Giáo trình thiết bị trong công nghệ thực phẩm

Tóm tắt nội dung tài liệu

Giấy phép Mạng Xã Hội số: 670/GP-BTTTT cấp ngày 30/11/2015 Copyright © 2009-2019 TaiLieu.VN. All rights reserved.

Page 2

YOMEDIA

Phần 2 giáo trình "Quá trình và thiết bị công nghệ hóa học và thực phẩm [Tập 2: Các quá trình và thiết bị truyền nhiệt - Phần 2]" trình bày các nội dung: Quy trình về thiết bị cô đặc và kết tinh, quá trình và thiết bị thanh trùng chiên [rán]. Mời các bạn cùng tham khảo.

19-01-2017 541 79

Download

Giấy phép Mạng Xã Hội số: 670/GP-BTTTT cấp ngày 30/11/2015 Copyright © 2009-2019 TaiLieu.VN. All rights reserved.

Trang web này phụ thuộc vào doanh thu từ số lần hiển thị quảng cáo để tồn tại. Vui lòng tắt trình chặn quảng cáo của bạn hoặc tạm dừng tính năng chặn quảng cáo cho trang web này.

Giáo trình "Các quá trình và thiết bị trong công nghệ thực phẩm – công nghệ sinh học" được biên soạn làm ba tập với ba quá trình chính:

Tập I. Các quá trình và thiết bị chuyển khối.

Tập II. Các quá trình và thiết bị trao đổi nhiệt.

Tập III. Các quá trình và thiết bị gia công cơ học.

Nội dung của giáo trình cung cấp cho sinh viên chuyên ngành công nghệ sinh học – công nghệ thực phẩm một lượng kiến thức cơ bản, đầy đủ về lĩnh vực chuyển khối [chưng cất – trích ly – sấy – hấp phụ – hấp thụ – kết tinh]; về lĩnh vực trao đổi nhiệt [quá trình và thiết bị đun nóng chần hấp – quá trình và thiết bị rán – quá trình nướng và sao rang – quá trình và thiết bị cô đặc – quá trình làm lạnh, tan giá, làm ấm – quá trình và thiết bị thanh trùng – tính bền thiết bị và an toàn lao động] và về các quá trình gia công cơ học [vận chuyển – phân loại – bóc vỏ – làm sạch – nghiền – khuấy trộn – tạo hình – phân ly – định lượng – ghép nắp bao bì].

Đây là tập thứ nhất trong ba giáo trình chúng tôi biên soạn cho sinh viên ngành Công nghệ sinh học và Công nghệ thực phẩm của trường Đại học Bách khoa Hà Nội để làm tài liệu học tập ba học phần trên. Đồng thời giáo trình cũng là tài liệu tham khảo, bổ sung kiến thức cho sinh viên các ngành y dược, nông nghiệp, hóa học, các cán bộ, kỹ sư, học viên cao học đang công tác trong các lĩnh vực sinh học, thực phẩm, nông nghiệp, môi trường.

