1. Trang chủ
  2. » Luận Văn - Báo Cáo

NGHIÊN CỨU CÁC THÔNG SỐ TỐI ƯU HOÁ MÁY SÀNG TÁCH THÓC – GẠO LỨC (PADDY SEPARATOR) BẰNG PHƯƠNG PHÁP QUY HOẠCH THỰC NGHIỆM

128 196 0

Đang tải... (xem toàn văn)

Tài liệu hạn chế xem trước, để xem đầy đủ mời bạn chọn Tải xuống

THÔNG TIN TÀI LIỆU

Thông tin cơ bản

Định dạng
Số trang 128
Dung lượng 2,5 MB

Nội dung

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO ĐẠI HỌC NÔNG LÂM THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH --- TRẦN HOÀNG LUÂN NGHIÊN CỨU CÁC THÔNG SỐ TỐI ƯU HOÁ MÁY SÀNG TÁCH THÓC – GẠO LỨC PADDY SEPARATOR BẰNG PHƯƠNG PHÁP QUY H

Trang 1

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO ĐẠI HỌC NÔNG LÂM THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

-

TRẦN HOÀNG LUÂN

NGHIÊN CỨU CÁC THÔNG SỐ TỐI ƯU HOÁ MÁY SÀNG TÁCH THÓC – GẠO LỨC (PADDY SEPARATOR) BẰNG PHƯƠNG PHÁP QUY HOẠCH THỰC NGHIỆM

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC KỸ THUẬT

Thành Phố Hồ Chí Minh Tháng 09/2011

Trang 2

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO ĐẠI HỌC NÔNG LÂM THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

-

TRẦN HOÀNG LUÂN

NGHIÊN CỨU CÁC THÔNG SỐ TỐI ƯU HOÁ MÁY SÀNG TÁCH THÓC – GẠO LỨC (PADDY SEPARATOR) BẰNG PHƯƠNG PHÁP QUY HOẠCH THỰC NGHIỆM

Chuyên ngành: Kỹ Thuật Cơ Khí

Trang 3

NGHIÊN CỨU CÁC THÔNG SỐ TỐI ƯU HOÁ MÁY SÀNG TÁCH THÓC

– GẠO LỨC (PADDY SEPARATOR) BẰNG PHƯƠNG PHÁP

QUY HOẠCH THỰC NGHIỆM

TRẦN HOÀNG LUÂN

Hội đồng chấm luận văn:

Đại học Sư Phạm Kỹ Thuật TP HCM

Đại học Nông Lâm TP HCM

Đại học Bách Khoa TP HCM

Đại học Nông Lâm TP HCM

Đại học Nông Lâm TP HCM

TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM TP HỒ CHÍ MINH

HIỆU TRƯỞNG

Trang 4

ii

LÝ LỊCH CÁ NHÂN

Tôi tên Trần Hoàng Luân, sinh ngày 06 tháng 08 năm 1968, tại thành phố Pleiku, tỉnh Gia Lai

Con Ông Trần Thái và Bà Hoàng Thị Kim Qui

Tốt nghiệp tú tài tại trường Trung học phổ thông Thạnh Mỹ Tây, thành phố

Tháng 03 năm 1989 đến nay làm việc tại trường CNKT Đường thủy Năm

2008 nâng cấp thành trường Cao Đẳng Giao Thông Vận Tải Thành phố Hồ Chí Minh

Tháng 09 năm 2008 theo học Cao học ngành Kỹ thuật Cơ khí tại trường Đại học Nông Lâm Thành Phố Hồ Chí Minh, quận Thủ Đức, thành phố Hồ Chí Minh Tình trạng gia đình: Vợ Nguyễn Thị Thùy Linh kết hôn năm 2004

Địa chỉ liên lạc:

 Nhà riêng: 59/11 Đường Hiệp Bình – P Hiệp Bình phước – Q Thủ Đức – Thành phố Hồ Chí Minh

 Cơ quan: Trường Cao Đẳng GTVT – Thành phố Hồ Chí Minh, số 252

Lý Chính Thắng – Phường 9 – Quận 3 – Thành phố Hồ Chí Minh

 Điện thoại DĐ: 098 8890295

 Email: tranhoangluan68@gmail.com

Trang 5

LỜI CAM ĐOAN

Tôi cam đoan đây là công trình nghiên cứu của tôi

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

Tác giả luận văn

Trần Hoàng Luân

Trang 6

CẢM TẠ

Để hoàn thành luận văn thạc sĩ này tôi xin chân thành bày tỏ lòng kính trọng

và biết ơn sâu sắc đến:

Thầy TS Nguyễn Như Nam, trưởng bộ môn Máy sau thu hoạch – Chế biến, Khoa Cơ khí – Công nghệ, trường Đại Học Nông Lâm Thành phố Hồ Chí Minh – Giáo viên hướng dẫn khoa học Thầy đã tận tình chỉ bảo, giúp đỡ tạo mọi điều kiện thuận lợi cho tôi trong suốt quá trình làm luận văn

Ban Giám hiệu, Phòng sau đại học và tập thể Giảng viên của Khoa Cơ khí - Công nghệ, Trường Đại học Nông Lâm thành phố Hồ Chí Minh đã tận tình giảng dạy, truyền đạt những kiến thức quý báu và tạo mọi điều kiện tốt nhất trong quá trình học Cao học cũng như thực hiện luận văn

Ban lãnh đạo trường Cao Đẳng GTVT – Tp HCM và các bạn đồng nghiệp

đã tạo điều kiện và giúp đỡ tôi rất nhiều trong quá trình học tập và thực hiện

đề tài

Xin cảm ơn quý thầy, cô đã phản biện đề tài cho những lời nhận xét quý báu Qua những phản hồi đó tôi có thể để hoàn thiện hơn quá trình nghiên cứu Các anh chị học viên lớp Cao học khóa 2007 và 2008 đã hỗ trợ, giúp đỡ, động viên chia sẻ kinh nghiệm làm việc

Cảm ơn cha mẹ, anh em, bạn bè cùng đồng nghiệp đã tạo mọi điều kiện tốt nhất trong suốt quá trình học tập cũng như làm đề tài

Vợ tôi luôn chia sẻ, gánh vác trách nhiệm gia đình và động viên tôi trong suốt quá trình học Cao học

Trang 7

TÓM TẮT

Đề tài “Nghiên cứu các thông số tối ưu của máy sàng tách thóc – gạo lức (Paddy separator) bằng phương pháp qui hoạch thực nghiệm” được thực hiện tại xưởng bộ môn máy sau thu hoạch và chế biến, khoa Cơ khí – Công nghệ, trường Đại học Nông lâm Thành phố Hồ Chí Minh, thời gian từ tháng 03 năm 2010 đến tháng 08 năm 2011 với kết quả được tóm tắt như sau:

Mục đích của đề tài là nghiên cứu các thông số tối ưu của máy sàng tách thóc – gạo lức bằng phương pháp qui hoạch thực nghiệm Luận văn đã kế thừa các kết quả nghiên cứu gồm: Cấu tạo, nguyên lý làm việc của máy sàng tách thóc kiểu Pakis - 08 tấn/h trong dây chuyền sản xuất lúa gạo của công ty cổ phần cơ khí Long An và các máy sàng Pakis đã và đang ứng dụng trong các nhà máy chế biến lúa gạo Từ đó, nghiên cứu, thiết kế, chế tạo máy sàng tách thóc – gạo lức SAPA – 1.000 năng suất 1.000 kg/h làm mô hình để phục vụ nghiên cứu thực nghiệm

Thực nghiệm trên máy SAPA – 1.000 theo phương pháp quy hoạch thực nghiệm với hai thông số ra là hiệu suất phân loại lúa – gạo lức và chi phí năng lượng riêng là tối ưu nhất Các thông số vào gồm góc nghiêng của sàng a (độ), số vòng quay của trục sàng n (vg/ph) và lượng cung cấp nguyên liệu q (kg/s) Phương

