Đồ án kỹ thuật chế biến nông sản thực phẩm

Đồ án Kỹ Thuật Chế Biến Nông Sản Thực Phẩm  MỤC LỤC Sinh viên Phan Đình Đường – 543826 Lớp CKBQ - K54 Đồ án Kỹ Thuật Chế Biến Nông Sản Thực Phẩm  PHẦN MỞ ĐẦU Nước ta đất nước mạnh trồng trọt, quốc gia hàng đầu xuất gạo, cà phê, hồ tiêu nguyên liệu trồng làm thức ăn chăn nuôi lại thiếu bắp, đậu nành lại thiếu, phải nhập Hầu hết giá nguyên liệu cao, phí đầu vào chăn ni cao so với khu vực từ 10 – 20% Đất nước có nơng nghiệp phat triển theo hướng đại hóa nhằm đẩy mạnh phát triển kinh tế nông thôn Ngành chăn nuôi nước ta ngày phát triển lớn mạnh kéo theo nhu cầu thức ăn chăn nuôi dành cho vật nuôi ngày tăng Tuy nhiên công nghiệp sản suât thức ăn chăn nuôi không đáp ứng yêu cầu đẫn đến thực trạng giá thức ăn cho vật nuôi ngày tăng, làm tăng thêm gánh nặng chi phí cho nhà chăn ni Để góp phần làm giảm gánh nặng cho nhà chăn ni họ phải chủ động việc tìm kiếm thức ăn cho vật ni Để làm việc người chăn ni cần thiết bị phục vụ chế biến thức ăn chăn nuôi, thiết bị nghiền quan trọng Máy nghiền đĩa thường sử dụng ngành sản xuất lương thực để nghiền bột vừa bột mịn, máy nghiền đĩa có suât thấp vài máy nghiền bột khác Tuy nhiên chúng nghiền vật liệu dạng dẻo quánh, ướt mà máy nghiền khác không nghiền chúng Một số loại máy nghiền thường dùng là: máy có trục thẳng đứng làm quay đĩa trên, máy có trục thẳng đứng làm quay đĩa dưới, máy có trục nằm ngang làm quay đĩa máy co trục nằm ngang làm quay hai đĩa I – TỔNG QUAN VỀ HẠT THĨC Sinh viên Phan Đình Đường – 543826 Lớp CKBQ - K54 Đồ án Kỹ Thuật Chế Biến Nông Sản Thực Phẩm  Hình 1: Mơ hình lúa 1.1 Nguồn gốc lịch sử phát triển lúa Cây lúa trồng lâu đời giới Từ lúa hoang mọc vùng đầm lầy ven sông, người hóa tạo nên lúa trồng ngày Tồn nhiều ý kiến, học thuyết khác xuất khác nguồn gốc lúa Nhiều ý kiến cho lúa có nguồn gốc từ Chấu Á xuất cách khoảng 8000 năm Người ta tìm thấy dấu vết giống lúa cổ ba địa điểm Đông Nam Á; vùng Assam(Ấn Độ); vùng biên giới Thái Lan – Myanma vùng trung du Tây Bắc Việt Nam Tuy nhiên, gần nhà khảo cổ Trung Quốc tìm thấy hạt lúa nguyên thủy nơng cụ cổ có niên đại khoảng 9000 năm Đầu tiên, lúa trồng Châu Á Sau người du mục Ả Rập mang chúng đến Hy Lạp cổ đại, từ Alexender đại đế mang chúng đến Ấn Độ bắt đầu khắp giới Có số ý kiến khác nguồn gốc lúa châu Á, xuất từ vùng Assam (Ấn Độ), giống lúa O sativa dần tiến hóa thành giống O sativa India thích ứng với khí hậu khơ hạn đặc trưng khí hậu vùng Sau này, giống phát tán dần phía Đơng Bắc qua Nepal, Myanma di chuyển theo bờbiển lên hạ lưu song Dương Tử tiến hóa thành giống lúa O sativa Japoinica Sinh viên Phan Đình Đường – 543826 Lớp CKBQ - K54 Đồ án Kỹ Thuật Chế Biến Nông Sản Thực Phẩm  Cây lúa trồng phát triền Châu Á phát tán khắp giới nhiều đường khác Lúa O.sativa Indica từ Ấn Độ phát tán khắp giới qua nước nước Trung Đông, Bắc Phi phát triển Châu Âu( thời điểm khoảng 1000 năm trước công nguyên) Từ đường khác, lúa Châu Á từ Ấn Độ phát tán đến vùng Đông Phi Cây lúa