Các thiết bị cơ bản trong chế biến nghiền sát thực phẩm

Chuyên đề: Các thiết bị cơ bản trong chế biến NSTP Giáo viên: Đinh Vương Hùng
1.Đặt vấn đề :
Vấn đề sản xuất lương thực, thực phẩm cung cấp cho người và gia
súc, có tính thiết yếu và quan trọng đến việc phát triển kinh tế xã hội cũng
như phát triển đất nước. Chỉ khi nào được đảm bảo về ăn ở thì con người
mới tồn tại và hoạt động sản xuất để phát triển xã hội. Còn cung cấp đủ
lương thực, thức ăn cho gia súc thì mới tạo điều kiện để phát triển ngành
chăn nuôi gia súc tạo tiền đề mở rộng sản xuất kinh tế trang trại .Giúp cho
việc phát triển kinh tế vùng, địa phương hộ gia đình và đất nước.
Hiện nay việc sản xuất lương thực, thực phẩm chủ yếu được thực
hiện từ các nhà máy chế biến thức ăn, với quy mô lớn, qua nhiều công
đoạn và quá trình phức tạp, với đặc điểm hiện nay đó là có áp dụng nhiều
tiến bộ khoa học kỹ thuật. Trong các dây chuyền sản xuất của nhiều nhà
máy, thì phải cân có nguồn nguyên liệu ở dạng hạt nhỏ để cung cáp cho
các giai đoạn chế biến. Máy nghiền chính là bộ phận làm nhiệm vụ đó, nó
sẽ giúp làm nhỏ kích thướt của các hạt nhiên liệu ban đầu, theo yêu của
nhà sản xuất và đối tượng được cung cấp .Mục đích của nghiền chính là
tạo ra sự đồng nhất về kích thướt của các hạt vật liệu ban đầu, để thuận
tiện cho công đoạn sản xuất tiếp theo.
Trong quá trình nghiền, sẽ có rất nhiều yếu tố ảnh hưởng đế năng
suất, chất lượng, cũng như chi phí nhiên liệu riêng. Do vậy để nâng cao
hiệu quả sử dụng của máy nghiện, thì con người mới đi nghiên cứu các
yếu tố ảnh hưởng đó mục đích là phục vụ cho sản xuất, nhằm đạt hiậu
quả kinh tế cao mà vẫn đảm bảo về chất lượng và chi phí bỏ ra.
2.Đối tượng nghiên cứu và phương pháp nghiên cứu :
2.1.Đối tượng nghiên cứu :
2.1.1.Khái niệm về nghiền :
Nghiền là quá trình phân chia vật thể ban đầu, tạo thành các
mảnh vụn bằng các lực cơ học, trong đó các bộ phận của máy phải khắc
phục được lực liên kết phân tử, của các phần tử vật thể. Kết quả là tạo ra
bề mặt mới, có kích thướt vật rắn nhỏ nhằm làm tăng quá trình hoà tan,

quá trình háo học….để tạo ra sản phẩm đồng nhất về kích thướt.
Phân loại : Dựa vào đặc điểm phá vỡ hạt người ta phân chia
thành các nguyên tắc nghiền sau:
+ Nguyên tắc chà xát
+ Nguyên tắc cắt nghiến
+ Nguyên tắc ép dập
+ Nguyên tắc va đập(đập vỡ tự do và đập vỡ có tấm bản
kê)
Từ các nguyên tắc trên mà chia ra các loại máy nghiền sau;
+ Theo nguyên lý cấu tạo : máy nghiền kiểu búa, máy
nghiền kiểu thớt, máy nghiền kiểu trục cuốn.
Trang 1
Chuyên đề: Các thiết bị cơ bản trong chế biến NSTP Giáo viên: Đinh Vương Hùng
+ Theo nhiệm vụ : máy nghiền vạn năng, máy nghiền
chuyên dùng (máy nghiền hạt, máy nghiền bánh dầu,…).
+ Theo kết cấu máy có : máy nghiền có quạt, máy nghiền
trống quạt, máy nghiền trục ngang, máy nghiền trục đứng.
+ Theo kích thướt nghiền vỡ có 5 nhpms máy sau :
TT Dạng máy nghiền D(mm) D(mm) Z
1 Máy nghiền thô 1500 – 150 250 - 40 3 – 5
2 Máy nghiền trung bình 250 - 40 40 - 6 4 - 5
3 Máy nghiền nhỏ 25 - 3 6 - 1 5 - 6
4 Máy nghiền tinh 10 - 1 1 – 0.075 6 – 100
5 Máy nghiền keo 12 – 0.1 0.075 – 10
-4
100-1000
2.1.2.Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình nghiên trong các nguyên tắc
nghiền:
Hiện nay việc nghiên cứu các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình nghiền
còn chua đầy đủ và toàn diện, còn nhiều phức tạp.Nhưng trong phậm vi

