao su MÁY XÁT 2.1 Máy xát trục côn 2.2 Máy xát nhiều dĩa đá có thổi gió 2.3 Máy xát trục vít 13 21 34 41 MÁY NGHIỀN 3.1 Máy nghiền búa 3.2 Máy nghiền 3.3 Máy nghiền dĩa 3.4 Máy nghiền trục MÁY ÉP 4.1 Máy ép trục vít MÁY ÐỒNG HÓA MÁY GHÉP NẮP HỘP SẮT Chương VI MÁY ÐỊNH LƯỢNG - CHIẾT RÓT SẢN PHẨM LỎNG 59 1.QUÁ TRÌNH ĐỊNH LUỢNG-CHIẾT RÓT SẢN PHẨM LỎNG 2.CÁC CƠ CẤU CỦA MÁY CHIẾT RÓT 2.1.Cơ cấu rót kiểu van 2.2.Cơ cấu rót tới mức định trước 2.3.Cơ cấu rót có bình lường van trượt 2.4.Cơ cấu rót đẳng áp để rót chất lỏng có nạp khí 2.5.Cơ cấu rót chân không Chương VII MÁY LY TÂM QUÁ TRÌNH LỌC LY TÂM - LẮNG LY TÂM PHÂN LOẠI MÁY LY TÂM MÁY LY TÂM LỌC 3.1 Các máy ly tâm làm việc gián đoạn 3.1.1 Máy ly tâm ba chân 3.1.2 Máy ly tâm kiểu treo 3.1.3 Máy ly tâm nằm ngang tháo bã dao 3.2 Các máy ly tâm làm việc liên tục 3.2.1 Máy ly tâm nằm ngang làm việc liên tục, tháo bã pittông 3.2.2 Máy ly tâm tháo bã lực ly tâm MÁY LY TÂM LẮNG 4.1 Máy ly tâm lắng nằm ngang tháo bã vít xoắn 4.2 Máy phân ly siêu tốc loại dĩa 4.3 Máy ly tâm siêu tốc loại ngăn 4.4 Máy ly tâm siêu tốc loại ống 65 Chương I MÁY VẬN CHUYỂN VẬT LIỆU RỜI Trong quá trình sản xuất thực phẩm, thông thường nguyên vật liệu phải qua công đoạn gia công chế biến bằng nhiều máy móc thiết bị khác nhau, đó nguyên vật liệu cần phải được chuyển từ công đoạn nầy sang công đoạn khác Quá trình nầy được thực hiện nhờ máy vận chuyển phù hợp với tính chất nguyên vật liệu Thông thường, máy vận chuyển làm việc liên tục, chuyên chở vật liệu theo hướng đã định, có thể làm việc một thời gian không giới hạn, không dừng lại nạp và tháo liệu Các máy và thiết bị vận chuyển liên tục bao gồm các loại chính như: gàu tải, băng tải, xích tải, cào tải thuộc nhóm máy có bộ phận kéo và vít tải, vận chuyển bằng không khí và thủy lực thuộc nhóm máy không có bộ phận kéo VÍT TẢI Vít tải là máy vận chuyển vật liệu rời chủ yếu theo phương nằm ngang Ngoài vít tải có thể dùng để vận chuyển lên cao với góc nghiêng có thể lên tới 90 o, nhiên góc nghiêng càng lớn hiệu suất vận chuyển càng thấp Vít tải gồm có một trục vít xoắn ốc quay được lòng một máng hình nửa trụ Trường hợp góc nghiêng lớn, vít tải quay ống trụ thay cho máng Máng của vít tải gồm nhiều đoạn dài từ m đến m, đuờng kính lớn đường kính cánh vít khoảng vài mm, ghép với bằng bích và bulông Trục vít làm bằng thép ống có cánh vít Cánh vít làm từ thép tấm được hàn lên trục theo đường xoắn ốc tạo thành một đường xoắn vô tận Trục vít cánh quay được nhờ các ổ đỡ ở hai đầu máng Nếu vít quá dài thì phải lắp những ổ trục trung gian, thường là ổ treo, cách khoảng 3-4 m Khi trục vít quay sẽ đẩy vật liệu chuyển động tịnh tiến máng nhờ cánh vít, tương tự chuyển động của bulông và đai ốc Vật liệu trượt dọc theo đáy máng trượt theo cánh vít quay Vít tải chỉ có thể đẩy vật liệu di chuyển vật liệu rời, khô Nếu vật liệu ẩm, bám dính vào trục sẽ quay theo trục, nên không có chuyển động tương đối giữa trục và vật liệu, quá trình vận chuyển không xảy Để có thể chuyển được các nguyên liệu dạng cục hoặc có tính dính bám, cần chọn loại cánh vít có dạng băng xoắn hoặc dạng bơi chèo, nhiên suất vận chuyển bị giảm đáng kể Hình I - Cấu tạo vít tải Chiều di chuyển của vật liệu phụ thuộc vào chiều xoắn của cánh vít và chiều quay của trục vít Nếu đảo chiều quay của