3.9. THIẾT KẾ CHẾ TẠO THIẾT BỊ
3.9.1. Lưa chọn nguyên lý, kết cấu các thiết bi của dây chuyền SCBQ quả
Qua việc nghiên cứu đặc điểm của nguyên liệu và tìm hiểu các nguyên lý rửa, ưu nhược điểm của các loại thiết bị như đã trình bày ở trên, chúng tôi nhận thấy để có thể rửa được nhiều loại rau quả có kích cỡ khác nhau, tính chất khác nhau như phục vụ cho yêu cầu sơ chế, bảo quản rau quả tươi quy mô tập trung nguyên lý rửa rau quả có sục khí kết hợp bàn chải là thích hợp nhất.
Nguyên lý hoạt động: Tương tự như nguyên lý hoạt động của thiết bị rửa sục khí và thiết bị rửa bàn chải có trục cuộn đã nêu ở trên.
Hình 3.9-1. Nguyên lý và kết cấu của máy rửa
Trên hình 3.9-1 thể hiện nguyên lý, kết cấu của máy rửa. Nguyên liệu được nạp vào bể sục khí. Tại đây quả được làm sạch sơ bộ nhờ các họng khí nén đặt dưới đáy của bể. Để có thể rửa được các loại quả chìm và đảm bảo việc sục khí được đều hơn , một tấm kim loại có lỗ (mặt sàng) được lắp trên các họng sục khí. Trong quá trình sục khí dòng nước sẽ chuyển động theo dòng khí từ đáy bể lên trên mặt nước và tạo dòng chảy về phía băng tải làm các quả nổi bị dồn tấp vào băng tải và gây quá tải cho cả hệ thống. Để khắc phục tình trạng này bể rửa được ngăn thành hai phần bằng tấm chắn có cửa định lượng. Tấm chắn này được đặt tại vị trí cuối cùng của phần sục khí. Nhờ cửa định lượng mà ta có thể khống chế được năng suất của dây chuyền. Với những quả chìm nhờ dòng nước bơm từ
đầu bể sẽ dồn quả chìm về băng tải theo khe hở giữa mặt sàng và tấm chắn tới băng tải và được vớt lên bộ phận rửa bằng bàn chải.
Quả sau khi được ngâm nước làm bở các chất bẩn bám trên bề mặt và làm sạch sơ bộ bằng sục khí đi qua cửa định lượng được vớt lên băng tải con lăn và chuyển vào bộ phận làm sạch bằng con lăn bàn chải. Kết hợp với dòng nước sạch phun xuống, tại đây quả được làm sạch lần cuối và được đánh bóng. Trước khi sang công đoạn làm khô, để giảm lượng nước còn đọng trên quả, sau giàn rửa được bố trí một giàn làm ráo theo sơ đồ. Tại đây chúng tôi đã thử nghiệm hai phương án: Phương án 1 sử dụng các lô nỉ thấm và phương án 2 dùng lô cước đánh nước theo sơ đồ sau:
Hình 3.9-1b. Sơ đồ hoạt động của bộ phận làm ráo nước sử dụng lô cước.
Thiết bị có thể:
- Rửa dược nhiều loại rau quả có kích thước khác nhau, độ bẩn và hình dáng bên ngoài cũng như độ dày của vỏ quả khác nhau như cà chua, cà rốt.
- Điều chỉnh được chế độ rửa như áp lực không khí, lưu lượng nước...vv Kết cấu của thiết bị rửa. Thiết bị rửa gồm các bộ phận chính sau:
- Bộ phận phân phối khí, - Hệ thống trục bàn chải,
- Băng tải con lăn chuyên sản phẩm, - Bộ vòi phun nước,
- Quạt cao áp, - Bơm hồi lưu, - Bơm cao áp
a) Buồng rửa:
- Kích thước Dài x Rộng x Cao: 3.400 x 800 x 1.100 - Vật liệu chế tạo SUS 304
- Phần đầu lắp bộ phận phân phối khí, phần giữa lắp hệ thống trục bàn chải, phần sau cùng lắp băng tải vận chuyển sản phẩm ra và bộ vòi phun nước rửa lại
b) Bộ phận sục khí:
- Quạt cao áp: lưu lượng 150m3/h, H = 5000mmH 2O
- Hệ thống đường ống phân phối khí: gồm 3 dãy, chế tạo bằng ống nước tráng kẽm, được lắp phía dưới mặt lưới sàng đỡ quả.
