ĐỒ án QUÁ TRÌNH THIẾT bị THIẾT kế máy cắt vỏ QUẢ CA CAO

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÀ RỊA – VŨNG TÀU
KHOA HÓA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM

ĐỒ ÁN QUÁ TRÌNH THIẾT BỊ
THIẾT KẾ MÁY CẮT VỎ QUẢ CA CAO



Trình độ đào tạo
Hệ đào tạo:
Khoa:
Chuyên ngành
Lớp:
Khóa học
Giảng viên hướng dẫn
Sinh viên thực hiện










: Đại học
: Chính quy
: Hóa học & CNTP
: Hóa dầu
: DH11H2
: 2011 – 2015

: Th.S Nguyễn Quốc Hải
: Hồ Xuân Hiệp
: Nguyễn Thị Hiếu
: Ngô Lê Huyền Mi

Vũng Tàu, 2014

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÀ RỊA – VŨNG TÀU
KHOA HÓA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM


ĐỒ ÁN QUÁ TRÌNH THIẾT BỊ
THIẾT KẾ MÁY CẮT VỎ QUẢ CA CAO

Trình độ đào tạo
Hệ đào tạo:
Khoa:
Chuyên ngành
Lớp:
Khóa học
Giảng viên hướng dẫn
Sinh viên thực hiện






Vũng Tàu, 2014

: Đại học
: Chính quy
: Hóa học & CNTP
: Hóa dầu
: DH11H2
: 2011 – 2015
: Th.S Nguyễn Quốc Hải
: Hồ Xuân Hiệp
: Nguyễn Thị Hiếu
: Ngô Lê Huyền Mi

NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN QUÁ TRÌNH THIẾT BỊ

I. TÊN ĐỒ ÁN : THIẾT KẾ HỆ THỐNG CẮT VỎ CA CAO

II. NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG:

Phần I : Tổng quan lý thuyết
 Nguyên vật liệu
 Sản phẩm
 Cơ sở lý thuyết quá trình
 Thông số của quá trình
Phần II: Quy trình công nghệ
 Sơ đồ quy trình công nghệ
 Thuyết minh quy trình công nghệ
Phần III: Tính toán thiết kế
 Tính toán cân bằng vật chất, cân bằng năng lượng
 Tính toán thiết bị chính
 Tính toán lựa chọn các thiết bị phụ
Phần IV: Bản vẽ thiết bị chính (vẽ tay )

III. NGÀY GIAO NHIỆM VỤ LUẬN ÁN: 17/03/2014

IV. NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ: 15/05/2014

V. HỌ TÊN NGƯỜI HƯỚNG DẪN : Th.S NGUYỄN QUỐC HẢI

Vũng Tàu , ngày tháng năm 2014

CÁN BỘ HƯỚNG DẪN

Ths. Nguyễn Quốc Hải














MỤC LỤC
LỜI CÁM ƠN
LỜI MỞ ĐẦU
I. TỔNG QUAN VỀ CÂY CA CAO 1
I.1. GIỚI THIỆU CHUNG VỀ CÂY CA CAO 1
I.1.1. Tổng quan về ca cao 1
I.1.2. Một số đặc điểm của cây cacao 1
I.1.3. Ca cao ở Việt Nam 3
I.2. THÀNH PHẦN HÓA HỌC CỦA QUẢ CA CAO 4
I.3. CẤU TẠO CỦA QUẢ CA CAO 5
I.3.1. Lớp vỏ cứng 6
I.3.2. Lớp nhầy 6
I.3.3. Vỏ trấu (vỏ hạt) 7

I.3.4. Hạt cacao 8
I.3.5. Loại ca cao đề xuất 8
II. QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ 9
II.1. SƠ ĐỒ CÔNG NGHỆ 9
II.2. THUYẾT MINH SƠ ĐỒ 10
III. TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ 11
III.1. TÍNH TOÁN THIẾT BỊ CHÍNH 11
III.2. TÍNH TOÁN BĂNG TẢI 15
III.3. CHỌN ĐỘNG CƠ 16
KẾT LUẬN
TÀI LIỆU THAM KHẢO











LỜI CẢM ƠN
Trong cuộc sống của chúng ta, không có sự thành công nào dễ dàng có được và
cũng không có công việc nào có thể hoàn thành mà không có sự hỗ trợ hay giúp đỡ dù
trực tiếp hay gián tiếp của người khác. Nằm trong quy luật đó của cuộc sống, qua
khoảng thời gian 2 tháng nhận và làm đồ án cho tới lúc hoàn thành nhóm chúng em đã
nhận được rất nhiều sự giúp đỡ và chỉ dạy tận tình của các thầy cô giảng viên trong
trường Đại Học Bà Rịa-Vũng Tàu.
Trước tiên với lòng biết ơn sâu sắc nhất, chúng em xin gửi lời cảm ơn chân

