Tính toán và thiết kế hệ thống nghiền xay tiêu công suất 1000 kg h

BỘ CÔNG THƯƠNG

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP THỰC PHẨM
THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
TS. Trần Lệ Thu (GVHD)

BÁO CÁO
ĐỒ ÁN KỸ THUẬT THỰC PHẨM
ĐỀ TÀI: TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ HỆ THỐNG NGHIỀN
XAY TIÊU CÔNG SUẤT 1000 KG/H
(Hệ: Đại học chính quy)

Tên sinh viên

Lớp

Mã sinh viên

Phùng Thị Ngọc Huyền

05DHTP5

2005140227

Nguyễn Thị Hương Lan

05DHTP3

2005140264

THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH - NĂM 2017

Đồ án Kỹ thuật thực phẩm

ĐỒ ÁN MÔN HỌC
KỸ THUẬT THỰC PHẨM
Họ và tên sinh viên : Phùng Thị Ngọc Huyền – Nguyễn Thị Hương Lan
Lớp: 05DHTP5 – 05DHTP3
MSSV: 2005140227 - 2005140264
Ngành: Công Nghệ Thực Phẩm
I.

Đầu đề đồ án ( Tên đồ án ):
Tính toán và thiết kế hệ thống nghiền xay tiêu công suất 1000 kg/h.

II. Nhiệm vụ đồ án ( nội dung yêu cầu và số liệu ban đầu ):
Nội dung yêu cầu: Tính toán và thiết kế hệ thống nghiền xay tiêu công suất 1000kg/h.
Số liệu ban đầu:
- Độ ẩm của hạt tiêu trước khi đem nghiền 12%.
- Đường kính của hạt tiêu: D=(4-6) mm , chọn D =5 mm
- Các thông số khác tự chọn
- Lựa chọn thiết bị nghiền phù hợp với đề tài
III. Nội dung các phần thuyết minh tính toán:
PHẦN 1. TỔNG QUAN
1.1. Cơ sở lý thuyết của thiết bị chính
1.2. Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình chính
1.3. Các thiết bị và mô tả đặc tính của từng thiết bị
1.4. Các hãng có thiết bị tương ứng (nếu có)
1.5. Ứng dụng trong chế biến thực phẩm
1.7. Các tài liệu tham khảo và website

PHẦN 2. TÍNH TOÁN VÀ BỐ TRÍ THIẾT BI
2.1. Các thông số ban đầu và lựa chọn tiêu chuẩn
2.2. Sơ đồ công nghệ và giải thích công nghệ
2.3. Tính toán cho thiết bị chính
2.4. Sơ đồ thiết bị và giải thích thiết bị
2.5. Sơ đồ bố trí mặt bằng và diễn giải
2.6. Bảng dự trù các thiết bị trong nhà máy
2.7. Tài liệu tham khảo (dùng Endnote)
PHỤ LỤC 1. CÁC TÀI LIỆU THAM KHẢO (Dạng các bài báo khoa học)
PHỤ LỤC 2. BẢN VẼ THIẾT BI CHÍNH (Bản in A3 - Autocad kèm theo đúng tiêu
chuẩn vẽ kỹ thuật)


Đồ án Kỹ thuật thực phẩm
IV. Các bản vẽ và đồ thị ( loại và kích thước bản vẽ ):
1 bản vẽ A1 sơ đồ thiết bị của quy trình.
1bản vẽ A1 thiết bị chính.
V. Ngày giao đồ án:
VI. Ngày hoàn thành đồ án:
VII. Ngày nộp đồ án:
Tp.HCM, ngày…….tháng …….năm ……..
TỔ TRƯỞNG BỘ MÔN KTTP
(Ký và ghi rõ họ tên)

CÁN BỘ HƯỚNG DẪN
(Ký và ghi rõ họ tên)


Đồ án Kỹ thuật thực phẩm
NHẬN XÉT ĐỒ ÁN

Cán Bộ hướng dẫn. Nhận xét (CBHD ghi rõ đồ án được bảo vệ hay không)
……………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………
Điểm:………………………………

Chữ ký: ………………………………..

Cán Bộ chấm hay Hội Đồng bảo vệ. Nhận xét:
……………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………

Điểm:………………………………

Chữ ký: ………………………………..

Điểm tổng kết:……………………………


Đồ án Kỹ thuật thực phẩm
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP THỰC PHẨM
TP. HỒ CHÍ MINH
ĐƠN VỊ : KHOA CNTP – BÔ MÔN KỸ THUẬT THỰC PHẨM
PHIẾU THEO DÕI TIẾN ĐỘ THỰC HIỆN ĐỒ ÁN
MÔN HỌC: KỸ THUẬT THỰC PHẨM
Sinh viên thực hiện đồ án: Phùng Thị Ngọc Huyền Ký tên:…………………….
Nguyễn Thị Hương Lan Ký tên: ……………………
Cán Bộ hướng dẫn : TS.Trần Lệ Thu
Tên đồ án: Tính toán và thiết kế hệ thống nghiền xay tiêu công suất 1000 kg/h.
STT
01
02
03
04
04
06
07
08
09
10
11
12

