THIẾT KẾ, CHẾ TẠO MÁY NGHIỀN TRỤC TÁI SỬ DỤNG TRONG CHẾ BIẾN NĂNG SUẤT 50 kgh

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP

THIẾT KẾ, CHẾ TẠO MÁY NGHIỀN TRỤC TÁI SỬ DỤNG
TRONG CHẾ BIẾN NĂNG SUẤT 50 kg/h

Họ và tên sinh viên: TRẦN VĂN ĐẠT
Ngành: CƠ KHÍ CHẾ BIẾN NÔNG SẢN THỰC PHẨM
Niên khóa: 2009-2013

Tháng 6/2013


THIẾT KẾ, CHẾ TẠO MÁY NGHIỀN TRỤC TÁI SỬ DỤNG
TRONG CHẾ BIẾN NĂNG SUẤT 50 kg/h

Tác giả

TRẦN VĂN ĐẠT

Khóa luận được đệ trình để đáp ứng yêu cầu
cấp bằng Kỹ sư ngành
Cơ khí chế biến và bảo quản nông sản thực phẩm

Giáo viên hướng dẫn:
ThS. Nguyễn Thanh Phong
KS. Huỳnh Minh Hoàng

Tháng 6 năm 2013

i


CẢM TẠ
 Con mãi ghi nhớ công ơn sinh thành, nuôi dưỡng của cha mẹ và đã tạo điều kiện cho
con học tập để có được thành quả đến ngày hôm nay.
 Trước tiên em xin gửi lời cảm ơn đến Ban giám hiệu Trường Đại học Nông Lâm
Tp.HCM và Ban chủ nhiệm khoa Cơ Khí - Công Nghệ đã tạo điều kiện thuận lợi cho
em học tập trong suốt thời gian theo học tại trường.
 Em xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành đến toàn thể quý thầy cô khoa Cơ Khí - Công
Nghệ và các thầy cô Trường Đại Học Nông Lâm Tp.HCM đã tận tình dạy dỗ và truyền
đạt cho em những kiến thức quý báo trong bốn năm học tập.
 Em xin gửi lòng biết ơn sâu sắc tới thầy Thạc sĩ Nguyễn Thanh Phong đã quan tâm
giúp đỡ, hướng dẫn và truyền đạt cho chúng em những kiến thức quý báu để chúng em
hoàn thành luận văn cũng như trong suốt quá trình học tập.
 Cảm ơn các thành viên của lớp DH09CC đã động viên giúp đỡ mình trong suốt quá
trình học tập và thực hiện luận văn tốt nghiệp này.

ii


TÓM TẮT
1. Mục tiêu chung:
- Đề tài “Thiết kế, chế tạo máy nghiền trục tái sử dụng trong chế biến năng suất
50 kg/h” được tiến hành từ 25/3/2013 đến 10/6/2013, phương pháp thiết kế máy chế
biến và lý thuyết tính toán dựa vào máy nghiền hạt kiểu trục
- Tính cấp thiết của đề tài là sử dụng máy nghiền trục để tái sử dụng phế phẩm bánh
quy trong sản xuất.
2. Nội dung thực hiện:
- Tổng quan tài liệu, sách, báo internet về đối tượng nghiền và máy nghiền.

- Mô hình thiết kế, nghiên cứu cấu tạo và nguyên lý hoạt động của các loại máy nghiền
hạt.
- Lựa chọn mô hình thiết kế phù hợp với yêu cầu sản xuất.
- Tính toán, thiết kế, chế tạo các bộ phận chính của máy nghiền trục.
- Viết qui trình công nghệ chế tạo các chi tiết chính của máy.
- Lắp đặt và khảo nghiệm máy.
3. Kết quả thực hiện:
- Đã thiết kế, chế tạo hoàn chỉnh máy nghiền trục tái sử dụng trong chế biến, năng suất
máy lớn hơn50 kg/h. Chất lượng sản phẩm sau khi nghiền đạt yêu cầu trong tái sử
dụng của nhà sản xuất Topcake.

iii


MỤC LỤC
Trang
CẢM TẠ ......................................................................................................................... ii
TÓM TẮT...................................................................................................................... iii
MỤC LỤC ..................................................................................................................... iv
DANH SÁCH CÁC HÌNH ........................................................................................... vii
DANH SÁCH CÁC BẢNG .......................................................................................... ix
Chương 1. MỞ ĐẦU .......................................................................................................1
1.1. Giới thiệu ..............................................................................................................1
1.2. Mục tiêu của đề tài ...............................................................................................2
Chương 2. TỔNG QUAN................................................................................................3
2.1. Đối tượng gia công ...............................................................................................3
2.1.1. Giới thiệu sơ lược về bánh quy .....................................................................3
2.1.2. Thành phần nguyên liệu sản xuất bánh quy ..................................................4
2.1.3. Quy trình công nghệ sản xuất bánh quy ........................................................5
2.1.4. Giải thích các hư hỏng, khuyết tật ở các giai đoạn sản xuất và bảo quản .....5

