3.1. Máy nghiền: 3.1.1. Khái niệm : Trong công nghiệp sản xuất lương thực thực phẩm thường gặp quá trình nghiền nhỏ vật liệu từ các cục to, các hạt thành dạng bột thô, vừa hoặc bột mịn . Ví dụ : CN xay bột hỗn hợp, nghiền hạt ngũ cốc thành bột CN thức ăn gia súc: nghiền hạt, cỏ khô và các chất bổ sung khác (muối, nguyên tố vi lượng, vitamin, kháng sinh), thành bột, nghiền thô khô dầu, lõi ngô v.v… CN bánh kẹo : nghiền bán TP: Cacao vụn, bột nhão sôcola, nghiền bột, nghiền đường . CN thịt cá : Nghiền xương, nghiền bột cá . CN SX dầu béo : Nghiền hạt có dầu, nghiền khô dầu . CN lên men : Nghiền đại mạch, mầm hạt tươi, mầm hạt khô v.v … Quá trình nghiền nhỏ vật liệu trong các máy nghiền là nhờ các lực cơ học. Có thể phân loại các dạng tác dụng cơ học nhằm phá vỡ vật liệu đem nghiền nhỏ (hình 3.1). Tùy theo kết cấu của từng loại máy nghiền mà lực phá vỡ vật liệu đem nghiền có thể là lực nén, ép, chẻ, bẻ, cắt, xẻ, ép trượt, va đập hoặc do một vài lực trên cùng tác dụng đồng thời. Công nghiền phụ thuộc: – Lực tác dụng kết cấu máy các cơ cấu truyền động. – Tính chất cơ lí của vật liệu đem nghiền như độ cứng độ ẩm, tính chất của vỏ hạt.
Thiết bị thực phẩm Bài 3: Thiết bị làm nhỏ CHƯƠNG CÁC THIẾT BỊ LÀM NHỎ 3.1 Máy nghiền: 3.1.1 Khái niệm : Trong công nghiệp sản xuất lương thực thực phẩm thường gặp trình nghiền nhỏ vật liệu từ cục to, hạt thành dạng bột thơ, vừa bột mịn Ví dụ : CN xay bột hỗn hợp, nghiền hạt ngũ cốc thành bột CN thức ăn gia súc: nghiền hạt, cỏ khô chất bổ sung khác (muối, nguyên tố vi lượng, vitamin, kháng sinh), thành bột, nghiền thô khô dầu, lõi ngô v.v… CN bánh kẹo : nghiền bán TP: Cacao vụn, bột nhão sôcola, nghiền bột, nghiền đường CN thịt cá : Nghiền xương, nghiền bột cá CN SX dầu béo : Nghiền hạt có dầu, nghiền khơ dầu CN lên men : Nghiền đại mạch, mầm hạt tươi, mầm hạt khơ v.v … Q trình nghiền nhỏ vật liệu máy nghiền nhờ lực học Có thể phân loại dạng tác dụng học nhằm phá vỡ vật liệu đem nghiền nhỏ (hình 3.1) Tùy theo kết cấu loại máy nghiền mà lực phá vỡ vật liệu đem nghiền lực nén, ép, chẻ, bẻ, cắt, xẻ, ép trượt, va đập vài lực tác dụng đồng thời Công nghiền phụ thuộc: – Lực tác dụng kết cấu máy cấu truyền động – Tính chất lí vật liệu đem nghiền độ cứng độ ẩm, tính chất vỏ hạt 3.1.2 Các loại máy nghiền Các loại máy nghiền để nghiền nhỏ vài dạng tác dụng học mơ tảở hình 3.1 Các loại máy nghiền gồm có: Máy nghiền đĩa, máy nghiền trục, máy nghiền chậu lăn, máy nghiền búa, máy nghiền bi v.v… Tùy theo tính chất lí hình dạng, độẩm nguyên liệu đem nghiền, yêu cầu sản phẩm, xuất, cơng suất, tính chất cơng nghệ công đoạn (khô ướt ) mà chon máy nghiền phù hợp kinh tế 3.1.3 Máy nghiền đĩa Trong CNLTTP dùng máy nghiền đĩa để nghiền bột vừa mịn Hiện dùng suất thấp Phân loại có dạng máy nghiền đĩa : – Máy có trục thẳng đứng làm quay đĩa – Máy có trục thẳng