Bài giảng Máy và thiết bị chế biến thực phẩm

MÁY VÀ THIẾT BỊ CHẾ BIẾN THỰC
PHẨM


CHỨC NĂNG VÀ CẤU TẠO
Nạp
liệu
Bảo vệ

Điều
khiển

Chấp
hành

Truyền
động


PHÂN LOẠI

+ Tính chất tác dụng lên sản phẩm gia cơng
(tác động cơ học, nhiệt, lý hóa…)
+ Cấu tạo chu trình làm việc

( tác dụng gián đoạn, liên tục)
+ Theo mức độ cơ khí hóa và tự động hóa
(khơng tự động, bán tự động, tự động)
+ Nguyên tắc phối hợp trong dây truyền sản xuất:
(theo máy riêng lẻ, những máy tổ hợp, máy liên hợp, hệ
thống tự động)

YÊU CẦU CƠ BẢN
+ Khả năng thực hiện quá trình công nghệ tiên tiến
+ Hiệu quả kinh tế kỹ thuật cao (Năng suất, Hiệu suất, độ chính
xác, chi phí vận hành, kích thước…)
+ Khả năng chống ăn mịn cao
+ Độ kín của máy và thiết bị
+ Tính cơng nghệ của máy và thiết bị, sự tương hợp trong gia
công
Kết cấu phù hợp với điều kiện và quy mô sản xuất
Kết cấu và hình dạng phải hợp lý theo quan điểm cơng nghệ
Cấp chính xác và độ nhẵn bề mặt
+ Đặc tính thống nhất hóa và quy chuẩn


YÊU CẦU CƠ BẢN
+ Tăng cường sử dụng vật liệu tổng hợp
+ Đặc tính lắp lẫn, và tháo lắp máy thiết bị
+ An toàn và vệ sinh máy thiết bị
+ Tiếng ồn

+ Tự động hóa kiểm tra và điều chỉnh quá trình làm việc
+ Cân bằng tĩnh và cân bằng động


VẬT LIỆU
Kim loại: Kim loại là vật thể sáng, dẻo có thể rèn được, có tính dẫn
nhiệt và dẫn điện cao.
Cấu tạo mạng tinh thể của kim loại:

Trong điều kiện thường và áp suất khí quyển hầu hết các kim loại
tồn tại ở trạng thái rắn (ngoại trừ thủy ngân).
+ Mạng tinh thể là mơ hình hình học mơ tả sự sắp xếp có quy luật
của các nguyên tử (phân tử) trong khơng gian (Hình 1.2 a).
+ Mạng tinh thể bao gồm các mặt đi qua các nguyên tử, các mặt
này luôn luôn song song cách đều nhau và được gọi là mặt tinh thể
(Hình 1.2 b).


VẬT LIỆU


VẬT LIỆU
+ Ơ cơ sở là hình khối nhỏ nhất có cách sắp xếp chất điểm đại diện
chung cho mạng tinh thể (Hình 1.2 c). Trong thực tế để đơn giản
chỉ cần biểu diễn mạng tinh thể bằng ô cơ sở của nó là đủ. Tuỳ theo
loại ơ cơ bản người ta xác định các thơng số mạng. Ví dụ như trên
ơ lập phương thể tâm (Hình 1.3) có thơng số mạng là a là chiều dài
cạnh của ô. Đơn vị đo của thông số mạng là Ăngstrong (Angstrom),
ký hiệu: A


VẬT LIỆU
Các kiểu mạng tinh thể thường gặp:
+ Mạng lập phương thể tâm: các nguyên tử (ion) nằm ở các đỉnh và
ở tâm của khối lập phương.
Các kim loại nguyên chất có kiểu mạng này như: Feα , Cr, W, Mo,
V…

VẬT LIỆU
Lập phương diện tâm: các nguyên tử (ion) nằm ở các đỉnh và giữa
(tâm) các mặt của hình lập phương.
Các kim loại nguyên chất có kiểu mạng này như: Feg, Cu, Ni, Al,
Pb…