trục vít sẽ làm đổi chiều chuyển động của vật liệu Hai trục vít có chiều xoắn của cánh vít ngược sẽ đẩy vật liệu theo hai hướng ngược nếu quay cùng chiều Vít tải thường được truyền động nhờ động điện thông qua hộp giảm tốc Số vòng quay của trục vít khoảng từ 50-250 vòng/phút Chiều dài vận chuyển của vít tải thường không dài quá 15-20 m Năng suất vận chuyển của vít tải được tính theo công thức: π( D − d ) Q = 60 Snρ *ψC1 , kg/h đó: Q: suất vận chuyển, kg/h D: đường kính ngoài của cánh vít, m n: số vòng quay trục vít, v/phút ρ∗: khối lượng riêng xốp của vật liệu, kg/m3 ψ: hệ số nạp đầy Đối với vật liệu dạng hạt ψ= (0,3-0,45); đối với vật liệu đã nghiền nhỏ ψ= 0,45-0,55 S: bước vít, m để vận chuyển hạt rời, thông thường S = (0,8-1) D C1: hệ số xét tới độ dốc của vít tải so với mặt phẳng ngang (bảng 1.1) Bảng 1.1 Độ dốc của vít tải, độ Hệ số C1 15 0,9 Hệ số C1 20 0,8 45 0,7 Hình I - Vít tải nghiêng vận chuyển sàn phẩm dạng bột Vít tải có các ưu điểm sau: 60 0,6 75 0,5 − Chúng chiếm chỗ rất ít, với cùng suất thì diện tích tiết diện ngang của vít tải nhỏ rất nhiều so với tiết diện ngang của các máy vận chuyển khác − Bộ phận công tác của vít nằm máng kín, nên có thể hạn chế được bụi làm việc với nguyên liệu sinh nhiều bụi − Giá thành thấp so với nhiều loại máy vận chuyển khác Những nhược điểm của vít tải: − Chiều dài cũng suất bị giới hạn, thông thường không dài quá 30 m với suất tối đa khoảng 100 tấn/giờ − Chỉ vận chuyển được vật liệu rời, không vận chuyển được các vật liệu có tính dính bám lớn hoặc dạng sợi bị bám vào trục − Trong quá trình vận chuyển vật liệu bị đảo trộn mạnh và một phần bị nghiền nát ở khe hở giữa cánh vít và máng Ngoài nếu quãng đường vận chuyển dài, vật liệu có thể bị phân lớp theo khối lượng riêng − Năng lượng tiêu tốn đơn vị nguyên liệu vận chuyển lớn so với các máy khác − screw conveyor Component; Screw Conveyor Feeder BĂNG TẢI Băng tải là một máy vận chuyển vật liệu rời theo phương ngang bằng cách cho vật liệu nằm một mặt băng chuyển động Vật liệu sẽ được mang từ đầu nầy tới đầu của băng và được tháo ở cuối băng Băng tải gồm một băng bằng cao su hoặc vải hoặc bằng kim loại được mắc vào hai puli ở hai đầu Bên dưới băng là các lăn đỡ giúp cho băng không bị chùng mang tải Một hai puli được nối với động điện puli là puli căng băng Tất cả được đặt một khung bằng thép vững chắc Khi puli dẫn động quay kéo băng di chuyển theo Vật liệu cần chuyển được đặt lên một đầu băng và sẽ được băng tải mang đến đầu Trong nhiều trường hợp cần phải tháo liệu giữa chừng có thể dùng các tấm gạt hoặc xe tháo di động Thông thường puli căng là puli ở vị trí nạp liệu, còn puli dẫn động ở phía tháo liệu vì với cách bố trí vậy nhánh băng phía sẽ là nhánh thẳng giúp mang vật liệu dễ dàng Để tránh hiện tượng trượt, giữa puli và băng cần có một lực ma sát đủ lớn, đó băng cần phải được căng thẳng nhờ puli căng được đặt một khung riêng có thể kéo phía sau được Hình I - Cấu tạo nguyên lý hoạt động băng tải Hình I - Con lăn đỡ nghiêng Băng tải có các đặc điểm sau: − Không làm hư hỏng vật liệu vật liệu không có chuyển động tương đối với băng − Có thể áp dụng cho nhiều loại sản phẩm khác các loại vật liệu rời, vật liệu đơn chiếc hoặc các loại vật liệu không đồng nhất − Có khả vận chuyển tương đối xa − Chiếm nhiều diện