Ngày

Nội dung hướng dẫn

CBHD ký tên


LỜI CẢM ƠN
Trong quá trình học tập, Đồ án kỹ thuật thực phẩm là một trong những học phần
rất quan trọng để đánh giá mức độ quan sát, tìm hiểu và tính toán thiết kế những thiết bị
mà mình đã học được. Qua tiến trình môn học này, đã giúp nhóm em cải thiện kỹ năng
vận dụng lý thuyết để giải quyết, tính toán các bài tập cụ thể liên quan thực tế. Bên cạnh
đó, học phần này giúp em có thêm kinh nghiệm trong việc hoàn thành đồ án tốt nghiệp
sau này.
Với đề tài “Tính toán và thiết kế hệ thống nghiền xay tiêu công suất 1000 kg/h” em
được thực hiện với sự hướng dẫn của cô Trần Lệ Thu cùng với sự giúp đỡ của một số
thầy cô và bạn bè Trường Đại Học Công Nghiệp Thực Phẩm TP. HCM.
Với tất cả những cố gắng của bản thân cùng với sự hướng dẫn chu đáo nhiệt tình
của cô Trần Lệ Thu, cùng toàn thể các thầy cô và bạn bè trong bộ môn. Em đã hoàn thành
đồ án đúng hạn. Nhưng có lẽ vẫn không thể tránh được những thiếu sót. Sự đánh giá, chỉ
bảo của thầy cô sẽ là bài học giúp em hoàn thành những đồ án sau này được tốt hơn. Em
xin chân thành cảm ơn!

TP.HCM, ngày

tháng

năm

Nhóm sinh viên thực hiện đồ án

Đồ án Kỹ thuật thực phẩm
MỤC LỤC
DANH MỤC HÌNH ẢNH................................................................................................9
DANH MỤC BẢNG........................................................................................................10
MỞ ĐẦU.........................................................................................................................11
PHẦN 1. TỔNG QUAN..................................................................................................12
1.1.Cơ sở lý thuyết của thiết bị nghiền xay (milling) [3]...................................................12
1.1.1. Khái niệm.......................................................................................................12
1.1.2. Mục đích.........................................................................................................12
1.1.3. Mức độ nghiền...............................................................................................12
1.1.4. Các yêu cầu của quá trình nghiền...................................................................12
1.1.5. Sản phẩm nghiền............................................................................................13
1.1.6. Sơ lược nguyên lý làm việc của một số máy nghiền.......................................13
1.2.Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình nghiền [4]...........................................................14
1.2.1. Tính chất nguyên liệu.....................................................................................14
1.2.2. Thông số công nghệ........................................................................................15
1.3.Các thiết bị và mô tả đặc tính của từng thiết bị..........................................................15
1.3.1. Máy nghiền dạng trục [2] [3]............................................................................15
1.3.2. Máy nghiền dạng đĩa[1] [8]...............................................................................21
1.3.3. Máy nghiền chậu con lăn[1] [8]........................................................................23
1.3.4. Máy nghiền răng [3]........................................................................................25
1.3.5. Máy nghiền búa[3] [8]......................................................................................27
1.4.Ứng dụng trong chế biến thực phẩm [3]......................................................................29
1.4.1. Chuẩn bị.........................................................................................................29
1.4.2. Chế biến.........................................................................................................29
1.4.3. Hoàn thiện......................................................................................................29
PHẦN 2. TÍNH TOÁN VÀ BỐ TRÍ THIẾT BI NGHIỀN XAY TIÊU CÔNG SUẤT
1000KG/H........................................................................................................................ 30
2.1. Các thông số ban đầu và lựa chọn tiêu chuẩn............................................................30

2.2. Chọn thiết bị chính và giải thích................................................................................30
2.3. Lý thuyết tính toán thiết bị chính và chứng minh [1] [7][8] [9]......................................31
2.4. Sơ đồ công nghệ và giải thích công nghệ..................................................................37
7


Đồ án Kỹ thuật thực phẩm
2.5. Sơ đồ thiết bị và giải thích thiết bị.............................................................................38
2.6. Tính toán thiết bị nghiền búa.....................................................................................40
2.6.1.Mức độ nghiền: [7]............................................................................................40
2.6.2. Vận tốc của búa..............................................................................................40
2.6.3.Xác định các thông số của đĩa quay.................................................................40
2.6.4.Xác định khối lượng búa nghiền......................................................................41
2.6.5.Tính các kích thước của búa nghiền:...............................................................41
2.6.6. Tính công suất................................................................................................42
2.6.7.Xác định số hàng búa và số lượng búa:...........................................................42
2.6.8. Xác định kích thước lỗ sàng...........................................................................42
2.6.9. Đường kính phễu nhập liệu............................................................................43
2.7. Tính toán thiết bị phụ................................................................................................43
TÀI LIỆU THAM KHẢO................................................................................................44
PHỤ LỤC 1. BẢN VẼ THIẾT BI CHÍNH (Bản in A3 - Autocad kèm theo đúng tiêu
chuẩn vẽ kỹ thuật)............................................................................................................45
PHỤ LỤC 2. TÀI LIỆU THAM KHẢO DẠNG BÀI BÁO KHOA HỌC.......................46