trồng Tây Phi ngày lại không xuất phát từ Châu Á mà lại nhận từ giống lúa phát triển từ Châu Âu Cây láu đến vùng Nam Mỹ nhờ người Châu Âu, người Tây Ban Nha Bồ Đào Nha đem giống lúa Châu Âu đến cho người Nam Mỹ Sau đó, láu du nhập vào nước Mỹ cách có chọn lọc từ nước thuộc vùng Nam Á Đông Á Ngày nước phát triển bình diện rộng khắp giới với khoảng 100 quốc gia trồng lúa Vùng tiêu thụ lúa Châu Á, nơi mà gạo đóng vai trò khơng thể thay đời sống hàng ngày Ba nước xuất gạo lớn giới Thái Lan, Việt Nam Trung Quốc Ở Việt Nam lúa trồng ba miền với nhiều giống khác nhau, phổ biến giống lai suất cao, kháng sâu bệnh tốt Vùng trồng lúa lớn Việt Nam đống Sông Hồng đồng Sơng Cửu Long Sinh viên Phan Đình Đường – 543826 Lớp CKBQ - K54 Đồ án Kỹ Thuật Chế Biến Nông Sản Thực Phẩm  1.2 Cấu tạo hạt lúa Gồm có: phần vỏ lúa hạt gạo Hình 2: Cấu trúc hạt lúa Cấu tạo hạt lúa gồm thành phần sau: 1.2.1 Vỏ trấu: - Là lớp bao hạt lúa - Gồm tế bào rỗng có thành hóa gỗ có thành phần cellulose - Các tế bào vỏ trấu kết với nhờ khoáng lignin - Độ dày vỏ trấu tùy thuộc vào giống hạt, vào độ mẩy: khoảng 0.12 - 0.15mm, chiếm khoảng 18 - 19.6% so với toàn hạt 1.2.2 Vỏ vỏ hạt: - Vỏ quả: Liên kết không bền với vỏ hạt - Thành phần vỏ thường chứa cellulose, pentosan, pectin khống Sinh viên Phan Đình Đường – 543826 Lớp CKBQ - K54 Đồ án Kỹ Thuật Chế Biến Nông Sản Thực Phẩm  - Trong hạt, chiều dày lớp tế bào vỏ không giống nhau, gần phôi, lớp vỏ mỏng - Vỏ liên kết chặt chẽ với lớp aleurone - So với vỏ vỏ hạt chứa cellulose nhiều protid glucid 1.2.3 Lớp aleurone: Bao bọc nội nhũ phôi -Chiếm khoảng 6-12% khối lượng hạt -Trong tế bào, lớp aleurone có chứa nhiều protid, tinh bột, cellulose, pentosan, giọt lipid phần lớn vitamin khoáng hạt - Khi xay xát hạt, lớp aleurone bị vụn thành cám 1.2.4 Nội nhũ: - Nội nhũ phần dự trữ chất dinh dưỡng hạt - Các tế bào nội nhũ lớn, thành mỏng có hình dạng khác - Thành phần hóa học nội nhũ: Tinh bột protid, ngồi chứa lượng nhỏ lipid, muối khoáng, cellulose số sản phẩm phân giải tinh bột dextrin, đường… - Lượng vitamin muối khống nội nhũ khơng nhiều, ta làm tăng hàm lượng chất nội nhũ nhờ q trình gia cơng nước nhiệt - Tùy theo giống điều kiện canh tác, phát triển hạt lúa mà nội nhũ trắng hay đục, vấn đề quan hệ lớn đến tỷ lệ chế biến gạo Nếu độ nhũ có độ trắng cao gạo nát cho tỷ lệ thành phẩm cao, ngược lại nội nhũ có độ trắng đục cao hạt qua chế biến bị gãy nát nhiều, tỷ lệ thành phẩm thấp, tỷ lệ gạo cao 1.2.5 Phôi: - Khi hạt nảy mầm phơi phát triển lên thành Sinh viên Phan Đình Đường – 543826 Lớp CKBQ - K54 Đồ án Kỹ Thuật Chế Biến Nông Sản Thực Phẩm  - Trong phôi chứa nhiều chất dinh dưỡng cần thiết cho phát triển ban đầu - Thành phần hóa học phơi gồm có protid, glucid hòa tan, nhiều lipid, khoáng, cellulose vitamin - Phôi nội nhũ lớp ngù lớp trung gian chuyển từ nội nhũ sang phôi hạt nảy mầm - Lớp ngù có cấu tạo từ tế bào dễ thẩm thấu chất hòa tan nhiều enzyme - Các chất dinh dưỡng phôi dễ bị biến đổi 1.3 Thành phần