thành tới thầy Nguyễn Quốc Hải đã không chỉ truyền đạt cho chúng em những kiến
thức quý báu trên lớp học mà còn tận tình chỉ dạy và từng bước định hướng cho chúng
em có thể triển khai và hoàn thành đồ án của mình.
Chúng em cũng vô cùng biết ơn sự giúp đỡ của các thầy cô giáo khác trong
khoa Hóa Học và Công Nghệ Thực Phẩm, các thầy cô trong khoa Cơ Khí trường Đại
Học Bà Rịa-Vũng tàu, đặc biệt là thầy Lê Hùng Phong- phó trưởng khoa cơ khí. Nhờ
có sự chỉ dạy về chuyên môn cũng như kinh nghiệm quý báu của thầy đã giúp đỡ
chúng em rất nhiều trong quá trình thực hiện và hoàn thành đồ án.
Chúng em cũng xin gửi lời cảm ơn tới bạn bè và các anh chị trong khoa đã trao
đổi và chia sẻ với chúng em về những kiến thức của mình để chúng em có thể hiểu rõ
hơn về nhiệm vụ của mình.
Bài làm của chúng em được thực hiện trong vòng gần 2 tháng với một đề tài
khá mới và bước đầu tìm hiểu về lĩnh vực sáng tạo khoa học, thiết kế chế tạo thiết bị,
kiến thức của chúng em còn hạn chế và nhiều bỡ ngỡ. Do đó không tránh khỏi những
thiếu sót, em mong sẽ nhận được nhiều ý kiến đóng góp của quý thầy cô cùng các bạn
trong lớp để kiến thức của chúng em trong lĩnh vực này được hoàn thiện hơn.
Cuối cùng em xin kính chúc quý thầy cô thật dồi dào sức khỏe, niềm tin để tiếp
tục thực hiện sứ mệnh cao đẹp của mình. Trân trọng.





LỜI MỞ ĐẦU
Ca cao là loài cây có từ rất lâu đời và được rất nhiều nước trên thế giới ưa trồng
vì giá trị kinh tế mà nó mang lại, trong đó có Việt Nam. Ca cao có mặt ở Việt Nam từ
rất sớm, theo chân các nhà truyền giáo phương tây và được trồng rộng rãi ở nhiều nơi,
vùng Tây Nguyên vẫn được xem là điều kiện lý tưởng nhất cho sự phát triển của ca cao.
Chính vì thế, nguồn sản xuất cacao của nước ta tập trung chủ yếu ở khu vực Tây Nguyên.
Quả ca cao sau khi thu hoạch được tách vỏ và đưa vào các quá trình chế biến sâu

để tạo ra các sản phẩm có giá trị kinh tế đồng thời loại ra một khối lượng vỏ rất lớn,
khoảng 50% khối lượng quả, thường được bỏ lại ngay tại vườn. Lợi ích của quá trình
này là giảm công vận chuyển nhưng vỏ cacao trên mặt đất không được xử lý sẽ tạo ra
môi trường rất tốt cho nhiều loài sâu bệnh hại phát triển, phát tán và lây lan do vỏ trái
ca cao khá giàu dinh dưỡng. Do đó, việc tận dụng nguồn vỏ trái ca cao giàu dinh dưỡng
như một nguồn nguyên liệu chính để chế biến thành phân hữu cơ sinh học (dùng bón lại
cho cây ca cao) hoặc thức ăn cho vật nuôi (trâu, bò, v.v ) sẽ góp phần nâng cao hiệu quả
kinh tế, giảm sự thiếu hụt thức ăn cho vật nuôi, giảm thiểu ô nhiễm môi trường, qua đó
giúp cho việc trồng và chế biến ca cao đuợc phát triển một cách hiệu quả và bền vững.
Tuy nhiên, hiện nay ở nước ta chưa phát triển quy trình chế biến để tận thu vỏ
trái ca cao. Chính vì vậy, nhóm chúng em thực hiện đề tài “ Thiết kế thiết bị cắt vỏ ca
cao” với hy vọng có thể đưa ra một phương án tận dụng nguồn vỏ có lợi từ quả ca cao
để sản xuất phân bón và làm thức ăn trong chăn nuôi.







Đồ án quá trình thiết bị GVHD: Th.S Nguyễn Quốc Hải
1


I. TỔNG QUAN VỀ CÂY CA CAO
I.1. GIỚI THIỆU CHUNG VỀ CÂY CA CAO
I.1.1. Tổng quan về ca cao
Ca cao thuộc họ Sterculiaceae, tên khoa học là Theobroma cacao, là thứ duy nhất
trong 22 loài của giống Theobroma được trồng sản xuất.
Hiện nay có 3 vùng chính trên thế giới trồng cacao:

+ Nam Mỹ: Brazil, Ecuador.
+ Tây Phi: Bờ Biển Ngà, Ghana, Cameroon, Nigeria.
+ Đông Nam Á: Indonesia, Malaysia, Việt Nam.
I.1.2. Một số đặc điểm của cây ca cao
Ca cao là cây công ngiệp dài ngày trồng thích hợp ở vùng nhiệt đới. Sau khi trồng
3-4 năm cây bắt đầu ra trái, sau 10 năm thì cây phát triển hoàn thiện. Cây ca cao có thể
thu hoạch quả đến 50 năm.
Cacao là loài cây thân gỗ nhỏ, có thể cao từ 10-20m nếu mọc ra tự nhiên. Trong
điều kiện sản xuất chiều cao trung bình của cây ca cao khoảng 5-7m, đường kính trung
bình khoảng 10-18cm. Trên mỗi thân cacao có thể có từ 4-5 tầng cành.
Điều kiện canh tác: T = 20-30
0
C; lượng mưa 1500-2000mm/năm; độ pH của đất:
6,5 - 6,7; phân bón: đạm, kali và các khoáng vi lượng.
Rễ ca cao có dạng trụ, dài khoảng 1,5-2m. Trên suốt chiều dài của rễ trụ có nhiều
rễ ngang phân nhánh và có rất nhiều rễ con tập trung chủ yếu dưới cổ rễ khoảng 20cm.
Hoa nhỏ, đường kính khoảng 15mm, có cuống dài 1-3cm, màu sắc vàng, đỏ, trắng
hay tím tùy theo loài. Hoa mọc trực tiếp từ sẹo lá của thân và cành, thuộc loại lưỡng tính
và thụ phấn chủ yếu là nhờ côn trùng. 0,5% hoa nở tạo quả, trong đó 90% quả non sẽ bị
khô và rụng.
Quả ca cao có những đặc tính về màu sắc, kích thước và hình dạng quả thay đổi theo
chất lượng giống:


Đồ án quá trình thiết bị GVHD: Th.S Nguyễn Quốc Hải
2


Quả ca cao thường có chiều dài 7 – 30cm, đường kính 7-9cm, khối lượng khoảng
200g hoặc hơn tùy giống. Hình dáng quả thay đổi từ hình cầu đến hình oval đến hơi dài,

nhọn hoặc hình trứng.
Quả chưa chín có thể có màu xanh, đỏ tím hoặc xanh điểm sắc đỏ tím Khi quả
đạt độ chín, màu xanh chuyển qua màu vàng, màu đỏ tím thường chuyển qua màu da
cam.
Quả ca cao có chứa từ 25 đến 80 hạt. Hạt ca cao có hình trứng, hơi dẹt và thường
có màu tím hoa cà hơi đỏ nhạt. Hạt ca cao là hạt không có nhân, mập, dài 2 – 3cm, có
lớp cùi nhớt màu trắng, có vị ngọt hơi chua bao quanh. Kế lớp cùi nhớt là lớp vỏ mỏng
dễ vỡ cũng được gọi là vỏ cứng và phần vỏ lụa trông rất mỏng có màu trắng mỡ bọc lấy
lõi hạt và ăn vào phần lõi hạt, chia lõi hạt ra thành những ô góc cạnh.


Hình 1: Hạt ca cao

Trên thế giới, ca cao có nhiều dòng, nhóm. Mỗi dòng, nhóm đều mang những đặc tính
khác nhau, thích hợp trên những vùng sinh thái khác nhau. Có 3 chủng ca cao chủ yếu
là: Forastero, Criollo và Trinitario. Trồng phổ biến nhất là: Criollo và Forastero.
Trinitario là kết quả của sự lai phổ biến nhất là: Criollo và Forastero. Trinitario là kết
quả của sự lai tạo giữa 2 giống trên.

Đồ án quá trình thiết bị GVHD: Th.S Nguyễn Quốc Hải
3



Bảng 1: Những đặc tính chính của các nhóm ca cao
I.1.3. Ca cao ở Việt Nam
Ở Việt Nam, ca cao được du nhập vào rất sớm, theo chân các nhà truyền giáo phương
Tây.

Cây ca cao là một lọai cây kinh tế được trồng ở nhiều nước. Đây là loại cây công nghiệp
có giá trị cao khoảng 1500-1600 USD/tấn. Tại Việt Nam, ca cao hiện nay đang được
khuyến khích trồng thay các loại cây khác. Do có điều kiện khí hậu thuận lợi nên sản
lượng hiện nay tăng lên rất rõ rệt khoảng 500.000 tấn trái/năm.
Hiện tại, ca cao được trồng rộng rãi ở nhiều nơi: Tây Nguyên, một số tỉnh vùng Đồng
bằng sông Cửu Long, Bà Rịa-Vũng Tàu, Bình Phước. Trong đó, vùng Tây Nguyên vẫn
được đánh giá là có điều kiện lý tưởng nhất cho sự phát triển của cây ca cao. Ở đây, theo
nghiên cứu thống kê thì cây ra hoa cho quả quanh năm, sản lượng bình quân đạt 3 kg
hạt khô/1 cây 5 năm tuổi.
Năm 2009, sản lượng ca cao của Việt Nam đạt 1000 tấn hạt khô. Trong đó, ĐakLak
chiếm 33%, Bến Tre 25%, Bà Rịa-Vũng Tàu 17%, Tiền Giang 5% và Bình Phước 2%.
Định hướng phát triển cây ca cao ở nước ta trong thời gian tới, theo mục tiêu của Bộ
Đặc điểm
Criollo
Forastero
Trinitario
Dạng quả
Dài, thuôn, nhọn
đầu
Tròn, bầu dục
Dài
Sống quả
Nhọn, rãnh sâu
Trơn, không rãnh
sâu
Rãnh sâu không rõ
nét
Kết cấu vỏ quả
Mỏng, mềm, ít mô
gỗ