c) Hệ thống bàn chải
d) Băng tải vận chuyển sản phẩm (Hình 13): băng tải xích, vận chuyển quả nhờ các thanh gạt liên kết với mắt xích.
- Vật liệu chế tạo: INOX
- Động cơ nối liền hộp số, công suất 0,75kW e) Bơm hồi lưu: Lưu lượng 15m3/h, H= 5m f) Bơm cao áp: H=55 - 60m, lưu lượng 3m3/h
3.9.1.2. Thiết bị làm khô bề mặt quả Phương án lựa chọn :
a) Với làm khô nước bám trên bề mặt : Đề tài chọn phương án kết hợp giữa làm khô bằng cơ học và làm khô bằng dòng khí
b) Để làm khô màng đề tài chọn phương án sử dụng dòng khí được tạo bởi quạt hướng trục có lưu lượng lớn.
c) Trong thời tiết ẩm ướt để làm khô được triệt để bề mặt quả, không khí được đốt nóng với nhiệt độ dưới 400C. Trong trường hợp thời tiết hanh khô, không khí được sử dụng không cần thiết phải gia nhiệt.
Kết cấu của bộ phận làm khô bằng không khí
Sơ đồ kết cấu của băng tải làm khô được thể hiện trên hình 3.9-2
Hình 3.9-2 Sơ đồ kết cấu của băng tải làm khô
1. Băng tải con lăn ; 2. Quạt hướng trục ; 3. Bộ phận gia nhiệt ; 4. Thanh tỳ con lăn ; 5. Khung băng tải
Về kết cấu bộ phận làm khô bề mặt quả là một giàn băng tải con lăn, được lắp quạt thổi hướng trục ở phía trên. Khi cần thiết không khí có thể được làm nóng tới 40oC nhờ các dây điện trở nhiệt. Để khắc phục tình trạng các giọt nước đọng ở phía dưới, các con lăn có thể tự quay khi di chuyển theo xích và tì vào thanh tì, được lắp trên khung phía dưới các con lăn. Nhờ có các con lăn quay quả được quay đảo, phân tán nước lên bề mặt quả và lô, tăng mặt thoáng để có thể khô được nhanh hơn. Kích thước và khe hở giữa các con lăn phải đảm bảo quả không bị kẹt và có thể tự xoay được mà không đi ra khỏi khoảng trống giữa 2 con lăn.
3 2 1
4 5
3.9.1.3. Thiết bị bọc màng
Qua phân tích ở phần tổng quan đề tài đã chọn phương pháp phun dịch màng bằng vòi phun rich-lơ. Trong phương pháp phun, có thể phun dịch màng theo kiểu rich-lơ. phương pháp này bao gồm bộ phận nén khí, đầu phun rich lơ (phun sơn). Qua thử nghiệm sơ bộ chúng tôi nhân thấy với loại dịch đậm đặc và tạo bọt phương pháp này vẫn sử dụng được.
Không có hiện tượng tạo bọt cũng như bám giọt trên bề mặt quả. Nguyên nhân là do động năng của các phần tử dịch được dòng khí mang theo đập xuống bề mặt quả làm phá vỡ hạt chất lỏng và bọt nếu tạo ra và dàn trên bề mặt quả một lớp mỏng đều.
Qua phân tích ở trên chúng tôi chọn phương pháp phun rich-lơ này tạo màng.
Để tăng độ đồng đều khi phun, đề tài đã thiết kế một hệ thống điều khiển tự động quay lắc khứ hồi của vời phun rich-lơ nhờ các xi lanh khí nén. Đồng thời hệ thống tự động này có thể điều khiển ngắt phun qua đó thay đổi được tỉ lệ dữ thời gian phun và ngắt phun cần thiết.