hóa học hạt gạo: Bảng 1: Thành phần hóa học số nơng sản ( Tính theo 100g) Thành phần Lúa mì Lúa gạo Năng lượng ( Kcal) 330 360 Glucid (g) 78.5 73-75 Protid (g) 12-15 7.5-10 Lipid (g) 1.8-2.2 1.3-2.1 Cellulose (g) 2.3 0.9 Vitamin B1 (g) 0.55 0.33 Vitamin B2 (g) 0.13 0.09 Vitamin PP (mg) 6.4 4.9 Vitamin B3 (mg) 1.36 1.2 Vitamin B6 (mg) 0.53 0.79 Phospho (mg) 410 285 Kali (mg) 580 340 Canxi (mg) 60 68 Magie (mg) 180 90 Sắt (mg) 1.2 Đồng (mg) 0.8 0.3 Mangan (mg) 5.5 Kẽm ( mg) 2.2 =>Glucid thành phần dinh dưỡng hạt gạo, chiếm khoảng 70 - 80% Gạo giã trắng hàm lượng glucid cao, glucid gạo chủ yếu tinh bột, đường đơn kép nằm màng Sinh viên Phan Đình Đường – 543826 Lớp CKBQ - K54 Đồ án Kỹ Thuật Chế Biến Nông Sản Thực Phẩm  Bảng 2: Sự phân bố glucid phần hạt lúa Tên thành phần Tồn hạt Nội nhũ Phơi Vỏ lơp Tinh bột (%) 59 79.56 Rất Rất Đường (%) 4.34 3.54 25.12 4.18 Cellulose (%) 2.76 0.15 2.46 16.20 aleurone => Trong phận tinh bột tập trung chủ yếu nội nhũ phôi Trong lớp aleurone có thành phần đường 6-8%, cellulose 7-10% Bảng 9: Hàm lượng glucid hạt lúa Cc tiểu Cực dai Trung bình Tinh bột 47.7 68 56.2 Cellulose 8.74 12.22 9.41 Đường 0.2 4.5 3.2 Dextrin 0.8 3.2 1.3 => Tinh bột gạo thuộc loại phức tạp, kích thước nhỏ ( nhỏ so với tinh bột loại hạt ngũ cốc khác) Sinh viên Phan Đình Đường – 543826 Lớp CKBQ - K54 Đồ án Kỹ Thuật Chế Biến Nông Sản Thực Phẩm  1.3.1 Tinh bợt gạo: - Hình đa giác, kích thước 2-10 μm - Thành phần: amylose mạch thẳng chiếm 15-35% amylopectin mạch nhánh Tỉ lệ thành phần amylose amylopectin có liên quan đến độ dẻo hạt: Hàm lượng amylose hạt định độ dẻo hạt Nếu hạt có 10-18% amylose gạo mềm, dẻo, từ 25-30% gạo cứng Các loại gạo Việt Nam có hàm lượng amylose thay đổi từ 18-45%, cá biệt có giống lên đến 54% -Nhiệt độ hồ hố: 70-80oC Các biến đởi của tinh bợt quá trình bảo quản: - Tinh bột bị thủy phân thành dextrin, maltodextrin, maltose, glucose tác dụng enzyme amylase - Hao hụt tinh bột hô hấp -Vi sinh vật thủy phân hay lên men tinh bột: nấm mốc (Aspergillus niger ) nấm men (Saccharomyces) 1.3.2 Protein: - Albumin 5%, globulin 10%, prolamin 5%, glutelin 80% -Tập trung chủ yếu phôi, lớp aleurone giảm dần vào tâm nội nhũ Do gạo xát kỹ hàm lượng protein giảm - Các giống lúa Việt Nam có lượng protein thấp 5.25%, cao 12.84%, phần lớn khoảng - 8%, lúa nếp có lượng protein cao tẻ, lúa chiêm có lượng protein cao 1.4 Tầm quan trọng bột gạo đời sống Bột gạo gần gũi quen thuộc ăn, bánh người Việt Nam Từ nồi cháo sườn sớm mai đến loại bánh trôi bánh chay, oản phẩm hay bánh in cúng Phật, đến bánh chiên bánh rán, bánh Sinh viên Phan Đình Đường – 543826 Lớp CKBQ - K54 Đồ án Kỹ Thuật Chế Biến Nơng Sản Thực Phẩm  xèo, bánh khọt, bánh khối, v.v bánh hấp bánh bột lọc, bánh tằm bì, bánh bèo, bánh cuốn, v.v Bột gạo, có hai loại gạo nếp gạo tẻ nên đỡ phức tạp so với bột mỳ - Bột gạo tẻ: Thường gọi tắt “Bột gạo”, loại bột xay từ hạt gạo tẻ (gạo dùng để nấu cơm ăn hàng ngày) Bột gạo dùng nấu cháo sườn, làm bánh bột lọc, v.v - Bột gạo nếp: Thường gọi tắt “Bột nếp”, loại bột xay từ hạt gạo nếp (gạo dùng để nấu xơi) Bột gạo nếp thường sủ dụng nhiều công thức bánh khúc, bánh rán (ngọt), bánh rán (mặn), bánh gai, Daifuku, v.v 1.4.1 bột gạo Nếu gạo nguyên liệu chủ yếu lâu đời có mặt bữa ăn nhiều nước Châu Á bột gạo thành phần nhiều loại thực phẩm quen thuộc nước Nguồn gốc bột gạo lâu đời từ người biết trồng lúa Rất nhiều loại bánh cổ truyền nước Châu Á có Sinh viên Phan Đình Đường – 543826 Lớp CKBQ - K54 10 Đồ án Kỹ Thuật Chế Biến Nông Sản Thực Phẩm  II - TÍNH TỐN THIẾT KẾ MÁY 2.1 Các tiêu đánh giá trình nghiền 2.1.1 Độ nghiền độ nhỏ Độ nghiền Z tỷ số kích thước trung bình vật thể trước sau nghiền Nếu coi hạt nguyên hạt bột hình cầu có kích thước D, d hình lập phương có kích thước L, l độ nghiền Z xác định theo công thức: Z= D L Z = d l (2.1) Khi Z lớn bột nghiền nhỏ Độ nghiền Z ứng dụng việc xây dựng thuyết nghiền để nghien cứu chi phí lượng tiêu hao trình ngiền Độ nhỏ M hạt bột kích thước trung bình chúng, đường kính trung bình hạt bột coi chúng tương đương với hình cầu coi đường kính trung bình lỗ mà hạt bột lọt qua theo mặt cắt ngang Để xác định độ nhỏ bột nghiền người ta thường dùng sàng phân tích Dùng sàng nhiều sàng có kích thước lỗ khác xếp chồng lên sàng lỗ to trên, sàng lỗ nhỏ (hình 2.1) Dưới kín nắp đậy Cho lượng bột P = 100g bột cho lên sàng Tạo cho sàng rung, lắc nhờ phận rung dụng cụ đo với số vòng quay 270 v/p thời gian – 10 phút Sau đem cân để xác định lượng bột có đáy sàng ( độ xác 0,1g) Sinh viên Phan Đình Đường – 543826 Lớp CKBQ - K54 27 Đồ án Kỹ Thuật Chế Biến Nông Sản Thực Phẩm  Hình 2.1 Dụng cụ đo độ nhỏ bột nghiền Độ nhỏ bột nghiền xác định theo công thức sau: d i + d i +1 n ∑P M= i = i n ∑ Pi (2.2) (mm) i =0 Pi - lượng bột có đáy sàng , g di- đường kính lỗ sàng thứ i Trong thực tế sản xuất, người ta dùng sàng gồm sàng có đường kính lỗ d1=1mm, d2=2mm, d3=3mm, đáy coi do= ta có: d + d1 d + d2 d + d3 d + d4 + P1 + P2 + P3 2 2 P M= Po M= 0,5P0 + 1,5 P1 + 2,5P2 + 3,5 P3 100 (2.3) Sau tính M để đánh giá cách tương đối xác khách quan mức độ nghiền người ta quy định sau: M=0,2 ÷ 1,0mm nghiền nhỏ M=1,0 ÷ 1,8mm nghiền trung bình M=1,8 ÷ 2,6mm nghiền to 2.1.2 Diện tích riêng hạt bột Sinh viên Phan Đình Đường – 543826 Lớp CKBQ - K54 28 Đồ án Kỹ Thuật Chế Biến Nơng Sản Thực Phẩm  Diện tích riêng hạt bột tỷ số toàn thể tich bao quanh tồn thể tích nó: Sr = ∑S V (2.4) S- Diện tích hạt bột bao quanh hạt bột V- Thể tích hạt bột Nếu vật thẻ có hình lập phương cạnh L thì: L2 Sr = = L L (2.5) Nếu vật thể hình cầu có đường kính D thì: Sr = πD = cm −1 D πD (2.6) Nếu vật thể có hình lập phương cạnh L đập vỡ thành phần tử hình lập phương có đường kính nhỏ với cạnh l (l < L), có diện tích riêng tương ứng: Sr = 6 s r = L L Vì l < L nên sr > Sr Như trình nghiền coi q trình tăng diện tích riêng Khi diện tích riêng lớn bột nghiền nhỏ 2.1.3 Các phương trình biểu diễn đặc tính nghiền Trong nhiều trường hợp nghiên cứu thực nghiệm