tích và không gian lắp đặt − Tiêu tốn lượng một đơn vị khối lượng vận chuyển tương đối cao Năng suất băng tải tính theo công thức Q =60vAρ* =60πDnAρ* , kg/h Q: suất vận chuyển băng tải, kg/h v: vận tốc chuyển động băng, m/phút A: diện tích mặt cắt ngang trung bình lớp vật liệu băng, m2 ρ*: khối lượng riêng xốp vật liệu, kg/m3 D: đường kính puli truyền động, m n: số vòng puli truyền động, v/phút Hình I - Băng tải thép không rỉ lưới hotdog.flv GÀU TẢI Gàu tải là thiết bị vận chuyển vật liệu rời theo phương thẳng đứng Cấu tạo của gàu tải gồm có hai puli đặt một thân làm bằng thép mỏng Một đai dẹt đó có bắt các gàu múc được mắc vào giữa hai puli Puli cao được truyền động quay nhờ động điện thông qua hộp giảm tốc, puli dưới được nối với bộ phận căng đai có nhiệm vụ giữ cho đai có đủ độ căng cần thiết bảo đảm đủ lực ma sát giữa đai và puli Vật liệu được mang lên cao nhờ các gàu múc di chuyển từ dưới lên Gàu múc vật liệu từ phía chân gàu lên phía đổ theo hai phương pháp chủ yếu đổ nhờ lực ly tâm nhờ trọng lực Ở phương pháp ly tâm, gàu chứa đầy vật liệu vào phần bán kính cong puli xuất lực ly tâm, có phương thay đổi liên tục theo vị trí gàu Hợp lực lực lực ly tâm làm cho vật liệu văng khỏi gàu rơi xuống vào miệng ống dẫn vật liệu Lực ly tâm sinh phụ thuộc vào vân tốc quay puli, số vòng quay puli lớn, lực ly tâm lớn làm vật liệu văng sớm hơn, rơi trở lại chân gàu Nếu quay chậm, lực ly tâm nhỏ vật liệu khỏi gàu chậm không văng xa được, vật liệu không rơi vào miệng ống dẫn vật liệu Số vòng quay puli phải phù hợp đổ vật liệu vào miệng ống dẫn vật liệu Hình I - Cấu tạo gàu tải đổ theo phương pháp ly tâm phương pháp trọng lực - Cách bắt gàu lên đai gàu Hình I - Puli căng dạng cánh chống nghiền nát vật liệu gàu Hình I - Hình dạng bên Năng suất vận chuyển gàu tính công thức: Q = 60 × v × m × V × ρ * ×ψ = 60 × π × D × n × m × V × ρ * ×ψ 10 , kg/h - Phương pháp rót đẳng áp: Phương pháp áp dụng cho sản phẩm có gas bia, nước ngọt.Trong rót, áp suất chai lớn áp suất khí nhằm tránh không cho ga (khí CO2) thoát khỏi chất lỏng Với phương pháp rót đẳng áp thông thường, người ta nạp khí CO vào chai áp suất chai áp suất bình chứa, sau cho sản phẩm từ bình chứa chảy vào chai nhờ chênh lệch độ cao Máy định lượng-chiết rót sản phẩm lỏng gồm nhiều cấu rót, cấu rót bố trí chiết cho chai Các cấu rót bố trí thẳng hàng, làm việc lúc (máy chiết có cấu chiết thẳng) bố trí bàn quay, làm việc (máy chiết bàn quay) CÁC CƠ CẤU CỦA MÁY CHIẾT RÓT 2.1 Cơ cấu rót kiểu van Cơ cấu rót kiểu van cấu đơn giản nhất, gồm có bình lường có chia vạch, van ba ngã, ống thông dịch chuyển lên xuống được, ống nối để nạp đầy bình lường ống để rót thể tích đinh lượng vào bao bì chứa Thể tích chất lỏng vào bình lường phụ thuộc vào vị trí đầu bên ống thông Hình VI - Cơ cấu rót kiểu van Ở vị trí nạp, nút van ba ngã xoay nối ống dẫn chất lỏng bình chứa chảy vào bình lường, đẩy không khí bình qua ống thông Khi đầu ống ngập mực chất lỏng không khí không thoát nữa, chất lỏng dâng lên cao miệng ống đoạn nhỏ, dừng lại Khoảng dâng cao miệng ống thông phụ thuộc vào mực chất lỏng thùng chứa Khi áp suất không khí bình bị nén tới áp suất với áp suất chất lỏng có độ sâu tính từ mặt thoáng thùng chứa 60 mặt thoáng bình lường, chất lỏng không chảy vào bình lường nũa Chất lỏng