án thực nghiệm được thiết kế, xử lý, phân tích bằng phần mềm Statgraphics Vers 7.0 theo trình tự từ bậc I và phát triển lên bậc II

Mô hình thống kê thực nghiệm mô tả hiệu suất phân loại và chí phí năng lượng riêng của máy sàng SAPA – 1.000 ở dạng thực như sau:

Hs = – 15,5631 + 4,5488*a + 1,4724*n + 228,303*q + 0,0384*a*n – 5,6250*a*q – 0,5175*n*q – 0,8368*a2 – 6,9503E-3*n2 – 384,3060*q2

Ar = – 13,1033 – 0,4552*a + 0,2023*n + 46,5652*q + 0,0122*a*n – 1,8075*a*q – 0,2503*n*q – 0,0607* a2 – 8,8903E-4*n2 – 28,9004*q2

Trang 8

Kết quả tính toán tối ưu đa mục tiêu cho thấy hiệu suất phân loại tối ưu đạt 98,725 %, với chi phí điện năng riêng để phân loại thóc – gạo lức từ 2,213  2,214 kWh/t Các thông số tối ưu gồm:

- Góc nghiêng tối ưu của sàng atư = 4,650;

- Số vòng quay tối ưu của trục sàng ntư = 111,7 vg/ph;

- Lượng cung cấp riêng tối ưu qtư = 0,188 kg/s

Trang 9

The thesis: "Study the optimal parameters of the Paddy-Separator by using the experimental planning method" has been conducted in the Lab of the Department of Post - Harvesting and Processing, Faculty of Engineering and Technology, Ho Chi Minh city Nong Lam University, from May 2010 to August

2011 with its summarized results are as follows:

The purpose of this thesis is to study the optimal parameters for the Paddy- Separator by using the experimental planning method Some previous studies like the components and operation principle of the Pakis paddy separator in the rice processing assembly line of the Long An Mechanical Joint Stock Company and the various Pakis paddy separators which have been used in rice processing plants were referenced The studying, designing, and manufacturing of a Paddy-Separator model with its capacity is 1000 kg/hour has been performed for study

Experiment on SAPA - 1000 by the method of experimental planning with two parameters to efficiency of paddy-separator and the specific energy consumption are the best Three input parameters such as the paddy supplying, the rotation, and the tilt angle of the screen The experimental data are computer processed by using the Statgraphics software Vers 7.0

The results indicate that the efficiency of paddy-separator and the specific energy consumption are the second order polynomial functions of the paddy supplying, the rotation, and the tilt angle of the screen The mathematical equations

in real form are shown as:

Hs = – 15,5631 + 4,5488*a + 1,4724*n + 228,303*q + 0,0384*a*n – 5,6250*a*q – 0,5175*n*q – 0,8368*a2 – 6,9503E-3*n2 – 384,3060*q2

Ar = – 13,1033 – 0,4552*a + 0,2023*n + 46,5652*q + 0,0122*a*n – 1,8075*a*q – 0,2503*n*q – 0,0607* a2 – 8,8903E-4*n2 – 28,9004*q2

Trang 10

The multi-objective optimization calculating show that the optimal efficiency of paddy-separator is 98.725%, with the specific energy consumption ranges from 2.213 to 2.214 kWh/t The optimal input parameters are:

- The tilt angle of the screen has optimal value in the real form as atư = 4,650

- The rotation of the screen-axis has optimal value in the real form as ntư = 111,7  111,8 rpm