của bài chuyên đề, để tiện cho việc đánh giá, em xin phân ra các nhóm
ảnh hưởng sau:
- Nhóm tính chất của vật nghiền.
- Nhóm tính chất của máy nghiền.
- Các yếu tố ảnh hưởng năng suất, chất lượng và chi phí nhiên
liệu riêng.
2.2.Phương pháp nghiên cứu:
Em dùng ba phương pháp chủ yếu đó là :
- Phương pháp thu thập số liệu: từ sách báo, internet, và các
giáo trình.
- Phương pháp hỏi ý kiến chuyên gia : chủ yếu là thầy cô.
- Phương pháp lý thuyết hoá : Ví bài chuyên đề này chỉ trình
bày trên lý thuyết chứ không có tính toán.
3.Nội dung nghiên cứu:
3.1.Cơ sở lý thuyết của quá trình nghiền:
Một vật thể được nghiền vỡ tức là chịu tác động của ngoại lực có
trị số vượt các ứng suất bền của vật thể (ứng suất nén). Khi đó vật thể sẽ
chịu những biến dạng đàn hồi, bién dạng dẻo và cuối sùng bị phá vỡ. Các
nhà nghiên cứu cơ học phá vỡ vật thể đã phát hiện ra rằng ứng suất tác
động phá vỡ vật thể theo một hướng lại gây cho vật thể chịu tác động nén
ở tất cả mọi hướng. Khi vật thể chịu một lực va đập tự do để phá vỡ, thì
lực đó sẽ gây ra những chấn động lan truyền trong vật thể theo chiều lực
va đập, với vân tốc bằng vận tốc truyền âm trong vật thể đó. Chỉ khi lực
va đập đủ lớn để các sóng chấn động lan đó truyền hết chiều của vật thể
theo chiều tác động của lực, thì vật thể mới có khả năng bị phá vỡ.
Trang 2
Chuyên đề: Các thiết bị cơ bản trong chế biến NSTP Giáo viên: Đinh Vương Hùng
Nói chung, trong quá trình bị phá vỡ, vật thể nếu chưa cũng đã chịu
những biến dạng đàn hồi, nghĩa là đã tốn phần năng lượng nghiền để làm
biến dạng vật thể, khi vật thể vỡ ra sẽ có thêm diện tích mới ở những chỗ

nứt. Đây là lúc cần tiêu thụ năng lượng để phá vỡ, để tạo ra những diện
tích mới ấy. Tuy nhiên, có khi ngoại lực tác động chưa làm vỡ hẳn vật thể
mà chỉ bị nứt ngầm với những khe, những diện tích mới ở bên trong. Có
thể những vết nứt ngầm đó được khép liền lại do lực liên kết của vật thể.
Như vậy, quá trình nghiền sẽ bị tốn một phần năng lượng vô ích.
Như vậy ta có thể rút ra được những kết luận sau :
- Muốn phá vỡ vật thể phải dùng ngoại lực tác dụng sao cho
thắng được ứng suất bền của vật thể (ứng suất nén). Khi đó vật thể
chịu biến dạng đàng hồi, biến dạng dẻo có thể từ từ hoặc đột ngột, và
cuối cùng bị phá vỡ. Mặc dù ứng suất phá vỡ có thể theo một hướng
nhưng lại gây cho vật thể hiện tượng nén theo nhiều hướng.
- Khi có ngoại lực tác dụng gay nên sóng chấn động làm rạn nứt
vật thể. Để vật thể vỡ phải tạo cho sóng chấn động lan truyền qua hết
vật thể theo chiều tác động của lực và tốc độ truyền sóng bằng tốc độ
âm thanh.
- Khi vật thể không phá vỡ mà chỉ bị nứt do lực hút của các phan
tử thì các veet nứt sẽ khép lại. Muốn tiếp tục phá vỡ vật thể phải tốn
thêm năng lượng khắc phục.Cho nên có thể noi nghiền là một quá
trình tiêu tốn nhiều năng lượng nhất
3.2.Các nhóm yếu tố ảnh hưởng đến quá trình nghiền trong các
nguyên tắc nghiền:
3.2.1. Nhóm tính chất vật nghiền :
a) Độ bền và độ cứng:
Như ta đã biết nghiền là một quá trình dùng các lực cơ học
tác dụng lên vật liệu để chia nhỏ chúng ra. Như vậy vật liệu chỉ được chia
nhỏ, khi mà lực tác dụng cơ học đủ lớn đẻ thắng độ bền, cũng như độ
cứng của các hạt. Cho thấy độ bền và độ cứng ảnh hưởng đến khả năng
chịu nén của hạt. Các nhà nghiên cứu cơ học phá vỡ đã phát hiện ra rằng
ứng suất tác động phá vỡ hạt theo một hướng lại gây cho vật thể chịu hiện
tượng nén theo theo mọi hướng trong lòng vật thể đó. Như vậy với những