ống thông dâng lên theo quy tắc bình thông đến mực chất lỏng thùng chứa Ðể tháo chất lỏng vào bao bì chứa, xoay van ba ngã tới vị trí tháo Chất lỏng bình định lượng theo ống dẫn chảy xuống bao bì chứa bên Thể tích chất lỏng bình điều chỉnh cách nâng hạ ống thông xuống.Tùy theo cách quay van mà máy dùng cấu rót thuộc loại quay tay, bán tự động tự động Chất lỏng chảy nhanh suất máy lớn 2.2 Cơ cấu rót tới mức định trước Hình VI - Cơ cấu rót tới mức định trước: giai đoạn chuẩn bị, rót hoàn tất rót 2.3 Cơ cấu rót có bình lường van trượt Cơ cấu rót có bình lường van trượt dùng ngành sữa, rượu, rượu vang, nhiều lãnh vực công nghiêp thực phẩm khác để rót sản phẩm thực phẩm lỏng nhớt Trong thùng rót có bình lường, đáy bình vặn chặt với van trượt Phần bên van trượt rỗng phần bên đặc Bên phần rỗng van trượt có lỗ Van trượt di chuyển lên xuống bên ống lót lắp cố định đáy thùng Ống lót có lỗ nối với ống dẫn sản phẩm vào bao bì Một lò xo lắp đáy bình chứa luôn giữ cho van trượt vị trí thấp Khi miệng bình lường nằm bên mặt thoáng chât lỏng bình chứa Khi nâng van trượt lên khoảng (chu kỳ rót) bình lường chứa chất lỏng đưa lên cao mặt thoáng bình chứa, đồng thời xảy trùng khít lỗ van trượt ống lót, nhờ chất lỏng bình lường chảy vào vào bao bì chứa Sau chảy hết chất 61 lỏng bình lường hạ xuống, chất lỏng lại chảy vào đầy bình lường chu trình làm việc lặp lại Lượng chất lỏng chảy vào bao bì thể tích bình lường, cần thay đổi định lượng phải thay đổi bình lường khác tích thích hợp Hình VI - Cơ cấu rót xác có bình lường-van trượt 2.4 Cơ cấu rót đẳng áp để rót chất lỏng có nạp khí Ðể tránh tổn thất rót chất lỏng có nạp ga CO người ta sử dụng loại cấu rót đẳng áp Chu trình làm việc cấu rót đẳng áp gồm: nạp đầy khí vào bao bì, áp suất khí áp suất chất lỏng nạp khí; mở lỗ nạp chất lỏng; chất lỏng chảy vào bao bì chứa chênh lệch áp suất mặt thoáng, chảy nhờ chênh lệch cột áp; nạp vào đầy bao bì đến mức chất lỏng định trước theo thời gian (thông thường thiết bị định lượng ); đóng lỗ nạp chất lỏng 62 Hình VI - Cơ cấu rót đẳng áp Với qui trình nạp vậy, sản phẩm chai giữ hàm lượng khí CO cần thiết Thông thường trình rót đẳng áp tiến hành nhiệt độ thấp để giảm thiểu thoát CO2 khỏi sản phẩm lỏng 2.5 Cơ cấu rót chân không Trong cấu rót chân không dùng van bi van trượt Trong thân cấu rót có hai rãnh Một hai rãnh nối với bơm chân không, rãnh lại nối với bình chứa sản phẩm Ở vị trí đóng, van trượt (hoặc van bi) đóng hai đường thông với bơm chân không sản phẩm Khi có chai đưa vào, van nâng lên trình rót bắt đầu Không khí chai bơm chân không hút làm áp suất giảm Khi sản phẩm từ bình chứa chảy vào chai Quá trình diễn liên tục đến chai nạp đầy sản phẩm Khi đường ống hút khí bị ngắt khỏi bơm chân không, bên chai thông áp sản phẩm ngừng chảy vào chai Tuy nhiên có lượng nhỏ sản phẩm bị hút theo không khí, phần sản phẩm nầy tách bình tách lỏng đặt trước máy hút chân không Thông thường người ta điều chỉnh lượng sản phẩm chai cách sử dụng ống thông áp dịch chuyển thay đổi thời gian hút chân không Cơ cấu rót chân không dùng để rót sản phẩm dễ hư hỏng giảm chất lượng tiếp xúc với không khí, sử dụng trường hợp sản phẩm dễ rót yêu cầu suất rót lớn, thời gian rót cho chai nhanh 63 Hình VI - Máy chiết dạng băng chuyền thẳng Hình VI - Máy chiết chai