- The paddy supplying has optimal value in the real form as qtư = 0,188 kg/s

Trang 11

MỤC LỤC

Trang tựa

Trang chuẩn y i

Lý lịch cá nhân ii

Lởi cam đoan iii

Lời cảm tạ iv

Tóm tắt v

Mục lục ix

Danh sách liệt kê các ký hiệu xv

Danh sách các hình xviii

Danh sách các bảng biểu xx

1 MỞ ĐẦU 1

1.1 Đặt vấn đề 1

1.2 Mục tiêu đề tài 3

1.3 Phương pháp nghiên cứu 3

1.4 Tính mới của đề tài 4

2 TỔNG QUAN 5

2.1 Đối tượng nghiên cứu 5

2.1.1 Tính chất của hỗn hợp thóc và gạo lức sau khi xay 5

2.1.1.1 Giải phẫu học của hạt thóc 5

2.1.1.2 Bề mặt của trấu 7

2.1.1.3 Khoảng không giữa trấu và hạt gạo lức 7

2.1.1.4 Nếp gấp cài kín vào nhau của hai mảnh trấu 7

2.1.1.5 Râu 8

2.1.1.6 Vỏ quả 8

2.1.1.7 Tế bào tinh bột nằm theo chiều dọc- ngoài cùng 8

2.1.1.8 Kích thước hạt 8

2.1.2 Hỗn hợp nguyên liệu sau khi xay 12

Trang 12

x

2.1.2.1 Thành phần hỗn hợp sau khi xay 12

2.1.2.2 Phân loại các sản phẩm phụ trong hỗn hợp xay 13

2.1.2.3 Phân loại hỗn hợp thóc - gạo lức 14

2.1.2.4 Đánh giá hiệu suất phân loại thóc – gạo lức 15

2.1.2.5 Một số sơ đồ công nghệ của công đoạn xay và phân loại hỗn hợp xay 18

2.1.3 Một số kiểu máy phân ly hỗn hợp thóc – gạo lức 22

2.1.3.1 Máy phân ly kiểu ngăn kín (sàng tách thóc – gạo lức kiểu Pakis) 22

2.1.3.2 Máy phân ly kiểu khay 25

2.1.3.3 Máy phân ly thóc kiểu sàng 26

2.2 Một số mẫu sàng tách thóc - gạo lức 26

2.2.1 Máy tách thóc Satake PS của công ty GM SATAKE VIETNAM 26

2.2.2 Máy sàng phân ly - Model : PS25 – PS40B của công ty SINCO 28

2.2.3 Máy sàng phân ly - Model : FST- 36/ - 45/ - 60/ - 80/ - 100 của N.P.T GROUP NHAN PHONG THAI Co., Ltd 30

2.3 Ý kiến thảo luận 31

3 NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 33

3.1 Nội dung nghiên cứu 33

3.2 Phương pháp nghiên cứu 33

3.2.1 Phương pháp nghiên cứu lý thuyết 33

3.2.1.1 Phương pháp tiếp cận hệ thống 33

3.2.1.2 Phương pháp mô hình hóa thống kê và phương pháp giải tích toán học 34

3.2.2 Phương pháp nghiên cứu thực nghiệm 34

3.2.2.1 Phương tiện thực nghiệm 34

3.2.2.2 Phương pháp đo đạc 36

3.2.2.3 Phương pháp bố trí thí nghiệm thăm dò 36

3.2.2.4 Phương pháp quy hoạch thực nghiệm 37

3.2.2.5 Phương pháp xử lý số liệu thực nghiệm 39

3.2.3 Phương pháp tối ưu hóa – tối ưu hóa đa mục tiêu 40

3.2.3.1 Phương pháp tối ưu hóa đơn mục tiêu 40

Trang 13

3.2.3.2 Phương pháp tối ưu hóa đa mục tiêu 41

3.2.3.3 Giải các bài toán tối ưu hóa 42

4 KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 43

4.1.1.1 Dữ liệu thiết kế 43

4.1.1.2 Thiết kế máy sàng tách thóc – gạo lức kiểu Pakis SAPA – 1.000 43

4.1.2 Chế tạo máy sàng tách thóc – gạo lức kiểu Pakis SAPA – 1.000 45

4.1.2.1 Vật liệu chế tạo máy 45

4.1.2.2 Các máy tham gia chế tạo máy 46

4.1.2.3 Xây dựng quy trình công nghệ chế tạo 46

4.2 Nghiên cứu máy sàng tách thóc – gạo lức kiểu Pakis SAPA – 1.000 bằng phương pháp quy hoạch thực nghiệm 47

4.2.1 Xác định các thông số nghiên cứu 47

4.2.1.1 Xác định các thông số ra 47

4.2.1.2 Xác định các thông số vào 48

4.2.2 Phát biểu bài toán “hộp đen” cho quá trình nghiên cứu 51

4.2.3 Quy hoạch thực nghiệm theo phương án bậc I 52

4.2.3.1 Xác định miền nghiên cứu 52

4.2.3.2 Xây dựng ma trận thí nghiệm và kết quả thực nghiệm 54

4.2.3.3 Kết quả xử lý số liệu và phân tích mô hình 56

4.2.4 Quy hoạch thực nghiệm theo phương án bậc II 58

4.2.4.1 Xác định miền nghiên cứu 59

4.2.4.2 Kế hoạch thực nghiệm và kết quả thực nghiệm 59

4.2.4.3 Kiểm định mô hình hàm hiệu quả phân loại Y1 (Hs) 61

4.2.4.4 Kiểm định mô hình hàm chi phí điện năng riêng Y2 (Ar) 62

4.3 Phân tích mô hình 63

4.3.1 Phân tích mô hình hàm hiệu quả phân loại Y1 (Hs) 63

4.3.1.1 Phân tích mô hình hiệu quả phân loại theo mức độ ảnh hưởng của các hệ số thông số đầu ra 63

4.3.1.2 Phân tích mô hình hiệu quả phân loại bằng bề mặt đáp ứng 63

Trang 14

4.3.2 Phân tích mô hình hàm chi phí điện năng riêng Y2 (Ar) 66

4.3.2.1 Phân tích mô hình chi phí điện năng riêng theo mức độ ảnh hưởng của các hệ số thông số đầu ra 66

4.3.2.2 Phân tích mô hình mô hình chi phí điện năng riêng bằng bề mặt đáp ứng 66 4.4 Kết quả tính toán tối ưu hoá 68

4.4.1 Xây dựng bài toán tối ưu 68

4.4.1.1 Mục tiêu tối ưu: 68

4.4.1.2 Các bài toán tối ưu 68

4.4.2 Xác định các thông số tối ưu theo chỉ tiêu hiệu suất phân loại cao nhất 69

4.4.3 Xác định các thông số tối ưu theo chỉ tiêu mức tiêu thụ điện năng riêng để phân loại thấp nhất 69

4.4.4 Nghiên cứu các thông số tối ưu đa mục tiêu 70

4.5 Ý kiến thảo luận 70

5 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 72

5.1 Kết luận 72

5.2 Kiến nghị 73

TÀI LIỆU THAM KHẢO 74

PHỤ LỤC 76

7.1 Tính toán thiết kế máy sàng Pakis SAPA – 1.000 76

7.1.1 Mục đích thiết kế 76

7.1.2 Cở sở thiết kế 76

7.1.2.1 Tính chất cơ lý của đối tượng gia công 76

7.1.2.2 Yêu cầu sản phẩm sau khi phân loại 77

7.1.2.3 Các số liệu thiết kế ban đầu 77

7.1.3 Kết quả tính toán 77

7.1.4 Bản vẽ thiết kế máy sàng Pakis SAPA - 1000 81

7.2 Kết quả thực nghiệm và xử lý số liệu với mô hình thống kê bậc I 90

7.2.1 Ma trận thí nghiệm và kết quả thực nghiệm theo phương án bậc I ở dạng thực 90

Trang 15

7.2.2 Kết quả phân tích phương sai với mô hình thống kê bậc I không có số

hạng chéo 91

7.2.2.1 Kết quả phân tích phương sai hàm hiệu suất phân loại Y1 với mô hình thống kê bậc I không có số hạng chéo 91

7.2.2.2 Kết quả phân tích phương sai hàm chi phí điện năng riêng để phân loại Y2 với mô hình thống kê bậc I không có số hạng chéo 91

7.2.3 Kết quả phân tích phương sai với mô hình thống kê bậc I có số hạng chéo 92 7.2.3.1 Kết quả phân tích phương sai hàm hiệu suất phân loại Y1 với mô hình thống kê bậc I có số hạng chéo 92

7.2.3.2 Kết quả phân tích phương sai hàm chi phí điện năng riêng để phân loại Y2 với mô hình thống kê bậc I không có số hạng chéo 92

7.3 Kết quả thực nghiệm và xử lý số liệu với mô hình thống kê bậc II 93

7.3.1 Ma trận thí nghiệm và kết quả thực nghiệm theo phương án bậc II ở dạng thực 93

7.3.2 Kết quả xử lý số liệu hàm hiệu suất phân loại Y1 với mô hình thống kê bậc II 94

7.3.2.1 Kết quả phân tích phương sai hàm hiệu suất phân loại Y1 với mô hình thống kê bậc II 94

7.3.2.2 Kết quả xác định hàm hiệu Y1 với mô hình thống kê bậc II 95

7.3.3 Kết quả xử lý số liệu hàm chi phí điện năng riêng để phân loại Y2 với mô hình thống kê bậc II 96

7.3.3.1 Kết quả phân tích phương sai hàm chi phí điện năng riêng để phân loại Y2 với mô hình thống kê bậc II 96

7.3.3.2 Kết quả xác định hàm hiệu quả hàm chi phí điện năng riêng để phân loại Y2 với mô hình thống kê bậc II 96

7.4 Kết quả tính toán tối ưu hóa 98

7.4.1 Kết quả tính toán tối ưu hóa hiệu suất phân loại 98

7.4.2 Kết quả tính toán tối ưu hóa chi phí điện năng riêng để sàng phân loại 98

Trang 16

7.4.3 Kết quả tính toán tối ưu hóa chi phí điện năng riêng để sàng ra một đơn vị sản phẩm đạt yêu cầu 99 7.5 Hình ảnh khảo nghiệm 103

Trang 17

DANH SÁCH LIỆT KÊ CÁC KÝ HIỆU

Ar kWh/t Chi phí năng lượng riêng

Hs % Hiệu suất phân loại

kS Chỉ số động học

N1 kW Công suất để tạo ra động năng

N2 kW Công suất để khắc phục ma sát của vật liệu với bề mặt

sàng

N3 kW Công suất khắc phục ma sát ở khớp động của bạc lệch

tâm

Trang 18

Nđc kW Công suất động cơ

Ntt kW Công suất động cơ tính toán

V m3 Thể tích khối nguyên liệu

v0 m/s Tốc độ chuyển động trung bình của vật liệu trên mặt

sàng

W % Độ ẩm của hạt hỗn hợp

X1 Độ Góc nghiêng của sàng dạng mã hóa

X2 vg/ph Số vòng quay của trục lệch tâm dạng mã hóa

X3 kg/s Lượng cung cấp dạng mã hóa

Y1 % Hiệu suất phân lọai

Y2 kWh/t mức tiêu thụ điện năng riêng

 kg/m3 Khối lượng của một đơn vị thể tích của hỗn hợp

Trang 19

Ký hiệu Đơn vị Ý nghĩa

µ Hệ số tơi của vật liệu

l kg/m3 Khối lượng riêng hay mật độ của hạt gạo lức

t kg/m3 Khối lượng riêng hay mật độ của hạt thóc

τ Hệ số kể tới sự chuyển động không cùng hướng

 Độ Góc ma sát thóc và gạo lức

ω rad/s Vận tốc góc của trục sàng

Trang 20

DANH SÁCH CÁC HÌNH

Trang

Hình 2.1 Cấu tạo bên ngoài của hạt thóc 5

Hình 2.2 Giải phẫu học của hạt thóc 5

Hình 2.3 Cách đo chiều dài hạt thóc 9 

Hình 2.4 Cách xác định mảnh vỡ trong gạo xát 10 

Hình 2.5 Sơ đồ nguyên lý quá trình xay và phân loại hỗn hợp xay 15 

Hình 2.6 Sơ đồ phân loại hỗn hợp xay của nhà máy xay năng suất 130 tấn/ngày 19  Hình 2.7 Sơ đồ phân loại hỗn hợp xay của nhà máy xay năng suất 320 tấn/ngày 20  Hình 2.8 Sơ đồ phân loại sản phẩm xay theo phương pháp xay một lần 21 