ðẠI HỌC ðÀ NẴNG TRƯỜNG ðẠI HỌC BÁCH KHOA KHOA HÓA- BỘ MÔN CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM GIÁO ÁN MÔN HỌC THIẾT BỊ THỰC PHẨM [ 4 ðƠN VỊ HỌC TRÌNH] BIÊN SOẠN: TS. TRƯƠNG THỊ MINH HẠNH TÀI LIỆU THAM KHẢO 1. Lâm Chí, Nguyễn Như Thung, ðoàn Dụ, Hồ Lê Viên [dịch], Những quá trình và thiết bị sản xuất thực phẩm, Nhà xuất bản khoa học kỹ thuật, Hà Nội, 1989. 2. ðoàn Dụ [chủ biên], Bùi ðức Hợi, Mai văn Lề, Nguyễn Như Thung, Công nghệ và các máy chế biến lương thực, Nhà xuất bản khoa học kỹ thuật, Hà Nội, 1983. 3. GS Trần Thanh Kỳ, Máy lạnh, Trường ðại học Bách khoa Thành phố Hồ Chí Minh, 1992. 4. Bùi Hài, Dương Quốc Hùng, Hà Mạnh Thư, Các thiết bị trao ñổi nhiệt, Trường ðại học Bách khoa Hà Nôị, 1996. 5. PGS.TS Lê văn Hoàng, Các quá trình và thiết bị công nghệ sinh học trong công nghiệp, Nhà xuất bản khoa học kỹ thuật, Hà Nội, 2004. 6. Vũ Bá Minh, Hoàng Minh Nam, Cơ học vật liệu rời, Nhà xuất bản khoa học và kỹ thuật ,1998. 7. Nguyễn Như Nam, Trần Thị Thanh, Máy gia công cơ học nông sản - thực phẩm, Nhà xuất bản giáo dục, 2000. 8. Nguyễn Trọng Thể [ dịch], Cơ sở thiết kế máy thực phẩm, A.I.A- Xokolov, Nhà xuất bản khoa học kỹ thuật, Hà Nội, 1976. 9. Các quá trình cơ bản trong sản xuất thực phẩm, Nhà xuất bản giáo dục, 2000. NỘI DUNG CHƯƠNG TRÌNH MỞ ðẦU PHẦN 1: Các máy vận chuyển Chương 1: Các máy và thiết bị vận chuyển PHẦN 2: Các máy cơ học Chương 2: Các máy phân loại và làm sạch Chương 3: Các máy làm nhỏ Chương 4: Các máy ép Chương 5: Các máy ñịnh lượng Chương 6: Các máy rửa chai PHẦN 3: Các thiết bị nhiệt Chương 7: Các thiết bị nhiệt 1 MỞ ðẦU 1. Cấu tạo và phân loại máy sản xuất thực phẩm 1.1. Cấu tạo máy Máy hiện ñại chủ yếu gồm: - Thiết bị nạp liệu - Các cơ cấu thừa hành có bộ phận làm việc - Các cơ cấu truyền dẫn [ñộng cơ] [nguồn ñộng lực] - Các máy hiện ñại thường có thêm hàng loạt các bộ phận phụ ñể: + ðiều chỉnh và hiệu chỉnh sự làm việc của máy + ðiều chỉnh máy, khởi ñộng, dừng máy, kiểm tra + Bảo vệ và chuyển ñổi 1.2. Phân loại máy sản xuất thực phẩm 1.2.1. Theo tính chất tác dụng lên sản phẩm gia công: - Máy: là trang bị trong ñó sản phẩm chịu tác ñộng cơ học, khi gia công trên máy ấy, sản phẩm không thay ñổi tính chất của nó, mà chỉ thay ñổi hình dạng, kích thước hoặc các thông số tương tự khác chịu tác ñộng cơ học - Thiết bị: là trang bị như máy công tác ñặc biệt, trong ñó sản phẩm bị thay ñổi tính chất vật lí hay hóa học hoặc trạng thái tổ hợp dưới các tác dụng như: cơ lí, sinh hóa, nhiệt ñiện ðặc ñiểm: + Máy: có các bộ phận làm việc chuyển ñộng trực tiếp tác dụng cơ học lên sản phẩm gia công + Thiết bị: Có một khoảng không gian nhất ñịnh [buồng làm việc] trong ñó tiến hành tác dụng lên sản phẩm với mục ñích thay ñổi tính chất của nó 1.2.2. Theo cấu tạo của quá trình - Máy làm việc gián ñoạn: Sản phẩm gia công chịu tác dụng trong suốt thời gian của một chu kì nhất ñịnh. Sau ñó quá trình lại tiếp diễn lặp lại có tính chất chu kì. Thành phẩm ñược lấy ra ở cuối chu kì - Máy làm việc liên tục: Thời gian của quá trình làm việc ổn ñịnh, nạp sản phẩm ban ñầu và lấy sản phẩm ñược tiến hành ñồng thời. Các bộ phận làm việc trong những ñiều kiện ổn ñịnh 1.2.3. Theo mức ñộ cơ khí hóa và tự ñộng hóa 2 - Máy không tự ñộng - Máy bán tự ñộng - Máy tự ñộng 1.2.4. Theo nguyên tắc phối hợp trong dây chuyền sản xuất - Máy riêng lẻ - Những máy tổ hợp hoặc bộ máy - Những máy liên hợp - Hệ thống máy tự ñộng 1.2.5. Theo ñặc ñiểm chức năng - Các máy và thiết bị vận chuyển: Băng tải, gàu tải, vít tải - Các thiết bị cơ học: Máy phân loại, máy nghiền, máy xay xát, máy cắt thái, máy chà, máy ép, - Các thiết bị lên men - Các thiết bị hóa lí: Chưng cất, tinh luyện, trích li, 2. Yêu cầu cơ bản ñối với máy sản xuất thực phẩm ðối với máy sản xuất thực phẩm, khi thiết kế, chế tạo và sử dụng chúng, ngoài những yêu cầu chung [ñộ cứng, sức bền, ñộ bền rung ñộng] còn phải ñáp ứng những yêu cầu sau: - Khả năng thực hiện quá trình công nghệ tiên tiến - Hiệu quả kinh tế kĩ thuật cao - Tính chống mòn cao - Giá thành hạ: Máy có kết cấu ñơn giản, vật liệu chế tạo ra nó rẻ tiền, dễ kiếm, chi tiết tiêu chuẩn hóa. Sửa chữa, bảo dưỡng dể dàng, thuận lợi - Làm việc ổn ñịnh, tin cậy, ñảm bảo môi trường làm việc ít bụi, tiếng ồn, - Tuổi thọ 10 – 12 năm 3. Những vật liệu chính ñể chế tạo thiết bị sản xuất thực