2.2. Các phương pháp nghiền ......................................................................................7
2.2.1. Khái niệm nghiền ..........................................................................................7
2.2.2. Cơ sở lý thuyết của quá trình nghiền vỡ vật thể rắn......................................7
2.2.3. Các chỉ tiêu đánh giá quá trình nghiền ..........................................................8
2.2.4. Các loại máy nghiền ......................................................................................9
2.2.4.1. Máy nghiền đĩa .......................................................................................9
2.2.4.2. Máy nghiền chậu con lăn......................................................................10
2.2.4.3. Máy nghiền búa ....................................................................................11
2.2.4.4. Máy nghiền trục ....................................................................................11
2.3. Yêu cầu kích thước sau khi nghiền ....................................................................19
iv


2.4. Ý kiến thảo luận và lựa chọn mô hình máy nghiền ............................................20
2.4.1. Ý kiến thảo luận...........................................................................................20
2.4.2. Lựa chọn kiểu máy nghiền phù hợp ............................................................20
Chương 3. NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ...................................21
3.1. Nội dung nghiên cứu ..........................................................................................21
3.2. Phương pháp nghiên cứu thiết kế, chế tạo máy nghiền trục...............................21
3.2.1. Phương pháp nghiên cứu lý thuyết thiết kế .................................................21
3.2.2. Phương pháp chế tạo ...................................................................................21
3.3. Phương pháp khảo nghiệm .................................................................................22
3.3.1. Dụng cụ đo ..................................................................................................22
3.3.2. Phương pháp xử lý số liệu ...........................................................................22
Chương 4. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN .....................................................................23
4.1. Xác định dữ liệu và yêu cầu thiết kế của máy nghiền trục .................................23
4.1.1. Các tính chất cơ lý của bánh quy.................................................................23
4.1.2. Yêu cầu sản phẩm sau khi nghiền bánh quy ...............................................23
4.1.3. Sơ đồ nguyên lý và sơ đồ truyền động của máy nghiền trục thiết kế..........23
4.1.4. Tính toán, thiết kế máy nghiền trục dạng răng ............................................25

4.2. Các chi tiết của máy nghiền trục ........................................................................25
4.2.1. Tính toán góc ôm α ......................................................................................25
4.2.2. Tính trục nghiền ..........................................................................................25
4.2.3. Tính số vòng quay của 2 trục nghiền ..........................................................26
4.2.4. Tính công suất động cơ ...............................................................................27
4.2.5. Tính lực nghiền............................................................................................27
4.2.6. Tính lò xo an toàn ........................................................................................27
4.2.7. Tính trục lắp trục nghiền .............................................................................28
4.2.8. Tính bộ phận cấp liệu ..................................................................................30
4.3. Chọn các bộ truyền động của máy nghiền trục ..................................................31
4.3.1. Bộ truyền đai thang .....................................................................................31
4.3.2. Bộ truyền bánh răng trụ răng thẳng. ............................................................33
v


4.4. Tóm tắt các thông số kỹ thuật của máy nghiền trục tái sử dụng trong chế biến
với năng suất 50kg/h..................................................................................................35
4.5.Công nghệ chế tạo ...............................................................................................35
4.5.1. Các chi tiết tiêu chuẩn hoá...........................................................................35
4.5.2. Công nghệ chế tạo các chi tiết họ hộp .........................................................35
4.5.3. Công nghệ chế tạo các chi tiết họ trục.........................................................36
4.5.4.Công nghệ chế tạo ru lô nghiền ....................................................................43
4.5.5. Công nghệ chế tạo các chi tiết họ thanh – tấm ............................................44
4.5.6. Công nghệ chế tạo các chi tiết họ càng .......................................................44
4.6. Khảo nghiệm máy...............................................................................................45
4.6.1. Mục đích của việc khảo nghiệm ..................................................................45
4.6.2. Kết quả khảo nghiệm ...................................................................................45
4.6.2.1. Khi máy chạy không tải........................................................................45
4.6.2.3. Ý kiến thảo luận về buổi khảo nghiệm .................................................48
Chương 5. KẾT LUẬN ĐỀ NGHỊ ................................................................................49

5.1 Kết luận................................................................................................................49
5.2 Đề nghị ................................................................................................................49
TÀI LIỆU THAM KHẢO .............................................................................................50
PHỤ LỤC ......................................................................................................................51

vi


DANH SÁCH CÁC HÌNH
Hình 2.1: Sản phẩm bánh quy Castana của Công ty TNHH Liên Doanh Topcake ........3 
Hình 2.2: Sơ đồ quy trình công nghệ sản xuất bánh quy hiện nay ..................................5 
Hình 2.3: Các dạng hư hỏng, khuyết tật của bánh quy....................................................7 
Hình 2.4: Cấu tạo máy nghiền đĩa ...................................................................................9 
Hình 2.5: Cấu tạo máy nghiền ba trục với vòng nghiền ................................................10 
Hình 2.6: Sơ đồ cấu tạo máy nghiền búa kiểu trục ngang.............................................11 
Hình 2.7: Sơ đồ nguyên lý của máy nghiền nhiều trục .................................................12 
Hình 2.8: Sơ đồ lực tác động lên vật rắn .......................................................................13 
Hình 2.9: Profin và kích thước rãnh khía răng của trục. ...............................................14 
Hình 2.10: Phương pháp cấp liệu bằng máng dốc.........................................................16 
Hình 2.11: Cơ cấu điều chỉnh khe hở giữa các trục nghiền ..........................................17 
Hình 2.12: Máy nghiền hai trục dùng trong ngành thực phẩm .....................................19 
Hình 3.1: Các dụng cụ đo…………………….……………………………………….22
Hình 4.1: Sơ đồ nguyên lý làm việc của máy nghiền trục……………………………23
Hình 4.2: Sơ đồ truyền động của máy nghiền trục ........................................................24 
Hình 4.3: Sơ đồ lực tác dụng lên trục nghiền ................................................................28 
Hình 4.4: Hình vẽ đánh số phôi trục..............................................................................36 
Hình 4.5: Sơ đồ gia công và sơ đồ định vị gia công mặt đầu thứ nhất..........................37 
Hình 4.6: Sơ đồ gia công và sơ đồ định vị nguyên công 2............................................37 
Hình 4.7: Sơ đồ gia công và sơ đồ định vị nguyên công 2............................................37 
Hình 4.8: Sơ đồ gia công và sơ đồ định vị nguyên công 3............................................38 