kiểu bàn quay Tài liệu tham khảo Cơ sở tính toán và thiết kế máy sản xuất thực phẩm, A Ia Xôkôlôp, Nguyễn Trọng Thể và Nguyễn Như Thung biên dịch, NXB Khoa học và kỹ thuật, 1976 Unit operation of chemical engineering, W L McCabe and J C Smith, rd edition, McGraw-Hill International Book Company, 1976 Perry chemical engineer’s handbook, Robert H Perry and Don W Green, th edition, Mc Graw-Hill, 1997 64 Chương VII MÁY LY TÂM - PHÂN LY QUÁ TRÌNH LỌC LY TÂM - LẮNG LY TÂM Quá trình phân ly dựa vào trường lực ly tâm để phân riêng hỗn hợp hai pha rắnlỏng lỏng-lỏng thành cấu tử riêng biệt gọi trình ly tâm Máy để thực trình gọi máy ly tâm Trong trình ly tâm lắng lọc, nguyên liệu chuyển động quay với rôto máy Lực ly tâm làm cho cấu tử có khối lượng riêng khác phân lớp theo hướng gia tốc trường lực Thành phần có khối lượng riêng lớn nhất sẽ tập trung ở vùng xa tâm nhất, còn phần có khối lượng riêng nhỏ nhất tập trung ở tâm của rôto Tùy theo cấu tạo bề mặt rôto mà trình ly tâm tiến hành theo nguyên tắc lọc ly tâm hay lắng ly tâm Do có hai loại máy ly tâm: máy ly tâm lắng máy ly tâm lọc Lắng ly tâm Hình VII- Nguyên lý làm việc của máy ly tâm lắng Rôto của máy ly tâm lắng có dạng hình trụ, kín, thành của rôto không có đục lỗ Khi rôto quay tác dụng lực ly tâm, huyền phù hay nhũ tương phân thành lớp riêng biệt tùy theo khối lượng riêng Lớp khối lượng riêng lớn sát thành rôto, lớp có khối lượng riêng nhỏ phía Ly tâm lắng gồm hai trình: trình lắng pha rắn tiến hành theo quy luật thủy động lực học; trình nén bã tiến hành theo qui luật học Quá trình lắng máy ly tâm khác trình lắng trường trọng lực Lắng trường trọng lực, vận tốc lắng coi vị trí khác gia tốc trọng trường không phụ thuộc vào tọa độ rơi - hạt lắng theo phương song song với Trong trường lực ly tâm vận tốc lắng gia tốc ly tâm thay đổi phụ thuộc vào vận tốc gốc ω bán kính quay r (a= ω2r), hạt lắng theo phương đường kính rôto 65 Hình VII- Quá trình lắng ly tâm: Lắng huyền phù và phân riêng nhũ tương Lọc ly tâm Máy ly tâm lọc dùng để phân riêng huyền phù có kích thước pha rắn tương đối lớn Trên thành rôto máy ly tâm học khoan nhiều lỗ làm lưới Ðường kính lỗ thành rôto thường giới hạn 3-8 mm Bên thành rôto có lưới có kích thước nhỏ để lọc hạt huyền phù Nếu đường kính hạt rắn 1-2 mm, vách ngăn làm thép mỏng khoan lỗ nhỏ có đường kính khoảng 1- 1,5 mm Nếu hạt rắn nhỏ phải dùng lưới kim loại có lỗ hình vuông với kích thước lỗ lưới 0,1-0,5 mm Nếu kích thước hạt rắn nhỏ dùng lớp vải bằng sợi bông, sợi gai hoặc len v.v Hình VII- Quá trình lọc ly tâm bằng lưới lọc (vách ngăn lọc) PHÂN LOẠI MÁY LY TÂM Có thể phân loại máy ly tâm theo dấu hiệu khác nhau: Theo trình phân ly: máy ly tâm lắng; máy ly tâm lọc 66 Theo phương thức làm việc: máy ly tâm làm việc gián đoạn, máy ly tâm làm việc liên tục máy ly tâm tự động Theo kết cấu phận tháo bã: máy ly tâm tháo bã dao; máy ly tâm tháo bã vít xoắn; máy ly tâm tháo bã pittông Theo giá trị yếu tố phân ly phân máy ly tâm thường máy ly tâm siêu tốc Theo kết cấu trục ổ đỡ phân ra: máy ly tâm ba chân máy ly tâm treo MÁY LY TÂM LỌC 3.1 Các máy ly tâm làm việc gián đoạn 3.1.1 Máy ly tâm ba chân Ðây loại máy làm việc gián đoạn, tháo bã tay, dao khí động, thường dùng để ly tâm huyền phù chứa hạt rắn nhỏ, trung bình hoặc làm khô bã lọc