khóa luận tốt nghiệp Kỹ thuật chế biến nông sản - thiết kế máy nghiền trục có kèm bản vẽ

ĐỒ ÁN KỸ THUẬT CHẾ BIẾN NÔNG SẢN THỰC PHẨM
MỞ ĐẦU
Hiện nay trên thế giới, ngành công nghiệp chế biến lương thực,
thực phẩm đã và đang phát triển với những thành tựu hết sức to lớn,
đem lại cho con người cũng như vật nuôi những nguồn thực phẩm
mới, có giá trị trong sử dụng cũng như chất lượng mà chúng mang lại.
Từ những nguồn nguyên liệu thô sơ như lúa gạo, lúa mỳ, ngô, khoai…
qua quá trình chế biến đã tạo ra rất nhiều sản phẩm khác nhau, đáp
ứng nhu cầu của con người cũng như ngành chăn nuôi trên thế giới.
Để thực hiện quá trình chế biến đó, con người đã phải dùng đến sự trợ
giúp của các loại máy móc, thiết bị chuyên dùng, một trong các thiết
bị không thể thiếu đó là máy nghiền nhỏ vật liệu.
Nghiền là quá trình tác dụng lực cơ học nhằm làm nhỏ vật liệu
rắn để tăng diện tích bề mặt riêng, tại điều kiện thuận lợi cho quá trình
hòa tan, quá trình truyền nhiệt, chuyển khối và các yêu cầu công nghệ
khác trong các quá trình sản xuất lương thực, thực phẩm, chế biến
thức ăn chăn nuôi…
Phương pháp nghiền được sử dụng rất rộng rãi trong công
nghiệp chế biến lương thực, thực phẩm, dược phẩm, trong công
nghiệp hóa chất, vật liệu xây dựng…
Trong đề tài này em thực hiện thiết kế máy nghiền trục cuốn,
với nguyên liệu nghiền là malt, nguyên liệu để dùng trong ngành sản
xuất bia trên thế giới cũng như Việt Nam. Trong quá trình thực hiện
em sẽ cố gắng hết mình, có gì thiếu sót e mong thầy và các bạn tận
tình giúp đỡ. Em xin chân thành cảm ơn.
Sinh viên thực hiện


PHẦN I. MỤC ĐÍCH, YÊU CẦU, NHIỆM VỤ THIẾT KẾ.
1.1

1.2

1.3

Mục đích.
Giúp sinh viên nắm vững hơn kiến thực đã học, đặc biệt là môn
kỹ thuật chế biến nông sản thực phẩm.
Yêu cầu.
Sinh viên phải biết lựa chọn được phương án thiết kế hợp lý
trên cơ sở phân tích ưu nhược điểm của các loại máy hiện có.
Biết cách lập bản vẽ thiết kế để chế tạo máy theo yêu cầu gồm
bản vẽ tổng thể, bản vẽ cụm và các bản vẽ chi tiết cần thiết để thể hiện
một cách rõ ràng nhất về máy.
Nhiệm vụ thiết kế.
Thiết kế máy nghiền trục cuốn hai cặp trục dùng cho nghiền
malt bia.

PHẦN II. TỔNG QUAN VỀ VẬT LIỆU VÀ MÁY NGHIỀN.
1.1

Sơ lược về bia và quá trình sản xuất malt bia.

1.1.1 Sơ lược về bia và các ứng dụng của bia.
a.

Sơ lược về bia.
Bia là một trong những đồ uống lâu đời nhất thế giới, lịch sử
bia có niên đại đến 6000 năm TCN, nó đã được ghi lại trong văn bản
lịch sử của vùng Lưỡng Hà.
Đối với các nước có nền công nghiệp phát triển, đời sống kinh

tế cao thì bia được sử dụng phổ biến như một thứ nước giải khát. Hiện
nay bia đã được phát triển và có mặt tất cả các nước trên thế giới,
năng suất sản xuất bia và lượng tiêu thụ ngày càng tăng cao. Trong
những nước sản xuất bia lớn trên thế giới thì Trung Quốc hiện là nước
giữ vị trí số 1, tiếp ngay sau đó là các nước Hoa Kỳ, Braxin, Liên
bang Nga. Đức là một đất nước nổi tiếng của bia với sản lượng 95
triệu hectolit năm 2012, CHLB Đức vẫn giữ vị trí thứ 5 trên thế giới.
Báo cáo thấng 7/2013 cho thấy, châu Phi là khu vực có tốc độ
phát triển ngành bia nhanh nhất thế giới. Năm 2012, sản lượng bia của
toàn thế giới chỉ tăng 22 triệu lít, tức là còn thấp so với năm 2011,
nhưng một nửa con số đó thuộc về lục địa đen. Xét về tốc độ tăng
trưởng, châu Phi còn qua mặt cả Trung Quốc. Theo thống kê, sản
lượng của nhóm 40 nước sản xuất bia hàng đầu thế giới trong năm


2012 là khoảng 1,8 tỷ hectolit, tương đương 92% sản lượng bia toàn
cầu, còn lại 8% là phần của 130 quốc gia và vùng lãnh thổ.

Ở Việt Nam ngành sản xuất bia đã có từ khá lâu, tuy nhiên nó
chỉ phát triển mạnh mẽ vào những năm đầu thế kỷ 21 cho đến nay.
Theo thống kê sơ bộ của các doanh nghiệp sản xuất bia Việt Nam,
năm 2012 cả nước tiêu thụ gần 3 tỷ lít bia, tức bình quân 28 – 30
lít/người/năm. Việt Nam vẫn giữ vị trí thứ ba nước có sản lượng tiêu
thụ bia cao nhất châu Á chỉ sau Nhật và Trung Quốc. Trong 10 năm
qua, tốc độ tiêu thụ bia của Việt Nam đã tăng hơn 200%, cụ thể năm
2003, sản lượng bia trong nước đạt 1,29 tỷ lít, chỉ 5 năm sau đã vượt
mốc 2 tỷ lít và hiện nay đã đạt mức gần 3 tỷ lít. Theo Bộ Kế hoạch và
Đầu tư, cả nước hiện có khoảng 350 cơ sở sản xuất bia đặt trụ sở tại
khắp các tỉnh, thành và vẫn tiếp tục tăng về số lượng. Trong danh sách
này, hơn 20 nhà máy đạt công suất trên 20 triệu lít, 15 nhà máy công

suất lớn hơn 15 triệu lít và 268 cơ sở có năng lực sản xuất dưới 1 triệu
lít mỗi năm.
Để sản xuất ra được các loại bia, nhà sản xuất sẽ phải
dùng đến rất nhiều loại nguyên liệu, trong đó có bốn loại nguyên liệu
chính là: malt đại mạch, hoa houblon, nước và nấm men. Chất lượng
của chúng quyết định đến chất lượng của bia thành phẩm. Malt là
thành phần chính quan trọng để làm ra bia. Do đó chất lượng malt