Hình 2.9 Sơ đồ phân loại sản phẩm xay có tách hạt non riêng 22 

Hình 2.10 Máy sàng tách thóc – gạo lức kiểu Pakis 23 

Hình 2.11 Sơ đồ nguyên lý máy sàng tách thóc – gạo lức 24 

Hình 2.12 Sơ đồ máy phân ly kiểu khay 25 

Hình 2.13 Sàng tách thóc của công ty GM Satake 26 

Hình 2.14 Máy sàng tách thóc của công ty SINCO 29 

Hình 2.15 Máy sàng phân ly của NPT GROUP NHAN PHONG THAI Co., Ltd 30  Hình 4.1 Sơ đồ cấu tạo máy tách thóc – gạo lức kiểu Pakis 44 

Hình 4.2 Mô hình máy sàng SAPA - 1000 46 

Hình 4.3 Mô tả bài tóan “hộp đen” để quy họach thực nghiệm 52 

Hình 4.4 Biểu đồ biểu diễn ảnh hưởng của các thông số đến hiệu suất phân loại ở dạng mã hóa 63 

Hình 4.5 Biểu đồ biểu diễn ảnh hưởng của các thông số đến hiệu suất phân loại ở dạng thực 63 

Hình 4.6 Đồ thị biểu diễn Hs – a– n ở dạng không gian 64 

Hình 4.7 Đồ thị biểu diễn Hs – a – n ở dạng phẳng 64 

Hình 4.8 Đồ thị biểu diễn Hs – a – q ở dạng không gian 64 

Hình 4.9 Đồ thị biểu diễn Hs – a – q ở dạng phẳng 64 

Trang 21

Hình 4.10 Đồ thị biểu diễn Hs – n – q ở dạng không gian 65 

Hình 4.11 Đồ thị biểu diễn Hs – n – q ở dạng phẳng 65 

Hình 4.12 Biểu đồ ảnh hưởng của các hệ số hồi qui đến chi phí điện năng riêng để phân loại ở dạng mã 66 

Hình 4.13 Biểu đồ ảnh hưởng của các hệ số hồi qui đến chi phí điện năng riêng để phân loại ở dạng thực 66 

Hình 4.14 Đồ thị biểu diễn Ar – a – n ở dạng không gian 67 

Hình 4.15 Đồ thị biểu diễn Ar – a – n ở dạng phẳng 67 

Hình 4.16 Đồ thị biểu diễn Ar – a – q ở dạng không gian 67 

Hình 4.17 Đồ thị biểu diễn Ar – a – q ở dạng phẳng 67 

Hình 4.18 Đồ thị biểu diễn Ar – n– q ở dạng không gian 67 

Hình 4.19 Đồ thị biểu diễn Ar – n– q ở dạng phẳng 67 

Hình 7.1 Bản vẽ tổng thể máy sàng Pakis 81 

Hình 7.2 Khung máy chính 82 

Hình 7.3 Khung máy phụ 83 

Hình 7.4 Mặt sàng 84 

Hình 7.5 Hộp cấp liệu 85 

Hình 7.6 Trục chính 86 

Hình 7.7 Thanh truyền 87 

Hình 7.8 Chân máy 88 

Hình 7.9 Bánh đà 89 

Hình 7.10 Kiểm tra số vòng quay trục sàng 103 

Hình 7.11 Lấy mẫu thí nghiệm 104 

Hình 7.12 Cân mẫu thí nghiệm 104 

Hình 7.13 Mẫu thí nghiệm 105 

Trang 22

Bảng 2.4 Kích thước các sàng tách thóc của công ty GM Satake 28 

Bảng 2.5 Kích thước các sàng tách thóc của NPT GROUP NHAN PHONG THAI

Co., Ltd 31 

Bảng 3.1 Các trang thiết bị và dụng cụ đo 35 

Bảng 4.1 Kết quả nghiên cứu ảnh hưởng của góc nghiêng a (0) đến hiệu suất và chi phí điện năng riêng để phân loại 53 

Bảng 4.2 Miền thực nghiệm theo quy hoạch thực nghiệm bậc I 54 

Bảng 4.3 Ma trận thí nghiệm ở dạng mã hoá và kết quả thực nghiệm theo quy

hoạch bậc I 55 

Bảng 4.4 Miền thực nghiệm theo phương án quay bậc II Box –Hunter 59 

Bảng 4.5 Ma trận thí nghiệm ở dạng mã hoá và kết quả thực nghiệm theo phương

án bậc II của Box - Hunter 60 

Bảng 7.3 Kết quả phân tích phương sai hàm chi phí điện năng riêng để phân loại

Y2 với mô hình thống kê bậc I không có số hạng chéo 91 

Bảng 7.4 Kết quả phân tích phương sai hàm hiệu suất phân loại Y1 với mô hình thống kê bậc I có số hạng chéo 92 

Trang 23

Bảng 7.5 Kết quả phân tích phương sai hàm chi phí điện năng riêng để phân loại

Y2 với mô hình thống kê bậc I không có số hạng chéo 92 

Bảng 7.6 Ma trận thí nghiệm và kết quả thực nghiệm theo phương án bậc II ở

Bảng 7.10 Kết quả phân tích phương sai hàm chi phí điện năng riêng để phân loại

Y2 với mô hình thống kê bậc II 96 

Bảng 7.11 Kết quả xác định hàm chi phí điện năng riêng để phân loại Y2 với mô hình thống kê bậc II ở dạng mã hóa 96 

Bảng 7.12 Kết quả xác định hàm chi phí điện năng riêng để phân loại Y2 với mô hình thống kê bậc II ở dạng thực 97 

Trang 24

và gia súc là do lương thực cung cấp Theo số liệu thống kê của UNCTAD

1998-2002 và IRRI sản xuất gạo toàn cầu đã tăng lên đều đặn từ khoảng 200 triệu tấn vào năm 1960 tới 600 triệu tấn vào năm 2004 Gạo đã xay xát chiếm khoảng 68% trọng lượng thóc ban đầu Năm 2004, ba quốc gia sản xuất lúa gạo hàng đầu là Trung Quốc (31% sản lượng thế giới), Ấn Độ (20%) và Indonesia (9%)

Theo FAO (2008), sản lượng lúa gạo của Trung Quốc đạt 193 triệu tấn, Ấn

Độ 148 triệu tấn, Indonesia 60 triệu tấn, Bangladesh 47 triệu tấn, Việt Nam 39 triệu tấn, Thái Lan và Myanma cùng đạt 30,5 triệu tấn Các số liệu về xuất nhập khẩu gạo lại khác hẳn, do chỉ khoảng 5-6% gạo được buôn bán ở quy mô quốc tế

Ba nhà xuất khẩu gạo hàng đầu thế giới là Thái Lan (26% sản lượng gạo xuất khẩu), Việt Nam (15%) và Hoa Kỳ (11%), trong khi ba nhà nhập khẩu gạo lớn nhất là Indonesia (14%), Bangladesh (4%) và Brasil (3%)

Theo Bộ NN & PTNT cho biết, trong năm 2009 riêng sản lượng lúa ở Nam

bộ tiếp tục tăng mạnh đạt 22.619.732 tấn (tăng 93.000 tấn so với năm 2008), trong khi diện tích gieo cấy giảm hơn nhiều so với năm 2008, cụ thể diện tích sản xuất lúa năm 2009 ở Nam bộ đạt 4.274.373 ha (giảm 30.000 ha) Song song với sự tăng trưởng sản lượng lương thực, theo nhịp độ phát triển chung của nền kinh tế quốc dân, nhiều khu công nghiệp được xây dựng, nhiều vùng kinh tế mới sẽ được hình