phẩm 3.1. Kim loại và hợp kim a. Gang: Phổ biến nhất, chiếm 50% kim loại trong máy chế biến thực phẩm. Là hợp kim của Fe-C: 2-4% Ưu ñiểm: Có tính ñúc cao, dùng ñúc các chi tiết phức tạp như thân máy, bệ máy, sống trượt, Khả năng chịu nén gấp 4 lần khả năng chịu uốn. Phân loại: 3 - Gang xám C: 2,8-3,7%. Kí hiệu C4 - Gang trung tính: Cũng là gang xám nhưng cho thêm phụ gia silicocanxi, silicoalumin, felosilu. Kí hiệu CM4 - Gang cầu: Cũng là gang trung tính nhưng cho thêm hợp kim Mg, ñộ bền rất cao, có thể ñúc các trục khuỷu của máy nén. Kí hiệu B4 - Gang rè: %C thấp, dễ gia công - Gang hợp kim: Thêm vào các loại gang trên các kim loại Cr, Mn, Ni, Si. Dùng chế tạo guồng bơm, vỏ bơm chịu axit, ống dẫn chịu các môi trường khác nhau b. Thép: Có cơ tính, khả năng gia công cơ cao. Tùy theo phương pháp nhiệt luyện cho những thép có cơ tính khác nhau, rất cao. Có 3 nhóm: - Thép cacbon : CT3, CT5. Thép 45, thép 50 Thép dụng cụ - Thép hợp kim: Cao, Thấp c. ðồng: Không bền trong môi trường có Cl, Br, I, NH3, H2S. Dẫn ñiện, dẫn nhiệt tốt, dễ dát mỏng, kéo sợi. Dùng nhiều trong công nghiệp rượu bia, các loại tháp, ðồng ñỏ: - Thau - Thanh. Hợp kim Al, Si, Sn d. Nhôm: Chịu các môi trường HNO3 ñậm ñặc, CH3COOH 3.2. Phi kim loại a. Nguồn gốc vô cơ: - ðá granit: ðá granit + ñá andezit + thủy tinh lỏng gọi là matit: chịu axit - Amian: Dùng làm ñệm chịu nhiệt, làm bả chống cháy, ñể bảo ôn - Thủy tinh - Gốm b. Nguồn gốc hữu cơ: - Cao su: 2-4%S: Cao su mềm, dùng làm ñệm, các khúc nối trục 20-40%S: Cao su ebonit - Faolit: Là hỗn hợp của phenol formuldehyt + amian. ðộ bền cao, làm các ñường ống dẫn, thùng chứa, máy bơm - Ngoài ra còn có nhựa PVC, PP, 4 CHƯƠNG 1. CÁC MÁY VÀ THIẾT BỊ VẬN CHUYỂN 1. Khái niệm Máy và các thiết bị vân chuyển ñóng vai trò quan trọng trong dây chuyền sản xuất các sản phẩm thực phẩm, liên kết các hệ thống công nghệ trong dây chuyền sản xuất, vận chuyển nguyên liệu từ kho chứa ñến dây chuyền sản xuất và vận chuyển sản phẩm về kho chứa Phân loại: Theo phương thức làm việc có hai loại: - Loại vận chuyển liên tục: Băng tải, vít tải, gàu tải, các thiết bị vận chuyển vật liệu bằng không khí, bằng thủy lực, - Loại vận chuyển gián ñoạn: Cẩu, palăng, cầu trục, thang máy, Trong các nhà máy sản xuất và chế biến lương thực thực phẩm, ñể vận chuyển những vật liệu rời, vật liệu ñóng túi, những kiện hàng hoặc những vật liệu ñơn chiếc theo phương nằm ngang, thẳng ñứng hoặc nghiêng, chủ yếu dùng máy và thiết bị vận chuyển liên tục. Khác với loại làm việc gián ñoạn, những máy và thiết bị vận chuyển liên tục có thể làm việc trong một thời gian không giới hạn, chuyên chở vật liệu theo một hướng ñã ñịnh không dừng lại khi nạp liệu và tháo liệu. Nhờ vậy năng suất của chúng tương ñối lớn hơn so với các máy và thiết bi vận chuyển gián ñoạn Các máy và thiết bị vận chuyển liên tục hiện nay có thể chia ra hai nhóm chính: - Máy có bộ phận kéo: Băng tải, xích tải, cào tải, gàu tải, nội tải, giá tải - Máy không có bộ phận kéo: Các loại vít tải, các máy vận chuyển quán tính, các hệ thống vận chuyển bằng không khí và thủy lực Ở chương nầy chúng ta sẽ khảo sát một số máy và thiết bị vận chuyển liên tục ñược dùng phổ biến trong các nhà máy sản xuất và chế biến lương thực thực phẩm ở trong và ngoài nước 2. Các thiết bị vận chuyển cơ học 2.1. Băng tải 2.1.1. Công dụng Trong các máy vận chuyển liên tục thì băng tải là loại ñược dùng nhiều nhất Ưu ñiểm: An toàn cao, cấu tạo ñơn giản, bền Có khả năng vận chuyển vật liệu rời và ñơn chiếc theo các hướng nằm ngang, nằm ngang và kết hợp cả hai 5 Vốn ñầu tư và chế tạo không lớn Có thể tự ñộng hóa Vận hành ñơn giản, bảo dưỡng dễ dàng Làm việc không ồn Năng suất cao, tiêu hao năng lượng ít Nhược ñiểm: Phạm vi sử dụng của băng tải bị hạn chế vì: - Chúng có ñộ dốc cho phép không cao, thường từ 16-240 tùy theo vật liệu - Không thể vận chuyển theo ñường cong - Không vận chuyển ñược vật liệu dẻo, dính kết 2.1.2. Cấu tạo và phân loại băng tải: Hình 1.1. Băng tải cố ñịnh Băng tải gồm có tấm băng [3] kín uốn cong trên tang dẫn [5] và tang căng [1]. Tấm băng vừa là bộ phận kéo, vừa là bộ phận tải liệu. Chuyển ñộng ñược nhờ lực ma sát xuất hiện khi tang dẫn quay. ðộng cơ [9] cùng với hộp giảm tốc [8] và các nối trục là các cơ cấu truyền ñộng của máy. Phểu [2] ñể nạp vật liệu, phểu [6] ñể tháo vật