Luận văn nghiên cứu tính toán, thiết kế bộ phận tách quả xanh của máy xát vỏ cà phê chè năng suất 5TH

luận văn

Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ kỹ thuật . . i BỘ GIÁO DỤC VÀ ðÀO TẠO TRƯỜNG ðẠI HỌC NÔNG NGHIỆP HOÀNG THỊ TRÌNH NGHIÊN CỨU TÍNH TOÁN, THIẾT KẾ BỘ PHẬN TÁCH QUẢ XANH CỦA MÁY XÁT VỎ CÀ PHÊ CHÈ NĂNG SUẤT 5T/h LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT Chuyên ngành: Kỹ thuật máy và thiết bị cơ giới hóa nông, lâm nghiệp Mã số : 606254 Người hướng dẫn khoa học: GS, TS Phạm Xuân Vượng HÀ NỘI – 2010 Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ kỹ thuật . . ii LỜI CAM ðOAN Tôi xin cam ñoan ñây là công trình nghiên cứu của riêng tôi. Các số liệu và kết quả trong luận văn này là trung thực và chưa hề ñược ai công bố trong bất kỳ công trình nào. Tác giả luận văn Hoàng Thị Trình Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ kỹ thuật . . iii LỜI CẢM ƠN Trong quá trình thực hiện ñề tài này, tôi ñã nhận ñược sự hướng dẫn, chỉ bảo và giúp ñỡ tận tình của các thầy, cô giáo trong Khoa Cơ ðiện và các thầy, cô trong Trường. Nhân dịp này, cho phép tôi ñược bày tỏ lòng biết ơn chân thành và sâu sắc nhất. Tôi xin thành cảm ơn thầy giáo GS.TS: Phạm Xuân Vượng ñã trực tiếp hướng dẫn, chỉ bảo và giúp ñỡ tôi thực hiện luận văn này. Tôi xin chân thành cảm ơn tập thể cán bộ, giáo viên Bộ môn Thiết bị bảo quản và chế biến nông sản – Khoa Cơ ðiện và toàn thể các thầy cô giáo trong Khoa Cơ ðiện trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội. Tôi xin bày tỏ lòng cảm ơn chân thành ñến các thầy cô giáo ñã trực tiếp giảng dạy tôi trong quá trình học tập tại Trường và các thầy cô giáo Khoa Sau ðại học – Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội. Tôi xin chân thành cảm ơn Viện Cơ ðiện Nông Nghiệp và Công Nghệ sau thu hoạch ñã tạo ñiều kiện giúp ñỡ tôi hoàn thành luận văn này. Tác giả Hoàng Thị Trình Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ kỹ thuật . . iv MỤC LỤC Lời cam ñoan i Lời cảm ơn iii Mục lục iv Danh mục bảng vii Danh mục hình vii MỞ ðẦU 1 Chương 1: TỔNG QUAN NGHIÊN CỨU ðỀ TÀI 3 1.1. Cấu tạo và thành phần hóa học của quả cà phê 3 1.1.1. ðặc ñiểm cấu tạo quả cà phê 3 1.1.2. Thành phần hoá học quả cà phê 5 1.1.2.1. Thành phần hóa học của quả cà phê 5 1.1.2.2. Thành phần hoá học của nhân cà phê 5 1.1.3. Thu hoạch nguyên liệu 7 1.1.3.1. Yêu cầu kỹ thuật khi thu hoạch 7 1.1.3. 2. Thời vụ thu hoạch 8 1.2. Tình hình sản xuất và tiêu thụ cà phê 9 1.2.1. Tình hình sản xuất và tiêu thụ cà phê ở nước ngoài 9 1.2.2. Tình hình sản xuất và tiêu thụ cà phê ở Việt Nam 9 1.3. Kỹ thuật sản xuất cà phê nhân 10 1.3.1. Làm sạch và phân loại nguyên liệu 11 1.3.2. Bóc vỏ quả 16 1.3.3. Tách lớp vỏ nhớt 20 1.3.3.1. Mục ñích và yêu cầu 20 1.3.3.2. Các phương pháp tách vỏ nhớt 21 1.3.3.3. ðánh và rửa lớp vỏ nhớt 24 Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ kỹ thuật . . v 1.3.4. Làm