Máy gồm có rôto bao bọc vỏ Thân máy gắn với vỏ đặt lò xo cách 120O Ðộng lắp thân máy nối với bánh đai phía truyền sang trục máy làm quay rôto Ưu điểm máy làm việc với tải trọng lệch tâm tương đối lớn nhờ có lò xo giảm chấn Ðiểm treo kết cấu nằm trọng tâm phần treo nên làm việc máy ổn định Trục máy ngắn nên máy gọn, chắn, tiện lợi cho việc tháo bã tay Nhược diểm máy ổ trục phận truyền động đặt nên dễ bị ăn mòn hoá học Hình VII- Máy ly tâm làm việc gián đoạn tháo bã dao 3.1.2 Máy ly tâm kiểu treo Loại máy dùng để phân riêng huyền phù mịn trung bình, thường dùng nhà máy đường, nhà máy hoá chất, thực phẩm v.v Máy gồm có rôto ghép với đầu trục quay Khe hở nan hoa lỗ tháo bã 67 Khi máy làm việc chóp đậy kín đáy rôto Khi tháo bã dừng máy nâng chóp lên, đồng thời dùng dao để cạo bã xuống qua lỗ nan hoa Ưu điểm loại máy ổ trục phận truyền động không bị chất lỏng ăn mòn, việc tháo bã tương đối nhẹ nhàng nhanh loại Vì máy ly tâm làm việc với số vòng quay lớn nên dù ngắt điện, trục quay quay lâu quán tính Ðể nhanh chóng dừng máy ta phải dùng cấu phanh hãm Ðối với máy ly tâm treo, ổ trục đảo xung quanh phương thẳng đứng phanh, cấu phanh phải cấu tạo cho phanh áp lực gây hai phía phanh phải Ðể khắc phục nhược điểm tháo bã tay nặng nhọc, suất thấp người ta chế tạo loại máy ly tâm treo tháo bã tự động Loại máy khác máy ly tâm treo bình thường phần có dạng hình nón với góc nghiêng lớn góc rơi tự nhiên bã Khi rôto dừng lại bã tự trượt xuống theo thành nón khỏi rôto Máy ly tâm nằm ngang tháo bã dao Các loại máy ly tâm đây, lúc tháo bã phải hãm máy, thời gian tiêu hao lượng vô ích Loại máy ly tâm nằm ngang tháo bã dao làm việc gián đoạn tất giai đoạn tự động hoá nên thời gian chu kỳ ngắn loại tháo bã tay Hình VII- Máy ly tâm tháo bã dao có cửa tháo đáy Sau mở máy cho rôto quay cho huyền phù vào rôtô theo ống tiếp liệu (trên ống có lắp van đặc biệt) Sau huyền phù vào đủ lượng yêu cầu van đóng lại xảy trình ly tâm Lớp bã rôto ngày dày lên đảm bảo chiều dày quy định xy lanh lực hạ pittông xuống kéo theo dao cạo bã, cạo thành lớp mỏng rơi xuồng máng hứng phía Như dao lấy bã cách gián đoạn chuyển động xoay dao nhờ chuyển động tịnh tiến pittông 3.2 Các máy ly tâm làm việc liên tục Trong máy ly tâm làm việc liên tục, huyền phù (hay nhũ tương) liên tục cho vào, nước bã liên tục lấy Loại gồm có loại máy ly tâm khác 68 3.2.1 Máy ly tâm nằm ngang làm việc liên tục, tháo bã pittông Ưu điểm chủ yếu loại máy làm việc liên tục nên suất cao So với máy ly tâm tháo dao có kết cấu gọn, hơn, lượng tiêu thụ đơn vị sản phẩm nhỏ Tuy nhiên máy có số nhược điểm kết cấu phức tạp, tiêu tốn lượng không theo thời gian, lưới lọc chóng mòn bị ma sát với pittông đẩy bã Loại máy ly tâm dùng để ly tâm huyền phù đặc (50% pha rắn trở lên), kích thước hạt khoảng 0,04-0,12mm Thường dùng để ly tâm huyền phù mà pha rắn dạng tinh thể (NH4)2SO4, NaCl, CaSO4 ,v.v Máy gồm có pittông lắp chặt lên đầu cần đẩy, đầu cần đẩy lắp pittông xylanh lực điều khiển dầu khí nén Cần đẩy nằm trục rỗng, đầu trục rỗng lắp chặt rôto, đầu lắp bánh đai chuyển động Cần đẩy quay với trục rỗng để phân phối huyền phù, đồng thời chuyển động tịnh tiến qua lại 12-16 lần/giờ để đẩy bã khỏi roto Hình VII- Sơ đồ nguyên lý máy ly tâm lọc làm việc liên tục có piston đẩy pha rắn 3.2.2 Máy ly tâm