vật liệu có độ bền khác nhau, sẽ gây ra những độ nén khác nhau. Với vật
có độ bền độ cứng cao thì sự phân chia các hạt trong quá trình nghiền sẽ
khó khăn hơn và tốn nhiều năng lượng hơn. Còn các hạt có độ bền độ
cứng thấp thì dễ gây ra bụi trong quá trình nghiền.
Như vậy, tuỳ vào từng vật liệu với độ bền, độ cứng khác
nhau mà quá trình nghiền sẽ khác nhau, với năng suất và chất lượng cũng
khác nhau. Cũng tuỳ vào từng vật liệu có độ bền độ cứng khác nhau mà ta
có phương pháp nghiền khác nhau.
Trang 3
Chuyên đề: Các thiết bị cơ bản trong chế biến NSTP Giáo viên: Đinh Vương Hùng
b) Độ nhớt:
Nếu như độ bền, độ cứng tạo nên khả năng chịu nén và mức
đọ phân chia vật liệu, thì độ nhớt(đối với những vật liệu có độ nhớt) sẽ
tạo nên khả năng chịu biến dạng(biến dạng đàn hồi và biến dạng dẻo) cho
vật liệu. Độ nhớt chính là sự kết dính trong vật liệu hay khả năng liên kết
các phần tử trong vật liệu.
Như vậy, ta có thể tưởng tượng độ bền, độ cứng chính là
phần chịu lực hay là cốt thép, còn độ nhớt chính là phần chịu biến dạng
hay phần bêtông như cấu tạo của bêtông cốt thép. Khi chịu lực tác động,
phần chịu lực sẽ biến dạng, nhưng phần kết dính lại gây ra lực nhớt cản
trở sự di chuyển của các phần tử cốt, làm tăng độ bền và độ cứng của vật.
Khi chịu tĩnh tại, giới hạn của phần cốt không phụ thuộc vào thời gian tác
động, còn phần liên kết sẽ xuất hiện lực cản có giá trị biến đổi theo thưòi
gian. Nếu tải trọng tác động lâu, phần kết dính hầu như không giúp được
cho phần kết, độ bền của vật liệu chủ yếu là phần cốt. Ngược lại nếu tải
tác động nhanh, lực cản của phần liên kết sẽ lớn giúp cho phần kết thêm
bền. Ví vậy để phá vỡ thể thường cần lực tác độnh lớn hơn lực tĩnh. Quá
trình biến dạng dẻo có thẻ coi như là xuất hiện những vết nứt sơ bộ, phá
vỡ cục bộ phần cốt. Với vận tốc phá vỡ lớn có thể làm cho biến dạng dẻo
không kịp phát triển chỉ còn là biến dạng đàn hồi tức thời và biến dạng