Trang 25

thành, và tất nhiên yêu cầu cung cấp sản phẩm chế biến lương thực ngày càng tăng lên nhiều

Sự tăng sản lượng lương thực đòi hỏi phải tăng năng lực chế biến, đồng thời không ngừng nâng cao chất lượng của sản phẩm Hiện nay vấn đề này đang được nhà nước ngày càng quan tâm, ưu tiên cho nghiên cứu các thiết bị và công nghệ sau thu hoạch Vì công nghệ sau thu hoạch đóng vai trò quan trọng trong việc giảm thất thoát sau thu hoạch, nâng chất lượng và giá trị sản phẩm để có thể hòa nhập vào thị trường quốc tế Sản phẩm nông nghiệp của nước ta hiện nay hãy còn tổn thất lớn trong giai đoạn sau thu hoạch và chất lượng thấp trong thương mại quốc tế Công nghệ sau thu hoạch đóng vai trò quan trọng trong việc giảm thất thoát sau thu hoạch, nâng cao chất lượng và giá trị sản phẩm Theo tôi, việc này xảy ra bởi hàng loạt yếu tố từ sơ chế, tồn trữ đến chế biến chưa thích hợp, thể hiện ở nhiều mặt:

 Do nhận thức của người tham gia công tác chưa đúng;

 Do thiết bị còn hạn chế về mặt kỹ thuật;

 Do công nghệ áp dụng chưa đúng;

Mặc dù nước ta xuất khẩu lúa gạo chiếm thị phần cao trên thế giới, nhưng tổng doanh thu vẫn còn thấp so với các nước khác có công nghệ tiên tiến hơn Vì vậy đặt ra cho chúng ta hiện nay là phải cải tiến thiết bị, công nghệ sau thu hoạch cho phù hợp với yêu cầu xuất khẩu

Cụ thể, trong hệ thống máy xay xát, không phải tất cả mọi hạt thóc đều được bóc vỏ ngay một lúc Sản phẩm sau khi xay là một hỗn hợp gồm gạo lức, thóc và một ít cám, mãnh nhỏ bụi Sau khi tách trấu, bụi, cám và các mãnh nhỏ, khối còn lại là gạo lức và thóc

Qua tham khảo các dây chuyền xay xát tại các nhà máy ở Long An và Tiền Giang, tôi nhận thấy lượng thóc còn lẫn trên 20% phải được tách ra khỏi hỗn hợp

để chỉ còn lại gạo lức đưa đi gia công xát trắng

Trang 26

3

So với việc phân loại các sản phẩm trong chế biến lúa gạo, thì việc phân loại thóc và gạo lức là phức tạp Đây là hai cấu tử này có hình dạng và kích thước hình học khác nhau không đáng kể vì vậy không thể dùng sàng thông thường phân loại theo kích thước lỗ sàng để phân loại Cũng không thể phân loại chúng bằng các thiết bị phân chia khí động vì gạo lức và thóc có tốc độ cân bằng động xấp xỉ nhau Qua nghiên cứu, hiện nay trong nước và trên thế giới đang sử dụng phổ biến các loại máy phân loại thóc và gạo lức như máy sàng Pakis, Bespalov, sàng tự nhảy

Máy phân ly kiểu sàng Pakis có nguyên tắc tách thóc dựa vào sự khác nhau

về trọng lượng riêng và tính nổi giữa thóc và gạo lức

Vì vậy nâng cao hiệu quả quá trình phân ly thóc – gạo lức bằng máy phân ly kiểu sàng tách thóc – gạo lức có tính cấp thiết cao Được sự chấp thuận và hướng dẫn của thầy TS Nguyễn Như Nam, trưởng bộ môn Máy sau thu hoạch – Chế biến, khoa Cơ khí – Công nghệ, trường Đại Học Nông Lâm Thành phố Hồ Chí Minh, tôi xin đăng ký đề tài:

“NGHIÊN CỨU CÁC THÔNG SỐ TỐI ƯU HÓA MÁY SÀNG TÁCH

THÓC – GẠO LỨC (PADDY SEPARATOR) BẰNG PHƯƠNG PHÁP QUY HOẠCH THỰC NGHIỆM”

1.2 Mục tiêu đề tài

Xác định các thông số tối ưu của sàng tách thóc – gạo lức kiểu Pakis, để nâng cao hiệu quả tách thóc khỏi gạo lức sau khi xay

1.3 Phương pháp nghiên cứu

Ứng dụng phương pháp qui hoạch thực nghiệm tối ưu để xác định hiệu suất tách thóc cao nhất và mức tiêu thụ điện năng riêng thấp nhất Các thông số kết cấu

và thông số công nghệ làm việc ở chế độ tối ưu được coi là các thông số tối ưu hoá của máy sàng sàng tách thóc – gạo lức kiểu Pakis

Trang 27

1.4 Tính mới của đề tài

Đây là lần đầu tiên, vấn đề tối ưu hóa quá trình tách thóc – gạo lức trong chế biến lúa gạo được đặt thành vấn đề khoa học Công cụ để giải quyết là phương pháp mô hình hóa thống kê và tối ưu hóa mô hình

Đề tài nghiên cứu dưới dạng luận văn tốt nghiệp thạc sĩ nên bị hạn chế về thời gian và kinh phí Mặt khác đề tài thực hiện nghiên cứu triển khai thực nghiệm ngay trên mô hình máy thực sẽ là những trở ngại lớn về tổ chức thực nghiệm, kinh phí thực hiện Vì vậy, kết quả thu nhận không thể tránh khỏi những thiếu sót cả về định hướng nội dung nghiên cứu và phương pháp sử dụng

Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn đến sự quan tâm giúp đỡ của quý thầy, cô trong

và ngoài trường, các bạn đồng nghiệp, các cơ quan hữu quan giúp đỡ tôi xây dựng hoàn chỉnh đề tài này

Trang 28

5

Chương 2 TỔNG QUAN

2.1 Đối tượng nghiên cứu

2.1.1 Tính chất của hỗn hợp thóc và gạo lức sau khi xay

2.1.1.1 Giải phẫu học của hạt thóc

Cấu tạo bên ngoài của hạt thóc và giải phẫu học của hạt thóc như hình 2.1 và 2.2; bao gồm:

Hình 2.1 Cấu tạo bên ngoài của hạt thóc Hình 2.2 giải phẫu học của hạt thóc

 Vỏ trấu do hai lá của gié lúa là vảy lá và mày hoa tạo thành Cả hai

phần này được ghép liền với nhau theo chiều dọc bằng một nếp gấp cài vào nhau Phần trên của hai mảnh vỏ trấu chuyển thành đoạn cuối của vỏ trấu và cuối cùng kết thúc thành một cái râu Vảy và mày hoa của vỏ trấu bao bọc hoàn toàn hạt gạo lức, có để lại một khoảng trống bên trong vỏ trấu ở hai đầu của hạt Vỏ trấu có gai rất nhỏ và rất cứng gọi là lớp lông

Thành phần thực tế của vỏ trấu thay đổi tùy theo giống lúa và trong một mức độ nào đấy có liên quan đến các điều kiện đất đai của ruộng mà cây lúa được

Trang 29

trồng Các đặc tính của trấu liên quan đến nhiên liệu được thu thập trong một thời gian khoảng 50 năm và căn cứ trên diện rộng về giống và nguồn gốc lúa, đó là:

- Sulfua và các chất khoáng khác khoảng 0.1%

Sự có mặt của si-líc với tỷ lệ tương đối cao, làm cho trấu và với trấu là hạt thóc thành ra mặt hàng gây hư hỏng rất nhiều cho thiết bị chế biến bằng cách mài mòn quá mức các bộ phận máy và các phương tiện chuyển tải bên trong giữa các máy