cũng như các công đoạn nghiền, nấu…đòi hỏi phải tiến hành sao cho
hiệu suất là tối đa.
b. Ứng dụng của bia trong đời sống con người.
Ngoài đáp ứng nhu cầu giải khát, bia còn có nhiều tác dụng rất
tốt trong đời sống chúng ta.
Theo kết quả của một công trình nghiên cứu, tắm bia có tác
dụng làm ẩm da, thông lỗ chân lông, thúc đẩy làm lành vết thương,
kích thích tuần hoàn máu và hạ áp huyết. Ngày càng có nhiều cơ sở
spa và trung tâm điều dưỡng tận dụng những tố chất tuyệt vời này của
bia. Thậm chí những người hoạt động thể thao cũng được bác sỹ chỉ
định uống một vại bia sau khi luyện tập tích cực, vất vả. Hơn hẳn mọi
thứ nước uống khác, bia có khả năng bổ sung cho cơ thể sự thiếu hụt
các thành phần vi khoáng đã bị tiêu hao trong quá trình hoạt động thể
lực tích cực. Vì những lý do bổ dưỡng như thế, nên từ lâu dân chấu
Âu đã có nhiều kinh nghiệm đưa bia vào nhà bếp để chế biến ra những
món ăn bổ dưỡng độc đáo như: rau om bia với thịt bê, cá chép hấp
bia, nướng bánh gato…
Ngoài bổ dưỡng và làm đẹp thì bia còn có những ứng dụng bất
ngờ. Có thể dùng bia để gội đầu, chữa bệnh sạn thận, diệt trừ sâu róm
trong vườn cây cũng như xua đuổi ong bướm, côn trùng gây hại, làm
dịu cơn đau bụng, đánh bóng đồ gỗ và đặc biệt là nó có thể làm cây

cối phát triển nhanh hơn.
1.1.2 Qúa trình sản xuất malt bia.
Các công nghệ sản xuất malt gồm 2 bước cơ bản là sản xuất
malt tươi và sản xuất malt thành phẩm.
Bước 1: gồm hai giai đoạn là ngâm đại mạch và ươm mần đại mạch.
Bước 2: gồm các giai đoạn là sấy malt tươi và tách rễ, làm bóng, đóng
gói và bảo quản.
.


Hình 1. Malt bia tiệp
Hạt đại mạch sau khi được chuẩn bị sẽ tiến hành theo các
bước sau để sản xuất ra malt:
Hạt đại mạch
↓
Làm sạch
↓
Ngâm hạt
↓
Ươm mầm
↓
Sấy
↓
Tách rễ
↓
Malt
Làm sạch, phân loại và bảo quản đại mạch: đại mạch nhập vào nhà
máy còn nhiều tạp chất như các hạt vỡ, rác và nhiều tạp chất khác,
vì vậy trước khi đưa vào dự trữ hay sản xuất phải được làm sạch và
phân loại để chọn loại tốt nhất, trọng lượng trung bình 40 –

50g/100 hạt, hạt đại mạch chứa trên 17% ẩm.
Công việc làm sạch thường được thực hiện trên các loại máy
được bố trí thành dây chuyền liên tiếp nhau là: máy quạt sàng, máy
tách đá và kim loại, máy chọn hạt và cuối cùng là máy phân loại hạt.
-


-

-

Nếu hạt đại mạch chưa đưa vào sản xuất ngay thì ta cần chuyển
bị công việc bảo quản đại mạch. Khi bảo quản đại mạch cần phải sấy
đại mạch ở nhiệt độ 40 – 45oC cho đến khi độ ẩm còn 10 – 12%, chú ý
không sấy quá để hạt còn độ ẩm dưới 10% vì như vật sẽ mất khả năng
sống của hạt. Sau khi sấy có thể giữ đại mạch trong kho vài tuần, tốt
nhất là sau 3 tuần nên chuyển sang cơ sở sản xuất malt. Trong quá
trình bảo quản cần định kỳ thông gió đều khối hạt, ổn định nhiệt đọ
kho và khối hạt, đảm bảo độ ẩm hạt không vượt quá 15%, tránh vi
sinh vật và côn trùng gây hại.
Ngâm đại mạch: đây là quá trình đầu tiên và rất quan trọng, nó ảnh
hưởng trực tiến tới thời gian ươm mầm, hao phí chất khô trong quá
trình sản xuất malt, chi phối chất lượng malt thành phẩm.
Phương pháp thông dụng nhất thường được thực hiện là làm ướt bừng
nước và bừng không khí nhằm loại bỏ những hạt lép , các tạp chất…
mà trong quá trình làm sạch và phân loại còn sót lại. Đồng thời rửa
sạch bụi và một số vi sinh vật, côn trùng bám trên hạt.
Hạt đại mạch được ngâm trong bể hoặc thùng chuyên dụng.
Trong quá trình ngâm, độ ẩm hạt được nâng từ 11 – 13% lên đến 43 –
45%, nhiệt độ ngâm hạt tốt nhất là 12 – 17oC. Thời gian ngâm phụ

thuộc vào nhiệt độ nước ngâm, kích thước hạt, giồng đại mạch và hàm
lượng protein, thường ngâm khoảng 30 – 48h. Trong quá trình ngâm
cần thường xuyên cung cấp thêm O2 cho hạt hô hấp, cần đảo trộn khối
hạt và thổi không khí để đẩy CO2 ra khỏi khối hạt.
Ươm mầm đại mạch: hạt sau khi ngâm nước được đưa vào thiết bị
ươm mầm hoặc trải lên sàn xi măng có độ dốc để thoát nước (lớp hạt
trên sàn khoảng 20 -30cm). Hằng ngày phun nước hoặc cho ngập
nước để khử sạch mùi, đuổi khí CO2 và giải thoát nhiệt.
Khi hạt đại mạch đã nhận được lượng ẩm, được cung cấp oxi và
ở điều kiện nhiệt độ thích hợp thì hoạt động sống của hạt đại mạch bắt
đầu. Các chất dự trữ trong hạt trương lên và các enzym dễ dàng tấn
công vào trạng thái trương đó.
Mầm bắt đầu phát triển và cần các chất dinh dưỡng, lúc đầu thì
sử dụng các chất hòa tan trong nước và một lượng rất ít chất dễ hấp
thụ có sẵn ngay trong mầm, sau đó sử dụng đến các chất dự trữ cao
phân tử có trong nội nhũ của hạt như tinh bột, chất đạm, chất béo…đã
được enzym chuyển thành những chất hòa tan dễ hấp thu. Những chất
có phân tử lượng thấp và dễ hấp thụ này được khuếch tán đến mầm,