dòn phá vỡ.
Như vậy lực nhớt sẽ làm cho quá trính nghiền tốn thêm năng
lượng, cản trở sự phá vỡ của cật thể.
c) Độ ẩm:
Độ ẩm của vật liệu có ảnh hưởng rất lớn đến cơ tính của nó.
Độ ẩm ảnh hưởng tới hoạt động của các phân tử trong vật liệu. Với những
vật có độ ẩm cao sẽ làm cho các phân tửu của nó hoạt động mạnh, do đó
lực liên kết của các phần tử sẽ phải tốn nhiều năng lượng do được giải
phóng nhiều thông qua hiện tượng thoát nhiệt, do đó làm giảm độ bền
cũng, độ cứng nên khả năng phân chia sẽ dễ dàng. Cồn với những hật có
độ ẩm thấp sẽ làm cho các phần tử ít hoạt động , lực liên kết sẽ tăng nên
độ bền cao việc phá vỡ đòi hỏi phải tốn nhiều năng lượng.
Vậy với vật liệu có độ ẩm cao hay thấp đều không tốt đối với
quá trình nghiền. Vật liệu có độ ẩm cao sẽ làm cho sản phẩm dễ bị nhão,
đặt quệt do có chứa một hàm lượng nước nhất định, làm ảnh hưởng đến
chất lượng sản phẩm. Còn vật liệu có độ ẩm cao sẽ làm cho quá trình
nghiền nhỏ không đều, tạo ra nhiều bụi và tốn nhiều năng lượng, ảnh
hưởng đến chi phí năng lượng riêng. Cho nên độ ẩm của vật liệu vào
khoảng 40% – 60% là phù hợp nhất cho quá trính nghiền.
d) Kích thướt và hình dạng của vật liệu :
Đây là hai yếu tố ảnh hưởng rõ nét đến quá trình nghiền.
Kích thướt vật nghiền lớn hay nhỏ sẽ xác định phương pháp
nghiền và cấu tạo của bộ phận nghiền, cũng như chất lượng của quá trình
Trang 4
Chuyên đề: Các thiết bị cơ bản trong chế biến NSTP Giáo viên: Đinh Vương Hùng
nghiền. Những vật liệu có kích thướt lớn sẽ đòi hỏi cấu tạo của bộ phận
nghiền phức tạp nếu như yêu cầu sản phẩm có hạt nhỏ, ngoài ra kích
thướt lớn còn làm cho quá trình nghiền vỡ tồn nhiều năng lượng và sản
phẩm nghiền ít đồng bộ. Còn kích thướt qua nhỏ sẽ gây ra nhiều bụi trong
quá trình nghiền làm năng suất nghiền bị giảm.

Hình dạng hạt ảnh hưởng đến khả năng phaan chia của vật
liệu. Vì khi lực cơ học phá vỡ tác động sẽ gây ra hiện tượng nến theo mọi
phương, mà với mỗi hình dạng khác nhau của bề mặt nén sẽ cho các các
kết quả phá vỡ khác nhau :
+ Hình tròn do đạc điểm chịu lực của nó là như nhau theo
mọi phương, nên khi phá vỡ sẽ tạo ra đọ đồng đều về kích thướt cao hơn
các dạng khác.
+ Còn các hình khác vì khả năng chịu lượng không như
nhau nên kết quả phá vỡ là khác nhau, độ đồng đều cũng khác tạo nên
những sản phẩm có chất lượng không giống nhau. Theo kết quả nghiên
cứu thì những hình dạng có trục đối xứng sẽ cho độ đồng đều cao hơn.
Đối với quá trình nghiền thì vật liệu hình tròn sẽ chp chất
lượng cao nhất.
e) Trạng thái bề mặt và hệ số ma sát của vật liệu:
Với những trạng thái bề mặt khác nhau của vật nghiền sẽ quyết
định đến phương pháp nghiền sao cho có hiệu quả kinh tế nhất. Với
những vật liệu có bề mặt gồ ghề và hệ số ma sát cao thì thích hợp với
phương pháp nghiền theo kiểu chà xát và ép dập do vật liệu có độ bám
lớn nên dễ dàng bị ép vỡ hay chà xát mà vỡ hơn so với cách va đập hay
cắt nghiến. Do đó sẽ tốn ít năng lượng hơn, tiết kiệm nhiên liệu và đạt
hiệu quả kinh tế cao. Với những bề mặt nhẵn bóng và bằng phẵng, thì có
hệ số ma sát thấp nên dễ trơn trượt khi ép hay chà xát, mà chỉ thích hợp
với phương pháp va đập do vật liệu sẽ không bị bám dính vào bộ phận
nghiền.
Ngoài các yếu tố trên thì quá trình nghiền còn phụ thuộc vào độ
đồng đều của vật liệu.
3.2.2. Nhóm yếu tố của máy nghiền:
3.2.2.1. Các yếu tố động học :
Các yếu tố động học ảnh hưởng đến quá trình nghiền là :
- Công suất động cơ.

- Vận tốc bộ phận nghiền
- Cách cung cấp động lực.
Có thể nói quá trình nghiền diễn ra gắn chặt với sự làm việc của động
cơ . Quá trình nghiền có tốt không ? Sự hoạt động của bộ phận nghiền và
năng suất của quá trình nghiền đều liên quan trực tiếp với động cơ. Trong
đó việc chọn động cơ,cũng công suất động cơ được quyết định bởi tính
chất vật liệu nghiền, tuỳ theo yêu cầu về năng suất và chất lượng sản
phẩm. Công suất động cơ quyết định năng suất quá trình nghiền, và cả chi
Trang 5