Cứng, dày, nhiều
chất gỗ
Hầu hết cứng
Màu sắc
Vàng-đỏ, các đốm
nâu nhỏ
Xanh vàng
Không nhất định
Hoa
Nhụy hồng nhạt
Nhụy màu tím
có xanh có đỏ
Hạt
20 – 40 hạt
30 – 60 hạt
Nhiều hơn 40 hạt
Đồ án quá trình thiết bị GVHD: Th.S Nguyễn Quốc Hải
4


Nông Nghiệp và Phát triển Nông thôn là phát triển bền vững cây ca cao ở Việt Nam
nhằm tăng khối lượng sản phẩm hàng hóa, tăng hiệu quả kinh tế trên đơn vị diện tích
đất, nâng cao thu nhập cho người dân và bảo vệ môi trường.
I.2. THÀNH PHẦN HÓA HỌC CỦA QUẢ CA CAO
Bảng 2: Thành phần hóa học của hạt ca cao tươi

Phôi nhũ có hàm lượng bơ ca cao khá cao, chiếm tới 48-50% so với trọng lượng
hạt đã lên men và sấy khô, vỏ hạt có một ít và không có ở chất nhầy. Bơ cacao chiết từ
hạt có dạng tinh thể nhỏ, màu trắng và mùi thơm đặc trưng. Nó góp phần tạo mùi vị cho
ca cao.

Chất nhầy có chứa một hàm lượng đường (glucose, fructose, sucrose) và nước
khá cao. Ngoài ra, còn có một lượng acid citric làm cho pH của chất nhầy luôn ổn định
ở 3,5.
Theobromine thuộc họ akaloid là thành phần đặc trung của hạt cacao vì nó tạo ra
vị đắng đặc trưng. Chiếm từ 1,5-1.7% trọng lượng quả. Chất theobromine thường ở dạng
bột với tinh thể màu trắng và có vị đắng, thăng hoa ở nhiệt độ 308
0
C.
STT
Thành phần (%kg)
Phôi nhũ
Cùi
Vỏ hạt
1
Nước
35
84,5
9,4
2
Cellulose
3,2
-
13,8
3
Tinh bột
4,5
-
46
4
Pentosan

4,9
2,7
-
5
Saccharose
-
0,7
-
6
Glucose + Fructose
1,1
10
-
7
Bơ ca cao
31,3
-
3,8
8
Protein
8,4
0,6
18
9
Theobromine
2,4
-
-
10
Enzym

0,8
-
-
11
Polyphenol
5,2
-
0,8
12
Acid
0,6
0,7
-
13
Muối khoáng
2,6
0,8
8,2
Đồ án quá trình thiết bị GVHD: Th.S Nguyễn Quốc Hải
5


Cafein có công thức tổng quát là 1,3,7-trimetylxantin, là một chất kích thích vì
có khả năng tác động lên hệ thần kình gây cảm giác hưng phấn, sảng khoái cho
người dùng. Nhưng nếu quá cao thì nó sẽ trở thành một chất độc đối với cơ thể
con người. Hàm lượng cafein tối đa trong vỏ là 0.7% nên không có khả năng gây
hại cho con người.
Tinh bột chiếm thành phần nhiều nhất, khoảng 4.5% trong phôi nhũ và có đến
46% trong vỏ quả hạt. Đường có trong phôi nhũ chủ yếu là pentosan, saccharose, glucose
và fructose nhưng hàm lượng không cao.

Thành phần protein nhiều nhất trong quả cacao là albumin và globulin. Trong đó,
vỏ quả chiếm một lượng protein là 18% trọng lượng quả, cùi chiếm 0,6% và trong nội
nhũ chiếm 8,4%.
Ngoài ra, quả cacao còn chứa các thành phần acid hữu cơ tồn tại ở 2 dạng: dễ bay
hơi và khó bay hơi, nó sẽ được loại bỏ trong quá trình chế biến, chất tạo thơm D-Linalool
là thành phần có giá trị nhất trong quả cacao và các khoáng chất khác (Fe, K, P, Mg, ).

