Luận văn
Bộ giáo dục và đào tạo Trờng đại học nông nghiệp I ------------------ ngô thị hiền nghiên cứu một số thông số cơ bản của hệ thống thiết bị lọc agar theo phơng pháp ly tâm luận văn thạc sĩ kỹ thuật Chuyên ngành: Kỹ thuật máy và thiết bị cơ giới hoá nông lâm nghiệp Mã số: 60.52.14 Ngời hớng dẫn khoa học: PGS.TS Trần Nh Khuyên Hà nội 2007 Trng i hc Nụng nghip H Ni - Lun vn Thc s khoa hc k thut ----------------------------- 1 Lời cam đoan Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi. Các số liệu, kết quả nêu trong luận văn là trung thực và cha từng đợc ai công bố trong bất kỳ công trình nào khác. Tôi xin cam đoan rằng các thông tin trích dẫn trong luận văn đều đ đợc chỉ rõ nguồn gốc. Tác giả luận văn Ngô Thị Hiền Trng i hc Nụng nghip H Ni - Lun vn Thc s khoa hc k thut ----------------------------- 2 Lời cảm ơn Tôi xin trân trọng cảm ơn PGS.TS Trần Nh Khuyên là ngời thầy trực tiếp hớng dẫn, đ tận tình giúp đỡ tôi thực hiện đề tài này. Tôi xin trân trọng cảm ơn tập thể Bộ môn Thiết bị Bảo quản và Chế biến Nông sản, khoa Cơ Điện, khoa Sau đại học , Công ty cổ phần Việt Xô- Hải Phòng đ tạo mọi điều kiện thuận lợi để tôi hoàn thành đề tài này. Nhân dịp này tôi cũng muốn bày tỏ lòng cảm ơn đến gia đình và bạn bè đ giúp đỡ, động viên tôi trong suốt thời gian thực hiện để tài. Tôi xin chân thành cảm ơn! Trng i hc Nụng nghip H Ni - Lun vn Thc s khoa hc k thut ----------------------------- 3 Mục lục Lời cam đoan .i Lơi cảm ơn .ii Mục lục iii Danh mục các từ viết tắt vii Lời mở đầu . 0 Chơng I Tổng quan nghiên cứu .9 1.1. nguyên liệu để sản xuất agar 9 1.1.1. Nguyên liệu rau câu .9 1.1.2. Đặc điểm và công dụng của agar 11 1.2. Quy trình sản xuất Agar .14 1.3. Tình hình nghiên cứu và ứng dụng máy lọc Agar ở trong và ngoài nớc 17 1.3.1. Máy lọc khung ép 18 1.3.2. Máy ly tâm lọc thẳng đứng 19 1.3.3. Máy ly tâm nằm ngang tháo b bằng dao .19 1.3.4. Máy ly tâm lắng lọc nằm ngang tháo b bằng vít xoắn 21 1.3.5. Máy lọc ly tâm liên tục SCG .22 1.3.6. Máy ly tâm đẩy b bằng pittông 23 1.4. Mục đích và nhiệm vụ nghiên cứu . 25 1.4.1. Mục đích nghiên cứu . 25 1.4.2. Nhiệm vụ nghiên cứu 25 Chơng 2. Đối tợng và phơng pháp nghiên cứu 26 2.1. Đối tợng nghiên cứu .26 2.2. Phơng pháp nghiên cứu 28 2.2.1. Phơng pháp nghiên cứu lý thuyết .28 2.2.2. Phơng pháp nghiên cứu thực nghiệm .28 2.2.3. Phơng pháp đo đạc các số liệu thí nghiệm 28 2.2.4. Phơng pháp xử lý số và gia công số liệu .30 Trng i hc Nụng nghip H Ni - Lun vn Thc s khoa hc k thut ----------------------------- 4 Chơng 3. Cơ sở lý thuyết của quá trình lọc .33 3.1. Vận tốc lọc và các yếu tố ảnh hởng đến vận tốc lọc 33 3.1.1. Vận tốc lọc và các yếu tố ảnh hởng đến vận tốc lọc .33 3.1.2. Phơng trình lọc 36 Chơng 4. Xác định một số thông số của máy lọc agar theo phơng pháp ly tâm .40 4.1. Quy luật thay đổi áp suất trong buồng lọc .40 4.1.1. áp suất chất lỏng trong rôto máy ly tâm .40 4.1.2. á p suất chất lỏng theo phơng vuông góc với bề mặt vật lọc .42 4.1.3. áp suất chất lỏng theo phơng bề mặt vật lọc. .42 4.2. Chuyển động của b trên cánh vít 43 4.2.1. Phân tích điều kiện làm việc 43 4.2.2. Điều kiện trợt của b trên cánh vít 44 4.2.3. Các lực tác động lên khối b .46 4.2.5. Hệ phơng trình động lực học của khối b 52 4.3. Chi phí năng lợng cho máy lọc agar .55 4.4. Khảo sát ảnh hởng của một số yếu tố đến áp suất lọc 57 4.4.1. Các yếu tố ảnh hởng tới áp suât vuông góc bề mặt lọc .57 4.4.2. Các yếu tố ảnh hởng tới áp suất dọc theo phơng bề mặt vật lọc . 