 Hạt gạo lức được bọc bằng một màng chất xơ gọi là vỏ quả, vỏ quả được xem như thuộc về hạt thóc nhưng dễ dàng bị bóc đi trong quá trình xát trắng gạo Mô của nó thì chặt và cứng, bảo vệ các lớp trong của quả chống lại sự di chuyển của ôxy, dioxyd cacbon và hơi nước Đây là lớp bảo vệ chống nấm mốc và

sự mất phẩm chất vì ôxy hóa và vì enzym

Thực tế gồm có ba lớp: Vỏ ngoài, vỏ giữa và lớp có thớ chéo Dưới lớp vỏ quả là vỏ lụa Dưới lớp vỏ lụa là lớp cám Phần còn lại của quả thóc được gọi là nội nhũ chủ yếu là tinh bột với nồng độ protein thấp, hầu như không có chất khoáng, vitamin hay dầu Ở phần cuối của hạt gạo, chỗ hạt được dính vào chùy hoa của cây lúa có phôi dính vào nội nhũ của tinh bột

Lớp vỏ quả, vỏ lụa, lớp cám và phôi được bóc đi, gạo được xem như đã được xát hoàn toàn Độ xát được xác định bởi khối lượng lớp ngoài của hạt gạo lức được bóc đi, cụ thể:

- Gạo xát sơ là gạo được bóc đi một phần lớn vỏ quả, một phần vỏ lụa và lớp cám, một phần phôi Trong trường hợp này 03 - 04% trọng lượng của hạt gạo lức được bóc đi

Trang 30

7

- Gạo xát trung bình là gạo đã được bóc đi toàn bộ vỏ quả, hầu hết vỏ lụa, chỉ một phần lớp cám và cuối cùng là phần lớn phôi, với gạo xát trung bình thì 05 - 06% trọng lượng của hạt gạo lức bị bóc đi

- Với gạo xát hoàn toàn, thì các tỷ lệ ấy nằm trong khoảng 07 – 08%, có khi cao hơn tùy theo giống lúa được đem xát

- Gạo xát quá mức khi có một phần của lớp tế bào ngoài cùng của nội nhũ tinh bột cũng được bóc đi

2.1.1.2 Bề mặt của trấu

Bề mặt của trấu khá ráp và có tính mài mòn cao vì hàm lượng silic cao Đây cũng là nguyên nhân mà quả lô cao su của máy xay thóc bị mài mòn nhanh, hay nhiều bộ phận của máy làm sạch, máy chuyển tải, ống thoát, …phải thường xuyên thay thế

2.1.1.3 Khoảng không giữa trấu và hạt gạo lức

Khoảng không giữa trấu và hạt gạo lức đóng một vai trò quan trọng trong việc thiết kế máy xay ly tâm hay máy xay gọi là “va chạm” trong đó nhờ tốc độ cao và lực ly tâm, hạt nằm theo chiều dọc được ném đến một vành cao su Nhờ có

va chạm, hạt gạo lức sẽ dịch chuyển về phía trước trong khoang kín của vỏ trấu, bắt buộc khoang kín ấy phải mở ra và hạt gạo lức thoát ra ngoài Việc bóc vỏ này

có thể thực hiện được chủ yếu nhờ có một khoảng trống giữa trấu và hạt gạo lức ở hai đầu hạt cho phép hạt gạo lức dịch chuyển về phía trước lúc va chạm với vành cao su

2.1.1.4 Nếp gấp cài kín vào nhau của hai mảnh trấu

Nếp gấp cài kín vào nhau của hai mảnh trấu các mảnh trấu (vảy lá và mày hoa) được ghép với nhau bằng một nếp gấp đôi dẹp Cần có lực để mở nếp gấp ấy trong quá trình bóc vỏ trấu, điều này còn làm khó thêm cho máy xay với mục đích tránh vỡ hạt không cần thiết

2.1.1.5 Râu

Tuỳ theo giống lúa, râu có khi rất dài, như vậy phải lắp đặt các máy đặt biệt

để làm gẫy và loại râu ra trước khi xay thóc

Trang 31

2.1.1.6 Vỏ quả

Vỏ quả lúc bị hư hỏng cho phép ôxy thâm nhập vào lớp cám, làm cho hàm lượng acid béo tự do (FFA) của dầu trong cám tăng lên Sự ôxy hoá làm cho cám trở mùi ôi và cuối cùng đưa đến kết quả là sự mất phẩm chất nghiêm trọng của hạt gạo lức Chính là nguyên nhân đĩa mài mòn của máy xay đã gây tổn hại đến vỏ quả Nhưng sẽ không tổn hại nào cả nếu thóc được xay ra, hay gạo lức được chuyển ngay thành gạo xát, bởi vì như vậy thì vỏ quả và lớp cám thế nào cũng được máy xát trắng bóc đi Tuy nhiên, nếu vỏ quả bị phá hỏng sẽ làm giảm một cách nghiêm trọng khả năng tồn trữ của gạo lức Nếu gạo lức được sản xuất để tồn trữ hay chở đến các nước nhập khẩu gạo hay đến các nhà máy xát trắng dưới dạng gạo lức, thì việc dùng máy xay có quả lô cao su là điều cần thiết để tránh hay ít nhất cũng giảm bớt việc hủy hoại mô cám vì ôxy hoá và enzym

2.1.1.7 Tế bào tinh bột nằm theo chiều dọc- ngoài cùng

Các tế bào tinh bột ngoài cùng của nội nhũ có dạng thon dài và được định vị cạnh dài của nó hướng thẳng vào tâm của hạt Hình dạng và vị trí của các tế bào tinh bột ngoài cùng cho hạt khả năng phản ứng lại các đột biến của nhiệt độ, dẫn đến các vết rạn nứt và cuối cùng là sự nứt vỡ toàn bộ hạt Điều này đặc biệt đúng với các nước nhiệt đới, ở đó thóc chín trước và sau khi gặt được đặt trong thời tiết

có nhiều biến động với mưa to và thay đổi lớn về độ ẩm tương đối và nhiệt độ giữa đêm và ngày

2.1.1.8 Kích thước hạt

Kích thước hạt thóc và hạt gạo xát có một vai trò quan trọng trong việc xác định các tiêu chuẩn của hạt và quy trình chế biến Nó liên quan đến loại thóc, thứ loại thóc, loại gạo xát, thứ loại gạo xát, hạt gạo xát gẫy, ứng dụng trong chế biến

a Loại thóc

Loại thóc được phân loại theo chiều dài của hạt gạo lức nguyên:

a Loại rất dài: Thóc với 80% gạo lức nguyên có chiều dài  7.5mm

b Loại dài: Thóc với 80% gạo lức nguyên có chiều dài  6.5mm và

<7.5mm

Trang 32

9

c Loại trung bình: Thóc với 80% gạo lức nguyên có chiều dài  5.5mm và

<6.5mm

d Loại ngắn: Thóc với 80% gạo lức nguyên có chiều dài <5.5mm

Trong phòng thí nghiệm, loại hạt được xác định bằng cách chọn ra 10 hạt gạo lức nguyên bất kỳ; 10 hạt này được xếp theo chiều dọc, hạt nọ sát với hạt kia

Đo tổng số chiều dài và chia cho 10 (hình 2.3)

a Loại rất dài: Gạo xát có 80% hạt gạo nguyên vẹn có chiều dài  7.0 mm

b Loại dài: Gạo xát có 80% hạt gạo nguyên vẹn có chiều dài  6.0mm và

Trang 33

a Gạo nguyên là mảnh gạo có chiều dài bằng 6/8 hoặc lớn hơn của hạt gạo xát nguyên vẹn Mảnh có chiều dài  6/8

b Mảnh to là một mảnh gạo có chiều dài bằng 3/8 hoặc lớn hơn của chiều dài hạt gạo nguyên không vỡ nhưng ngắn hơn 6/8, hay là mảnh to  3/8 và < 6/8

c Mảnh nhỏ là mảnh gạo không lọt qua được sàng lỗ tròn có đường kính 1.4 mm nhưng chiều dài của mảnh ngắn hơn 3/8 hạt gạo xát nguyên không vỡ Mảnh gạo nhỏ to hơn tấm nhưng nhỏ hơn mảnh to, hay là  1.4mm và < 3.8 = mảnh nhỏ

d Tấm gồm những mảnh gạo qua được sàng có lỗ tròn 1.4mm (FAO, 2002), hay là <1.4 = tấm

f Ứng dụng trong chế biến

Thóc, gạo lức và gạo xát có ba kích thước đặc thù là :