máy nghiền, người ta thường dùng loại đường cong biểu diễn lượng y(%) bột tương ứng với kích thước hạt bột sở dùng sàng phân tích, tức tương ứng với kích thước cỡ lỗ sàng phân tích x (mm), để thực đánh giá so sánh chất lượng nghiền nhỏ loại bột hay bột máy nghiền khác nhau, thực hiên chế độ nghiền khác - Đường cong tần suất Sinh viên Phan Đình Đường – 543826 Lớp CKBQ - K54 29 Đồ án Kỹ Thuật Chế Biến Nông Sản Thực Phẩm  Đường cong y thương ứng với kích thước trung bình cộng giãn kích thước tần suất hình thành sở phân tích sàng Trục hồnh ghi kích thước x (mm) cỡ lỗ sàng phân tích, trục tung ghi số phần trăm lượng bột lỗ Hình 2.2 Đường cong tần suất Đại lượng y thể khối lượng hay thể tích số hạt bột mẫu đo Nối điểm tương ứng ta đường cong tần suất ( hình 2.2) Rồi dùng phương pháp tốn ( dựng hàm theo đường cong biểu diễn có sẵn), ta tìm hàm y(x) tương ứng với đường tần suất ví dụ, hàm y có dạng parabool bậc ba: y= ax3 + bx2 + cx + d Trên co sở đường cong tần suất, giả sử cần tính thể tích V cảu bột nghiền có kích thước từ đến x (mm), ta có: x V= ∫ V ( x)dx (2.7) n – Số hạt bột có kích thước từ ÷ x (mm) Mặt khác ta có: nπd tb3 V = (2.8) Cân (2.7) (2.8), ta xác định đường kính trung bình hạt bột: Sinh viên Phan Đình Đường – 543826 Lớp CKBQ - K54 30 Đồ án Kỹ Thuật Chế Biến Nông Sản Thực Phẩm  x d tb = ∫0 V( x ) dx (2.9) πn Trong số trường hợp người ta dùng số nghịch đảo dtb để đánh giá mức độ phân tán hạt bột độ khuyeech tán k = d (mm-1) Khi k lớn tb bột nhỏ - Đường cong tích phân cợng Cũng theo kết phân tich sàng, ta xây dựng dường cong biểu diễn số lượng y(%) bột cos kích thước lớn x i kích thước cỡ lỗ sàng thứ I ( coi ứng với cỡ lỗ sàng x i ta dùng sàng để xem sàng xem có phần bột yi lại sàng) ghi vào trục tung Hình 2.3 Đường tích phân cộng Nối điểm có tọa độ (xi, yi) lại, ta đường tích phân cộng biểu diễn đặc tính nghiền ( hình 2.3) Theo Rosin- Ramler phương trình đường cong có dạng: y = 100 e − bx n (2.10) y- Khối lượng hay thể tích bột nằm sàn x- Kích thước hạt bột Sinh viên Phan Đình Đường – 543826 Lớp CKBQ - K54 31 Đồ án Kỹ Thuật Chế Biến Nông Sản Thực Phẩm  Để xác định hệ số b n ta lấy từ kết phân tích sàng hai trị số y1 y2 ứng với cỡ lỗ x1 x2 từ hai phương trình: n n y1 = 100e − bx1 y = 100e − bx2 , ta tính được:  100 100   ln ln  − ln ln y2 y1   n= ln x − ln x1 ln b= 100 y1 n x1 - Đường cong tích phan trừ Vẫn theo kết phân tích sàng, ta xây dựng đường cong biểu diễn lượng y(%) bột có kích thước hạt nhỏ kích thước x cỡ lỗ sàng phân tích; coi ứng với cỡ lỗ sàng x i ta dùng sàng để xem sàng xem có phần bột yi lọt qua sàng đó, ghi vào trục tung Nối điểm có tọa độ (xi, yi) ta đường tích phân trừ biểu diễn đặc tính nghiền ( hình 2.4) Đường cong tích phân ngược với đường tích phân cộng Theo Schuhmann R.J, phương trình đường cong co dạng: x y = 100  k  α (2.11) k- modun kích thước hạt nguyên hay kích thước lỗ sàng mà 100% hạt bột lọt qua α - Hệ số phân bố: α = 0,9 ÷ 1,2 Sinh viên Phan Đình Đường – 543826 