61 Chơng 5. Kết quả nghiên cứu thực nghiệm .65 5.1. vật liệu và dụng cụ thí nghiệm .65 5.1.1. Vật liệu và điều kiện thí nghiệm . 65 5.1.2. Dụng cụ thí nghiệm . 65 5.2. Kết quả nghiên cứu thực nghiệm 65 5.2.1. ảnh hởng của tốc độ quay rô to x 1 (vg/ph) 65 5.2.2. ảnh hởng của lợng chất lỏng cung cấp x 2 (lít/h) .71 Kết luận và đề nghị 76 1. Kết luận .76 Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội - Luận văn Thạc sỹ khoa học kỹ thuật ----------------------------- 5 2. §Ò nghÞ 76 Tµi liÖu tham kh¶o . 77 Phô lôc . 79 Phô lôc 1 79 Phô lôc 2 80 Trng i hc Nụng nghip H Ni - Lun vn Thc s khoa hc k thut ----------------------------- 6 Danh mục các chữ viết tắt và ký hiệu Chữ viết tắt Nghĩa đầy đủ % Phần trăm Mm Milimet FAO Tổ chức nông lơng liên hợp quốc s Giây kg Kilogam m Mét m 2 Mét vuông m 3 Mét khối h Giờ ph Phút vg Vòng NXB Nhà xuất bản STT Số thứ tự Trng i hc Nụng nghip H Ni - Lun vn Thc s khoa hc k thut ----------------------------- 7 Lời mở đầu Từ xa tới nay nhân dân ta đ biết sử dụng rau câu chỉ vàng để chế biến thức ăn, nhng ngày nay với sự nâng cao hiểu biết về khoa học kỹ thuật ngời ta đ biết thêm đợc rất nhiều công dụng của nó, một trong những công dụng đó có một công dụng rất quan trọng đó là chế biến ra agar. Agar là một chất keo háo nớc, nó có rất nhiều công dụng và đợc sử dụng rộng ri trong các ngành nh: trong công nghệ thực phẩm, trong ngành công nghiệp dệt, trong ngành công nghệ sinh học, trong ngành y Hiện nay agar là sản phẩm không thể thiếu và hầu nh là rất khó thay thế trong các ngành công nghiệp. Hiện nay trong nớc cũng có nhiều cơ sở sản xuất agar, tuy nhiên sản lợng sản xuất hàng năm vẫn cha đáp ứng đợc nhu cầu tiêu thụ trong nớc, nhất là nguồn agar chất lợng cao vì trong nớc cha có một quy trình công nghệ tiên tiến nên hiện nay nớc ta vẫn phải nhập agar từ nớc ngoài. Trong khi đó nguồn nguyên liệu rau câu chỉ vàng ở nớc ta rất dồi dào, tạo điều kiện rất thuận lợi cho việc phát triển ngành sản suất agar. Trong qui trình công nghệ sản xuất agar thì khâu lọc là khâu quan trọng nhất, ảnh hởng trực tiếp đến năng suất và chất lợng của agar. Hỗn hợp nguyên liệu trớc khi lọc ở dạng dung dịch, trong đó thành phần chính là rau câu sau khi đợc xử lý kiềm và axit sẽ tan trong nớc khi đun sôi trong nồi nấu ở áp suất thờng. Do dung dịch agar có đặc điểm là đông đặc ở nhiệt độ nhỏ hơn 40 0 C, nên việc lọc nhanh dung dịch agar ngay sau khi đa ra khỏi nồi nấu là nhu cầu cần thiết để nâng cao năng suất và chất lợng sản phẩm. ở Việt Nam, hiện nay chỉ có một số Công ty liên doanh với nớc ngoài hoặc đợc Nhà nớc hỗ trợ vốn mới đợc trang bị máy lọc agar. Còn