-

-

một phần được mầm dùng để hô hấp, một phần dùng để tổng hợp lại
những chất cao phân tử trong thành phần mô của rễ và của lá mầm.
Mầm được ươm ở nhiệt độ 15 – 18oC với độ ẩm tương đối của
môi trường là 98 – 100%, điều kiện khu vực vườn âm phải thoáng và
kín ánh sáng mặt trời.
Đối với đại mạch, mầm được hình thành từ phôi, 8 – 9 ngày

mới nhú ra ngoài hạt, rễ đâm ra ngoài vỏ. Sự nảy mần kết thúc khi
phần bên trong của hạt trở nên tơi xốp, rễ dài 1,5 – 2 lần so với chiều
dài của hạt và mầm mọc bên trong gần hết chiều dài của hạt.
Giai đoạn sấy malt tươi.
Đây là quá trình công nghệ nhằm thu nhận malt bán thành
phẩm có đầy đủ tính chất và tiêu chuẩn về chất lượng, đặc biệt là tính
chất cảm quan.
Sau khi nảy mầm malt có độ ẩm 43 – 45% do đó phải sấy để
dừng quá trình nảy mầm để bảo quản. Qúa trình này là làm cho sản
phẩm có hương thơm và vị đặc trưng mà chỉ ở malt mới có và cũng
được hình thành trong quá trình sấy mà thôi.
Thời gian sấy là 24h thì sẽ cho ra malt vàng và malt thẫm màu
là 48h đồng thời không làm thay đổi lớn thành phần hóa học của hạt
và không làm tổn hại hay giết chết enzym trong malt, tùy theo chế độ
nhiệt độ mà malt thu được là malt vàng sáng hay malt thẫm màu.
Để sản xuất malt cho bia sáng màu phải cho hạt đại mạch nảy
mầm trong những điều kiện nhiệt độ không quá 18oC và chỉ kéo dài 7
ngày.
Để sản xuất malt cho bia thẫm màu thì nhiệt độ khoảng 23 –
o
25 C trong 9 ngày.
Khi sấy malt cần phải đạt được những sự thay đổi hóa sinh cà
hóa học nhất định trong hạt malt. Muốn đạt được điều này cần tiến
hành quá trinh sấy malt qua 2 giai đoạn: giai đoạn làm mất nước trong
malt và giai đoạn sấy khô malt.
Sấy malt không chỉ để cho độ ẩm giảm từ 43 – 45% xuống 3 –
4% mà còn làm thay đổi màu sắc, mùi vị và thành phần hóa học của
malt
Giai đoạn tách rễ, làm bóng, đóng gói và bảo quản.
Sau khi sấy hạt được đem đi xát tách mầm rễ, nếu không tách rễ

ra khi chế biến bia sẽ có vị đắng và trong quá trình bảo quản dễ bị sâu
mọt ohas hoại.


Hao phí chất khô trong quá trình làm sạch và đánh bóng malt là
khoảng 0,5%.
Malt sau khi sấy, xát bỏ mầm rễ bảo quản. Malt được đóng gói
phải bảo quản ít nhất 15 ngày để ổn định hoạt lực enzym sau đó mới
đưa vào sản xuất bia.
Chất lượng của malt thành phẩm được đánh giá theo các tiêu
chuẩn bên ngoài, các chỉ số cơ học và thành phần hóa học của chúng.
Đánh giá malt theo cảm quan: màu sắc của các hạt malt vàng
phải là màu vàng sáng, còn của malt đen là màu sẫm. Vỏ của các lô
malt chất lượng cao phải có ánh. Từng loại malt khác nhau phải có
hương và vị đặc trưng riêng. Tỷ lệ các tạp chất, hạt gãy, hạt vỡ chiếm
1%.
Hoạt lực của enzym: nó thể hiện khả năng đường hóa của tinh
bột, khả năng này được biểu thị bằng đơn vị hoạt lực, đó là lượng tinh
bột có thể thủy phân đến mltza và đextrin không phản ứng màu với
tinh bột bởi enzym có trong 1g malt tươi ở 30oC trong 1 giờ.
Các chỉ tiêu chất lượng của malt:
Tỷ lệ hạt vỡ, gãy, dập: 0,5 – 0,6%
Hàm ẩm của hạt: 2 – 5%
Thời gian đường hóa: 15 – 20 phút.
Hiệu suất hòa tan: 70 – 75%
Cường độ màu: 0,16 – 0,25 ml
Hoạt lực amylaza: 250 – 300 WK.
1.2 Đặc điểm, tính chất lý hóa của malt.
1.2.1 Đặc điểm về malt.
Malt là nguyên liệu chính để nấu bia, là sản phẩm được chế

biến với các loại hạt hòa thảo như đại mạch, thóc, ngô…sau đó cho
nảy mầm ở điều kiện nhân tạo và sấy đến nhiệt độ, độ ẩm nhất định
với những điều kiện bắt buộc
Tất cá những hạt ngũ cốc, nếu được ươm mầm với sự kiểm soát
chặt chẽ của các điều kiện kỹ thuật (độ ẩm, nhiệt độ và mức độ thông
gió), sử dụng trong công nghệ sản xuất bia đều có thể gọi chung là
mạch nha hay malt (như malt thóc, malt ngô, malt lúa mỳ…). Malt là
sản phẩm được chế biến từ các loại hạt hòa thảo như đại mạch, tiểu
mạch, thóc, ngô…sau khi cho nảy mần ở điều kiện nhân tạo và sấy
đến độ ẩm nhất định theo điều kiện bắt buộc.


Malt là một dạng bán thành phẩm và rất giàu chất dinh dưỡng:
16 – 18% chất thấp phân tử dễ hào tan hệ enzym đặc biệt phong phú,
chủ yếu là amylaza và proteaza.
Malt có thể dùng để chế biến các loại thực phẩm có chất lượng
cao như bột dinh dưỡng cho trẻ em, các loại đồ uống tổng hợp cho
người già và phụ nữ mang thai. Malt dùng làm tác nhân dịch hóa
trong công nghệ sản xuất rượu cồn từ tinh bột, làm tác nhân đường
hóa trong sản xuất kẹo mạch nha. Nhưng công dụng lớn nhất của malt
là dùng để sản xuất các loại đồ uống có độ cồn thấp
Trong số các loại mạch nha thì mạch nha làm từ lúa đại mạch
(hordeum vulgare) được sử dụng rộng rãi nhất do nó chứa nhiều
amylaza, là một loại enzym tiêu hóa giúp cho việc phá vỡ tinh bột để
chuyển nó thành đường. Tuy nhiên phụ thuộc vào loại cây trồng trong
từng khu vực mà các loại ngủ cốc được hay không được mạch nha hóa
khác cụng có thể sử dụng bao gồm lúa mỳ, lúa gạo, yến mạch và lúa
mạch đen, cũng như ít phổ biến hơn là ngô và lúa miến.
Mạch nha được tạo ra từ hạt ngũ cốc bằng cách ngâm chúng
vào trong nước, cho phép chúng nảy mần và sau đó làm khô hạt đã