Hình 4.9: Sơ đồ gia công và sơ đồ định vị nguyên công 3............................................38 
Hình 4.10: Sơ đồ gia công và sơ đồ định vị nguyên công 6 ..........................................39 
Hình 4.11: Sơ đồ gia công và sơ đồ định vị nguyên công 7 ..........................................39 
Hình 4.12: Sơ đồ gia công và sơ đồ định vị nguyên công 7 ..........................................39 
Hình 4.13: Hình vẽ đánh số phôi ...................................................................................40 
Hình 4.14: Sơ đồ gia công và sơ đồ định vị gia công mặt đầu thứ nhất........................40 
Hình 4.15: Sơ đồ gia công và sơ đồ định vị nguyên công 2 ..........................................41 
Hình 4.16: Sơ đồ gia công và sơ đồ định vị nguyên công 2 ..........................................41 
Hình 4.17: Sơ đồ gia công và sơ đồ định vị nguyên công.............................................41 
Hình 4.18: Sơ đồ gia công và sơ đồ định vị gia công mặt đầu trục ..............................42 
vii


Hình 4.19: Sơ đồ gia công và sơ đồ định vị nguyên công 8 ..........................................42 
Hình 4.20: Sơ đồ gia công và sơ đồ định vị nguyên công 9 ..........................................43 
Hình 4.21: Sơ đồ gia công và sơ đồ định vị nguyên công 8 ..........................................43 

viii


DANH SÁCH CÁC BẢNG
Bảng 2.1: Thành phần dinh dưỡng của 100g bánh quy loại giàu Canxi, Công ty TNHH
Liên Doanh Topcake .......................................................................................................3 
Bảng 2.2: Đặc tính rãnh khía răng của trục ...................................................................15 
Bảng 4.1: Bảng phân phối tỷ số truyền của máy nghiền trục………………………...31
Bảng 4.2: Tóm tắt các thông số cơ bản của bộ truyền đai thang...................................33 
Bảng 4.3: Tóm tắt các thông số cơ bản của bộ truyền bánh răng trụ răng thẳng. .........34 
Bảng 4.4: các thông số kỹ thuật của máy nghiền trục tái sử dụng trong chế biến với
năng suất 50kg/h ............................................................................................................35 
Bảng 4. 5: Kết quả khảo nghiệm xác định các thông số làm việc và chỉ tiêu kinh tế kỹ

thuật. ..............................................................................................................................47 

ix


Chương 1
MỞ ĐẦU
1.1. Giới thiệu
Những năm gần đây ngành công nghiệp thực phẩm củanước ta đã có nhiều phát
triển mạnh mẽ cả về chất lượng và số lượng hàng hoá góp phần phát triển kinh tế của
đất nước.Trong đó lĩnh vực sản xuất bánh quy là một trong những lĩnh vực có vai trò
quan trọng góp phần vào sự phát triển chung đó. Đặc biệt là trong giai đoạn hiện nay,
mức sống của chúng ta ngày càng được nâng cao nên nhu cầu về sử dụng các sản
phẩmbánh quy ngày càngphong phú và đa dạng hơn. Để đáp ứng được yêu cầu đócác
công ty sản xuất bánh quyđã không ngừng cải thiện máy móc, thiết bị trong sản xuất
nhằm làm tăng năng suất, nâng cao chất lượng sản phẩm để giảm giá thành sản phẩm.
Nhưng thực tế, ở các công ty sản xuất bánh quy hiện nay thì các sản phẩm hư
hỏng như: bánh gãy nát, bánh bị khuyết tật, bánh bị rỗ khí, bánh bị khô, bánh bị
ẩm,…còn cao(khoảng 5 – 10%). Vì vậy, nếu không tái sử dụng lại thìgây lãng phí,
thiếu nguồn nguyên liệu đầu vào và đẩy giá cả các mặt hàng bánh quy trên thị trường
tăng cao, ảnh hưởng đến sức tiêu thụ của khách hàng.Với mục tiêu khắc phục và tái sử
dụng lại những hư hỏng của sản phẩm trong quá trình sản xuất,các doanh nghiệp đã
từng bướcsửa chữa, nâng cấp máy móc và thiết bị hiện có của mình. Đặc biệt là những
máy móc, thiết bị được sử dụng trong công đoạn tái chếsử dụng lại các phế phẩm hư
hỏng trong quá trình chế biến. Mặt khácđể góp phần hạ giá thành, tăng khả năng cạnh
tranh và quan trọng nhất là ngăn không cho sản phẩm kém chất đến tay người tiêu
dùng.
Từnhu cầu tái sửdụng bánh quy phế phẩm trongsản xuất của doanh nghiệp.Em
đề xuấtsử dụng máy nghiền trục để nghiền các sản phẩm tái sử dụngtrong chế biến,
đượcsự chấp thuận của Ban Chủ Nhiệm KhoaCơ Khí-Công Nghệ, Ban Giám Hiệu

trường Đại học Nông Lâm TP.Hồ Chí Minh.Cùng với sự hướng dẫn của thầy ThS.
Nguyễn Thanh Phong và KS. Huỳnh Minh Hoàng, emtiến hành thực hiện đề tài:
1