Hình 2: Giống ca cao Forastero
I.3. CẤU TẠO CỦA QUẢ CA CAO







Hình 3: Cấu tạo từ ngoài vào trong của quả ca cao

Đồ án quá trình thiết bị GVHD: Th.S Nguyễn Quốc Hải
6


I.3.1. Lớp vỏ cứng
Vỏ ca cao chứa 3-4% kali trên trọng lượng chất khô, là nguồn phân bón giàu kali. Vỏ
quả ca cao khô, xay nhỏ có thể độn vào thức ăn cho bò, cừu, dê hoặc có thể ủ làm phân
bón
Thành phần hóa học của vỏ như sau:
Stt
Thành phần
Trung bình( % của

tổng lượng chất khô )
1
Protein
6,25
2
Chất xơ
27,30
3
Tro
8,1
4
Na
0,01
5
K
3,2
6
Ca
0,44
7
P
0,09

Thành phần khối lượng của lớp vỏ cứng như sau:
Thành phần
Hàm lượng (%)
Acid hữu cơ
0,7
pentoze
6

Chất xơ
16,5
glucid
46
protein
18
Cafein
0,3
Thembromine
0,75
I.3.2. Lớp nhầy
Thành phần khối lượng của lớp vỏ nhầy




Đồ án quá trình thiết bị GVHD: Th.S Nguyễn Quốc Hải
7


Thành phần (%)
Lớp nhớt
Nước
84,5
cellulozo
-
Tinh bột
-
Pentose
2,7

Saccarose
0,7
Glucose + Fructose
10
Bơ cacao
-
Protein
0,6
Theobromine
-
Enzym
-
Polyphenol
-
Acid
0,7
Mk
0,8
I.3.3. Vỏ trấu (vỏ hạt)
Thành phần của vỏ trấu

Thành phần (%)
Vỏ trấu
Nước
9,4
Cellolose
13,8
Tinh bột
-
Pentose

-
Saccarose
-
Glucose + Fructose
-
Chất béo
3,8
Protein
-
Theobromine
-
Enzym
-
Polyphenol
0,8
Acid
-
Muối khoáng
8,2
Đồ án quá trình thiết bị GVHD: Th.S Nguyễn Quốc Hải
8


I.3.4. Hạt cacao
Thành phần hạt ca cao

I.3.5. Loại ca cao đề xuất
Đồ án thiết kế thiết bị cắt vỏ ca cao sử dụng chủng ca cao Forastero vì chủng này
khá phổ biến ở Việt Nam.
Nguồn gốc: khu vực thượng lưu Amazon (Ecuador và Venezuela).
Đặc điểm: có sản lượng cao và khả năng chịu bệnh.
Hình dạng: vỏ quả Forastero thường có màu xanh hay ôliu, khi chín có màu
vàng. Trái ít có hoặc không có rãnh, bề mặt trơn, đỉnh tròn. Vỏ dày và khó cắt vì ở trong
có nhiều chất gỗ.
Thông số chính của quá trình:
 Năng suất nhập liệu: Q = 1 tấn / ngày = 1000 kg/ngày.
 Kích thước nguyên liệu đi vào: 20 x 8 (cm)
 Kích thước sản phẩm đi ra: 1 x1 (cm)
Thành phần (%)
Hạt
Nước
35,5
Cellolose
3,2
Tinh bột
4,5
Pentose
4,9
Saccarose
0,7
Glucose + Fructose
1,1
Bơ ca cao
31,3
Protein

8,4
Theobromine
2,4
Enzym
0,8
Polyphenol
5,2
Acid
0,6
Muối khoáng
2,6
Đồ án quá trình thiết bị GVHD: Th.S Nguyễn Quốc Hải
9


II. QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ
II.1. SƠ ĐỒ CÔNG NGHỆ

Đồ án quá trình thiết bị GVHD: Th.S Nguyễn Quốc Hải
10


II.2. THUYẾT MINH SƠ ĐỒ
Để làm nguyên liệu cho qua trình cắt, vỏ quả ca cao phải trải qua quá trình tách
để tách nó ra khỏi hạt ca cao.Sau khi trải qua quá trình tách vỏ, vỏ ca cao sẽ được cho
vào quá trình cắt với các thông số như sau: năng suất nhập liệu là 1 tấn/ngày, kích thước
vỏ trước khi cắt là 20 x 8 cm, sau khi cắt là 1x1 cm.
Vỏ ca cao được tách ra từ thiết bị tách vỏ, sẽ được đưa vào băng tải và được hệ
thống băng tải lòng máng đưa vào thiết bị cắt. Sau khi đi vào thiết bị cắt, nguyên liệu sẽ
lần lượt đi qua 3 tầng lưỡi cắt và được cắt nhỏ dần. Sau một thời gian được cắt nhỏ trong
thiết bị, cho tới lúc nguyên liệu đạt kích thước đầu ra là 1x1 cm thì nguyên liệu sẽ được
đưa ra ngoài qua hai 2 cửa thoát ở dưới đáy thiết bị.
Sản phẩm sau quá trình cắt là vỏ quả ca cao kích thước nhỏ (1x 1cm) sẽ được
đưa đi để ủ làm phân bón hoặc làm thức ăn vỗ béo cho trâu, bò…