VẬT LIỆU
+ Lục giác xếp chặt: bao gồm 12 nguyên tử nằm ở các đỉnh, 2
nguyên tử nằm ở giữa 2 mặt đáy của hình lăng trụ lục giác và 3
nguyên tử nằm ở khối tâm của 3 lăng trụ tam giác cách đều nhau
Các kim loại nguyên chất có kiểu mạng này như: Mg, Zn…


VẬT LIỆU


VẬT LIỆU
Tính thù hình của kim loại
Định nghĩa:
Là một kim loại có thể có nhiều kiểu mạng tinh thể khác nhau tồn
tại ở những khoảng nhiệt độ và áp suất khác nhau.
Đặc tính thù hình
- Các dạng thù hình khác nhau được ký hiệu bằng các chữ cái Hy
Lạp theo nhiệt độ từ thấp đến cao: α, β, γ, δ…
- Khi có chuyển biến thù hình thì kim loại có sự thay đổi thể tích
và tính chất bên trong. Đây là đặc tính quan trọng khi sử dụng
chúng.

VẬT LIỆU
Ví dụ: Khi nung nóng sắt người ta thấy ở trạng thái rắn sắt thay đổi
ba kiểu mạng tinh thể ở ba khoảng nhiệt độ khác nhau (≤ 9110C,
911 - 13920C, ≥ 13920C). Vậy sắt có ba dạng thù hình được ký hiệu
là: Feα, Feg, Feδ. Ta thấy sắt có ba kiểu mạng tinh thể khác nhau do
đó tính chất của sắt ứng với từng kiểu mạng cũng khác nhau.


VẬT LIỆU
Hợp kim
a. Khái niệm về hợp kim
Định nghĩa
Hợp kim là vật thể có chứa nhiều nguyên tố và mang tính chất kim
loại. Nguyên tố chủ yếu trong hợp kim là nguyên tố kim loại.
Ưu điểm của hợp kim so với kim loại
Trong lĩnh vực cơ khí, hợp kim được sử dụng rộng rãi vì các ưu
điểm sau:
- Cơ tính hợp kim phù hợp với vật liệu chế tạo cơ khí: đối với
ngành cơ khí vật liệu sử dụng phải có các yêu cầu như độ bền cao,
tuổi thọ sử dụng lâu. Về mặt này thì hợp kim hơn hẳn kim loại
nguyên chất, chúng có độ cứng, độ bền cao hơn hẳn trong khi độ
dẻo và độ dai vẫn đủ cao.


VẬT LIỆU
- Tính cơng nghệ thích hợp: kim loại ngun chất có tính dẻo cao
dễ gia cơng áp lực nhưng khó đúc, gia cơng cắt kém, khơng hóa
bền được bằng nhiệt luyện. Hợp kim có tính cơng nghệ khác nhau
và phù hợp với từng điều kiện gia công: gia công áp lực ở trạng thái
nóng và nguội, đúc, gia cơng cắt, nhiệt luyện… đảm bảo cho chế

tạo sản phẩm có năng suất cao.
- Giá thành hạ hơn: dễ chế tạo hơn do không phải khử bỏ các tạp
chất một cách triệt để như kim loại.


VẬT LIỆU
Các dạng cấu tạo của hợp kim
Có thể nói tính chất của hợp kim phụ thuộc vào sự kết hợp của các
nguyên tố cấu tạo nên chúng. Khi ở dạng lỏng, các nguyên tố hòa
tan lẫn nhau để tạo nên dung dịch lỏng. Tuy nhiên, khi làm nguội ở
trạng thái rắn sẽ hình thành các tổ chức pha của hợp kim, có thể sẽ
rất khác nhau do tác dụng với nhau giữa các nguyên tố. Có thể có
các tổ chức pha như sau:


VẬT LIỆU
-

Tổ chức một pha (một kiểu mạng tinh thể):

+ Khi các nguyên tố trong hợp kim tác dụng hòa tan ở trạng thái
rắn, gọi là dung dịch rắn.
+ Khi các nguyên tố trong hợp kim tác dụng hóa học ở trạng thái
rắn, gọi là hợp chất hóa học.
Tổ chức hai pha trở lên (có từ hai kiểu mạng tinh thể trở lên):
khi giữa các pha trong hợp kim có tác dụng cơ học với nhau gọi là
hỗn hợp cơ học.