Lớp CKBQ - K54 32 Đồ án Kỹ Thuật Chế Biến Nơng Sản Thực Phẩm  Hình 2.4 Đường tích phân trừ 2.2 Các thuyết nghiền Nghiền trình tiêu tốn nhiều lượng, việc xây dựng thuyết nghiền nhằm xác định mối quan hệ lượng nghiền với đặc tính nghiền nhỏ vật thể như: độ nghiền hay độ nhỏ, thể tich riêng hay thể tích chịu biến dạng có ý nghĩa lớn: - Cho phép ta tìm phương hướng để hoàn thành máy nghiền, lựa chọn kiểu máy với vật liệu cho - Thực trình nghiền với mức tiêu thụ lượng riêng thấp nhất, thu hiệu kinh tế cao Qua thực tế sử dụng máy nghiền cho thấy mặt tiêu thụ lượng hao mòn chi tiết máy trình nghiền tốn Vì vậy, yêu cầu đặt nghiền theo yêu cầu kỹ thuật đặt ra, không nghiền thừa mức cần thiết Có đảm bảo giảm tiêu thụ lượng giảm hao mòn tăng suất may 2.2.1 Thuyết diện tích Thuyết diện tích P.R Rittinger, (Đức,1867) đề xuất “Cơng cần thiết để phá vỡ vật thể tỷ lệ thuận với diện tích tạo thành” Giả sử ta có vật hình lập phương ( hình 2.5) cạnh L nghiền vỡ thành hình lập phương cạnh l Sinh viên Phan Đình Đường – 543826 Lớp CKBQ - K54 33 Đồ án Kỹ Thuật Chế Biến Nơng Sản Thực Phẩm  Hình 2.5 Sơ đồ mặt phẳng nghiêng Số phần tử hình lập phương nghiền vỡ với số mặt phẳng nghiền vỡ ghi bảng Bảng Quan hệ số phần tử hình lập phương nghiền vỡ với số mặt phẳng nghiền vỡ Tỷ số l/L Độ nghiền Z = L l Số phần tử hình lập Số mặt phẳng nghiền phương nghiền vỡ m 1/2 vỡ 1/3 27 1/4 64 Do đó, ta suy hệ thức m, n Z sau: n = Z3 vµ m = 3(Z-1) = 3( n − ) (2.12) Nội dung thuyết diện tích là: giả thiết muốn làm vỡ vật thể lập phương mặt phẳng phải tiêu thụ cơng A Nếu nghiền vỡ vật thành vật thể lập phương với cạnh l = L phải dùng ba mặt phẳng, cơng tiêu thụ 3A Vậy muốn nghiền thành phần tử lập phương với cạnh l = L phải Z dùng tới m = 3(Z-1) mặt phẳng, số phần tử lập phương nghiền n = Z Khi công tiêu thụ để nghiền : mA = 3A (z-1) Nếu gọi A 1và A2 công cần thiết để nghiền vỡ vật thể hình lập phương với số mặt phẳng nghiền m Sinh viên Phan Đình Đường – 543826 Lớp CKBQ - K54 34 Đồ án Kỹ Thuật Chế Biến Nông Sản Thực Phẩm  m2 ,với độ nghiền tương ứng Z1và Z2thì ta viết tỷ số cơng nghiền vỡ sau: A1 m1 A A( Z1 − 1) Z -1 = = = A m2 A A( Z − 1) Z − (2.13) Trường hợp Z1 Z2 lớn, bỏ qua số tử số mẫu số, ta có: A1 Z = A2 Z2 (2.14) Điều chứng tỏ nghiền nhỏ cơng nghiền tỷ lệ thuận với độ nghiền Z Nếu coi công A khơng đổi viết: Ar = Kr (Z-1) (2.15) Trong đó: Ar – Cơng tiêu thụ tồn phần; Kr – Hệ số tỷ lệ Ví dụ cơng để nghiền Z1 = tới độ nghiền Z2 = 100 tăng lên sau: A1 m1 A A( Z1 − 1) 100 − = = = = 33 lần A m2 A A( Z − 1) −1 Để nghiên cứu hạt có đường kính D = 2cm thành hạt nhỏ có đường kính d1 = 0,5cm phải cần tiêu thụ cơng A1 = 13kWh Vậy muốn nghiền nhỏ tới d2 = 0,1cm cơng cần thiết là:  Z2 −1    Z1 −   A2 = A1      = A1  D  −1 d2   D −1  d1       = 13  2,0  −1 0,1  2,0  −1  0,5  = 82 kWh Từ công thức ta lại có: L6 6  −  AR = KR  l L  = K’R(sr –Sr) Sinh viên Phan Đình Đường – 543826 Lớp CKBQ - K54 (2.16) 35 Đồ án Kỹ Thuật Chế Biến Nông Sản Thực Phẩm  Từ thể rõ cơng tiêu thụ tỷ lệ thuận với độ tăng diện tích riêng từ lúc đầu vật thể Sr = L ứng với kích thước L D tới vỡ thành bột = sr ứng với kich thước l hay d l 2.2.2 Thuyết thể tích Thuyết thể tích V.L Kiêcpitrov (Nga, 1874), sau F Kick ( Đức, 1885) đề xuất: “Công tiêu thụ để nghiền tỷ lệ thuận với thể tich phần vật thể biến dạng” Cơ sở thuyết thể tích tính cơng biến dạng vật thể nghiền Liên hệ với công thức lý thuyết bền dựa theo định luật Húc để xác định cơng biến dạng nén, ta thấy có nhiều mặt tương ứng để dùng cơng thức để giải thích lý thuyết thể tích nghiền Mặc dù nghiền vật thể bị phá vỡ giới hạn bền, mà theo định luật Húc, nén ép vật liệu mà tính cơng khơng vượt giới hạn bền Hình 2.6 phụ thuộc lực tác dụng P độ biến dạng λ vật thể Công tiêu thụ lực P gây biến dạng λ tính sau: λ A = ∫ Pdλ (2.17) Sinh viên Phan Đình Đường – 543826 Lớp CKBQ - K54 36 Đồ án Kỹ Thuật Chế Biến Nơng Sản Thực Phẩm  Hình 2.6 Đồ thị phụ thuộc lực P với độ biến dạng λ Vật thể bị biến dạng chịu lực tác dụng chiều dài l, theo định luật Húc ta có: λ= Pl EF (2.18) E – Mô đun đàn hồi F – Diện tích bị biến dạng Ta suy ra: p A= Pl P 2l P lF dP = = ∫0 EF 2EF F 2E σ2 A= V 2E Hay: (2.19) σ - ứng suất nén biến dạng, σ = P/V V – Thể tích vật biến dạng, V = l.F Vậy ta có: AK = KKV = KKL3 = K’KD3 = KKρm = K”Km (2.20) Hệ số KK cơng riêng, tức cơng biến dang đơn vị thể tích: KK = A r = σ2 2E (2.21) Hệ số KK số với điều kiện định sẵn, phụ thuộc vào vật nghiền máy nghiền, điều kiện nghiền xác định thực nghiệm Thuyết thể tích nghiên cứu đầy đủ phần biến dạng vật thể Nó phù hợp giai đoạn vật thể chưa bị phá hủy vật thể nghiền bị phá hủy Đối với vật thể có độ nghiền nhỏ biến dạng có vết nứt bên cơng tính đến Tuy nhiên vật thể có độ nghiền lớn Sinh viên Phan Đình Đường – 543826 Lớp CKBQ - K54 37 Đồ án Kỹ Thuật Chế Biến Nông Sản Thực Phẩm  độ biến dạng coi nhỏ dùng thuyết thể tích để tính khơng xác 2.2.3 Thuyết dung hòa Thuyết dung hòa Bond F (1952) đề xuất, phối hợp hai thuyết sau: “Cơng nghiền với số trung bình nhân diện tích tạo thành S thể tích chịu biến dạng V” AB = K VS = K K K D K R D = KBD2,5 (2.22) Sau biến đổi lại ta có:  1  −  = K’B D-0,5 d D   AB = KB  ( ) Z −1 (2.23) So sánh ba thuyết nghiền, ta thấy chúng xuất phát từ dạng tổng quát mà Rundqui A.K (Liên Xô cũ, 1956) Charles R ( Mỹ, 1958) đề xuất thành phương trình vi phân sau: So dA = - K dD Dm (2.24) Lấy tích phân phương trình đó, đồng thời cho hệ số mũ m giá trị: 1;2 3/2, ta được: d dD D = KK ln = KKlnZ, Đó phương trình theo thuyết D d D - Với m = 1, A = - K1 ∫ thể tích Kiếcpitru – Kích d dD 1   −  = KRD-1(Z - 1) Đó phương trình = KR d D DD - Với m = 2, A = - K ∫ theo thuyết diện tích theo Rittingher  1  dD −   phương trình theo thuyết 3/2 = KB  D d D   D d - Với m = 3/2, A = - K3 ∫ dung hòa Bond Hình thức vật lý trình nghiền vỡ vật thể phân làm bốn giai đoạn liên tiếp: biến dạng đàn hồi, biến dạng dẻo, bị phá vỡ giai đoạn phá Sinh viên Phan Đình Đường – 543826 Lớp CKBQ - K54 38 