nảy mần trong các lò sấy. Hạt ngũ cốc đã mạch nha hóa tạo ra các
enzym để chúng chuyển hóa tinh bột trong hạt thành đường có thể lên
men.
Thời gian và nhiệt độ sấy khác nhau được áp dụng để tạo ra các
màu mạch nha khác nhau từ cùng một loại ngũ cốc. Các loại mạch nha
sẫm màu hơn sẽ sản xuất ra bia sẫm màu hơn. Ngày nay, trong phần
lớn các trường hợp hai hoặc nhiều loại mạch nha được phối hợp để
sản xuất ra bia.
1.2.2 Đặc điểm lý hóa của malt.
Malt cung cấp toàn bộ lượng glucid (chủ yếu dưới dạng tinh
bột) để chuyển hóa thành đường, và từ đường chuyển hóa thành cồn
và các chất khác. Để giảm giá thành người ta có thể sử dụng ngũ cốc
làm thế liệu và lượng tối đa là 50% chứ không thể thay thế hoàn toàn
malt.
Malt chứa đầy đủ enzym amylaza để thủy phân tinh bột. Nếu sử
dụng nhiều thế liệu thì lượng enzym này cung cấp không đầy đủ và ta
buộc phải bổ sung enzym từ bên ngoài vào, chủ yếu là enzym từ vi
sinh vật.


Malt cung cấp khá đầy đủ lượng protein và có chứa hệ enzym
proteaza để thủy phân chúng. Trong giai đoạn ươm mầm, hệ enzym
này được hoạt hóa mạnh mẽ. Khi chuyển sang giai đoạn nấu, chúng
thủy phân protein thành các phức chất có khả năng giữ CO2 tốt, tạo ra
vị bia đặc trưng.
Các loại enzym trong malt: hệ thống enzym này gồm có alphaamylase, beta-amylase và amilophosphatase, phần lớn chúng tập trung
ở phôi mần và một ít được phân bố ở phần dưới của nội nhũ hoặc
trong màng ngăn giữa vỏ trấu và nội nhũ.
Hệ thống enzym thủy phân tinh bột:
Với enzym alpha-amylase cơ chất của nó là tinh bột va destrin,

từ đó tạo ra sản phẩm là mantose và các destrin mạch ngắn. Enzym
này hoạt động tối ưu ở pH = 5,8 và nhiệt độ là 72 – 76oC.
Với enzym beta-amylase, nó có trong hạt đại mạch ở dạng liên
kết cũng như dạng tự do, nhưng trong quá trình ươm mầm hoạt tính
của enzyme này sẽ tăng dần. Với sự tham gia của enzyme này, tinh
bột đại mạch sẽ bị phân cắt thành đường maltose. Enzyme này hoạt
động tối ưu ở pH = 5,5 – 5,8 và 62 – 65oC.
Hệ thống enzym protease:
Trong hạt đại mạch, toàn bộ hệ thống enzym này ở trạng thái
liên kết, hầu như không hoạt động. Nhưng khi chuyển qua giai đoạn
ươm mần thì hoạt tính chung của hệ enzym protease sẽ tăng nhanh.
Proteinase: sẽ tấn công lên các phân tử protein nguyên thủy để
tạo ra các sản phẩm trung gian như pepton, peptit, polypeptit với Ph =
5,1 và nhiệt độ là 50 – 50oC.

Tiêu chuẩn đánh giá chất lượng của malt
STT

Chỉ tiêu kiểm tra

Tiêu chuẩn

1

Ngoại cam

Màu vàng rơm, không có


mốc, không sâu mọt

2

Độ ẩm

<= 5%

3

Độ hòa tan trên chất khô xay
nhuyễn

>= 80%

4

Protein tổng

9,5 – 11%

5

Hoạt lực

260 – 32 WK

6

Cỡ hạt >2,5 mm
Cỡ hạt <2,2 mm

>= 85%
>= 1,5%

7

Độ trong

<= 5 EBC

8

Thời gian đồng hóa

15 phút

9

Tốc độ lọc

Bình thường

10

Độ màu

3,0 – 4,5 EBC

11

pH

5,6 – 6

12

Protein hòa tan

4,0 – 4,7%

13

Chỉ số Kolbatch

38 - 43

Malt đại mạch: malt đại mạch vừa là tác nhân đường hóa, vừa
là nguyên liệu đặc trưng dùng để sản xuất bia. Bia sản xuất từ malt đại
mạch có mùi vị và các tính chất công nghệ hơn hẳn so với bia được
sản xuất từ malt của các hạt hòa thảo khác.
Thành phần hóa học: thành phần hóa học trung bình của malt
bia tính theo phần trăm chất khô là: tinh bột 58%, đường khử 4%,
saccaroza 5%, pentozan hòa tan 1%, pentozan không hòa tan và
hexozan 9%, xenluloza 6%, chất chứa nitơ 10%, chất béo 2%, chất
khoáng 2,5%. Ngoài các chất trên thì malt bia còn chứa một số chất
khác như inozit, các chất màu, các tanin và chất đắng.
Thành phần chính của malt tính theo % chất khô.
STT

Các thành phần chính

Tỷ lệ %


1

Tinh bột

60 – 65%

2

Saccaroza

3 – 5%

3

Đường khử

2 – 4%

4

Protit

7 – 9%

5

Xenluloza

4 – 6%

6

Đạm hòa tan

3%

7

Chất béo

2 – 3%

Chất tro

2.5 – 4%

Các thành phần khác

1%

8
9

Quy trình công nghệ và một số kiểumáy nghiền phổ biến hiện nay.
Đây là sơ đồ hoàn chỉnh của quá trình sản xuất bia với đầy đủ
các công đoạn cũng như các như các chất cần thiết cho quá trình chế
biến bia theo công nghệ truyền thống. Để tạo ra được sản phẩm là

những lít bia mà chúng ta vẫn thường thấy, đòi hỏi nhà sản xuất phải
thực hiện một quá trình rất phức tạp và tỉ mị, chính xác theo từng phân
đoạn. Để tăng hiệu quả của quá trình sản xuất, nhà sản xuất không chỉ
thu sản phẩm chính là bia mà còn một số phế phụ phẩm có giá trị như
bã, ngoài ra họ còn có biện pháp để thu hồi lại và sử dụng với nhiều
mục đích với men, một loại men có công dụng lớn trong chữa bệnh
cũng như ứng dụng của chúng trong ngành chăn nuôi.
Quy trình công nghệ quá trình sản xuất bia