THIẾT KẾ, CHẾ TẠO MÁY NGHIỀN TRỤC TÁI SỬ DỤNG TRONG
CHẾ BIẾNNĂNG SUẤT 50 kg/h
1.2. Mục tiêu của đề tài
Thiết kế, chế tạo máy nghiền trục năng suất 50 kg/h đưa vào phục vụ trong dây
chuyền sản xuất chế biến bánh quy, nghiền các loại bánh quyphế phẩm để tái sử dụng,
ngoài racó thể dùng đểnghiền gừng làm phụ gia trong sản xuất bánh quy.

2


Chương 2
TỔNG QUAN
2.1. Đối tượng gia công
2.1.1. Giới thiệu sơ lược về bánh quy
Bánh quy là sản phẩm có xuất xứ từ châu Âu, lần đầu tiên được sản xuất tại
Anh vào 1815.Ở Anh, bánh quy được gọi là“buitscuit”.Ở Mỹ người ta gọi“cookies”để
chỉ bánh quy. Ở Việt Nam bánh quy đã trở thành một trong những loại sản phẩm quan
trọng của cuộc sống hiện đại, bánh quy cung cấp đầy đủ dinh dưỡng phổ biến và tiện
dụng cho mọi người.
Hiện nay trên thị trường bánh quy phổ biến nhất có hai loại: Bánh quy dai và
bánh quy xốp, về thành phần nguyên liệu thì giống nhau chỉ khác tỉ lệ phối liệu và các
thông số công nghệ.

Hình 2.1: Sản phẩm bánh quy Castana củaCông ty TNHHLiên Doanh Topcake
Bảng 2.1: Thành phần dinh dưỡng của 100g bánh quy loại giàu Canxi,Công ty TNHH

Liên Doanh Topcake
Protein

8g

Lipit

20 g

Gluxit

60 g

Năng Lượng

452 kcal

Canxi

400-500 mg

3


2.1.2. Thành phần nguyên liệu sản xuất bánh quy
Nguyên liệu chủ yếu để sản xuất bánh quy là: bột mì, đường, lecithin, bột năng,
muối, trứng, bột nở, bơ, dầu, vani.
- Bột mì: là nguyên liệu chính để sản xuất bánh, được chế biến từ lúa mì.
- Đường: chủ yếu là đường Saccaroza sản xuất từ mía là chính, đường có tác dụng làm
mềm bột và giảm sự trương nở của Protein, ngoài ra còn tạo vị ngọt, tạo cấu trúc và

màu sắc cho sản phẩm.
- Lecithin: là chất béo có tính háo nước, giúp cho Gluten đàn hồi tốt hơn, làm tăng chất
lượng nhào bột.
- Bột năng: được sản xuất từ củ khoai mì, làm cho khối bột nhào dẻo và độ liên kết cao
hơn.
- Muối ăn: làm cho Gluten chặt lại và tăng khả năng hút nước lên, tốc độ lên men và
hoạt động của enzyme giảm.
- Trứng: có giá trị dinh dưỡng cao, giúp tạo mùi vị thơm ngon, cấu trúc mềm mại hay
nở xốp đặc trưng cho bánh quy.
- Bột nở:làm cho những chiếc bánh nở phồng và hấp dẫn hơn. Công thức hoá học của
bột nở là: NaHCO3.
- Bơ: có hàm lượng chất béo, chất đạm cao và giàu năng lượng, bơ thực phẩm giúp cơ
thể dễ hấp thụ.
- Dầu: tạo cấu trúc nở xốp cho bánh, bôi trơn các hạt tinh bột làm bền bọt khí.
- Vani: tạo hương thơm cho bánh.

4


2.1.3. Quy trình
h công nghệệ sản xuất b
bánh quy

Hình 2.2: Sơ đồ quy trình ccông nghệ sản
s xuất bánnh quy hiệnn nay
ng, khuyết tật ở các giai
g đoạn sảản xuất và bảo quản
2.1.4.Giải thích các hư hỏn
Trong quáá trình sản xuất và bảoo quản sản phẩm bánhh quy, có thhể xảy ra cáác hư
ưởng đến cchất lượng sản

s phẩm. C
Các hư hỏn
ng và khuyếết tật
hỏng, khuyết tật gây ảnh hư
thườnng gặp nhất gồm:
a) Tro
ong công đoạn
đ
nguyêên liệu:
- Các dạng hư hỏ
ỏng của bánnh quy do bột mì.
ng cục do trrong bột chứ
ứa nhiều prrotein làm cho
c khối bột nhào khônng đều.
+ Đón
+ Mùii ôi khét doo quá trình oxi
o hoá các chất béo trong bột.
+ Bộtt bị chua và đắng do bộột lưu trữ quuá lâu bị biếến chất.
+ Acid béo tạo raa do thuỷ phhân lipid.
u mọt làm giiảm chất lư
ượng bột.
+ Sâu
- Các dạng hư hỏ
ỏng của bánnh quy do đđường.
ờng có tạp chhất sẽ làm ggiảm chất lư
ượng của bánh quy.
+ Nếuu trong đườ