đứng làm quay đĩa – Máy có trục nằm ngang làm quay đĩa – Máy có trục nằm ngang làm quay đĩa Cấu tạo: Bộ phận máy nghiền đĩa đĩa nghiền chế tạo kim loại đá nhân tạo Bằng kim loại thép đúc gang đĩa đá nhân tạo gồm thành phần trình bày bảng 3.1 Chế tạo đĩa nghiền cần đảm bảo yêu cầu – Bề mặt nghiền cần cóđộ cứng cao, độ nhám lớn – Có tính đồng toàn bề mặt đĩa nghiền, làm việc mòn khơng bị sứt mẻ Do lực liên kết đĩa đá đĩa kim loại nên phải làm thêm đai thép đĩa đá có vận tốc vòng 10m/s ðối với trục quay thẳng đứng 18m/s trục quay nằm ngang đĩa gang 28m/s đĩa thép đúc đạt 68m/s để tăng khả nghiền đĩa tăng bột khỏi khe nghiền tăng khoảng cách thơng gió người ta gia cơng mặt đĩa thành vành, rãnh chìm có profin hình tam giác mặt đĩa (Hình 3.2 3.3) 3.1.4 Máy nghiền trục: Các máy nghiền loại hai, ba hay nhiều trục dùng rộng rãi ngành CNTP để nghiền bột mì, bột ngơ, nghiền loại hạt làm bột bán thành phẩm, loại hạt có dầu để khai thác chất béo, làm thức ăn gia súc, làm bánh kẹo lên men Sơ đồ nguyên lý loại máy nghiền mơ tả hình 3.4 Với sơ đồ này, loại máy nghiền có chung nguyên lý làm việc nghiền nát vật liệu qua khe hẹp trục nghiền Vật liệu bị nghiền nát lần máy loại I, II, III, IV, V VI, bị nghiền ép lần máy VII, VIII, ba lần máy loại X, XI, lần loại IX lần loại máy XII Với loại máy nghiền mà trục thực hai lần nghiền trục loại VII, trục 2, 3, loại IX vật liệu đem nghiền phải có tính chất dính dai, sau nghiền cán thành dải mỏng Còn với loại hạt thường dùng máy nghiền hai trục Ở hình 3.5a, máy nghiền có trục cố định dùng để nghiền ép, cán loại vật liệu dẻo, nhão, không xuất hiện tượng tải lực ép tăng đột ngột Máy loại có cấu tạo đơn giản thay đổi khoảng cách khe nghiền cách xẻ rãnh bệ máy để dịch chuyển bu lông giữ ổ trục với bệ máy trước nghiền Nhưng máy làm việc chiều rộng khe nghiền (δ) khơng đổi Ở hình 3.5b, máy nghiền có trục di động làm việc, nhờ có lắp hai lò xo chịu nén ổ đỡ trục bệ máy cố định Loại dùng thích hợp để nghiền vật liệu dạng hạt cục nhỏ Khi tải, lực ép tăng đột ngột nén lò xo giữ trục di động, lò xo bị nén lại làm tăng khoảng cách trục để thoát lớp vật liệu gây tải Khi hết tượng tải, lực ép trở lại bình thường, lò xo lại đẩy trục di động trở vị trí cũ với khe hở (δ) làm việc Loại dùng rộng rãi Ở hình 3.5.c, máy nghiền trục, trục có lắp lò xo chịu nén để di động có q tải Máy dùng thích hợp với vật liệu đem nghiền, có kích thước khơng đều, dễ gây tải lực ép tăng đột ngột Do kết cấu phức tạp nên dùng Dưới sơ đồ làm việc máy nghiền trục (hình 3.6) : Máy có hộp chứa liệu chung phân thành ngăn, ngăn có hình chóp Gắn với cấu thủy lực tự động điều chỉnh khe hở trục nghiền Hạt từ hộp chứa liệu xuống, quay van chắn điều chỉnh đến cặp trục rãi liệu để rãi hạt thành lớp mỏng trục nghiền quay chậm Mỗi cặp trục nghiền 9, cặp trục nhẵn lắp dao cạo sạch, cặp