Malt
↓
Cân
↓

Gạo
↓
Cân
↓


Xay
Xay
↓
↓
Phân phối
Phân phối ← Nước
↓
↓
Đạm hóa → Đường hóa ← Hồ hóa ← Malt lót
↓

↑
Lọc bã malt
H2SO4
↓
Rửa bã → bã hèm
↓
Houblon Caramel → Đun sôi ← ZnCl2
↓
Lắng → cặn
↓
Làm lạnh
↓ ↓ ←
↑
O2 (khử trùng) → Lên men chính → thu hồi men → xử lý
↓

↓

Lên men phụ

bánh men

↓
Bột trợ lọc → Lọc → cặn
↓
Bão hòa CO2
↓
Tàng trữ
↓
Chiết

→

Sản phẩm

Quy trình công nghệ của chúng ta là quy trình công nghệ
nghiền malt, nằm trong quy trình tổng của quy trình công nghệ sản
xuất bia. Do đó từ quy trình tổng chúng ta sẽ có được quy trình công
nghệ nghiền malt sau:
Quy trình công nghệ nghiền khô malt bia.


Chuẩn bị nguyên liệu
↓
Làm sạch
↓
Malt sạch
↓
Cân
↓
Phun ẩm
↓
Nghiền
↓
Sản phẩm
1.3 Cơ sở vật lý của quá trình nghiền.
1.3.1 Khái niệm nghiền.
Nghiền là quá trình phân chia vật thể thành các mảnh vụn bằng
các lực cơ học trong đó các bộ phận làm việc 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. Bằng kết quả nhiều công trình nghiên cứu của nhà khoa học
kết hợp với phương tiện đo đạc tiên tiến đã đi đến kết luận.
1.3.2 Cơ sở vật lý của quá trình nghiền.
-

-

Muốn phá vỡ vật thể phải dùng ngoại lực tác dụng sao cho thắng được
ứng suất bền của vật thể. Khi đó vật thể chịu biến dạng đàn hồi, biến
dạng dẻo 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 ở nhiều hướng.
Khi có ngoại lực tác dụng gây nên sóng chấn động làm rạn nứt vật
thể. Để vật thể vỡ phải tạo cho sóng chấn động 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 bị phá vỡ mà chỉ bị nứt thì do lực hút phân tử, các
vết nứt khép lại. Muốn phá vỡ phải tiếp tục tốn thêm năng lượng để
khắc phục lực hút phân tử giữa chúng.
1.3.3 Các nguyên tắc phá vỡ vật liệu nghiền.
Để nghiền nhỏ vật thể các máy nghiền thường làm việc theo các
nguyên lý sau:
Quá trình nghiền nhỏ vật liệu trong các máy nghiền được thực
hiện nhờ các lực cơ học. Tác dụng của lực cơ học nhằm phá vỡ vật
liệu đem nghiền như hình 2. Tùy theo kết cấu của từng loại máy
nghiền mà lực phá vỡ vật liệu đem nghiền có thể là lực nén ép, cắt bổ,
va đập, chà xát hoặc do một vài tác dụng trên tác dụng đồng thời.

-

-

-

-

Hình 2. Các dạng lực tác dụng vào vật liệu nghiền.
a, ép b, cắt bổ c, va đập d, chà xát
Nguyên lý ép dập: vật thể bị phá vỡ nhờ lực nén ép và dịc trượt khi
chúng đi qua khe hở giữa hai trục trơn đặt song song và chuyển động
quay ngược chiều nhau với vận tốc vòng như nhau. Loại này áp dụng
cho các máy nghiền hạt kiểu trục, máy cán. Hình 2a.
Nguyên lý cắt bổ: vật thể bị phá vỡ bởi lực cắt khi chúng đi vào khe
hở giữa hai trục, bề mặt trục có các rãnh khía ngược chiều nhau với
vận tốc vòng khác nhau đặt song song., chuyển động quay. Hình 2b.
Nguyên lý này áp dụng trong các máy nghiền hạt kiểu trục cuốn.
Nguyên lý va đập: vật thể bị phá vỡ nhờ nguyên lý va đập cần thiết
(35 – 80) m/s tùy theo tính chất của vật nghiền và kết cấu bộ phận
nghiền hình 2c. Nguyên lý này được ứng dụng trong các máy nghiền
kiểu búa, máy nghiền răng.
Nguyên lý chà xát: vật thể bị phá vỡ nhờ lực nén ép và chà xát bởi hai
bề mặt nhám của đĩa trong đó có một đĩa chuyển động quay hình 2d.


1.4

Nguyên lý này được áp dụng trong các máy xay kiểu đĩa, máy nghiền

chậu
Trong nghiền malt để sản xuất bia, người ta nghiền chủ yếu
theo nguyên lý ép dập. Tuy nhiên, để tăng khả năng làm vỡ hạt malt
cũng như tạo lực ma sát đề hạt malt chui qua khe hở giữa hai trục thì
trên bề mặt trục có tạo các rãnh khía.
Một số kiểu máy nghiền được dùng hiện nay.

1.4.1 Máy nghiền búa.
Máy nghiền búa là một kiểu máy nghiền được sử dụng khá phổ
biến trong nghiền nông sản, cấu tạo của chúng gồm các bộ phận chính
sau.
Sơ đồ cấu tạo máy nghiền búa được thể hiện ở hình 3.

-

-

Hình 3. Sơ đồ nguyên lý làm việc máy nghiền kiểu búa.
a, sơ đồ máy; b, đĩa nghiền; c, trống nghiền; d, búa nghiền.
1- búa nghiền; 2- đĩa nghiền; 3- sàng; 4- tấm nhám; 5- phễu cấp
liệu.
Bộ phận cung cấp gồm phễu cấp liệu có van điều chỉnh tải,nếu nghiền
nguyên liệ thô cần phải thái trước khi nghiền thì máy sẽ có thêm bộ
phận thái và băng chuyền, trục cuốn để đưa nguyên liệu vào.
Bộ phận nghiền gồm các búa nghiền lắp lỏng trên trục búa thành từng
hàng, tất cả được lắp trên đĩa nghiền hoặc trống nghiền. Bao quanh
đĩa hoặc trống là các tấm sàng và tấm nhám. Trong quá trình làm việc
đĩa hay trống quay với tốc độ cao, đảm bảo vận tốc đầu búa đạt 35 –
80 m/s, khi đó mới tạo ra được động năng va đập đủ lớn để phá vỡ
vật thể nghiền. Để làm việc tốt với những vật liệu nghiền khác nhau,