+ Nếu trong đường có cục sẽ làm bánh bị sạn, đường phân bố không đều trong bột làm

chất lượng bánh không đạt yêu cầu, khi nướng sẽ tạo màu sắc không đều.
+ Thiếu đường sẽ làm bột nhão, bánh sẽ bị dính vào khuôn nướng làm bánh không
được nguyên vẹn.
- Các dạng hư hỏng của bánh quy do sữa.
+ Nếu dùng sữa tươi có hàm lượng nước cao ảnh hưởng đến độ ẩm bánh, thời gian
nướng kéo dài.
+ Nếu sữa không được hoà tan hết trong bột làm lượng bột sẽ không đồng đều.
- Các dạng hư hỏng của bánh quy do thuốc nở.
+ Nếu dùng với hàm lượng nhiều sẽ làm cho khối bột có mùi khai.
- Các dạng hư hỏng của bánh quy do phụ gia và các chất phụ khác:
+ Hàm lượng các chất phụ cũng ảnh hưởng đến chất lượng sản phẩm, vì vậy cần điều
chỉnh định lượng cho phù hợp.
b) Trong quá trình sản xuất:
- Các dạng hư hỏng của bánh quy ở công đoạn nhào bột.
+ Khối bột bị nhão, ướt;
+ Khối bột bị dính;
+ Khối bột bị cứng, nứt vỡ;
+ Khối bột có khả năng đàn hồi trương nở kém;
- Các dạng hư hỏng của bánh quy ở công đoạn ép - cán tạo hình sản phẩm.
+ Bánh quy bị ép quá chặt hoặc chưa được chặt;
+ Bánh quy bị dính khay, bị khuyết tật;
+ Bánh quy có nhiều lỗ khí;
- Các dạng hư hỏng của bánh quy ở công đoạn nướng bánh.
+ Bánh sẽ bị chảy ra khi nướng do khoảng cách khi đặt bột quá sát, bánh nướng ra sẽ
dính với nhau không đẹp;
+ Bánh bị khuyết dạng do bột mì quá nhão hoặc quá khô;
+ Bánh có bề mặt không mịn do bị dính bột vụn;
+ Bề mặt bánh bị khét do quá trình nướng;
c) Các dạng hư hỏng của bánh quy ở công đoạn đóng gói và bảo quản

6


Khi đóng gói nếu bao bì đóng gói không tốt, không kín thì không khí, ẩm và vi
sinh vật dễ xâm nhập vào làm hư hỏng bánh, bánh bị mềm, bánh sẽ bị biến dạng trong
công đoạn bảo quản.
Khi bảo quản bánh bị mốc, mềm do không khí xâm nhập và bánh ở công đoạn
đóng gói làm bánh bị mềm và mất độ xốp.

Hình 2.3: Các dạng hư hỏng, khuyết tật của bánh quy
Để giải quyết các vấn đề hư hỏng của sản phẩm thực tế nêu trên, việc đầu tiênlà
nghiên cứu áp dụng khoa học kỹ thuật tiên tiến vào các công đoạn chế biến.Trong
đócần chú ý đến công đoạn hoàn lưu lại các sản phẩm hư hỏng, khuyết tật để tái sử
dụng lại trong sản xuất là vấn đề thực tiễn cần đượcnghiên cứu và giải quyết theo
hướng cơ khí hóa.Và phương pháp nghiền tái chế là phương pháp được sử dụng để tái
sử dụng lại bánh quy trong dây chuyền sản xuất tại các nhà máy. Một mặt để nghiền
bánh quy hư hỏng để tái sử dụng, mặt khác máy còn được dùng để nghiền gừng làm
phụ gia trong sản xuất bánh quy.
2.2. Cácphương pháp nghiền
2.2.1.Khái niệm nghiền
Nghiền là quá trình phá hủy vật thể rắn bằng lực cơ học thành các phần tử,
nghĩa là bằng cách đặt vào vật thể rắn các ngoại lực mà các lực này lớn hơn lực hút
phân tử của các vật thể đó.Theo nghiên cứu thì kết quả của quá trình nghiền là tạo ra
nhiều phân tử cũng như nhiều bề mặt mới.
2.2.2. Cơ sở lý thuyết của quá trình nghiền vỡ vật thể rắn
Xuất phát từ các công trình nghiền vỡ vật thể rắn của các viện sĩ A.Ph.Iophphe,
P.A.Rebinder và I.A.Phrenkel xác nhận: Đặc điểm cấu trúc của bất kì vật thể rắn nào
cũng đều tồn tại các khuyết tật nhỏ, các khuyết tật này có phân bố thống kê theo chiều
7

dày của vật thể, đồng thời chúng thể hiện cục bộ ra bề mặt ngoài. Chính vì đặc điểm
như vậy mà độ bền bị giảm từ 100 đến 1000 lần, so với độ bền của vật rắn thực có cấu
trúc bị phá hủy.Khi có tải trọng tuần hoàn với mỗi chu kỳ tiếp theo thì số lượng các vết
nứt trong vật thể gia tăng và độ bền của vật thể giảm xuống. Sự xuất hiện các vết nứt
tế vi trong cấu trúc vật thể sẽ làm giảm lực liên kết phần tử, làm giảm độ bền một cách
đột ngột. Hiện tượng này đã được viện sĩ P.A.Rebinder phát hiện và đặt tên là “Hiệu
ứng Rebinder”,hiệu ứng này được sử dụng rộng rãi trong kỹ thuật.
Khái niệm chung về cơ học phá hủy nguyên liệu hạt được gọi là cơ sở của quá
trình động lực học nghiền. Cơ chế phá vỡ hạt có dạng phá hủy bằng nén ép và quá
trình diễn ra theo sơ đồ phá hủy dòn, nghĩa là không có quá trình biến dạng dẻo rõ rệt.
(Nguồn: Nguyễn Như Nam, Trần Thị Thanh, 2000. Máy gia công cơ học nông sản –
thực phẩm. NXB Giáo Dục, 285 trang).
2.2.3. Các chỉ tiêu đánh giá quá trình nghiền
a) Diện tích riêng bề mặt
Diện tích riêng bề mặt được dùng để đánh giá một cách định lượng về sự phân
tán của các vật liệu rời, diện tích riêng bề mặt của vật liệu là tỷ số của tổng diện tích bề
mặt của tất cả các phần tử được chứa trong một đơn vị khối lượng (m2/kg) hay một
đơn vị thể tích (m2/m3).
Diện tích riêng bề mặt thể tích:
S

(2.1)

, m /m

Diện tích riêng bề mặt khối lượng:
S

∗

(2.2)

, m /kg

Trong đó:
d - Kích thước trung bình của phần tử, m
ρ - Khối lượng riêng của vật liệu, kg/m3
b) Mức độ nghiền
Trong trường hợp chung dung tích năng lượng của quá trình nghiền phụ thuộc
vào sự gia tăng diện tích riêng bề mặt ΔS của vật liệu, nghĩa là:
∆S

S

(2.3)

S

Trong đó:
8


Sc - Diện tích riêng bề mặt của các phần tử vật liệu sau khi nghiền;
Sd - Diện tích riêng bề mặt của các phần tử vật liệu trước quá trình nghiền;
Cùng với sự giảm kích thước của các phần tử thì diện tích riêng bề mặt tăng lên.
Vì vậy chỉ số mức độ nghiền λs là tỉ số diện tích riêng bề mặt của các phần tử vật liệu
cuối quá trình nghiền và diện tích riêng bề mặt của các phần tử ban đầu:
(2.4)

λ

- Theo lý thuyết mức độ nghiền λ của vật liệu thường được đánh giá qua tỷ số giữa
kích thước trung bình D của vật liệu trước khi nghiền và kích thước trung bình d của
phần tử sản phẩm nghiền:
(2.5)
- Mức độ nghiền λ là đặc tính cơ bản để đánh giá chất lượng sản phẩm nghiền và giá
trị năng lượng của sản phẩm đó.
(Nguồn: Nguyễn Như Nam, Trần Thị Thanh, 2000. Máy gia công cơ học nông sản –
thực phẩm. NXB Giáo Dục, 285 trang).
2.2.4.Các loại máy nghiền
2.2.4.1. Máy nghiền đĩa
Trong công nghiệp thực phẩm máy nghiền đĩa được sử dụng để nghiền bột vừa
và mịn, do máy nghiền đĩa có năng suất thấp hơn một vài loại máy nghiền khác nên
loại máy nghiền này ít được sử dụng.
a)Cấu tạo của máy nghiền đĩa:
1. Máng cấp liệu
2. Nam châm
3. Cửa quan sát
4. Vít xoắn;
5. Cần điều chỉnh khe hở
nghiền
6. Đĩa cứng;7. Cần gạt
8. Đĩa quay;9. Puli dẫn động
10. Đai truyền động
Hình 2.4: Cấu tạo máy nghiền đĩa
9

11. Cơ cấu tháo

b) Nguyên lý làm việc của máy nghiền đĩa:
Hạt đi vào nghiền từ máng cấp liệu 1 chảy qua nam châm tách vụn sắt (2) rồi chảy
xuống vít xoắn (4), vít xoắn này có nhiện vụ đẩy hạt vào khoang nghiền của cặp đĩa
nghiền (6) và (7), đĩa nghiền (6) cố định còn đĩa nghiền (7) được lắp với trục quay do
puli (9) dẫn động. Bột nghiền được gạt (8) đẩy vào cửa tháo liệu, điều chỉnh khe
nghiền bằng cần (5), từ trục quay còn truyền động bằng đai (10) lên cơ cấu tháo liệu
(11) của hộp chứa liệu (1). Cửa quan sát (3) vừa để theo dõi lớp hạt chảy xuống gặp
đĩa nghiền, vừa để lấy vạn sắt bám trên nam châm (2) ra, đảm bảo an toàn cho cặp đĩa
nghiền.
2.2.4.2. Máy nghiền chậu con lăn
Máy nghiền chậu con lăn còn gọi là máy nghiền quả lăn thuộc loại máy dùng
nghiền bột mịn hoặc rất mịn. Lực nghiền do máy tạo ra chủ yếu là nén - ép và chà xát.
Máy nghiền quả con lăn đơn giản thường làm việc gián đoạn, có năng suất thấp, về sau
các loại máy nghiền được phát triểnthường làm việc liên tục và có năng suất cao hơn
nhưng kết cấu cũng phức tạp hơn.
a) Cấu tạo máy nghiền chậu con lăn:
Hình 2.5: Cấu tạo máy nghiền ba trục với
vòng nghiền
1.Trục con lăn
2.Máng cấp liệu
3.Vòng nghiền
4.Máng tháo liệu.