trục nghiền xẻ rãnh lắp bàn chải cạo bề mặt trục Ở máy lắp ống thơng áp 7, tay quay 10 để điều chỉnh tay khoảng cách khe nghiền Bằng cấu dẫn động kiểu xích mà thực nhiệm vụ truyền động cho trục nghiền quay nhanh trục nghiền quay chậm theo chiều ngược nhau, vừa đảm bảo điều chỉnh khoảng cách hai trục nghiền cách dễ dàng 3.1.5 Máy nghiền búa: Nguyên lý: Quá trình nghiền nhỏ vật liệu máy nghiền búa va đập búa vào vật liệu, chà xát vật liệu với búa với vỏ máy Các hạt vật liệu nhỏ lọt qua lưới phân loại đưa khỏi máy Còn vật liệu hạt to chưa yêu cầu đĩa búa tiếp tục nghiền nhỏ Ở hình 3.7 máy nghiền búa nghiền thơ trung bình có má nghiền phụ: máy nghiền có lắp thêm má nghiền thành vỏ máy làm tăng khả phá vỡ vật liệu tác dụng va đập búa tác dụng chà xát má nghiền Má nghiền phụ đặt ghi vị trí cửa nạp liệu Ghi có nhiệm vụ phân phối theo chiều rộng máy, hạn chế bớt khả văng liệu lên búa đập Trên trục quay có lắp đĩa treo búa cách lệch góc Trên đĩa có treo hai búa 4, hàng búa đập mặt phẳng qua khe ghi theo suốt bề rộng máy Vật liệu sau nghiền đủ nhỏ lọt qua lưới khỏi máy, cục to chưa lọt bị đập tiếp đủ nhỏ chui qua lưới Nắp búa tháo mở để thay lưới thay búa Hình 3.8 mơ tả máy nghiền búa nghiền thơ trung bình có lưới thay đổi được: ðó kiểu máy nghiền khác loại máy hình 3.7, nạp liệu tiếp tuyến theo chiều quay búa, lưới sàng thay đổi để vừa dùng nghiền thô (lỗ lưới sàng to) vừa dùng để nghiền trung bình thay đối lưới sàng có cỡ lỗ nhỏ ðĩa treo búa có bốn chốt treo búa búa nghiền treo gần suốt chiều rộng máy nghiền Số vòng quay rơtơ khoảng 4001000 vòng/ph, vận tốc vòng rơto đạt tới 40m/s mức độ nghiền 10 -15 Máy nghiền mịn loại búa đúc nạp liệu chiều trục giới thiệu hình 3.9 Vật liệu đem nghiền đổ qua phễu có tay quay để điều chỉnh việc nạp liệu theo suất thích hợp Vật liệu đem nghiền chảy thành lớp qua nam châm để tách vụn sắt trước chảy vào khoang nghiền Búa nghiền đúc thành dạng sáu tám cánh, hai đầu cánh đối xứng uốn cong hai vách khoang nghiền để vừa thực trình đập đầu cánh, vừa thực trình chà xát vật liệu nằm đầu cánh với vách khoang nghiền Các vách tạo gân để tăng hiệu chà xát Trong khoang nghiền lắp thêm đập lưới tháo sản phẩm Trục lắp búa nghiền truyền chuyển động quay từ mơtơ qua puly Kích thước vật liệu đem nghiền tới 40mm bột nghiền đạt 0,25mm Trục lắp búa quay 1800 – 2700 vg/ph, cần công suất 10 kW Máy nghiền loại búa đúc dùng thích hợp để nghiền hạt, loại củ, rễ, loại xương hoá chất 3.2 Các máy cắt thái nguyên liệu: 3.2.1 Mục đích phạm vi ứng dụng: ( Khái niệm) – Cắt phương pháp làm nhỏ nguyên liệu thực lưỡi dao, bàn dao, dao (hay lưỡi cưa) Trong CNTP thường gặp trình cắt thái nguyên liệu sản xuất đồ hộp rau quả, đồ hộp thịt cá, CN chế biến sản phẩm lạnh đông, CN sản xuất thuốc lá, CN sản xuất đường * Hiệu trình cắt thái: phụ thuộc trước hết vào phận dao cắt (phụ thuộc kiểu dạng lưỡi dao) theo đặc điểm chuyển động lưỡi dao ðồng thời cần ý đến mục đích chủ yếu q trình cắt thái, u cầu kích thước, hình dạng bề mặt miếng cắt Qui trình cắt khơng để lại phế liệu Vì máy cắt dùng CNTP phải có yêu cầu sau: – Cấu tạo dao phải cho phép thay đổi chiều dày chiều rộng dãi sản phẩm (mà không cần thay dao) – Dao phải tách cục sản phẩm mà không bứt xé chúng ra, không làm biến dạng rõ rệt sản phẩm ban đầu không làm nước ép sản phẩm chảy – Lưỡi dao mài mòn phải đồng theo tất chiều dài dễ mài sắc – Dao phải giữ chất lượng sản phẩm ban đầu * đặc trưng trình cắt: Quá trình cắt đặc trưng chuyển động tương đối lưỡi dao sản phẩm Trong đồng thời xảy chiều: Trực giao song song với lưỡi dao Nếu gọi: tốc độ cấp liệu (hoặc tốc độ tiến vào sản phẩm lưỡi dao).: vt tốc độ trượt lên sản phẩm β : Góc trượt ; đóng vai trò quan trọng q trình cắt người ta gọi tgβ hệ số trượt (có sách gọi hệ số cắt) Qua nghiên cứu nên hệ số trượt lớn bề mặt cắt nhẵn vỡ nát Cắt chặt thái Nếu vt = trình cắt trở thành chặt Vì vậy, chặt trường hợp đặc biệt thái 3.2.2 Cơ cấu máy cắt: Có thể dao hay gồm dao lắp hay vài trục song song, sản phẩm đưa vào phía dao cách cho ăn dao cưỡng hay tự ăn dao Cấu tạo lưỡi dao: Có thể gồm có loại sau: – Dao đĩa – Dao đĩa có lưỡi nhẵn – Dao hình – Dao hình lưỡi liềm – Dao dạng – Cưa, dao góc, dao xoắn ốc 3.2.3 Phân loại máy cắt: Theo hình dạng mặt phẳng phân chia, người ta phân biệt máy để cắt : – Theo hay vài mặt phẳng thẳng song song, – Theo bề mặt cong – Theo hình dạng xác định cục vật liệu – Theo nghiền nhỏ hay nghiền mịn 3.2.3.1 Máy cắt theo hay vài mặt phẳng thẳng song song: Dùng dao ñĩa, phẳng, lưỡi liềm, dạng chúng truyền chuyển động quay, tĩnh tiến hay phúc tạp để đưa sản phẩm vào lấy sản phẩm dùng trọng lực, đưa liệu cưỡng hay tự kéo Trên sơ đồ hình 3.14-a sơ đồ máy đĩa đưa sản phẩm cưỡng nhờ băng tải đặt nằm ngang (khi cắt thịt) nghiêng (khi cắt cá) Tốc độ vòng lưỡi dao tương ứng vt, tốc độ cấp liệu ðặt sản phẩm mặt làm việc băng tải tiến hành tự hay dùng lực tỳ vào đẩy lắp băng Trường hợp thứ vt ≥ việc cắt đứt làm biến dạng sản phẩm lớn Trường hợp thứ 2, làm vấu tựa để giữ sản phẩm cố định lúc vt >> vn, sản phẩm biến dạng nhiều Cơ cấu cắt gồm có một, hai hay vài đĩa lắp một, hai hay nhiều trục Có thể dùng máy cắt nhiều cưa có dao đĩa trường hợp cắt vật rắn hay sản phẩm dạng dẻo, cục nhỏ Trên sơ đồ 3.14-b sơ đồ phận làm việc máy nhiều dao để cắt sản phẩm dẻo Nó gồm trục có dao đĩa lắp ráp với bước xác định trục thùng quay 4, theo bề mặt cắt thùng có rãnh vòng đảm bảo cắt đứt sản phẩm Thùng quay dùng để cấp liệu Tốc độ vòng tương ứng với tốc độ cấp liệu vn, tốc độ vòng trục độ trượt lưỡi dao vt Tỉ lệ : vt : = – Chiều dày lớn cục đem cắt định chiều rộng khe δ Năng suất cấu tính : Trong : α : Hệ số sử dụng suất lớn đạt s : Chiều rộng