Đề tài đã chọn băng tải xích con lăn quay để vận chuyển củ quả. Với phương pháp này mặc dù kết cấu phức tạp hơn nhưng quả được xoay liên tục để nhận dịch màng từ vòi phun, đồng thời được xích kéo vận chuyển ra khỏi máy với tốc độ được tính toán phù hợp.
Trên cơ sở phương pháp vận chuyển bằng băng tải xích con lăn quay đã chọn, một quạt gió và hệ tạo nhiệt với bộ điều khiển nhiệt độ tác nhân làm khô được lắp đặt phía trên để cung cấp vào buồng con lăn chuyển quả.
Hình 3.9-3 Sơ đồ điều khiển tự động vòi phun rích - lơ R1
B1
K1
B2
K2
R1
X1
K1
R2
R2
R1 V1
X2
Rơ le trung gian 1
Rơ le trung gian 2 V1: Van khí nén
3.9.1.4. Thiết bị phân loại
Công đoạn này rất cần thiết để tăng cường sự đồng nhất về chất lượng, kích cỡ của sản phẩm. Các thiết bị phân loại dựa trên kích thước, hình dáng, hoặc màu sắc. Nguyên lý chủ yếu hiện nay ở các nước Châu Á là dùng trống quay liên tục, trên mỗi hàng trống có các kích thước lỗ khác nhau và tốc độ quay của trống có ảnh hưởng đặc biệt đến khả năng phân loại của thiết bị.
Trong khi đó thiết bị phân loại của các nước phát triển như Mỹ, Hà Lan, ... hệ thống thiết bị hiện đại vừa có năng suất rất cao (20 - 35 tấn/giờ) khả năng phân loại theo kích thước, hình dạng lại có thể phân loại theo mầu sắc, dẫn đến cần phải nghiên cứu kỹ công đoạn này cho phù hợp với điều kiện Việt Nam.
Lựa chọn nguyên lý phân loại
- Qua một số giới thiệu trên, thấy rằng để phù hợp với điều kiện Việt Nam, đề tài lựa chọn thiết bị phân loại theo nguyên lý sử dụng con lăn giãn là hợp lý vì:
+ Nguyên lý có thể phân loại được nhiều loại quả (tròn, dài);
+ Kết cấu thiết bị đơn giản;
+ Thiết bị làm việc êm dịu, nguyên liệu ít bị trầy xước;
+ Phù hợp với khả năng chế tạo của ngành cơ khí Việt Nam hiện nay;
+ Dễ vận hành và vệ sinh thiết bị
Hình 3.9-4. Sơ đồ nguyên lý hoạt động của thiết bị phân loại 3.9.1.5. Thiết kế tổng thể hệ thống thiết bị liên hoàn SCBQ
Hệ thống thiết bị được thiết kế cơ bản theo dạng băng chuyền chuyển quả, với các khung chữ U làm dầm dọc. Các bộ phận truyền động được bố trí hợp lý năm hoàn toàn bên trong băng chuyền, đảm bảo tính mỹ thuật và an toàn cho người vận hành.
Do các máy được thiết kế các dầm chịu lực chữ U nên để đảm bảo tính mỹ thuật, các máy làm ráo nước, phun màng, máy làm khô màng nên bố trí trên một cao trình. Tuy nhiên lúc
đó việc chuyển quả từ thiết bị này sang thiết bị kia sẽ khó khăn hơn. Để giải quyết việc này, đề tài đã sử dụng các tấm chuyển quả được bắt trên các lò xo lá đàn hồi, làm việc như một cơ cấu cam, chuyển quả từ băng tải con lăn này sang băng tải con lăn khác.
(hình 3.9-5)
Hình 3.9-5. Sơ đồ chuyển quả 1. Tấm chuyển quả ; 2. Con lăn ; 3 Lò xo lá