b)Nguyên lý làm việc máy nghiền chậu con lăn:
Trong quá trình nghiền các con lăn hình trụ cầu, trục hay hình nón đều tự quay
quanh trục của chúng do lực ma sát giữa chậu nghiền với vật liệu nghiền và giữa vật
liệu nghiền với con lăn. Khi chưa có vật liệu, sự tiếp xúc giữa con lăn hình trụ, hình
nón là tiếp xúc đường. Đoạn tiếp xúc này có chiều rộng bằng chiều rộng con lăn và có

10


phương hướng nên vận tốc tiếp tuyến của mỗi điểm tiếp xúc so với trục của chậu có
giá trị khác nhau, điểm nằm gần trục có giá trị nhỏ, điểm xa trục có giá trị lớn.
2.2.4.3. Máy nghiền búa
Máy nghiền búa là loại máy nghiền được sử dụng phổ biến trong chế biến thức
ăn gia súc. Ngoài nhiệm vụ nghiền hạt lương thực, máy nghiền búa còn được sử dụng
để nghiền các sản phẩm khác như cá khô, bánh dầu, cỏ khô,…
a) Sơ đồ cấu tạo của máy nghiền búa:
Hình 2.6: Sơ đồ cấu tạo
máy nghiền búa kiểu trục
ngang
1.Thân máy
2. Roto
3. Chốt treo búa
4. Phễu cấp liệu
5. Búa nghiền
6. Má đập phụ
7. Lưới sàng
b) Nguyên lý làm việc của máy nghiền búa:
Quá trình nghiền hạt trong máy nghiền kiểu búa là do sự va đập của búa vào
hạt, va đập giữa các hạt vào vỏ máy và do sự chà sát của hạt với búa hoặc với thành
trong của vỏ máy. Bộ phận gây ra sự va đập vào hạt trong máy là các búa nghiền (5)
được treo trên các chốt (3) đặt nằm ngang, khi roto (2) quay thì lực ly tâm làm các búa
nằm ở vị trí hướng tâm và dự trữ một động năng lớn. Hạt qua bộ phận cung cấp phía
trên vào máy liền bị các búa nghiền va đập vào và va chạm với các chi tiết nằm trong
buồng nghiền. Trong quá trình va đập, búa truyền cho hạt một động năng để phá vỡ
hạt. Các phần tử tách ra từ hạt có kích thước bé hơn lỗ lưới sàng phân loại thì lọt ra
ngoài buồng nghiền tạo thành sản phẩm, những phần tử có kích thước lớn hơn thì tiếp

tục bị va đập, phá vỡ, những hạt đạt yêu cầu về kích thước thành phẩm được đưa ra
ngoài bằng các phương pháp vận chuyển khí động hoặc bằng phương pháp cơ học.
2.2.4.4. Máy nghiền trục
11


a) Sơ đồ nguyên lý

a

b
Hình 2.7: Sơ đồ nguyên lý của máy nghiền nhiều trục
a. sơ đồ nguyên lý máy nghiền 2 trục

b. sơ đồ nguyên lý máy nghiền nhiều trục

Máy nghiền loại hai, ba hoặc nhiều trục được sử dụng rộng rãi trong ngành
công nghiệp thực phẩm để nghiền bột mì, bột ngô, các loại hạt làm bột bán thành
phẩm, các loại hạt có dầu để khai thác chất béo, làm thức ăn gia súc, làm bánh mì, làm
men,…
Máy nghiền trục có nhiều ưu điểm như: Cấu tạo đơn giản, chắc chắn, làm việc
với độ tin cậy cao, ít sinh tiếng ồn, sản phẩm ít bụi, sản phẩm sau khi nghiền đạt yêu
cầu cho việc tái sử dụng phế phẩm bánh qui trong sản xuất.
● Trục nghiền:
Bộ phận làm việc chính của máy nghiền kiểu trục là hai trục cuốn nhẵn hoặc
khía rãnh song song quay ngược chiều nhau với vận tốc khác nhau, đa số trường hợp ở
những máy nghiền trục thì trục nghiền thường được làm bằng gang đặt biệt
(C:3,2 – 3,7%; Si 0,4 – 0,7%; Mn: 0,2 – 0,8%; P: 0,5%; S: 0,11%; Ni: 0,25%).đúc
trong khung kim loại. Ở những trục cán như thế, lớp bề mặt gang trắng có độ sâu 20 –
25 mm và độ cứng là 370 – 450 HB.