Đồ án Kỹ Thuật Chế Biến Nông Sản Thực Phẩm  vỡ Biểu thức thuyết thể tích dựa vào q trình trước lúc nghiền vỡ vật thể, xét đến dạng lượng cho phần thể tích bị biến dạng vật thể Còn biểu thức thuyết diện tích dựa vào trình tạo bề mặt sau nghiền vỡ vật thể Thực chất lượng nghiền vỡ ΣA phải tổng lượng thể tích lượng diện tích Nếu gọi A V lượng tiêu thụ cho đơn vị thể tích AS lượng tiêu thụ cho đơn vị diện tích, ta viết : Hay: ΣA = VAV + S AS (2.25) ΣA S = AV + AS = AV + SrAS V V (2.26) Trong đó: Sr – diện tích riêng Sr = S V Ta thấy nghienf to diện tích riêng Sr nhỏ số hạng thứ hai bỏ qua được, nghĩa thuyết thể tích áp dụng phù hợp cho trình nghiền to Nếu nghiền nhỏ, Sr lớn đến mức số hạng thứ bỏ qua tương đối nhỏ, nghĩa thuyết diện tích áp dụng cho q trình nghiền nhỏ s ỳng hn 2.2.4 Công thức tổng hợp P.A Rebinde Do chỗ thiếu sót thuyết thể tích diện tích V.S Rebind đề công thức tính công tổng hợp nghiền vỡ vật thể nh sau: A = f1(V) + f2(S) = AV + AS = kV + αS (2.27) Sinh viên Phan Đình Đường – 543826 Lớp CKBQ - K54 39 Đồ án Kỹ Thuật Chế Bin Nụng Sn Thc Phm AV - công tiêu thụ cho phần thể tích biến dạng (đàn hồi) V vật thể; AS - công tiêu thụ cho diện tích S tạo thành vật thể; k - hệ số tỷ lệ, hệ số có tính đến lợng khắc phục sức căng bề mặt vật thể V.S Rebinde giải thích rằng, lợng tính theo thuyết thể tích sát với kết thực nghiệm nghiền, mặt vật thể tiên tạo nhiều vết nứt rạn nhỏ gọi miền bị nghiền vỡ Khi lực bên không tác động vết rạn nứt thuộc miền khép lại tác dụng lực hút liên kết phân tử vật thể Do đó, số hạng S công tiêu thụ để tạo diện tích tổng hợp diện tích tạo thành Sm diện tích khe rạn nứt bị khép lại Sk, nghĩa lµ: αS = α(Sm +Sk) (2.28) Ta cã thĨ nhËn xét công A S tạo nên diện tích hữu ích, công AV biến dạng đàn hồi vô ích Vì coi hiệu suất trình nghiền nhỏ thấp b»ng AS (A S + A V ) §Ĩ nâng cao hiệu suất nghiền nhỏ, V.S Rebinde đề nghị dùng cách giảm độ cứng vật thể chất lỏng tác động lên bề mặt vật thể (hiệu ứng Rebinde) giảm đợc công biến dạng đàn hồi Chất lỏng đợc ngấm vào vật thể lấp Sinh viên Phan Đình Đường – 543826 Lớp CKBQ - K54 40 Đồ án Kỹ Thuật Chế Biến Nông Sản Thc Phm khe rạn nứt, ngăn cản không cho khe khép lại làm lợng nghiền vỡ tiếp dùng cách tăng công A S việc dùng vận tốc nghiền cao để tạo điều kiện vợt ứng suất nhiều nhất, nhanh nhất, tạo c¸c diƯn tÝch míi Sinh viên Phan Đình Đường – 543826 Lớp CKBQ - K54 41 ... 25 Đồ án Kỹ Thuật Chế Biến Nông Sản Thực Phẩm  Sinh viên Phan Đình Đường – 543826 Lớp CKBQ - K54 26 Đồ án Kỹ Thuật Chế Biến Nơng Sản Thực Phẩm  II - TÍNH TỐN THIẾT KẾ MÁY 2.1 Các tiêu đánh... gạo dùng bánh bèo, bánh xèo, tơm cháy, bánh đúc, bánh khối, cao lầu, bánh đập hay bánh cuốn… Sinh viên Phan Đình Đường – 543826 Lớp CKBQ - K54 11 Đồ án Kỹ Thuật Chế Biến Nông Sản Thực Phẩm ... Đường – 543826 Lớp CKBQ - K54 Đồ án Kỹ Thuật Chế Biến Nông Sản Thực Phẩm  xèo, bánh khọt, bánh khoái, v.v bánh hấp bánh bột lọc, bánh tằm bì, bánh bèo, bánh cuốn, v.v Bột gạo, có hai loại gạo