Đồ án quá trình thiết bị GVHD: Th.S Nguyễn Quốc Hải
11


III. TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ
III.1. TÍNH TOÁN THIẾT BỊ CHÍNH
- Năng suất nhập liệu:
Q = 1 tấn/ngày = 1000 (kg/ngày) =


(kg/h)
- Thể tích trung bình của vỏ quả ca cao:
V
đ
= .20.8
2
= 4019 (cm
3
)
- Khối lượng riêng vỏ ca cao:
 =




=


= 0,0622 (g/cm
3
) = 62,2 (kg/m
3
)
Trong đó: m: khối lượng trung bình vỏ ca cao (g)
V
đ
: thể tích trung bình quả ca cao
- Thể tích nhập liệu:
V =


=


= 0,67 (m
3
/h) = 1,86.10
-4
(m
3
/s)
- Thể tích vỏ sau khi cắt:
V
s
= 3,14 (cm

3
)
- Thể tích sản phẩm ra khỏi thiết bị:
V
1
= 1,45.10
-7
(m
3
/s)
- Thể tích chứa của thiết bị:
V
2
= V - V
1 =
1,85855.10
-4
(m
3
/s)
+ Để đảm bảo quá trình cắt đạt hiệu suất cao nhất ta phải chọn tốc độ di chuyển
của vật liệu nhỏ kết hợp với tốc độ vòng quay nhanh.
+ Chọn vận tốc di chuyển của vật liệu trong thiết bị là:
 = 0,6 (mm/s)
- Thời gian lưu:
t =


=




= 1453 (s)
L: độ dài roto, chọn L = 0,9m = 90cm
- Thể tích của thiết bị chứa đầy:
V
lt
= V
2
.t = 1,85855.10
-4
. 1453 = 0,27 (m
3
)
- Thể tích thực của thiết bị:
V
tt
=



=


= 0,3 (m
3
), : hệ số chứa đầy
- Số quả ca cao trung bình thiết bị chứa:







=




= 67 (quả)
Đồ án quá trình thiết bị GVHD: Th.S Nguyễn Quốc Hải
12


=> Số lượng quả phù hợp với thể tích chứa thiết bị
- Thiết bị là một khối chóp cụt. Do đó:
















= 0,3 (m
3
)
Với: L = 90 cm (chiều cao roto)
S
1
:

diện tích đáy lớn của thiết bị (cm
2
)

S
2
: diện tích đáy bé của thiết bị (cm
2
)
- Để đảm bảo phần lớn nguyên liệu ban
đầu được cắt ta chọn:
D = 7 (cm)
tg  =


=>  = 4,5
0

+ Kích thước đáy lớn: x = 66 (cm)
+ Kích thước đáy bé: y = 52 (cm)
- Chiều dài lưỡi cắt:

l =


=


= 21 (cm)
d: đường kính roto, chọn d = 10 (cm)
- Theo yêu cầu của nhập liệu và để phù hợp với tốc độ làm việc của roto, chọn bề
dày lưỡi cắt: B = 0,4 (cm).
- Để đảm bảo kích thước vỏ sau khi cắt là 1cm và tránh việc tồn đọng vỏ dưới
đáy thì khoảng cách của tầng lưỡi cắt cuối cùng cách đáy thiết bị h
3
= 1,2 (cm).
+ Khoảng cách từ lưỡi cắt tầng 3 đến thành bình là:
D
3
= tan. h
3
= tan4,5
0
.1,2 = 0,1 (cm)
+ Để vật liệu không bị rơi khi thực hiện cắt ở tầng 2 thì khoảng cách từ lưỡi cắt
tầng 2 đến thành bình là D
2
= 3cm.
+ Khoảng cách giữa lưỡi cắt tầng 2 và tầng 3 là:
h
2
=




– (h
3
+ B) =



– (1,2 + 0,4) = 36,5 (cm)
- Lưỡi cắt tầng đầu tiên được lắp đặt cách trục roto quay là 10 (cm) để tạo
vùng thể tích cho nhập liệu không bị gián đoạn.
+ Khoảng cách từ lưỡi cắt tầng đầu tiên đến thành bình là:
D
1
= tanα.(L – 10) = tan(4,5
0
).80 = 6,3 (cm)
+ Khoảng cách giữa lưỡi cắt tầng 2 và tầng 1 là:
Đồ án quá trình thiết bị GVHD: Th.S Nguyễn Quốc Hải
13


h
1
=


– (h
3

+ h
2
+ 3.B+ 10) =



– (1,2 + 36,5 + 3.0,4+ 10)
= 41.1 (cm)
Vì cấu tạo của thiết bị cắt vỏ ca cao là khối lập phương, còn lưỡi cắt chuyển động
tròn đều đồng tâm với trục roto nên ta thiết kế thêm dao vát nhỏ ở 4 góc của thiết bị có
kích thước 2cm để giảm ma sát khi nguyên liệu va đập vào thành bình.
- Khoảng cách trung bình của roto quay mỗi tầng:
L
p
= 30 (cm)
- Tốc độ quay roto:
N =












 