tháo bã lực ly tâm Máy ly tâm tháo bã lực ly tâm gồm có roto lọc hình côn, lắp trục thẳng đứng hoặc nằm ngang, trục quay ổ đỡ Ổ đỡ đặt giảm chấn cao su Rôto quay nhờ động qua phận truyền động hoặc nối trực tiếp Nguyên liệu liên tục chảy thành dòng vào rôto hình côn Do tác dụng lực ly tâm, huyền phù di chuyển dọc theo lưới lọc roto Chất lỏng tách qua lỗ lưới rôto, bã rửa làm khô Thành phần lỏng vào phận chứa hình vành khăn, phần bã rắn chuyển động lên văng khỏi rôto đưa vào thùng chứa 69 Hình VII- Máy ly tâm liên tục rô to hình nón tự tháo bã Góc nghiêng rôto lọc phải bảo đảm cho huyền phù chuyển động lên phía trên, tác động áp suất phần nguyên liệu đưa vào, lực ly tâm và thắng được lực ma sát của lưới Pha lỏng phải vượt qua được chiều dầy lớp bã và đến lưới lọc Lỗ lưới lọc roto lọc hình côn dạng khe có chiều rộng khoảng 0,04-0,15mm hoặc lỗ tròn đưởng kính 0,2-1mm, mà sức cản lưới lọc lớn, tương đương với sức cản bã (có chiều dày khoảng vài milimet) MÁY LY TÂM LẮNG 4.1 Máy ly tâm lắng nằm ngang tháo bã vít xoắn Loại dùng để phân ly huyền phù mịn có nồng độ trung bình lớn Trong công nghiệp thực phẩm loại máy dùng để tách tinh bột khỏi nước quả, ngành công nghiệp khác dùng để phân riêng pha rắn pha lỏng Máy gồm có hai rôto Rôto có dạng hình nón hoăc trụ-nón, rôto có dạng hình trụ mà mặt có gắn vít tải Rôto rôto quay chiều rôto quay chậm rôto 1,5-2 % (khoảng 20-100vg/ph) nhờ hộp giảm tốc vi sai Rôto có đục lỗ để dẫn huyền phù nhập liệu Góc nghiêng phần hình nón rôto khoảng 9-10O Quá trình lắng xảy khoảng không gian hai rôto, bã bám vào mặt rôto vít tải đẩy phía cửa tháo bã Nước phía ngược lại, chảy qua cửa đáy Trong phần rôto không bị ngập nước, bã vừa đưa khỏi rôto vừa làm khô Hình VII- Máy ly tâm lắng liên tục tháo bã vít xoắn 70 Có thể điều chỉnh chế độ làm việc máy cách thay đổ số vòng quay thay đổi chiều dài lắng ta xoay cửa chảy tràn Lỗ chảy tràn gần trục quay lớp nước sâu, chiều dài lắng dài, lắng hạt có kích thước nhỏ Ưu điểm máy phân ly huyền phù mịn, suất lớn Nhược điểm tốn nhiều lượng để tháo bã, bã bị vụn nát, nước lẫn nhiều hạt rắn; máy làm việc nặng nề, ồn 4.2 Máy phân ly siêu tốc loại dĩa Máy phân ly siêu tốc loại dĩa có nhiều loại: loại hở, loại kín, loại nửa kín, loại tháo bã tay ly tâm Ðây nhóm có nhiều máy loại máy ly tâm siêu tốc Máy ly tâm siêu tốc loại dĩa dùng để phân ly huyền phù có hàm lượng pha rắn nhỏ phân ly nhũ tương khó phân ly Máy ly tâm siêu tốc loại dĩa dùng để tách bơ sữa, tinh luyện dầu thực vật lắng chất béo Bộ phận chủ yếu máy rôto gồm dĩa chồng lên với khoảng cách thích hợp Nếu phân ly nhũ tương dĩa có khoan lỗ, dĩa lỗ phải nằm đường thông thẳng đứng, qua sản phẩm ban đầu vào khe hở dĩa Khoảng cách dĩa 0,4-1,5mm Dĩa giữ nhờ gân mặt dĩa Ðộ nghiêng dĩa nón cần đủ đảm bảo để hạt vật liệu trượt xuống tự (thường góc nửa đỉnh nón từ 30-500) Hình VII- Máy ly tâm lắng phân ly nhũ tương kiểu dĩa Máy làm việc gián đoạn liên tục Máy làm việc gián đoạn trường hợp tháo bã tay Do dung tích khoảng không gian lớp bùn phân ly không lớn nên máy ly tâm tháo bã tay sử dụng hiệu thành phần hạt lơ lửng nhỏ, thường không quá 0,05% thể tích Ưu điểm loại mức độ phân ly cao, thể tích roto lớn Nhược điểm cấu tạo lắp ráp khó, với môi trường ăn mòn 71 Hình VII- Máy ly tâm lắng làm huyền phù 