liệu. Bộ phận cạo [7] ñể làm sạch tấm băng. Tấm băng ñược căng sơ bộ nhờ bộ phận căng [10] lắp ở tang cuối máy hoặc lắp ở nhánh không tải. Tất cả các cụm máy nêu ở trên ñều ñược lắp trên một khung ñở. Khi máy làm việc, tấm băng dịch chuyển trên các giá ñở trục lăn [4], [11] mang theo vật liệu từ phểu nạp liệu ñến phểu tháo. Quá trình tháo liệu tiến hành ở tang ñầu máy 6 Sau ñây là sơ ñồ phân loại các băng tải dùng trong các nhà máy lương thực thực phẩm. Hình 1.2. Sơ ñồ các băng tải cố ñịnh a] nằm ngang; b,c, d] có ñường vận chuyển phối hợp; ñ] có xe tháo liệu; c] lưu ñộng Vận tốc chuyển ñộng của băng tải khi vận chuyển các hạt ñược cho ở bảng 1.1 và bảng 1.2 7 Bảng 1: Vận tốc chuyển ñộng của tấm băng ñối với băng tải nằm ngang Vật liệu vận chuyển Vận tốc chuyển ñộng của tấm băng m/s Thóc, gạo, ñậu, lúa mì Ngô, ñại mạch, kiều mạch Hạt hướng dương Hạt bông hạt ñậu nành Ngô bắp Hạt gãy Trấu và phế liệu của hạt Bao bột, hàng ñóng kiện 2,5 – 4,5 2,0 – 2,5 1,5 – 2,0 2,5 – 3,5 1,5 – 2,0 0,8 – 1,2 1,5 – 2,0 0,8 – 1,2 0,6 –1,2 Bảng 2: Vận tốc và năng suất của các băng tải cố ñịnh khi vận chuyển các loại hạt có khối lượng thể tích 0,75l/m3 400 500 600-650 759-800 900-1000 1100- 1200 Vận tốc tấm băng m/s Năng suất, T/h 2,5 50 3,5 100 3,5 175 4,5 350 4,5 500 4,8 800 2.2 Gàu tải 2.2.1. Khái niệm: ðể vận chuyển những vật liệu rời [ dạng bột, hạt, cục nhỏ] ñi theo phương thẳng ñứng hoặc nghiêng trên 500 người ta dùng gàu tải 2.2.2. Cấu tạo và nguyên tắc làm việc a. Cấu tạo: Gàu tải gồm những bộ phận sau: - Bộ phận kéo dài vô tận mang nhiều gàu và uốn vòng qua tang [hoặc ñĩa xích] trên và dưới của máy - Chân máy gồm có tang [hoặc ñĩa xích], trục lắp tang, vỏ và hộp nạp liệu - ðầu máy gồm có trục dẫn ñộng, tang [hoặc ñĩa xích], bộ phận truyền ñộng và bộ phận tháo liệu 8 - Thân máy gồm nhiều ñoạn ống có tiết diện tròn hoặc chữ nhật nối với nhau bằng bích, nằm vào khoảng giữa ñầu và chân gàu tải, bao kín bộ phận kéo Hình 1.3. Hình dạng chung của gàu tải 1] Băng; 2] gàu; 3] tang ñầu máy; 4] tang chân máy; 5] bệ gàu tải 6] phễu nạp liệu 7] bộ phận căng 8] cửa quan sát 9] trục ñầu máy 10] ñầu gàu tải 11] cửa tháo liệu b. Nguyên tắc làm việc: Khi máy làm việc thì gàu xúc vật liệu ở khu vực chân máy và vận chuyển lên phía ñầu máy. Ở ñây, dưới tác dụng của trọng lực và lực quán tính, vật liệu ñược ñổ từ gàu vào bộ phận tháo liệu rồi từ ñó chuyển tới nơi sử dụng Vật liệu rời ñược vận chuyển bằng gàu tải gồm nhiều dạng: dạng bột [hoặc bụi], dạng hạt, dạng cục Ưu ñiểm: - Cấu tạo ñơn giản, kích thước chiếm chỗ nhỏ 9 - Có khả năng vận chuyển vật liệu lên một ñộ cao khá lớn [50-70m], - Năng suất cao [700m3/h] Nhược ñiểm: - Nếu vật liệu vận chuyển lớn gây va ñập, dễ sinh tiếng ồn - Dễ bị quá tải nếu tiếp liệu không ñều, nên cần nạp liệu một cách ñều ñặn - Không tháo liêu ñược giữa chừng, nạp liệu ở vị trí tùy thích. 2.2.3. Phân loại: - Theo cấu tạo của bộ phận kéo: có 2 loại: ● Gàu tải dùng băng: ñược dùng phổ biến ñể vận chuyển những vật liệu rời trong các kho lương thực, các nhà máy xay bột, nhà máy xát gạo, nhà máy chế biến thức ăn gia súc, nhà máy bánh mì, nhà máy ép dầu, nhà máy sản xuất tinh bột, nhà máy bánh kẹo, nhà máy sản xuất mì sợi và các nhà máy thực phẩm khác. ● Gàu tải dùng xích: [một hoặc 2 dây xích]: chủ yếu dùng ñể vận chuyển những vật liệu dạng cục và những vật liệu gây tác hại cho tấm băng [ như vật liệu nóng] - Theo phương pháp tháo liệu: có 3 loại gàu tải: ● Gàu tải tháo liệu dưới tác dụng của trọng lực ● Gàu tải tháo liệu dưới tác dụng của lực li tâm ● Gàu tải tháo liệu dưới tác dụng của lực kết hợp [ lực li tâm và trọng lực]. 2.3. Vít tải: 2.3.1. Khái niệm: ðể vận chuyển những vật liệu rời theo hướng nằm ngang, nghiêng hoặc thẳng ñứng, trong các nhà máy thực phẩm, người ta dùng vít tải. Trong các vít tải, vật liệu ñược vận chuyển tương tự như một ñai ốc chuyển ñộng dọc theo ñinh ốc quay. Vít tải gồm có một máng cố ñịnh và một trục vít. Khi trục vít quay làm cho vật liệu chuyển ñộng tịnh tiến theo máng. Ưu ñiểm : - Chiếm chỗ ít: Với cùng năng suất thì diện tích tiết diện ngang của vít tải nhỏ hơn nhiều so với các máy vận chuyển khác. - Số lượng ổ bi và các chi tiết chịu mài mòn không nhiều nên dễ vận hành thao tác. - Bộ phận công tác nằm trong màng kín nên có thể nối màng vào vị trí nào ñó của hệ thống thông gió. - Tốc ñộ quay của trục vít tương ñối lớn. 10 - Giá thành thấp. Nhược ñiểm : - Chiều dài vận chuyển và năng suất bị giới hạn. Chiều dài lớn nhất của vít tải thường không quá 30m với năng suất tối ña là 100T/h. - Chỉ vận chuyển ñược những vật liệu tương ñối ñồng nhất. - Vật liệu bị ñảo trộn mạnh, một phần bị nghiền nát hoặc bị phân loại theo khối lượng riêng. Vì vậy người ta không thể dùng ñể vận chuyển thức ăn gia súc ñã chế biến. - Tiêu tốn nhiều năng lượng hơn băng tải. 2.3.2. Các loại vít tải 2.3.2.1. Vít tải nằm ngang Hình 1.4. Các vít tải a] sơ ñồ vít tải nằm ngang: 1. máng; 2. gối trục treo; 3. trục; 4. cánh vít; 5. thành mặt ñầu; 6.ống nạp liệu; 7,8. ống tháo liệu; 9. Van an toàn; 10. Cơ cấu truyền ñộng b] hình dạng trục vít c] các loại cánh vít khác nhau và chiều quay của chúng a. Cấu tạo và nguyên tắc làm việc: Trong máng cố ñịnh 1 tại phần trên có lắp những gối trục treo 2 làm chỗ ñỡ cho trục 3. Trục ñặc hoặc rỗng và trên suốt chiều dài của nó có gắn cánh vít 4. Ở vị trí gối trục treo, cánh vít bị gián ñoạn 1 khoảng bằng chiều dài gối trục. Mặt ñầu 5 của máng ñược bịt kín. Vật liệu vào phễu nạp liệu 6, ñi ra ống tháo liệu 7 và 8 dọc theo vít tải. Ở ñây [6,7 và 8] có các van chắn ñể có thể thay ñổi kích thước cửa nạp và tháo. Cuối vít tải có van an toàn 9 ñể tháo vật liệu khi quá ñầy. Có thể thay bằng ống chảy tràn lắp gần cửa tháo liệu. a] b] c] 11 Tùy theo cách bố trí cánh vít trên trục mà vít tải có thể là phải hoặc trái [ hình 1.4.c]. Có những vít tải gồm 2 phần trong ñó có 1 phần là phải, 1 phần là trái. Các vít tải này dùng ñể vận chuyển hai dòng vật liệu theo hướng ngược chiều nhau. Những vít tải có cánh ñặc làm bằng thép là chỉ dùng ñể vận chuyển vật liệu khô và tơi. Muốn vận chuyển những vật liệu cục hoặc dính phải dùng vít tải dạng băng [hinh 1.5]. ðể vận chuyển những vật liệu vón cục [hạt ẩm, tinh bột, hợp chất thức ăn gia súc] thì dùng cánh vít dạng bơi chèo [ hình 1.6] Hình 1.5. Cánh vít dạng băng. 1.6. Vít tải dạng bơi chèo Máng của vít tải gồm nhiều ñoạn từ 2m ñến 4m, nối ghép với nhau bằng bích và bulông. Nếu vít tải dài quá 3,5 m thì phải lắp những gối trục trung gian [thường là gối trục treo] cái này cách cái kia 3m. Trong các nhà máy lương thực thực phẩm chỉ nên dùng vít tải có chiều dài không quá 15m. Nếu cần vận chuyển theo ñộ dài lớn [30m] thì nên lắp ñồng trục hai vít tải có hai bộ phận truyền ñộng ñối ñầu nhau. 2.3.2.1. Vít tải thẳng ñứng Khái niệm: Vít tải thẳng ñứng dùng ñể vận chuyển vật liệu rời và vật liệu dạng cục nhỏ [hạt, bột, thức ăn gia súc, các loại củ]. Cũng có thể dùng loại vít tải này ñể vận 12 chuyển các vật liệu ñơn chiếc. Chiều cao không quá 12-15cm năng suất 80-100 m3/h [với D cánh vít ≈ 300mm] Ưu: - Tiết kiệm diện tích - Tháo liệu theo hướng tùy ý, ở vị trí trung gian theo chiều cao thân máy. Nguyên tắc làm việc: Vật liệu ñược ñưa vào trục vít thẳng ñứng trong vỏ trụ kín, nhờ ma sát với cánh vít mà thực hiện chuyển ñộng quay. Dưới tác dụng của lực li tâm vật liệu ñược ép sát vào bề mặt trong của máng. Ma sát giữa vật liệu với máng làm cho quá trình quay của vật liệu bị hãm bớt nên tốc ñộ vòng của nó giảm. Kết quả vật liệu trượt theo bề mặt xoắn ốc và ñược nâng dần lên phía trên. 3. Vận chuyển vật liệu bằng không khí 3.1. Khái niệm: Vận chuyển vật liệu bằng không khí dựa trên nguyên lí lợi dụng khả năng chuyển ñộng của dòng khí trong các ống dẫn, với tốc ñộ nhất ñịnh ñể mang vật liệu từ chỗ này tới chỗ khác dưới trạng thái lơ lửng. Về lí thuyết thì có thể dùng không khí ñể vận chuyển vật liệu rời có khối lượng và kích thước hạt bất kì. Nhưng năng lượng ñể vận chuyển và tiêu tốn tăng nhanh rất nhiều lần so với trọng lực của hạt vật liệu, nên thực tế phạm vi ứng dụng của phương pháp này bị hạn chế. Muốn làm cho hỗn hợp không khí và các hạt vật liệu chuyển ñộng ñược trong các ống dẫn thì cần phải tạo ñược chênh lệch áp suất ở 2 ñầu ống, nói cách khác là phải tạo ra áp lực. Áp lực ñược tạo thành bằng cách giảm áp suất của không khí hoặc tăng áp suất của không khí. 3.2. Phân loại: Theo trị số áp suất tạo thành có thể chia ra: Hình 1.7. Vít tải thẳng ñứng 13 - Các hệ thống áp suất thấp, trong ñó tổn thất áp suất không vượt quá 5.103N/m2. - Các hệ thống áp suất trung bình, trong ñó tổn thất áp suất không vượt quá 104N/m2 - Các hệ thống áp suất cao trong ñó tổn thất áp suất lớn hơn 104N/m2. Hình 1.8. Các sơ ñồ nguyên lý: a] của hệ thống hút với áp suất trung bình ñể vận chuyển bột b] của hệ thống hút với áp suất cao c] của hệ thống ñẩy với áp suất cao 3.2.1. Các hệ thống vận chuyển bằng không khí với áp suất thấp và trung bình: Trong các nhà máy lương thực thực phẩm ở các nước, hệ thống áp suất thấp và trung bình ñược sử dụng rộng rãi ñể cơ giới hóa các công ñoạn vận chuyển trong phân xưởng 14 và giữa các phân xưởng với nhau, cho phép kết hợp với 1 vài quá trình công nghệ như làm lạnh, phân loại, sấy v v Ở hình 1.8a là sơ ñồ nguyên lí của một hệ thống hút và áp suất trung bình dùng ñể vận chuyển bột từ thùng chứa tới kho chứa. Bột do ô tô 1 chở ñến ñược tháo vào thùng chứa 2, từ ñây bột ñi theo ống dẫn 3 vào bộ phận tháo liệu 4 ñặt phía trên máng 5, máng này sẽ phân bố bột xuống các kho chứa 6 nhờ quạt 7. Từ bộ phận tháo liệu không khí ñược dẫn vào xyclôn 8 rồi vào máy lọc túi 9 ñể làm sạch. Từ máy lọc không khí sạch vào quạt 10 và ra ngoài trời. Hệ thống này làm việc với nồng ñộ hỗn hợp µ= 4,5 – 5,0 kg/kg và vận tốc không khí 18-20 m/s 3.2.2. Hệ thống vận chuyển bằng khí với áp suất cao: Ở hình 1.8b là sơ ñồ một hệ thống vận chuyển với áp suất cao bằng phương pháp hút. Chân không trong mạng ñược tạo thành bởi máy thổi khí 1. Khi nhúng vòi hút 2 vào trong khối hạt thì không khí ñược hút vào, kéo theo hạt và vận chuyển nó trong ống dẫn 3. Muốn xê dịch ñược ống dẫn dễ dàng cần có những ñoạn ống mềm 4. Qua ống dẫn hạt ñi vào bộ phận tháo liệu 5. Hạt ñược tách ra khỏi bộ phận tháo liệu nhờ van cống 6. Không khí theo ống dẫn 7 ñưa ñi làm sạch bụi ở xyclôn 8 và máy lọc túi 9 rồi vào máy thổi khí và thoát ra ngoài. 15 PHẦN 2 CÁC THIẾT BỊ CƠ HỌC CHƯƠNG 2: CÁC MÁY LÀM SẠCH VÀ PHÂN LOẠI . 2.1 Khái niệm chung : - Trong Công nghệ sản xuất thực phẩm thực phẩm, nguyên liệu ña dạng về chủng loại, kích cỡ, thành phần khác nhau .Trong quá trình thu hoạch bị lẫn nhiều tạp chất. Do ñó, ñể ñảm bảo các ñiều kiện công nghệ chế biến ñảm bảo chất lượng thành phẩm, giá trị cảm quan v v, nguyên liệu trước khi chế biến cần phải qua khâu làm sạch và phân loại Mục ñích của quá trình phân loại : * ðảm bảo chất lượng nguyên liệu : ðồng nhất về kích cỡ, thành phần * Tăng thời gian bảo quản * Thích hợp cho các công ñoạn chế biến tiếp theo Cơ sở phân loại: Cơ sở của quá trình phân loại dựa vào hình dáng, kích thước, chiều dài, tính chất khí ñộng, tương tác bề mặt, tính chất từ tính v vv, mỗi loại một máy riêng Ví dụ : Phân loại màu sắc: có tế bào quang ñiện Phân loại kích thước: sàng, máy chọn hạt. Phân loại theo tương tác bề mặt Phân loại theo khối lượng riêng : máy gằn ñá Tách tạp chất lạ : Nam châm ñiện, nam châm vĩnh cửu 2.2. Phân loại theo ñặc tính hình học: 2.2.1. Khái niệm: Phân loại theo ñặc tính hình học ñược sử dụng rất phổ biến trong các xí nghiệp lương thực ñể tách tạp chất hoặc xếp loại nguyên liệu, bán thành phẩm và thành phẩm. Cơ sở phương pháp này là dựa vào sự khác nhau về chiều dày, chiều rộng, chiều dài, hình dáng và tiết diện của các phân tử trong khối hạt lương thực, thành phẩm ñể phân loại. ðối với dạng này người ta dùng máy phân loại theo kiểu sàng. 2.2.2. Sàng: Sàng là phương pháp phổ biến và ñơn giản nhất ñể phân loại nguyên liệu và sản phẩm trong các nhà máy chế biến bột gạo và xí nghiệp chế biến thức ăn hỗn hợp cho gia súc . 16 Từ "sàng " dùng trong trường hợp lỗ phân loại có kích thước lớn và "rây" dùng trong trường hợp lỗ phân loại có kích thước nhỏ. Việc phân loại hạt có thể tiến hành theo 2 cách: - Phân loại kích thước từ nhỏ ñến lớn [hình 2.1]: Tại ñậy các mặt sàng ñược xếp nối tiếp nhau. Mặt sàng có kích thước lỗ nhỏ ñược ñặt trước, kích thước lỗ lớn ñặt sau. Khi hỗn hợp vật liệu chuyển ñộng từ trái sang phải ta sẽ thu ñược sự phân loại như mong muốn. - Phân loại kích thước từ lớn ñến nhỏ [hình 2.2]: Tại ñậy mặt sàng ñược xếp song song và chồng lên nhau. Mặt sàng có kích thước lỗ lớn dặt lên trên, kích thước lỗ nhỏ ñặt dưới. Khi hỗn hợp vật liệu chuyển ñộng từ trên xuống ta sẽ thu nhận ñược sự phân loại như mong muốn Hình 2.1.Phân loại theo kích thước từ nhỏ ñến lớn Hình 2.2.Phân loại theo kích thước từ lớn ñến nhỏ Các bộ phận chính của sàng Mặt sàng là bộ phận làm việc chính. Các vật liệu trên mặt sàng phải có chuyển