=








= 7,5
 
p
= 355 (m/h) = 5,9 (m/phút) = 0,1 (m/s)
Trong đó, L
p
: chiều dài mỗi bậc roto (m)
d: đường kính roto (m)
V
P
: vận tốc roto quay
z: số đầu lưỡi cắt 1 bâc


= 3,25
Số vòng quay của lưỡi cắt hay roto:
n =





=


= 0,3 (vòng/s)
Với, n: số vòng quay của roto (vòng/s)
V
P
: vận tốc quay của roto (m/s)
d: đường kính roto (mm)
Khối lượng lưỡi cắt mỗi tầng: m
c
= 10 (kg)
Chu vi vòng quay của lưỡi cắt:
C = 2..R = 2..(l + 5) = 2..(21 + 5) = 52. (cm) = 0,52 (m)
Tốc độ quay của lưỡi cắt:
v
c
= 0,52.π.0,3 = 0,156. = 0,5 (m/s)
Tiết diện tiếp xúc của lưỡi cắt:

Đồ án quá trình thiết bị GVHD: Th.S Nguyễn Quốc Hải
14


F =




=



= 12,56 (mm
2
)
Với B: chiều dày lưỡi cắt
Lực ép của lưỡi cắt vào nguyên liệu:
N =






=




= 625 (N)
Ứng suất của vật liệu làm lưỡi cắt:
 =


= 50 (N/mm
2
)
- Chọn vật liệu làm lưỡi cắt và thành thiết bị là thép vì lực nén của nguyên liệu

lên nó là như nhau. Phù hợp với  = 50 (N/mm
2
) vật liệu là thép.
- Để tránh việc thiết bị bị biến dạng và phù hợp với lực ép của quá trình cắt, bề
dày của thành thiết bị có giới hạn ≥ 2 cm.
Thiết kế lưỡi cắt như hình vẽ:

Để giảm ma sát trong quá trình cắt vật liệu, ta thiết kế lưỡi cắt thành 2 phần lưỡi,
một lưỡi nằm phía bên phải chuyển động theo chiều quay roto (cùng chiều kim đồng
hồ) là phần cắt chính. Lưỡi bên trái chủ yếu là để cố định nguyên liệu trong quá trình
cắt.
- Cacao đi vào tầng thiết bị đầu tiên được cắt nếu tạo khoảng cách giữa 2 lưỡi cắt
là 7cm và khoảng cách từ thành bình đến bề rộng lớn nhất của lưỡi là 9cm.
+ Khoảng cách từ đầu lưỡi cắt đến bề rộng tối đa của lưỡi là:
D
r
= 9-D
1
= 9-6,3 = 2,7 (cm)
+ Chu vi của lưỡi cắt ở vị trí lưỡi đạt bề rộng tối đa:
C
1
= 2π (l +


 

= 2π (21 + 5 - 2,7) = 146,324 (cm)
- Khoảng cách trung bình giữa các trục lưỡi cắt:







 (cm)
- Bề rộng tối đa của lưỡi cắt:
B
r
= 18,3 – 7 = 11,3 (cm).
Do đó, ta thiết kế lưỡi cắt chính là 9cm và lưỡi cắt phụ là 2,3 cm.
Đồ án quá trình thiết bị GVHD: Th.S Nguyễn Quốc Hải
15


III.2. TÍNH TOÁN BĂNG TẢI
Năng suất băng tải: Q
t
=  .V (tấn/h)
S = .a.b = .8.8 = 200(cm
2
) = 0,02 (m
2
)
 = S. = 0,02.62,2 = 1,244 (kg/m)
Trong đó:
V: tốc độ di chuyển của băng tải (m/s)
: khối lượng tải theo chiều dài (kg/m)
S: tiết diện cắt ngang của ca cao trên băng tải (m2)
 : khối lượng riêng của vỏ ca cao (kg/m

3
)
- Theo yêu cầu năng suất nhập liệu: Q=


(tấn/h)
Vì tránh nguyên liệu bị giảm độ tịnh tiến khi hoạt động trên băng tải
 Chọn năng suất nhập liệu của băng tải


(tấn/h)
 Vận tốc di chuyển của băng:
ν
b
=



= 0,0186 (m/s) = 1,86 (cm/s)
- Chiều rộng băng tải:
B
t
= 1,1.










+ 0,05
= 1,1.




+ 0,05
= 0,47 m
Với: B
t
: bề rộng băng tải (m)
 = 62,2 (kg/m
3
): khối lượng riêng của vỏ ca cao
K
b
= 580: hệ số phụ thuộc hình dạng bằng
K
g
= 0,85: hệ số giảm năng suất
Để vật liệu không bị rơi ra khỏi thiết bị và phù hợp với băng tải cong dạng lòng máng,
ta kết hợp điều kiện:
h
m
= 2.

d
max

+ 200 , với h
m
: chiều cao lòng máng
Với: d
max
= 9 cm: kích thước bề rộng lớn nhất của quả ca cao
 h
m
= 2.90 + 200 = 380 mm = 38cm
Đồ án quá trình thiết bị GVHD: Th.S Nguyễn Quốc Hải
16


- Chọn chiều rộng của đáy băng tải lớn hơn chiều rộng nhưng nhỏ hơn chiều dài
của quả ca cao để đảm bảo nó đi theo đúng định hướng đã thiết kế.
 Chọn chiều rộng đáy: 15 cm
Khi đó góc nghiêng của động cơ là:
tan =





=


=>  = 23
0

Chọn góc nghiêng  = 25

0

- Chiều dài băng tải:
L
b
= h
m
/ sin  = 1,5/sin 25
0
= 3,5 m
h
m
: chiều cao của toàn thiết bị, với h
m
=
1,5m
Kết luận: chọn băng tải cho thiết bị là băng tải dạng lòng máng làm bằng cao su.
III.3. CHỌN ĐỘNG CƠ
- Công suất máy được tính theo công thức sau:


=


. 18,97 .w
i
. (










 =


. 18,97 . 4,6 . (



-



) = 752
Trong đó: P: là công suất máy cắt (w)
Q: là năng suất máy cắt
Q= 1 tấn/ ngày = 6,94.10
-4
tấn/phút
W
i
= 4,6: chỉ số trung bình khi cắt
d
d
,d
c

: kích thước nguyên liệu trước và sau khi cắt
=> P = 0,52 (kw) = 520 (w)
- Số vòng quay của trục quay
n = 0,3( vòng/s) = 18 ( vòng/phút)
Để đảm bảo cho máy hoạt động với năng suất như trên thì động cơ quay cho thiết bị
phải đáp ứng được 2 yêu cầu sau:
 Công suất của động cơ phải ≥ công suất của máy (≥ P = 520 w)
 Số vòng quay của động cơ phải ≥ số vòng quay của roto (≥ n = 18
vòng/phút)
 Chọn động cơ quay có công suất nhỏ làm động cơ cho thiết bị. Tra bảng các
thông số kỹ thuật của động cơ 4A, sách tính toán dẫn động cơ khí tập 1
trang 238, ta chọn động cơ 4A80B8Y3 để dẫn động quay cho thiết bị.
Đồ án quá trình thiết bị GVHD: Th.S Nguyễn Quốc Hải



KẾT LUẬN

Sau gần 2 tháng làm đồ án dưới sự hướng dẫn nhiệt tình và chu đáo của Th.s
Nguyễn Quốc Hải và các thầy cô giáo khác cộng với sự nỗ lực của bản thân, chúng em
đã hoàn thành xong đồ án với đề tài “Thiết kế thiết bị cắt vỏ ca cao”.
Về cơ bản, chúng em đã thiết kế được các bộ phận bên trong thiết bị cắt đáp ứng
được năng suất nhập liệu, tránh được hiện tượng tạo độ nhớt khi cắt, tạo được sản phẩm
sau khi cắt có kích thước phù hợp với mục đích ủ làm phân bón hoặc chế biến thức ăn
vỗ béo trong chăn nuôi.
Tuy nhiên, do thời gian làm đề tài và trình độ kiến thức của bản thân có hạn nên
đồ án thiết kế còn nhiều thiếu sót, mới chỉ dừng lại ở nghiên cứu thiết kế trên lý thuyết,
chưa tiến hành trong thực nghiệm. Để đề tài được hoàn thiện và chi tiết hơn, em mong
muốn khoa Hóa học và công nghệ thực phẩm tạo điều kiện cho nhóm em hay sinh viên
khóa sau tiếp tục nghiên cứu và hoàn thiện đề tài để có thể ứng dụng vào thực tế đóng

góp cho sản xuất và chăn nuôi.













Đồ án quá trình thiết bị GVHD: Th.S Nguyễn Quốc Hải



TÀI LIỆU THAM KHẢO

1) Tính toán dẫn động cơ khí tập 1, Trịnh Chất
2) Đề tài công nghệ sản xuất bột ca cao

3) Đề tài sử dụng vỏ ca cao trong khẩu phần nuôi vỗ béo bò tại Đăk Lăk
/>nuoi-vo-beo-bo-tai-dak-lak-7559/
4) Nghiên cứu chế biến vỏ ca cao thành phân bón hữu cơ và thức ăn bổ sung cho bò
/>nghien-cu-ch-bin-v-trai-ca-cao-thanh-phan-bon-hu-c-va-thc-n-b-sung-cho-
bo.html
5) Đồ án thiết kế máy nghiền búa trong xử lý rắn
/>chat-thai-ran-1056/

6) Đồ án thiết kế hệ thống băng tải vận chuyển hàng hóa theo nhiều hướng
/>hang-hoa-theo-nhieu-huong-26370/
7) Bài giảng thiết kế tính toán băng tải
/>19110/
8) Đồ án môn học chi tiết máy
/>ban-tai-quot-sv-thiet-ke-nguyen-ba-an-dhspkthy-217466
9) Đồ án chi tiết máy: chọn động cơ dẫn động