khe, m l : Chiều dài khe để sản phẩm qua cách tự m Vn : độ ăn dao, m/s Trên hình 3.14-c cấu làm việc với dao đĩa lắp trục, sản phẩm tự ăn dao qua vùng làm việc Tự ăn dao đảm bảo ma sát sinh sản phẩm dao đĩa Ở đây, momen lực cắt phải nhỏ momen lực ma sát xuất bề mặt tiếp xúc dao với sản phẩm Trên hình 3.14- e sơđồ cấu tạo cấu làm việc có dao đĩa lắp trục song song sản phẩm tự ăn dao qua vùng làm việc Tự ăn dao đảm bảo ma sát sinh sản phẩm dao lắp đối xứng đường trục rãnh nạp sản phẩm Tốc độ cho nguyên liệu ăn dao nhỏ thời điểm ăn dao trung bình ngập hết nửa thứ đĩa lớn sản phẩm chứa đầy hoàn toàn tiết diện rãnh nơi đặt đĩa Trên hình 3.14-.f sơđồ phận làm việc máy cắt có cưa dạng Ở băng chuyển động với tốc độ vt cắt sản phẩm đưa vào băng tải với vận tốc Bánh đai chủ động, đặt phía dưới, bánh đà kéo căng phía Trên máy lắp hay số lưỡi cưa làm việc đồng thời nối tiếp ðể cắt xà phòng, keo xương, trứng luộc sản phẩm tương tự loại có trở lực cắt nhỏ, người ta dùng chi tiết cắt dây kéo căng (hình 3.15) buộc chặt khung đơi khung truyền chuyển động dao động thành thái (cắt trượt) 3.2.3.2 Máy để cắt sản phẩm theo bề mặt cong: Gồm có loại dao hình cơn, hình cầu, xoắn ốc hay loại dao tổ hợp, đảm bảo đưa sản phẩm vào tạo hình phơi phân chia theo đường cong bề mặt Trên sơ đồ hình 3.16-a sơđồ cấu tạo làm việc cấu dao hình cơn, đảm bảo chia phần sản phẩm theo bề mặt hình trụ Ở tốc độ vòng đĩa tương ứng với vt, tốc độ cấp nguyên liệu cho đĩa hay tốc độấn dao vào sản phẩm tương ứng với ðể cắt có chất lượng theo tỉ lệ chúng nằm giới hạn 30-50 Trên hình 3.16-b sơđồ cấu tạo cấu cắt với dao hình cầu truyền chuyển động quay xung quanh trục nằm ngang XX với tốc độ vòng vt = R đưa sản phẩm vào hay quay dao xung quanh trục thẳng đứng với tốc độ trung bình = R1 Vì dao hình cầu nên hệ số trượt cắt KC = ω : ω1, ω ω1 tốc độ góc quay tương ứng Trên hình 3.16- c sơđồ nguyên lý cấu tạo làm việc dao xoắn ốc Cấu tạo dao đảm bảo lấy phoi mỏng tốc độ cấp liệu không lớn.Tỉ lệ tốc độ vòng dao vt tốc độ đưa sản phẩm vào K= 40-50 Chiều dày phoi cắt 0,3-0,6 mm Trên hình 3.16- d sơđồ dao nhiều mặt dùng để cắt củ cải đường trước cho vào thiết bị khuếch tán Cấu tạo dao để có phoi dạng hình máng đủ bền, tránh đóng tảng nguyên liệu chất đầy thiết bị khuếch tán 3.2.3.3 Máy để phân chia sản phẩm thành miếng có hình dạng kích thước xác định: Dùng để cắt sản phẩm ban đầu thành mẫu nhỏ dạng lát, tấm, khoanh, cục nhỏ, thanh, sợi, miếng lập phương – Trên hình 3.17- a,b sơđồ nguyên lý cấu tạo làm việc máy để cắt thành cục nhỏ hay thành lát Bộ phận làm việc gồm buồng để cấp ngun liệu vào, có hình dạng chêm, đảm bảo ép sản phẩm hướng sản phẩm vào phận dao cắt Bộ phận dao cắt gồm đĩa nằm ngang (a) hay thẳng đứng (b) có gắn dao Ở máy (a) có dao hình lược phẳng, máy (b) dao phẳng Sản phẩm sau cắt lấy qua cửa (4) nhờ trọng lượng thân Trong máy (a) dao lắp vng góc với hướng chuyển động thực chặt mày (b) dao đặt góc β bán kính hình thành trình thái Trên hình 3.17 c sơđồ cấu đĩa để cắt sản phẩm thành sợi mặt đĩa dập hình chi tiết cắt dao hình trái xoan, lỗ hình tròn để đảm bảo cắt có hình sợi Hình 3.18 thể sơđồ máy dùng để cắt thành tấm, thành cục nhỏ thành miếng lập phương đó: Các cấu làm việc để cắt sản phẩm thành lát (tấm): Sơđồ hình 3.18.a,b.Trong trường hợp thứ a), việc cắt tiến hành dao Dao truyền chuyển động dao động Trường hợp b, việc cắt lát tiến hành dao đĩa Sản phẩm đưa vào nhờ cặp trục 2, lắp gối đỡ di động, trục quay lắp gối đỡ cốđịnh Các cấu làm việc dùng để cắt sản phẩm thành miếng lập phương hay hình hộp ( hình 3.18c d ) Sơđồ 3.18-c gồm dao và dao hình lưỡi liềm Sơđồ 3.18.d gồm dao đĩa 1,2 dao hình lưỡi liềm Kích thước miếng lập phương xác định khoảng cách dao thứ theo vòng quay dao hình lưỡi liềm Năng suất cấu phân chia sản phẩm thành cục có hình dạng định Q = F0.Vsp (m3/s) Trong đó: F0: Diện tích tiết diện sống lớp sản phẩm chuyển động qua cấu cắt m2 Vsp : Tốc độ cấp sản phẩm (m/s) 3.2.3.4 Cơ cấu để nghiền nhỏ nghiền mịn: dùng yêu cầu nghiền sản phẩm tương đối nhỏ mịn( hình 2.23) Trên hình 3.19-a sơđồ làm việc máy xay thịt cá dùng để nghiền trung bình nhỏ Bộ phận làm việc gồm cấu cấp sản phẩm vít tải với bước thay đổi vỏ trụ Cơ cấu cắt gồm lưỡi dao quay lắp cặp với lưỡi 4, kích thước lỗ lưới giảm theo hướng chuyển động sản phẩm phía cửa cấu cóđặt vòng khâu 5, vặn vào đai ốc vòng khâu xiết chặt dao lưới đảm bảo cắt sản phẩm Vít tải quay bên vỏ trụ tạo nên lực ép đẩy sản phẩm phía cấu cắt vàđùn sản phẩm qua lỗ lưới truyền chuyển động cho dao quay Trên hình 3.19-b sơđồ phận làm việc máy băm dùng để nghiền nhỏ hàng loạt sản phẩm thực phẩm thịt, cá, rau, mỡ….Máy làm việc gián đoạn, sản phẩm cần nghiền đưa vào chậu quay 1, đậy kín phần nắp đóng mở theo kiểu lề Trong vùng làm việc có lắp trục 3, trục gắn dao Trên hình 3.19-c sơ đồ nguyên lý cấu tạo máy băm quay có thùng thay cho chậu quay xung quanh trục nằm ngang với tốc độ lớn Quá trình nghiền thực nhờ dao hình lưỡi liềm 2, lắp trục nằm ngang 3.2.4 Một số máy cắt thực tế: 3.2.4.1 Máy thái thân thực vật: Máy thái rau cỏ rơm PCB-3,5 ... lên nhiều làm cho sản phẩm bị tơi nhỏ ra, thí dụ chuối qua thiết bị đồng hoá, sợi thịt chuối nhỏ khoảng 10 lần Kích thước khe hở điều chỉnh từ 0,1 ÷ 0,15 cm, tốc độ chuyển động sản phẩm qua đạt... cho dao quay Trên hình 3.19-b sơđồ phận làm việc máy băm dùng để nghiền nhỏ hàng loạt sản phẩm thực phẩm thịt, cá, rau, mỡ….Máy làm việc gián đoạn, sản phẩm cần nghiền đưa vào chậu quay 1, đậy... máy đồng hoá dùng để làm tơi nhỏ mịn thực phẩm lỏng nhằm tăng độ tiêu hố vẻ mịn màng sản phẩm Thí dụ sản xuất nước đục (nước chuối, nước cà chua), làm cho nước không bị phân lớp sau này, sản xuất