người ta sử dụng các loại búa nghiền có hình dạng khác nhau. Các


-

loại búa hình chữ nhật dùng để nghiền các loại hạt thông thường, loại
cắt nấc thang dùng để nghiền hạt có nhiều màng vỏ, loại cắt nấc
thang nhọn cạnh dùng để nghiền nguyên liệu có nhiều thớ sợi và cỏ
khô, loại búa chữ T và búa ghép hình có đầu búa nặng hơn dùng để
nghiền thức ăn cục to. Độ nhỏ của bột nghiền được điều chỉnh bằng
cách thay đổi sàng có kích thước lỗ to nhỏ khác nhau.
Bộ phận thu sản phẩm nghiền gồm có bộ thoát bột, quạt gió hút và
thổi bột vào bình thu bột để tách gió và phân li riêng bột nghiền
Đối với máy nghiền kiểu búa chủ yếu được dùng cho nghiền các hạt
nông sản, còn trong sản xuất bia thì rất ít, chỉ có một số doanh nghiệp
dùng để nghiền malt.
Ưu điểm của máy nghiền búa: máy nghiền làm việc theo nguyên tắc
va đập, đáp ứng tốt các yêu cầu kỹ thuật, năng suất máy nghiền cao, ít
xảy ra sự cố…
Nhược điểm: máy làm việc tạo ra tiếng ồn lớn, tạo ra nhiều bụi, làm
cho vật liệu nghiền có nhiệt độ cao do quá trình cọ xát lớn, hạt nghiền
bị vỡ vụn nhỏ.

1.4.2Máy nghiền kiểu đĩa.
Nguyên lý nghiền này được ứng dụng để chế tạo các máy
nghiền theo kiểu đĩa hay còn gọi là máy xay.

Hình 4. Bộ phận nghiền của máy nghiền kiểu đĩa.
a, đĩa nghiền đặt nằm ngang; b, đĩa nghiền đặt thẳng đứng

-

Máy nghiền đĩa có hai dạng chính là máy nghiền đặt nằm ngang
và máy nghiền đặt nằm đứng.
Nguyên lý cấu tạo hoạt động của chúng như sau:
Bộ phận nghiền của máy gồm hai đĩa phẳng, thường làm bằng đá
nhân tạo hay đá thạch anh thiên nhiên có bề mặt nhám. Máy nghiền
này có hai đĩa, đĩa 1 được lắp cố định, đĩa 2 chuyển động quay với


-

-

vận tốc vòng 10 – 12 m/s và được đặt lên đĩa thứ nhất, tạo thành khe
hở nhỏ giữa các bề mặt làm việc. Để tạo khả năng thoát bột tốt, bề
mặt làm việc có khía các rãnh cong hoặc thẳng chéo từ tâm ra ngoài.
Nguyên liệu từ phễu cấp liệu, qua lỗ trung tâm của một đĩa, lọt vào
khe hở giữa hai bề mặt làm việc được chà xát bằng các rãnh và mặt
nhám của đĩa thành bột, dưới tác dụng của lực ly tâm chuyển dần từ
tâm ra rìa và ra ngoài. Độ to nhỏ của hạt bột được điều chỉnh bằng
cách thay đổi độ lớn khe hở giữa bề mặt làm việc của các thớt. Nếu
đĩa nghiền bố trí thẳng đứng sản phẩm nghiền sẽ kém đều howndo
một phần nguyên liệu bị thoát nhanh xuống dưới nhờ trọng lượng bản
thân nhưng năng suất máy xay này lớn gấp đôi so với máy có đĩa đặt
nằm ngang.
Ưu nhược điểm của loại máy nghiền đĩa.
Ưu điểm: máy nghiền đĩa là loại máy nghiền tương đối vạn
năng, nghiền được nhiều độ nhỏ khác nhau, công suất chi phí
nhỏ, cấu tạo đơn giản, làm việc bền vững, sử dụng tốt nguồn

động lực sức gió, sức nước…
Nhược điểm: bột nghiền quá nóng và tạo ra nhiều bụi bột trong
quá trình làm việc, khi hạt nghiền có chứa dầu sẽ dễ bị dính.
1.4.3 Máy nghiền trục.
Máy nghiền trục là máy nghiền mà quá trình nghiền được thực hiện
bằng hai trục quay ngược chiều nhau. Bề mặt trục có thể nhẵn, có gân
hoặc là răng. Vật liệu nghiền được cung cấp ở phía trên và đi vào khe
hở giữa hai trục. Ở đây vật nghiền bị ép, chà xát và cắt nghiến vỡ, sản
phẩm được thoát ra khỏi máy dưới tác dụng của trọng lực. Để tăng
khả năng nghiền nhỏ, người ta có thể thực hiện nghiền trên các máy
có nhiều trục. Vật liệu có thể được nghiền ép một lần hoặc nhiều lần
tùy vào yêu cầu của độ nghiền.
Hình 5. Bộ phận nghiền của máy nghiền trục.


-

Hình 5a, máy nghiền trục có các gối đỡ cố định
Hình 5b, máy nghiền trục có một gối đỡ di động
Hình 5c, máy nghiền trục có hai gối đớ di động
Ưu nhược điểm của máy nghiền trục.
Ưu điểm: máy nghiền trục có cấu tạo đơn giản, gọn, trọng lượng nhỏ,
làm việc êm dịu, giá thành không cao.
Nhược điểm: máy nghiền trục chỉ nghiền được vật liệu có độ bền
không cao, bề mặt trục nhanh bị mài mòn.
Đối với malt dùng cho quá trình sản xuất bia ta cần tiến hành
nghiền nhỏ (theo từng mức độ kỹ thuật khác nhau) để khi đường hóa
ta thu được nhiều chất hòa tan (chất chiết) nhất có lợi cho sản xuất và
chất lượng thành phẩm, hạn chế các chất không có lợi tan vào dịch
đường và sử dụng tốt nhất các thành phần của malt (chất hòa tan,

vỏ…)
Nội nhũ gồm: tinh bột, dextrin, đường, protein và nhiều hợp
chất khác nhau. Các thành phần này cung cấp cơ bản các chất hòa tan
chủ yếu cho dịch đường nên phần nội nhũ cần được mịn nhưng nếu
quá mịn lại dễ làm tắc lớp lọc về sau. Mặt khác, cấu trúc nội nhũ lại
không thống nhất, trong quá trình ươm mầm, enzym chưa thủy phân
hết nên ở đầu hạt sẽ cứng hơn ở giữa hạt. Do đó tùy mức độ phân hủy
của malt mà có mức độ nghiền mịn khác nhau.
Vỏ trấu của malt được sử dụng như một chất trợ lọc dịch đường
và hạn chế các chất hòa tan của nó vào dịch đường (gây ra mùi vị
không tốt), do đó ta chỉ nên nghiền dập hay bẹp, không cần nghiền
mịn, đảm bảo tách hết nội nhũ khỏi vỏ. Trước khi nghiền ta cần phun
một ít nước vào malt.
Như vậy trên cùng một hạt malt, 3 vùng khác nhau yêu cầu 3
mức độ nghiền khác nhau. Không thể đồng thời cùng lúc thỏa mãn
được 3 yêu cầu đó. Do đó phải chấp nhận một phương án thỏa mãn có
xét đến tổng thể cả 3 đối tượng
Đối với nghiền malt ta có thể nghiền khô hay nghiền ướt tùy
thuộc vào thiết bị nghiền và công nghệ sản xuất bia.
Khi nghiền khô thì bột nghiền gồm: vỏ trấu, tấm thô, tấm mịn
và bột malt. Tùy thuộc vào yêu cầu của từng loại malt mà độ mịn của
malt sẽ khác nhau, để đạt được kích thước thích hợp theo yêu cầu,
người ta thường dùng rây có kích thước lỗ nhất định.


-

-

-

Với mlat có chất lượng trung bình thì mức độ nghiền thích hợp
thường là: Vỏ trấu 15 – 18%, tấm thô 18 – 22%, tấm mịn 30 – 35%,
bột 25 – 35%. Thành phần bột và tấm mịn nhiều gấp 2 – 3 lần tấm thô.
Đối với các nhà máy sản xuất bia, tùy theo mức độ sản xuất mà
người ta sẽ sử dụng các loại máy nghiền trục khác nhau:
Máy nghiền một cặp trục (hai trục nghiền): thường được sử dụng cho
những xưởng bia nhỏ, bởi bột nghiền chỉ được nghiền với một chế độ
nên không thể đạt thành phần tối ưu. Máy nghiền này cũng không thể
dùng cho máy nghiền ướt và nghiền ẩm.
Máy nghiền hai cặp trục: các nhà máy có quy mô trung bình thường
dùng loại máy nghiền này. Trước tiên, hạt malt từ phễu cấp liệu đi
vào cặp trục nghiền thứ nhất và được nghiền thô, cặp trục thứ nhất có
cấu tạo là trục hình trụ tròn và có nhiều rãnh khía hơn cặp trục thứ
hai. Sau khi qua cặp trục thứ nhất, toàn bộ bột nghiền thô sẽ được
chảy xuống cặp trục nghiền thứ hai và sẽ được nghiền để đạt kích
thước và tỷ hạt hạt theo yêu cầu.
Máy nghiền ba cặp trục: loại máy này thường dùng cho các nhà máy
sản xuất bia hiện nay. Máy có ba cặp trục nghiền, trong đó cặp thứ
nhất nghiền sơ bộ, cặp thứ hai nghiền lại vỏ và cặp thứ ba nghiền lại
bột. Thành phần bột nghiền gồm 15% vỏ, 32% bột mịn, 50% tấm.
Chiều dài trục trong khoảng 0,4 m đến 1,5 m và khoảng cách giữa hai
trục có thể điều chỉnh từ 0 – 2,5 mm.
Với yêu cầu đề bài thiết kế là thiết kế, tính toán máy nghiền
trục công suất 1 tấn/h, vật liệu nghiền ở đây là malt bia và sản phẩm
dùng cho các cơ sở sản xuất bia thì máy nghiền trục là lựa chọn của
hầu hết các nhà máy sản xuất bia. Máy nghiền trục là loại máy được
dùng khá phổ biến trong ngành công nghiệp chế biến lương thực và
thực phẩm, dùng để nghiền các loại nguyên liệu làm bột bán thành
phẩm.

Vật liệu nghiền ở đây là hạt malt sau khi lên mầm, sản phẩm
nghiền dùng cho quá trình chế biến bia đòi hỏi kích thước hạt không
cần quá nhỏ. Hạt malt là hạt có độ cứng bình thường do đó mình đã
lựa chọn máy nghiền trục có hai cặp trục nghiền, vật liệu sẽ được qua
hai lần nghiền để đảm bảo độ nhỏ của hạt bột đồng đều hơn, đồng thời
để đề phòng tạp chất to, cứng như sỏi, mảnh gỗ… lẫn vào malt thì
mình lựa chọn máy nghiền trục một gối đỡ di động để đề phòng trục
bị kẹt và phá hủy máy.


PHÂN III. TÍNH TOÁN THIẾT KẾ MÁY NGHIỀN.
1.1 Cơ sở lý thuyết tính toán máy nghiền trục.
Nghiền là quá trình tiêu tốn nhiều năng lượng, do đó việc
nghiên cứu quá trình tiêu tốn năng lượng khi nghiền cho phép ta tìm
ra phương án để hoàn thành các máy nghiền, lựa chọn đúng các kiểu
máy đúng với vật liệu nghiền đã cho. Qua đó thực hiện quá trình
nghiền với mức tiêu thụ năng lượng riêng thấp nhất, thu được hiệu
quả kinh tế cao nhất. Và qua thực tế sử dụng máy nghiền cho thấy về
mặt tiêu thụ năng lượng và hao mòn các chi tiết máy thì quá trình
nghiền là khá tốn kém. Vì vậy yêu cầu đặt ra là chỉ nghiền theo đúng
yêu cầu kỹ thuật đặt ra, không nghiền thừa quá mức cần thiết. Có như
vậy mới đảm bảo giảm tiêu thụ năng lượng, giảm hao mòn và tăng
năng suất máy.
Máy nghiền trục: bộ phận làm việc chính của máy nghiền kiểu
trục là hai cặp trục cuốn có khe hở khác nhau, nhẵn hoặc khía rãnh,
đặt song song và quay ngược chiều nhau với vận tốc giống nhau.
Sau khi nghiền ta cần đưa sản phẩm nghiền đi kiểm tra độ
nghiền cũng như độ nhỏ của chúng xem tỷ lệ đạt yêu cầu là bao nhiêu
để đánh giá chất lượng của máy nghiền sử dụng.
-

Độ nghiền: Z là tỷ số kích thước trung bình của vật thể trước và sau
khi nghiền. Nếu coi hạt nguyên và hạt bột là những hình cầu có
đường kính là D, d hoặc hình lập phương có cạnh L, l thì độ nghiền Z
được xác định theo công thức:
D
d