VẬT LIỆU

Dung dịch rắn

Khi nguyên tử của hai hay nhiều nguyên tố được sắp xếp trong
cùng một kiểu mạng. Có thể chia dung dịch rắn làm hai loại: dung
dịch rắn xen kẽ và dung dịch rắn thay thế.
Dung dịch rắn xen kẽ. Nếu nguyên tử của nguyên tố hòa tan (B)
xen kẽ ở khoảng hở của các nguyên tử trong dung mơi (A) thì ta có
dung dịch rắn xen kẽ. Sự hịa tan xen kẽ bao giờ cũng có giới hạn.


VẬT LIỆU
- Dung dịch rắn thay thế. Nếu nguyên tử của nguyên tố hòa tan (B)
thay thế nguyên tử của ngun tố dung mơi (A) thì ta có dung dịch
rắn thay thế.
- Cơ tính chung của dung dịch rắn: có độ cứng thấp, độ bền thấp
tuy nhiên độ dẻo và độ dai cao do có cấu tạo mạng tinh thể của kim
loại nguyên chất.


VẬT LIỆU
Hợp chất hóa học
Trong nhiều loại hợp kim, nhiều pha được tạo thành do sự liên kết
giữa các nguyên tố khác nhau theo một tỷ lệ nhất định gọi là hợp
chất hóa học. Mạng tinh thể của hợp chất khác với mạng thành
phần. Hợp chất hóa học trong hệ có tính ổn định cao hoặc có nhiều
dạng hợp chất khác nhau.
Ví dụ: Nguyên tố sắt và cacbon tạo nên Fe3C rất ổn định, nhưng
nguyên tố Cu với Zn có thể cho ta nhiều dạng hợp chất như: CuZn,
Cu3Zn3, CuZn3,…
- Cơ tính chung của hợp chất hóa học: có độ cứng cao, độ dịn cao

do có kiểu mạng tinh thể phức tạp không giống với kiểu mạng của
kim loại nguyên chất đồng thời có nhiệt độ phân hủy cao (t0nc cao).


VẬT LIỆU
Hỗn hợp cơ học
Trong hệ hợp kim, có những ngun tố khơng hịa tan vào nhau
cũng khơng liên kết tạo thành hợp chất hóa học mà chỉ liên kết với
nhau bằng lực cơ học thuần túy, thì gọi hợp kim đó là hỗn hợp cơ
học. Như vậy hỗn hợp cơ học không làm thay đổi mạng nguyên tử
của nguyên tố thành phần. Vì để tạo được liên kết cơ học nguyên tử
các nguyên tố thành phần khác nhau nhiều về kích thước và mạng
tinh thể.
Cơ tính chung của hỗn hợp cơ học: phụ thuộc vào cơ tính của các
pha tạo thành. Muốn đánh giá cơ tính của hợp kim tạo thành tại
nhiệt độ xác định phải căn cứ vào tỉ lệ cấu tạo và cơ tính của các
pha tạo thành.


VẬT LIỆU
Tính chất của kim loại và hợp kim


VẬT LIỆU

Cơ tính
Là những đặc trưng cơ học biểu thị khả năng của kim loại hay hợp
kim chịu tác động của các loại tải trọng. Các đặc trưng đó bao gồm:
+ Độ bền: là khả năng chống lại các tác dụng của lực bên ngồi mà
khơng bị phá hỏng.

Tùy theo các dạng khác nhau của ngoại lực mà ta có các loại độ
bền: độ bền kéo (sk), độ bền nén (sn), độ bền uốn (su).
Đơn vị đo của độ bền thường dùng là N/mm2 hoặc MN/mm2.


VẬT LIỆU

Độ cứng: là khả năng chống lại biến dạng dẻo cục bộ khi có ngoại
lực tác dụng lên kim loại thông qua vật nén. Nếu cùng một giá trị
lực nén mà vết lõm trên mẫu đo càng lớn thì độ cứng của vật liệu
đó càng kém.
Thử độ cứng được thực hiện trên máy thử, và được đánh giá bằng
các đơn vị đo độ cứng như sau: độ cứng Brinen (HB), Rocvell
(HRA, HRB, HRC), Vicke (HV).