12


Hình 2.8:Sơ đồ lực tác động lên vật rắn
- Trên hình (2.8), ta có sơ đồ tính toán xác định gần đúng đường kính nhỏ nhất cần
thiết của các trục nghiền quay với tốc độ như nhau xuất phát từ điều kiện đảm bảo kẹp
được sản phẩm nghiền.
- Góc kẹp hạt α được coi là góc tạo thành bởi bán kính OA và đường nối liền tâm của
hai trục nghiền. Trước khi biến dạng hạt tiếp xúc với bề mặt các trục nghiền tại các
điểm A và A1 một lực P nào đó, bản thân hạt về phía trục cán cũng chịu một lực P như
thế. Thành phần thẳng đứng của những lực ấy là 2Psinα có khuynh hướng kéo hạt ra
khỏi dốc hình cầu do bề mặt hình trụ của cán tạo nên. Thành phần thẳng đứng của lực
ma sát 2fPcosα kéo hạt vào khe hở giữa hai trục. Phương trình cân bằng lực tác dụng
lên hạt ở thời điểm bắt tiếp xúc của nó với bề mặt trục nghiền có dạng:
2Psinα = 2fPcosα
- Rõ ràng là, để kéo hạt vào trục nghiền, cần phải tuân theo bất đẳng thức sau:
2Psinα < 2fPcosα
Từ đó =>

α

 hay tgα

α

φ

(2.6)

Trong đó: φ - là góc ma sát của hạt đã biết với bề mặt trục nghiền.
- Vì rằng:
D

dcosα b
1 cosα

(2.7)

Trong đó: D là đường kính trục nghiền.
- Trị số giới hạn của góc kẹp phải bằng ma sát φ, vì vậy đường kính trục nghiền cho
phép nhỏ nhất:
D

dcosφ b
1 cosφ

(2.8)
13


- Trong các máy nghiền trục, đường kính trục nghiền thường bằng 2,5 – 3 và nhiều lần
lớn hơn đường kính nhận được theo tính toán của công thức (2.8).
- Tăng đường kính trục nghiền lên như thế so với đường kính cho phép nhỏ nhất D
đòi hỏi trục nghiền phải có độ cứng cao và nhận được mômen đủ để đảm bảo hành
trình của chúng được đồng đều.
- Lấy ví dụ theo yêu cầu công nghệ nghiền hạt, độ võng lớn nhất của trục nghiền
không được vượt quá 0,01 mm (y

0,01 mm , còn đại lượng lực đẩy ngang trên

trục nghiền do trở lực phá huỷ hạt trong trường hợp đó có thể đạt 300N (30kG) trên
mỗi cm chiều dài của trục và ở trong máy ép phẳng thì đến 2500N (250kG), sự phá
huỷ các hạt riêng biệt của vật liệu nghiền ở trong những máy nghiền trục xảy ra trong
khoảng thời gian nhỏ nhất, vì vậy lực đẩy ngang và mômen xoắn là tổng của xung tức
thời có tần số cao. Yêu cầu đó làm cho mômen quay của trục cán đủ lớn GD2 để đảm
bảo cho hành trình của trục cán được đều, ở đây G là trọng tâm của trục nghiền. Còn
bề mặt của trục thường là nhẵn hoặc cắt khía với yêu cầu chất lượng gia công cao
- Trong hình (2.9) là profin của rãnh đã được ứng dụng, rãnh được bố trí dước góc từ 2
đến 200 đối với đường sinh hình trụ của trục.
Hình 2.9: Profin và kích thước rãnh
khía răng của trục.

- Trong bảng (2.2) cho biết các kích thước, bước và số lượng khía rãnh của trục, độ
võng cho phép của trục có thể tính bằng 0,01mm vì nếu độ võng lớn thì hiệu quả
nghiền sẽ chỉ diễn ra ở mép trục.
14


Bảng 2.2: Đặc tính rãnh khía răng của trục
Số lượng rãnh
khía răng trên
chiều dài đường

Bước
rãnh

tròn bằng 25 mm

Kích thước rãnh

Chiều rộng
mặt phẳng

Chiều cao

Tính bằng micromet

10

2500

100

772

12

2081

100

638

14

1785

100

542

16

1563

100

170

18

1380

100

111

20

1250

100

370

22

1136

100

333

24

1042

100

393

26

962

100

277

28

893

100

255

Góc nhọn bằng 200, góc lưng 700, góc mài dao 900
● Bộ phận cấp liệu:
Để rải vật liệu lên cặp trục nghiền thành lớp mỏng đều, đạt hiệu quả nghiền cao

thường dùng cặp trục rải liệu và các van điều chỉnh chiều dày lớp vật liệu trên trục rải
liệu, cặp trục rải liệu và van chắn liệu được xây lắp ngay dưới bộ phận cấp liệu, van
chắn liệu có nhiều kiểu khác nhau và có thể tự động điều chỉnh hoặc không tự điều
chỉnh trong quá trình cấp liệu.
- Đối với trường hợp dùng máng cấp liệu ta cần xác định vận tốc cuối của hạt khi trượt
hết máng dốc (S) cần thiết để đảm bảo vận tốc cuối của hạt (v) bằng vận tốc vòng trên
trục nghiền quay chậm
- Xét một hạt có trọng lượng G nằm trên mặt phẳng nghiêng với góc nghiêng α sẽ có
xu hướng:
+ Trượt theo mặt dốc nếu thành phần lực T
F

f. p

f. G. cosα

+ Đứng yên nếu: F > T
15

G. sinα lớn hơn lực ma sát.