-

L
l

Z=
hoặc là Z =
Khi Z càng lớn thì bột nghiền càng nhỏ. Độ nghiền Z được ứng
dụng trong việc xây dựng các thuyết nghiền để nghiên cứu chi phí
năng lượng tiêu hao trong quá trình nghiền.
Độ nhỏ của hạt bột: M là kích thước trung bình của chúng, đó là
đường kính trung bình của hạt bột nếu coi chúng tương đương với
những hình cầu hoặc coi là đường kính trung bình của các lỗ mà các
hạt bột lọt qua theo mặt cắt ngang.
Để xác định độ nhỏ của bột nghiền ta dùng sàng phân tích. Ta dùng
một bộ sàng gồm nhiều sàng có kích thước lỗ khác nhau xếp chồng
lên nhau lần lượt sàng lỗ to ở trên, sàng lỗ nhỏ ở dưới (hình ). Dưới


cùng là tấm kín đựng bột lọt xuống, trên cùng là nắp đậy. Cho lượng
bột P = 100g lên sàng trên cùng, tạo cho bộ sàng rung lắc nhờ bộ
phận rung của dụng cụ đo (chạy bằng động cơ điện) với số vòng quay

270 vòng/phút trong thời gian 5 ÷ 10 phút. S au đó đem cân để xác
định lượng bột có ở đáy và trên từng sàng (cân có độ chính xác 0,1g).

Hình. Dụng cụ đo độ nhỏ của bột nghiền
Độ nhỏ của bột nghiền được xác định theo công thức:
n

∑P
i =0

i

d i + d i +1
2
n

∑P
M=

i =0

(mm)

i

Trong đó:
Pi – là lượng bột có ở đáy và trên các sàng, g
Di – là đường kính lỗ sàng thứ i
Trong thực tế sản xuất, ta dùng bộ sàng gồm có ba sàng có
đường kính lỗ d = 1mm, d = 2mm, d = 3mm và đáy coi như bằng 0 ta

có:
Po

M=

d 0 + d1
d + d2
d + d3
d + d4
+ P1 1
+ P2 2
+ P3 3
2
2
2
2
P


M=

0,5P0 + 1,5 P1 + 2,5 P2 + 3,5 P3
100

Sau khi tính ra được M để đánh giá một các tương đối chính
xác và khách quan mức độ nghiền người ta quy định như sau:
M = 0.2 – 1.0mm

nghiền nhỏ

M = 1.0 – 1.8mm

nghiền trung bình

M = 1.8 – 2.6mm

nghiền to

Đối với yêu cầu của bột nghiền malt thì bột malt thường có M
nằm trong mức nghiền trung bình, nó nằm trong khoảng 0.1 – 1.4mm
nên nghiền malt thuộc mức nghiền trung bình.
1.2 Tính toán các bộ phận của máy nghiền.
Các bộ phận làm việc chính của máy nghiền gồm có: các trục
nghiền, động cơ, bộ truyền đai, bánh răng, bộ phận cấp và tháo liệu.
Các thông số cơ bản của vật liệu nghiền (malt).
Kích thước: dài 7mm, dày 3mm, cao 1,5mm.
Nếu coi thân hạt malt là hình tròn thì d = 3mm.
Khối lượng thể tích: 0,45 tấn/m3.
1.2.1 Tính toán góc kẹp và đường kính nhỏ nhất của trục nghiền.
Để đơn giản ta xét hạt vật liệu có đường kính d nằm trong khe
hở của máy nghiền hai trục nhẵn có đường kính D1 và D2 quay cùng
tốc độ. Hai điểm A1 và A2 là hai vị trí tiếp xúc của hạt vật liệu với cặp
trục nghiền


Hình . Sơ đồ lực tác dụng lên hạt nghiền.
Hai góc kẹp α1 và α2 được xác định bởi các bán kính O1A1 và
O2A2 với đường nối tâm O1O2 của cặp trục. Trục có đường kính D1 tác
dụng lên hạt một lực P1 thì ngược lại trục cũng chịu một lực P1 từ hạt
và gây ra lực ma sát F1 theo phương tiếp tuyến với trục D1 tại A1.

Thành phần thẳng đứng của lực P1 do trục tác dụng lên hạt là P1sinα1
có tác dụng kéo hạt ra khỏi khe nghiền, còn thành phần thẳng đứng
của lực F1 là F1cosα1 có tác dụng kéo hạt vào khe nghiền
Vật điều kiện để hạt đi vào khe nghiền là:
P1sinα1 < F1cosα1

(1)

Thay lực ma sát F1 = fP1 và hệ số ma sát f = tgφ với φ là góc ma
sát giữa hạt và vật liệu chế tạo trục, ta được:
P1sinα1 < fP1cosα1
tgα1 < f = tgφ
α1 < φ

(2)

Tương tự như trên đối với trục nghiền có đường kính D2 tác
dụng lên hạt một lực P2 và tạo ra lực ma sát F2 có chiều kéo hạt vào
khe nghiền. Điều kiện để hạt đi vào khe nghiền là:
P2sinα2 < F2cosα2
P2sinα2 < fP2cosα2
tgα2 < tgφ
α2 < φ

(3)

Gọi δ1 là khoảng cách giữa hai trục nghiền thứ nhất trên đường
nối tâm hai trục, ta có:
cos α 1 =

D1 + δ
D1 + d

(4)


cos α 2 =

D2 + δ
D2 + d

(5)

Với D1 > D2 thì α1 < α2 và trị số góc kẹp α2 đạt giới hạn lớn
nhất, tức là góc kẹp là tới hạn. Khi đó αmax = φ, và khi đó D2 cũng đạt
tới giá trị nhỏ nhất Dmin và được xác định từ biểu thức:
cos ϕ =

Dmin =

Dmin + δ
Dmin + d

d cos ϕ − δ
1 − cos ϕ

(6)

(7)

Đối với máy nghiền trong bài là loại máy nghiền có 2 cặp trục
có đường kính D1 = D2 = D3 = D4 = D = 11mm thì α1 = α2 = α3 = α4 =
α. Đồng thời P1 = P2 = P3 = P4 = P. từ biểu thức (2) và (3) ta cũng có
điều kiện góc kẹp α < φ, và khi đó góc ma sát giữa hạt và vật liệu chế
tạo trục φ sẽ được xác đinh bởi công (6) thông qua Dmin như sau:
cos ϕ =

δ + Dmin 1,4 + 11
=
= 0,885 ⇒ ϕ = 28 o
Dmin + d
3 + 11

Tương tự như trên đối với cặp trục dưới ta có φ = 35o
Đối với trục nghiền, ta sử dụng thép
1.2.2 Xác định tốc độ quay của trục nghiền.
Xét cặp trục thứ nhất có cùng đường kính loại khía rãnh dày
quay với vận tốc. Khi đó hạt sẽ bị hai trục kẹp lại và lôi xuống nhờ lực
ma sát giữa bề mặt trục và vỏ hạt, hạt sẽ bị ép vỡ nhỏ ra. Do 2 trục
quay cùng vận tốc nên hệ số vận tốc k = 1.