4.3 Máy ly tâm siêu tốc loại ngăn Máy ly tâm siêu tốc loại ngăn thường dùng phân riêng huyền phù có hàm lượng pha rắn ít, kích thước pha rắn nhỏ, nhẹ Không dùng để phân li nhũ tương Trong công nghiệp thực phẩm, máy phân li siêu tốc loại ngăn thường dùng làm nước quả, làm rượu, bia, tách tạp chất dầu thực vật, xăng, sơn dầu bôi trơn Máy gồm có roto lắp trục quay thẳng đứng Phía roto đặt vách ngăn hình trụ đồng tâm Huyền phù cho vào ống nhập liệu qua không gian ngăn roto Dưới tác dụng lực ly tâm, pha rắn lắng thành ngăn tháo dừng máy Nước dẫn qua rãnh bố trí ngăn Loại dùng phân riêng huyền phù mịn (không phân riêng nhũ tương), thí dụ tách tạp chất dầu, xăng, loại sơn, nước v.v Máy thường quay với số vòng quay 5000-10000 vg/ph, với số ngăn từ 5-10 Máy đảm bảo hai nguyên tắc: tăng chiều dài lắng giảm chiều dày lớp chất lỏng nên giảm lượng hạt rắn theo nước Máy làm việc liên tục vách ngăn chứa đầy bã dừng máy tháo bã tay 72 Hình VII-11 Máy ly tâm lắng loại ngăn 4.4 Máy ly tâm siêu tốc loại ống Ðây loại máy có roto nhỏ dài để phân riêng huyền phù nhũ tương Ðường kính roto vào khoảng 200 mm, tỉ lệ chiều dài roto với đường kính khoảng 5-7 Nếu máy dùng để phân riêng huyền phù đầu roto (nắp roto) có lỗ để nước ra, bã giữ lại thành roto tháo tay Nếu máy dùng phân riêng nhũ tương nắp rôto có hai lỗ thoát: lỗ gần trục để thoát pha nhẹ, lỗ để thoát pha nặng Nhũ tương đưa vào rôto áp suất 0,25-0,3 at qua dĩa phân phối khoảng không gian roto chắn (được gắn dọc theo chiều dài roto, gồm ba cách 120o) Khi phân ly nhũ tương cho pha nặng pha nhẹ không trộn lẫn dùng tách cho bán kính lớp phân chia phải nằm vành khăn tách Hình VII- 12 Máy ly tâm siêu tốc loại ống 73 Câu hỏi thảo luận Trong trường hợp suất làm thật lớn thí dụ làm sạch nước cấp thành phố có thể sử dụng máy ly tâm lọc được không, vì sao? Khi làm dung dịch có tinh bột có kích thước mịn, người ta sử dụng máy ly tâm lắng sẽ hiệu quả máy ly tâm lọc Giải thích nguyên nhân Có thể tách hỗn hợp dầu-nước bằng máy ly tâm lắng tháo bã lọc bằng vít tải được không? Năng suất máy lọc ly tâm phụ thuộc vào yếu tố nào là chủ yếu? Tài liệu tham khảo Các máy lắng lọc và ly tâm, Nguyễn Minh Tuyển, Nguyễn Đình Phán, Hà Thị An, NXB Khoa học và kỹ thuật, 1987 Cơ sở tính toán và thiết kế máy sản xuất thực phẩm, A Ia Xôkôlôp, Nguyễn Trọng Thể và Nguyễn Như Thung biên dịch, NXB Khoa học và kỹ thuật, 1976 Handbook of Food Engineering, D E Helman and D B Lund, Marcel Dekker, Inc, 1992 Unit Operation of Chemical Engineering, W L McCabe and J C Smith, 3rd edition, McGraw-Hill International Book Company, 1976 Perry Chemical Engineer’s Handbook, Robert H Perry and Don W Green, th edition, Mc Graw-Hill, 1997 74 ... V MÁY GIA CÔNG CƠ SẢN PHẨM THỰC PHẨM MÁY XAY 1.1 Máy xay hai dĩa đá 1.2 Máy xay trục cao su MÁY XÁT 2.1 Máy xát trục côn 2.2 Máy xát nhiều dĩa đá có thổi gió 2.3 Máy xát trục vít 13 21 34 41 MÁY... NGHIỀN 3.1 Máy nghiền búa 3.2 Máy nghiền 3.3 Máy nghiền dĩa 3.4 Máy nghiền trục MÁY ÉP 4.1 Máy ép trục vít MÁY ÐỒNG HÓA MÁY GHÉP NẮP HỘP SẮT Chương VI MÁY ÐỊNH LƯỢNG - CHIẾT RÓT SẢN PHẨM LỎNG... hết nhà máy sản xuất thực phẩm sử dụng hệ thống rửa máy TÁC DỤNG CỦA MÔI TRƯỜNG RỬA Nguyên tắc làm việc máy để rửa bao bì thực phẩm dựa sở gia công dung dịch nóng hoá chất tẩy rửa Phổ biến để