Ba kích thước này có vai trò quyết định trong việc xác định các tiêu chuẩn thiết kế thiết bị chế biến lúa gạo

1 Chiều dài của hạt thóc:

Trang 34

- Quan trọng trong việc thiết kế thiết bị phân cấp thóc

- Có vai trò quan trọng trong việc điều chỉnh khe hở giữa hai đĩa của máy xay ( hay hai rulô)

- Quyết định khe hở giữa các quả lô cao su trong máy xay

4 Chiều dài của hạt gạo lức:

- Chọn lỗ sàng trong máy phân cấp theo bề dày của hạt, tách gạo lức, máy phân ly

5 Chiều rộng của hạt gạo lức:

-Chọn kích thước sàng lỗ tròn để tách các mảnh nhỏ gạo lức ra khỏi hỗn hợp sau khi xay

6 Bề dày hạt gạo lức:

- Chọn chiều rộng đúng của chiều dài lỗ sàng trong máy phân cấp theo bề dày dùng để tách hạt gạo lức lửng khỏi hạt gạo lức sau khi xay, trước khi đem xát trắng

7 Chiều dài của hạt gạo xát:

- Cơ sở chọn hốc lõm trên máy phân loại để phân cấp gạo xát theo chiều dài

8 Chiều rộng của hạt gạo xát:

- Cở sở chọn sàng lỗ tròn Tuy nhiên, tuỳ thuộc vào hình dạng của hạt (loại hạt và thứ loại hạt)

9 Bề dày hạt gạo xát:

- Quyết định chiều rộng đúng của lỗ dài trong máy phân cấp theo bề dày hạt dùng tách gạo lức kích thước quá bé

Trang 35

2.1.2 Hỗn hợp nguyên liệu sau khi xay

2.1.2.1 Thành phần hỗn hợp sau khi xay

Hỗn hợp bán thành phẩm thu được sau máy xay gọi là hỗn hợp xay, bao gồm: Gạo lức, tấm xay, thóc, cám xay và trấu Những thành phần này có số lượng

và tính chất khác nhau, được sử dụng theo chức năng riêng của từng loại

Gạo lức là những hạt thóc đã được bóc vỏ trấu Đây là thành phần có giá trị nhất Sau những khâu chế biến tiếp theo như xát, xoa, phân loại sẽ cho gạo trắng Thóc là những hạt chưa được bóc vỏ trấu, cần đưa trở về xay lại để thu gạo lức

Tấm xay là những mảnh gạo lật bị vỡ nát trong quá trình xay, được phân loại theo cỡ hạt, rồi tùy theo yêu cầu có thể chế biến ra thành các sản phẩm khác nhau Cám xay là thành phần được dùng làm thức ăn cho gia súc hoặc đưa đi ép dầu

Trấu là vỏ hạt, được dùng làm nhiên liệu, vật liệu xây dựng, phân bón, môi trường nuôi nấm men gia súc hoặc làm các mục đích khác

Tỉ lệ các thành phần trong hỗn hợp xay phụ thuộc vào chất lượng của thóc, dạng máy xay và chế độ làm việc của nó Thành phần trước và sau khi xay được trình bày như bảng 2.1

Hỗn hợp xay cần được phân loại thành các thành phần riêng rẽ theo tính chất

sử dụng Trong quá trình phân loại có thể sử dụng các phương pháp sau:

- Phân loại dựa vào sự khác nhau về kích thước hình học của các cấu tử trong hỗn hợp Phương pháp này dùng để tách tấm xay, cám xay và hạt non v.v các thiết bị được dùng là sàng và thiết bị chọn hạt các loại

Bảng 2.1 Thành phần hỗn hợp xay(*)

Tên của sản phẩm

và hệ số

Thành phần hỗn hợp xay (%) Trước khi xay Sau khi xay

Trang 36

Ghi chú: (*): Theo Bùi Đức Hợi, 2006

- Phân loại dựa vào sự khác nhau về tính chất khí động học của các cấu tử

Phương pháp này được dùng để chủ yếu tách trấu Song cũng có thể dùng tổ hợp

với phương pháp trên để vừa tách tấm, cám vừa tách trấu Các thiết bị thường dùng

là quạt hút tuần hoàn, quạt hòm, quạt gió v.v…

- Phân loại dựa vào sự khác nhau về ma sát và tỉ trọng của các cấu tử

Phương pháp này được dùng để tách thóc ra khỏi hỗn hợp thóc – gạo lức Các thiết

bị thường dùng là sàng tự nhảy, máy phân loại Pakis, máy phân loại kiểu Bespalov,

v.v…

2.1.2.2 Phân loại các sản phẩm phụ trong hỗn hợp xay

Sản phẩm phụ trong hỗn hợp xay là trấu, tấm xay, cám xay và một lượng

nhất định những hạt non do mức độ chín không đồng đều của hạt để lại Khi xay

hạt non thuờng bị vỡ nát hoặc không tuột vỏ Sự có mặt của chúng trong gạo lức

đưa đi xát làm ảnh hưởng đến hiệu suất của quá trình xát

Hạt non, tấm, cám xay được tách ra dễ dàng bằng sàng ống, sàng lục lăng và

rây tầng Cám xay là phần nội nhũ và vỏ quả bị nghiền nhỏ lọt qua sàng đột lỗ 1

Trang 37

mm hoặc đan sợi thép số hiệu N0 056, và N0 063 Hạt non và tấm xay gồm những hạt lọt qua lỗ sàng Ø14 – Ø25 mm (phụ thuộc vào các yêu cầu cụ thể) và không lọt qua các lỗ của mặt sàng cám

- Cám xay thu hồi đưa qua kiểm tra, hút sắt và sau đó chuyển vào vựa chứa Hạt non và tấm xay được kiểm tra lại, quạt tách bổi, hút sắt, phân loại theo cỡ hạt

và đưa đi bảo quản

- Trấu được tách ra nhờ các thiết bị phân chia khí động Tốc độ dòng khí điều chỉnh trong khoảng 6 – 8 m/s Trấu được tập trung, kiểm tra bằng sàng để thu hồi tấm mẳn và cám, sau đó đưa về nhà chứa trấu

2.1.2.3 Phân loại hỗn hợp thóc - gạo lức

Sau khi tách các sản phẩm phụ, trong hỗn hợp xay còn lại gạo lức và thóc Quá trình phân loại để thu gạo lức đưa đi sát và thóc đưa về xay lại, cần đạt một số yêu cầu sau:

- Trong gạo lức không quá 5 % thóc và 0,03 % trấu

- Trong thóc hồi lưu không quá 10 % gạo lức

So với việc phân loại sản phẩm phụ, thì việc phân loại thóc và gạo lức phức tạp hơn nhiều Hai cấu tử này có hình dạng và kích thước hình học khác nhau không đáng kể vì vậy không thể dùng sàng thông thường để phân loại Cũng không thể phân loại chúng bằng các thiết bị phân chia khí động vì gạo lức và thóc có tốc

độ cân bằng động xấp xỉ nhau

Các kết quả nghiên cứu cho thấy, có thể sử dụng các tính chất vật lý khác nhau như dụng trọng, trọng lượng riêng, góc nội và ngoại ma sát v.v… để làm dấu hiệu phân chia Các dấu hiệu này được sử dụng một cách tổng hợp nhằm tạo ra khả năng phân chia tốt nhất cho các cấu tử trong hỗn hợp