ráo cà phê thóc 26 1.3.4.1. Mục ñích làm ráo nước 26 1.3.4.2. Các phương pháp làm ráo nước 27 1.3.5. Phơi sấy cà phê thóc 29 1.3.5.1. Mục ñích phơi sấy 29 1.3.5.2. Phơi cà phê 29 1.3.5.3. Sấy cà phê 30 1.4. Mục ñích và nhiệm vụ nghiên cứu 34 1.4.1: Mục ñích nghiên cứu 34 1.4.2: Nhiệm vụ nghiên cứu 34 Chương 2: ðỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 35 2.1. ðối tượng nghiên cứu 35 2.2. Phương pháp nghiên cứu 38 2.2.1. Phương pháp nghiên cứu thực nghiệm 39 2.2.2. Phương pháp xác ñịnh các thông số nghiên cứu 39 2.2.2.1. Phương pháp xác ñịnh hiệu suất tách quả xanh 39 2.2.2.2. Phương pháp xác ñịnh năng suất máy 40 2.2.2.3. Phương pháp xác ñịnh mức tiêu thụ ñiện năng riêng 40 2.2.3. Phương pháp xử lý và gia công số liệu thực nghiệm 40 2.2.3.1. Phương pháp xử lý số liệu 40 2.2.3.2. Phương pháp gia công số liệu 41 Chương 3: CƠ SỞ LÝ THUYẾT TÍNH TOÁN MÁY TÁCH QUẢ XANH 44 3.1. Chọn các thông số ban ñầu 44 3.2. Tính năng suất máy phân loại 44 3.3. Tính chọn công suất ñộng cơ 45 3.4. Các thông số của máy phân loại quả xanh 46 Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ kỹ thuật . . vi Chương 4: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM 47 4.1. Vật liệu và dụng cụ thí nghiệm 47 4.1.1. Vật liệu thí nghiệm 47 4.1.2. Dụng cụ thí nghiệm 47 4.2. Kết quả nghiên cứu thực nghiệm 47 4.2.1: Ảnh hưởng của yếu tố x 1 tới các thông số ra 47 4.2.1.1: Ảnh hưởng của yếu tố x 1 tới hiệu suất tách quả xanh Y 1 48 4.2.1.2: Ảnh hưởng của yếu tố x 1 tới năng suất máy Y 2 49 4.2.1.3: Ảnh hưởng của yếu tố x 1 tới chi phí năng lượng Y 3 51 4.2.2: Ảnh hưởng của yếu tố x 2 tới các thông số ra 54 4.2.2.1: Ảnh hưởng của yếu tố x 2 tới hiệu suất tách quả xanh Y 1 54 4.2.2.2: Ảnh hưởng của yếu tố x 2 tới năng suất máy Y 2 56 4.2.2.3: Ảnh hưởng của yếu tố x 2 tới chi phí năng lượng riêng Y 3 58 4.2.3: Ảnh hưởng của yếu tố x 3 tới các thông số ra 60 4.2.3.1: Ảnh hưởng của yếu tố x 3 tới hiệu suất tách quả xanh Y 1 60 4.2.3.2: Ảnh hưởng của yếu tố x 3 tới năng suất máy Y 2 62 4.2.3.3: Ảnh hưởng của yếu tố x 3 tới hiệu xuất tách quả xanh Y 3 64 KẾT LUẬN VÀ ðỀ NGHỊ 67 1: Kết luận 67 2: ðề nghị 68 BẢN VẼ CÁC CHI TIẾT BỘ PHẬN TÁCH QUẢ XANH CỦA MÁY XÁT VỎ CÀ PHÊ CHÈ NĂNG SUẤT 5 T/H 69 Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ kỹ thuật . . vii DANH MỤC BẢNG Bảng 1.1. Tỷ lệ các thành phần của quả cà phê 5 Bảng 1.2. Thành phần hoá học của nhân cà phê .6 Bảng 4.1. Ảnh hưởng của yếu tố x 1 tới hàm Y 1 48 Bảng 4.2. Ảnh hưởng của yếu tố x 1 tới hàm Y 2 50 Bảng 4.3. Ảnh hưởng của yếu tố x 1 tới hàm Y 3 52 Bảng 4.4. Ảnh hưởng của yếu tố x 2 tới hàm Y 1 55 Bảng 4.5. Ảnh hưởng của yếu tố x 2 tới hàm Y 2 56 Bảng 4.6. Ảnh hưởng của yếu tố x 2 tới hàm Y 3 58 Bảng 4.7. Ảnh hưởng của yếu tố x 3 tới hàm Y 1 61 Bảng 4.8. Ảnh hưởng của yếu tố x 3 tới hàm Y 2 62 Bảng 4.9. Ảnh hưởng của yếu tố x 3 tới hàm Y 3 64 Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ kỹ thuật . . viii DANH MỤC HÌNH Hình 1.1. ðặc ñiểm cấu tạo quả cà phê .5 Hình 1.2: Thu hoạch cà phê .7 Hình 1.3. Sơ ñồ nguyên tắc làm việc của bể xiphông .15 Hình 1.4. Máy xát tươi kiểu hình trụ Gosdon .17 Hình 1.5. Máy xát tươi kiểu ñĩa 18 Hình 1.6. Máy xát tươi kiểu Raoeng .19 Hình 1.7. Vị trí tác ñộng của các enzyme 21 Hình 1.8. Máy rửa nhớt .26 Hình 1.9. Sơ ñồ nguyên lý cấu tạo của máy ly tâm gián ñoạn 27 Hình 1.10. Sơ ñồ nguyên lý cấu tạo máy ly tâm liên tục 28 Hình 1.11. Lò sấy cà phê .31 Hình 1.12. Lò sấy cà phê .32 Hình 1.13. Máy sấy tháp ñứng 34 Hình 2.1: Sơ ñồ nguyên lý bộ phận tách quả xanh của máy xát cà phê chè 35 Hình 2.2. Hệ thống tách quả xanh và xát vỏ tươi 38 Hình 4.1: ðồ thị biểu diễn ảnh hưởng của tốc ñộ quay trống phân loại tới các hàm Y 1, Y 2 và Y 3 53 Hình 4.2: ðồ thị biểu diễn ảnh hưởng của khe hở giữa rulo với máng sàng tách tới các hàm Y 1, Y 2 và Y 3 58 Hình 4.3: ðồ thị biểu diễn ảnh hưởng của lưu lượng nước cung cấp vào buồng tách tới các hàm Y 1, Y 2 và Y 3 66 Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ kỹ thuật . . ix Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ kỹ thuật . . 1 MỞ ðẦU Cà phê là một trong những sản phẩm nông sản xuất khẩu quan trọng của Việt Nam, không những là một nguồn thu ngoại tệ mà còn là lĩnh vực sản xuất thu hút hàng triệu lao ñộng ở các vùng nông thôn miền núi. Trong hơn một thập kỷ gần ñây cây cà phê Việt Nam ñã có những bước phát triển nhanh chóng cả về diện tích, năng suất lẫn sản lượng. Tuy vậy, ngành sản xuất cà phê nước ta còn nhiều vấn ñề lớn cần ñược quan tâm giải quyết. Một trong những vấn ñề tồn tại là chất lượng xuất khẩu chưa cao, chưa ñáp ứng ñược yêu cầu của người tiêu dùng và chưa ñủ sức cạnh tranh trên thương trường quốc tế. Có nhiều nguyên nhân làm giảm chất lượng và giá bán của cà phê Việt Nam. Song phải kể ñến một nguyên nhân quan trọng là từ khâu chế biến chưa tốt nên ñã làm giảm ñáng kể giá trị tự nhiên vốn có của nó[1]. Ngày nay, lượng cà phê sản xuất ra ở nước ta ñược chế biến theo hai công nghệ: Chế biến ướt với cà phê chè và một lượng nhỏ cà phê vối, chế biến khô với cà phê vối. Trong ñó 80% sản lượng thuộc lĩnh vực sản xuất kinh tế hộ gia ñình ñược chế biến bằng công nghệ ñơn giản và thủ công, số còn lại ñược chế biến trong các cơ sở tập trung với trang bị còn nhiều hạn chế, ñặc biệt là thiết bị chế biến cà phê chè theo phương pháp ướt. Trong những năm qua, ngành cơ khí Việt Nam ñã tham gia tích cực vào việc nghiên cứu chế tạo và cung ứng các thiết bị chế biến cà phê với giá thành hạ và bước ñầu ñã khẳng ñịnh ñược vai trò của mình trong lĩnh vực này. Tuy nhiên các thiết bị chế tạo trong nước còn nhiều bất cập về các khía cạnh: Năng suất, chất lượng làm việc, vệ sinh môi trường, tính ñồng bộ, mẫu mã . những yếu tố nêu trên ñã làm ảnh hưởng tiêu cực ñến chất lượng cà phê Việt Nam cũng như làm tăng giá thành chế biến.