lại phần lớn các cơ sở sản xuất vẫn sử dụng các hệ thống lọc thủ công nên năng suất và chất lợng agar rất thấp. Rất nhiều doanh nghiệp muốn đổi mới công nghệ và hệ thống thiết bị lọc nhng do giá Trng i hc Nụng nghip H Ni - Lun vn Thc s khoa hc k thut ----------------------------- 8 thành thiết bị rất cao, nên không chấp nhận đợc. Vì vậy, việc nghiên cứu thiết kế, chế tạo máy lọc agar với chất lợng tốt, giá thành hạ phù hợp với khả năng đầu t vốn của các cơ sở sản xuất trong nớc là vấn đề rất cấp thiết. Đợc sự cho phép của khoa Sau Đại học và khoa Cơ Điện Trờng Đại Học Nông Nghiệp I, dới sự hớng dẫn của PGS. TS. Trần Nh Khuyên, chúng tôi thực hiện đề tài: Nghiên cứu một số thông số cơ bản của hệ thống thiết bị lọc Agar theo phơng pháp ly tâm. Đề tài gồm có 3 phần: Phần 1: Mở đầu Phần 2: Nội dung đề tài Chơng 1: Tổng quan nghiên cứu Chơng 2: Đối tợng và phơng pháp nghiên cứu Chơng 3: Cơ sở lý thuyết của quá trình lọc Chơng 4: Xác định một số thông số của máy lọc agar theo phơng pháp ly tâm Chơng 5: Kết quả nghiên cứu thực nghiệm Phần 3: Kết luận và đề nghị. Trng i hc Nụng nghip H Ni - Lun vn Thc s khoa hc k thut ----------------------------- 9 Chơng I Tổng quan nghiên cứu 1.1. nguyên liệu để sản xuất agar Nguyên liệu để sản xuất agar là các loại rong biển, trong đó loại rong biển đợc sử dụng phổ biến nhất hiện nay là rau câu chỉ vàng. 1.1.1. Nguyên liệu rau câu Rau câu là một loại tảo, nó sinh sống trong các ao đầm nớc lợ, trong eo vịnh biển nông và trên các bi triều của hầu hết các tỉnh ven biển, phổ biến là ven biển các tỉnh Miền Bắc và Miền Trung. ở một số vùng rau câu hầu nh phát triển quanh năm. Sinh lợng tự nhiên có khi tới 500 ữ 1000 (g/m 2 ). Rau câu chỉ vàng có tên khoa học là Glacilaria asiatica, tên Tiếng Anh là Seaweed. Đây là nguồn nguyên liệu chính để sản xuất Agar, một loại Agar có giá trị kinh tế cao. ở Việt Nam rau câu chỉ vàng có nhiều ở: Móng Cái, Cẩm Phả, Hoành Bồ (Quảng Ninh), An Hải, Đồ Sơn (Hải Phòng), Hải Hậu (Nam Định), Quảng Xơng, Hoằng Hoá (Thanh Hoá), Sông Gianh .[3], [14]. a) Đặc điểm cấu tạo Rau câu thuộc loài cây sống một năm, khi phơi khô có màu vàng, thân có hình trụ tròn hay phiến dẹt. Rau mọc thành từng chùm hoặc từng cây đơn độc, phần cuối gốc có bàn bám hình đĩa tròn để bám vào đá, vỏ ốc Chất rau mềm, dai hoặc cứng, dòn dễ gy. Cấu tạo bên trong của thân rau có thể chia làm hai phần rõ rệt: tầng lõi và tầng da (hình 1.1) [5], [15]. - Tầng da: Ngoài cùng là màng keo trong suốt bao quanh cơ thể, rồi đến tầng da, tầng da chia làm hai phần: da ngoài và da trong. Da ngoài: có từ 4-6 lớp tế bào nhỏ vách dày, hình hơi tròn, sắp xếp khít nhau, chứa sắc tố, đây là tầng đồng hoá chủ yếu của cơ thể. Da trong: có từ 1-2 lớp tế bào hình đa giác, . nghiên cứu một số thông số cơ bản của hệ thống thiết bị lọc agar theo phơng pháp ly tâm luận văn thạc sĩ kỹ thuật Chuyên ngành: Kỹ thuật máy và thiết bị. hớng dẫn của PGS. TS. Trần Nh Khuyên, chúng tôi thực hiện đề tài: Nghiên cứu một số thông số cơ bản của hệ thống thiết bị lọc Agar theo phơng pháp ly tâm.