Trọng lượng 1000

Góc ma sát (0) Tốc độ cân

bằng động Góc nội Của hạt

Trang 38

hạt (g) ma sát lên sàng (m/s) Thóc 490 1,20 24,2 34 – 35 42 – 43 8,5 – 11,2 Gạo lức 730 1,41 22,1 36 – 37 41 – 42 12,5 – 13,8

Ghi chú: (*): Theo Bùi Đức Hợi, 2006

2.1.2.4 Đánh giá hiệu suất phân loại thóc – gạo lức

Hình 2.5 Sơ đồ nguyên lý quá trình xay và phân loại hỗn hợp xay

Theo Bùi Đức Hợi (2006), kết quả của quá trình phân loại hỗn hợp thóc – gạo lức là thu được hai sản phẩm: Gạo lức lẫn một tỉ lệ thóc không đáng kể để đưa đi xát và thóc lẫn gạo lức đưa về xay lại (còn gọi là hỗn hợp hồi lưu) Tỷ lệ thóc trong

Trang 39

gạo lức hoặc gạo lức trong thóc phụ thuộc vào chế độ làm việc của máy phân loại, đặc trưng bởi hiệu suất phân loại

Theo Ginzbua hiệu suất phân loại của máy được đánh giá bằng hai chỉ số: Số lượng và chất lượng Chỉ số số lượng xác định mức độ chính xác của quá trình phân loại Chỉ số chất lượng đặc trưng cho độ sạch của gạo lức đưa đi xát Công thức tổng quát có dạng:

lượng hỗn hợp chứa H2% thóc và Q3 là lượng gạo lức đi xát Theo định luật bảo toàn khối lượng có thể viết:

Q1 = Q2 + Q3 = 100 , % ; (2.2)

Q2 (H2/100) + Q3 (H3 /100) = H1 , % ; (2.3) Hay là: Q2 H2 + Q3 H3 = 100 H1 (2.4)

Từ phương trình 2.2 rút ra: Q3 = 100 – Q2

Và thay vào phương trình 2.4:

Q2 H2 + (100 – Q2) H3 = 100 H1

Q2 = 100 (H1 – H3)/ (H2 – H3) , % ; (2.5) Như vậy nếu xác định được H1, H2, H3 có thể xác định được lượng hồi lưu

Q2 theo công thức trên

Trang 40

H1 là tỷ lệ thóc trong hỗn hợp đưa vào phân loại, nó hoàn toàn không phụ thuộc vào chế độ làm việc của máy phân loại mà chỉ phụ thuộc vào chế độ làm việc của máy xay và tỷ lệ trấu của nguyên liệu Thật vậy, nếu gọi lượng thóc đưa vào xay là Q0, thì tổng lượng nguyên liệu đưa vào xay sẽ là:

Q0 + Q2

Tỉ lệ gạo lức trong hỗn hợp hồi lưu nhỏ (cho phép dưới 10%), đem so sánh với Q0 + Q2, sẽ chiếm một tỉ lệ không đáng kể vì vậy để đơn giản trong nguyên liệu đưa vào xay không có gạo lức

Giả sử hệ số bóc vỏ là KB%, tỷ lệ trấu là T%, qua máy xay lượng thóc được bóc vỏ sẽ là:

(Q0 + Q2)KB

Lượng trấu tách ra:

(Q0 + C2)KBT Lượng thóc chưa bóc vỏ:

(Q0 + Q2) - (Q0 + Q2)KB = (Q0 + Q2).(1 - KB) Hỗn hợp thóc – gạo lức còn lại sau tách trấu là:

Q1 = (Q0 + Q2) - (Q0 + Q2)KBT = (Q0 + Q2).(1 - KBT) Vậy tỉ lệ thóc trong hỗn hợp đưa vào phân loại là:

T K 1

K 1 100 ) T K 1 )(

Q Q (

) K 1 )(

Q Q ( 100

H

B

B B

2 0

B 2

Ngày đăng: 14/03/2019, 10:38

Nguồn tham khảo

Tài liệu tham khảo Loại Chi tiết
1. Nguyễn Cảnh, 1993. Qui hoạch thực nghiệm. Trường Đại học Bách khoa Tp.HCM, 210 trang Sách, tạp chí
Tiêu đề: Qui hoạch thực nghiệm
2. Đoàn Dụ, Bùi Đức Hợi, Mai Văn Lê, và Nguyễn Như Thung, 1983. Công nghệ và các máy chế biến lương thực. NXB. KH và KT, Hà Nội, 253 trang Sách, tạp chí
Tiêu đề: Công nghệ và các máy chế biến lương thực
Nhà XB: NXB. KH và KT
3. Nguyễn Hay, 2004. “Máy chế biến lúa gạo”. NXB Đại Học Quốc Gia Tp. HCM, 237 trang Sách, tạp chí
Tiêu đề: Máy chế biến lúa gạo
Nhà XB: NXB Đại Học Quốc Gia Tp. HCM
4. Harry Van Ruiten, 1990. Xê mi na về kỹ thuật chế biến lúa. Viện Công cụ - Cơ giới hóa Nông nghiệp Hà Nội, 101 trang Sách, tạp chí
Tiêu đề: Xê mi na về kỹ thuật chế biến lúa
5. Phạm Thượng Hàn, Nguyễn Trọng Quế, Nguyễn Văn Hòa và Nguyễn Thị Vấn, 1996. Kỹ thuật đo lường các đại lượng vật lý tập I &amp; tập II. NXB GD, 425 trang Sách, tạp chí
Tiêu đề: Kỹ thuật đo lường các đại lượng vật lý tập I & tập II
Nhà XB: NXB GD
6. Phan Hiếu Hiền, 2001. Phương pháp bố trí thí nghiệm và xử lý số liệu thống kê thực nghiệm. NXB Nông nghiệp, Tp.HCM, 267 trang Sách, tạp chí
Tiêu đề: Phương pháp bố trí thí nghiệm và xử lý số liệu thống kê thực nghiệm
Nhà XB: NXB Nông nghiệp
7. Bùi Đức Hợi, 2006. Kỹ thuật chế biến lương thực – Tập 1. Nhà xuất bản Khoa học và Kỹ thuật Hà Nội, 370 trang Sách, tạp chí
Tiêu đề: Kỹ thuật chế biến lương thực – Tập 1
Nhà XB: Nhà xuất bản Khoa học và Kỹ thuật Hà Nội
8. Nguyễn Như Nam, Trần Thị Thanh, 2000. Máy gia công cơ học Nông sản – Thực phẩm. NXB GD, 286 trang Sách, tạp chí
Tiêu đề: Máy gia công cơ học Nông sản – Thực phẩm
Nhà XB: NXB GD
9. Tô Cẩm Tú, 1999. Thiết kế và phân tích thí nghiệm (Qui hoạch hóa thực nghiệm). NXB. KH và KT Hà Nội, 619 trang Sách, tạp chí
Tiêu đề: Thiết kế và phân tích thí nghiệm
Nhà XB: NXB. KH và KT Hà Nội
10. A.Ia.Xokolov, 1976. Cơ sở thiết kế máy sản xuất thực phẩm. NXB. KH và KT. Hà Nội, 448 trang. (Dịch từ nguyên bản tiếng Nga, người dịch : Nguyễn Trọng Thể) Sách, tạp chí
Tiêu đề: Cơ sở thiết kế máy sản xuất thực phẩm
Nhà XB: NXB. KH và KT. Hà Nội
11. Hall C.W. and Denny C.D, Processing equipment for Agricultural products. Washington state University, 468 page Sách, tạp chí
Tiêu đề: Processing equipment for Agricultural products
12. &lt;http://faostat.fao.org/site/339/default.aspx&gt Khác
15. &lt;http://beta.irri.org/solutions/index.php?option=com_content&amp;task=view&amp;id=250&gt Khác

TỪ KHÓA LIÊN QUAN

TÀI LIỆU CÙNG NGƯỜI DÙNG

TÀI LIỆU LIÊN QUAN

w