ñộng tương ñối trên mặt sàng. Những vật liệu phải có kích thước nhỏ hơn kích thước lỗ sàng ñể có thể lọt xuống lỗ thì sàng quá trình phân loại mới ñược tiến hành. Cấu tạo: Có 2 loại tấm ñục lỗ, lưới ñan và thanh ghi . - Mặt sàng ñục lỗ: Là các tấm kim loại: thép hay ñồng, trên ñó ñục các lỗ có diện tích khác nhau: tròn, thuôn dài [vuông], tam giác. Diện tích các bề mặt tự do phải có tỉ lệ hợp lí so với tổng diện tích mặt sàng, do ñó mới ñảm bảo ñộ bền cơ khí . φ lỗ δ chiều dày ≤ 1,5 Tuy nhiên chiều dày tối ña của mặt sàng không vượt quá 12mm. Mặt sàng dùng ñể phân loại các vật liệu có kích thước > 5mm. Các lỗ trên mặt sàng có kích thước từ 5-80mm ñược bố trí song song hay xen kẽ nhau. Các lỗ hình chữ nhật có chiều dài gấp 3 lần chiều rộng. 17 Ưu ñiểm của mặt sàng này là bền, thời gian sử dụng dài nhưng nó có nhược ñiểm là bề mặt tự do nhỏ. Mặt sàng ñục lổ với hình dạng và kích thước khác nhau . Trong quá trình phân loại, hỗn hợp ñược chia làm 2 phần : - Phần lọt qua sàng gọi là cấu tử lọt sàng [CTLS] - Phần nằm lại trên sàng gọi là cấu tử trên sàng [CTTS] Tấm sàng ñục lổ ñược chế tạo từ là kim loại dày khoảng 0,8-1,0 mm. Tùy theo kích thước lổ sàng người ta chia sàng thành nhiều số. Số hiệu của sàng lỗ ñột là số tương ứng với kích thước lỗ sàng [ tính bằng mm] nhân với 10. Thí dụ: Sàng ñột lỗ thuôn dài, chiều rộng lỗ 1,75mm thì mang số hiệu 17,5 [No 17,5]. - Mặt sàng ñan[ hình 2.3]: Dùng các sợi vải, sợi kim loại, sợi lụa hoặc sợi nhựa tổng hợp ñan lại với nhau theo một kích thước nhất ñịnh. Mặt sàng bằng sợi kim loại ñược ñan thành các lỗ dạng vuông hoặc chữ nhật kích thước cạnh lỗ từ 5mm ñến 0,4mm. Ưu ñiểm của loại mặt sàng này là có bề mặt tự do lớn nhưng nhược ñiểm là không bền. Số hiệu của mặt lưới sàng ñan bằng sợi kim loại là số tương ứng với kích thước cạnh lỗ sàng tính bằng mm Ví dụ : ðối với sàng lổ vuông cạnh D = 0,4 mm mang số hiệu 0.4 [No =04 ] - Rây : ðối với sàng ñan nếu kích thước lỗ > 0,2mm gọi là mặt sàng ñan ðối với sàng ñan nếu kích thước lỗ < 0,2 mm gọi là rây Ở Liên Xô mặt rây lụa ñược chia làm 2 loại: Rây nhẹ và rây nặng tùy theo khối lượng 1m2 mặt rây . Rây nặng: Có 20 con số [ từ số hiệu No 71 ñến No 280 ] Rây nhẹ có 25 con số [ từ số hiệu No 7 ñến số hiệu 76] ðối với rây nặng số hiệu ví dụ No71 nghĩa là trong 10cm có 71 hàng lổ ðối với rây nhẹ số hiệu No 76 nghĩa là 1cm có 76 hàng lỗ. Rây nhẹ ñể phân loại bột, rây nặng ñể phân hạt lớn hơn ví dụ : Gạo, Cám. Gần ñây rây lụa ñược thay bằng rây ñan từ sợi kapron hoặc nylon, rây ñan bằng sợi nhân tạo bền gấp 3 lần, ít hút ẩm và hầu như không làm tắc lổ rây - Thanh ghi [ hình 2.4]: 18 Loại này dùng ñể phân loại các loại vật liệu có kích thước lớn hơn hơn 80mm. Cấu tạo mặt sàng gồm các thanh ghi ñược ñặc theo chiều dọc sang, khe hở giữa chúng bằng kích thước vật liệu lọt qua sàng. Hình 2.3 . Các dạng mặt sàng lưới ñan Kích thước của thanh ghi ñược chọn phụ thuộc kích thước của sản phẩm chưa sàng. Với H = d và B = [0,2-0,3] d. Các cạnh nghiêng có góc nghiêng khoảng 6-100 Chú ý lắp ñặt phần chiều rộng thanh ghi có kích thước nhỏ hơn luôn luôn quay xuống dưới . 2.2.3. Phân loại các máy sàng a.Theo cấu tạo của bộ phận làm việc : Máy sàng chia làm 2 nhóm . - Mặt sàng phẳng: ðược dùng phổ biến nhất vì có hệ số sử dụng bề mặt làm việc của lưới cao nhất. Có 3 loại : Máy sàng có lưới chuyển ñộng tịnh tiến qua lại, máy sàng có lưới chuyển ñộng tròn, máy sàng có máy chuyển ñộng rung [hình 2.5]. Hình 2.5. Sơ ñồ cấu tạo các loại sàng phẳng - Mặt sàng hình trụ: ðể kiểm tra phế liệu của hạt. Hình 2.4 . Hình dạng các thanh ghi của sàng 19 b. Theo ñiều kiện sử dụng : Sàng cố ñịnh Sàng lưu ñộng c. Theo số lượng mặt sàng: Sàng ñơn Sàng kép d. Theo hình thức dẫn ñộng : Máy sàng dao ñộng quán tính Máy sàng dao ñộng bằng cơ cấu lệch tâm . Máy sàng dẫn ñộng bằng tay quay thanh truyền e.Theo vật liệu cần sàng: Máy sàng tạp: Dùng ñể tách tạp chất. Máy sàng phân loại: ðể phân riêng các thành phần hạt có kích thước và chất lượng khác nhau. 2.2.4. Máy sàng có mặt sàng phẳng chuyển ñộng tính tiến qua lại : ðược dùng phổ biến nhất ñiển hình là máy sàng phân loại bằng lưới sàng và không khí . Cấu tạo: Hình 2.6 là cấu tạo của một máy sàng phân loại bằng lưới sàng và không khí dùng ñể làm sạch và phần riêng hạt. Theo chiều cao của máy có thể chia thành 3 phần: - Vùng phân loại bằng không khí làm sạch hạt . - Thùng sàng ñể phân hạt theo ñộ lớn thành 3 phần hạt riêng biệt . -Vùng phân loại bằng không khí chia từng hạt theo ñộ lớn thành các phần riêng theo tính chất khí ñộng học . Nguyên tắc làm việc: Hạt ñể vào buồng 1, quạt 2 hút không khí kéo sản phẩm vào ống 3 và cuốn theo các hỗn hợp nhẹ ñối với khí ñộng lực. Những hỗn hợp này ñược lắng vào buồng 4 và từ ñấy chúng ñược tách ra khỏi máy. Không khí sạch ở buồng 4 ñược quạt thổi vào lần thứ 2 ñể làm sạch hạt. Như vậy quạt làm việc theo nguyên tắc tuần hoàn kín của dòng không khí. Ở thùng sàng 5 khối hạt ñược phân ra một số thành phần hạt khác nhau theo chiều rộng và chiều dày của hạt. Tất cả ñể vào những ngăn khác nhau của vùng phân loại bằng không khí ở phía dưới. Quạt 6 hút không khí qua lớp sản phẩm ñang trượt theo mặt phẳng nghiêng 7. Tương ứng với các vận tốc của không khí khác nhau tại 20 những ngăn riêng của buồng lạnh, có các hỗn hợp khoang, hạt bẩn, hạt sạch và hỗn hợp nhẹ ñược lắng xuống Hình 2.6. Cấu tạo máy phân loại bằng lưới sàng và không khí 2.2.5. Máy sàng rung . Mục ñích sử dụng : - Phân loại nguyên liệu - Vận chuyển vật liệu - Làm tơi và nguội vật liệu Phân loại: Có 2 cơ cấu gây rung ñộng cho máy sàng rung - ðĩa có gắn ñối trong . - Cơ cấu lệch tâm * ðĩa có gắn ñối trong: ðược gắn trên trục dẫn ñộng của máy. Khi trục quay các ñĩa này gây nên các lực quán tính làm cho thùng sàng chuyển ñộng theo các hướng khác nhau. 21 Cấu tạo và nguyên tắc làm việc: 1- thùng sàng 2,3- lò xo xoắn 4- trục dẫn ñộng 5- ñối trong Hình 2.6. Sơ ñồ của một máy sàng rung Hình 2.6 là sơ ñồ của một máy sàng rung. Cơ cấu gây rung ñộng là ñĩa có gắn ñối trọng.Ở lưới trên, các tập chất lớn ñược tách ra, còn ở lưới dưới là các tạp chất nhỏ Thùng sàng 1 có gắn lưới sàng tựạ trên bốn lò xo xoắn thẳng ñứng 2,3. Các chi tiết ñể lắp ghép các lò xo với thùng sàng, cho phép ñiều chỉnh mức ñộ kéo căng của chúng. Tại trọng tâm của thùng sàng có trục 4 trên ñó có gắn ñối trong 5. Khi trục mang ñối trọng quay thì trọng tâm của thùng sàng chuyển dịch tương ñối với trọng tâm của toàn hệ, còn trọng tâm của toàn hệ thì ñứng yên . * Cơ cấu lệch tâm: Trục lệch tâm của máy ñược tựa trên các gối ñỡ. Các gối ñỡ này lại ñược gắn vào thùng sàng. Khi máy làm việc thùng sàng sẽ thực hiện chuyển ñộng rung nhờ sự quay của trục lệch tâm. Sơ ñồ cấu tạo máy sàng rung cơ cấu lệch tâm ñược trình bày trên hình 2.7 Hình 2.7. Sơ ñồ cấu tạo máy sàng rung cơ cấu lệch tâm 1. Bệ máy; 2. Lò xo; 3. Khung sàng; 4. ðối trọng gây rung; 5. ðĩa quay 6. trục lệch tâm 7. Bánh ñai dẫn ñộng; 8. lưới sàng Máy gồm có khung sàng 3 ñược ñỡ bằng hệ thống lò xo gắn trên bệ máy 1. Trên khung sàng 3 còn gắn ổ ñỡ của trục lệch tâm 6. Phía ngoài trục lệch tâm 6, người ta bố trí hai ñĩa 5 mà vành của nó có gắn hai ñối trọng. Với cách lắp này, có thể ñiều chỉnh biên ñộ dao ñộng của sàng. Trục lệch tâm nhận truyền ñộng quay qua 22 bánh ñai dẫn ñộng 7 từ ñộng cơ vào. Trên khung sàng có thể ñặt 1,2 hay nhiều lưới sàng 8 tùy theo yêu cầu phân loại Tính toán : Năng suất của máy sàng rung Xác ñịnh theo công thức Q = Bq, kg/h Trong ñó : B - Chiều rộng của mặt sàng, cm q - Tải lượng riêng của mặt sàng kg/cm giờ Chiều dài của mặt sàng : L = btpvq36 , m Trong ñó: p : Khối lượng riêng của vật liệu ñem sàng kg/m3 vtb: Vận tốc trung bình của các phần tử vật liệu có thể lấy bằng 0,003 - 0,004m/s. 2.3. Phân loại theo những tính chất khí ñộng học Trong các xí nghiệp chế biến bột, gạo và thức ăn hỗn hợp cho gia súc thường dùng khá phổ biến các thiết bị phân loại hỗn hợp bằng dòng không khí. ðó là phân loại bằng sức gió, dựa vào tính chất khí ñộng học của các cấu tử ñể phân chia thành các phần khác nhau. Những tính chất khí ñộng học của phân tử phụ thuộc vào hình dạng, kích thước, khối lượng, trạng thái bề mặt của phân tử, vị trí của phân tử trong dòng không khí và cuối cùng là trạng thái của không khí Khả năng chống lại sức ñẩy của dòng không khí gọi là ñộ cản gió của phân tử. Nếu các phân tử có ñộ cản gió khác nhau thì vận tốc của chúng khác nhau. Dựa vào sự khác nhau ñó có thể phân loại hỗn hợp . Ở nước ta, Trung Quốc, Nhật Bản .v v. còn dùng quạt hòm ñể tách các tạp chất nhẹ và nặng trong khối lương thực dựa vào nguyên tắc phân loại theo tính chất khí ñọng học trên [hình 2.8].