8


Đồ án Kỹ thuật thực phẩm

DANH MỤC HÌNH Ả

Hình 1. 1 Sơ lược các nguyên lý nghiền chủ yếu được ứng dụng trong lĩnh vực chế biến
nông nghiệp...................................................................................................................... 13
Hình 1. 2 Máy nghiền dạng trục.......................................................................................16
Hình 1. 3 Phân loại theo số lần nghiền.............................................................................17
Hình 1. 4 Phân loại theo tính chất trục nghiền.................................................................18
Hình 1. 5 Góc răng trên trục nghiền.................................................................................19
Hình 1. 6 Quãng đường tiếp xúc L của vật liệu với trục nghiền.......................................20
Hình 1. 7 Máy nghiền đĩa trục đứng.................................................................................21
Hình 1. 8 nghiền Đĩa........................................................................................................22
Hình 1. 9 Sơ đồ cấu tạo máy nghiền chậu con lăn............................................................24
Hình 1. 10 Sơ đồ cấu tạo máy nghiền răng.......................................................................25
Hình 1. 11 Máy nghiền răng.............................................................................................26
Hình 1. 12 Sơ đồ máy nghiền búa.................................................................................28Y
Hình 2. 1 Sơ đồ tính bền búa đập.....................................................................................36
Hình 2. 2 Sơ đồ quy trình sản xuất tiêu đen xay...............................................................37
Hình 2. 3 Sơ đồ thiết bị hệ thống nghiền xay tiêu............................................................38
Hình 2. 4 Nguyên lý máy lọc cartridge............................................................................38

9


Đồ án Kỹ thuật thực phẩm

DANH MỤC BẢNG
Bảng 1. 1 Mức độ nghiền.................................................................................................12
Bảng 1. 2 Đặc tính của rãnh răng khía của trục nghiền....................................................19
Bảng 2. 1 Hệ số hồi phục một số loại vật liệu..................................................................32
Bảng 2. 2 Hệ số K phụ thuộc vào vận tốc vòng của búa..................................................33

10

Đồ án Kỹ thuật thực phẩm

MỞ ĐẦU
Hồ tiêu là một trong những cây công nghiệp có giá trị kinh tế và giá trị xuất khẩu
cao. Ở Việt Nam, diện tích trồng hồ tiêu lớn cho nguồn nguyên liệu dồi dào. Xuất phát từ
yêu cầu về chất lượng của bột tiêu sau khi nghiền, đó là phải đảm bảo hương vị, các chất
đặc trưng có trong hạt tiêu…, nhóm em đã quyết định nghiên cứu và thiết kế máy nghiền
tiêu. Việc chế tạo mang tính cần thiết và có ý nghĩa thực tiễn cao. Trong quá trình thiết kế
nhóm đã tham khảo một số máy nghiền đang hoạt động hiện nay và một số tài liệu có liên
quan. Để hiểu chính xác hơn về các loại máy nghiền cũng như lựa chọn thiết bị nghiền
phù hợp cho tiêu đen nhóm em quyết định chọn đề tài “Tìm hiểu các thiết bị nghiền xay
(milling), Tính toán và thiết kế hệ thống nghiền xay tiêu công suất 1000 kg/h”.

11


Đồ án Kỹ thuật thực phẩm

PHẦN 1. TỔNG QUAN
Cơ sở lý thuyết của thiết bị nghiền xay (milling) [3]

1.1.

1.1.1. Khái niệm
Nghiền là quá trình chia nhỏ vật liệu rắn thành những vật thể nhỏ hơn. Quá trình
nghiền các vật liệu to còn gọi là đập. Quá trình nghiền các vật liệu nhỏ còn gọi là xay.
1.1.2. Mục đích
Tạo các hạt chất rắn có kích cỡ nhỏ theo yêu cầu.

Chuẩn bị xử lý nguyên liệu cho các quá trình tiếp theo như: tách chất,
tách tạp chất, tăng hoạt tính, tăng cường tốc độ phản ứng sinh học, hoá học, các quá
trình truyền nhiệt, chuyển khối.
-

Giảm khối lượng riêng xốp để vận chuyển dễ dàng hơn.

1.1.3. Mức độ nghiền
Trong đó:
Dh : kích thước hạt trước khi nghiền, [mm]
dh : kích thước hạt sau khi nghiền, [mm]
Bảng 1. 1 Mức độ nghiền
Dạng nghiền
Nghiền thô
Nghiền trung bình
Nghiền nhỏ
Nghiền mịn
Nghiền keo

Dh, mm
1500 ÷ 150
150 ÷ 25
25 ÷ 5
5÷1
0,2 ÷ 0,1

dh, mm
250 ÷ 25
25 ÷ 5
5÷1

1 ÷ 0,05
10-4

I
3÷6
4 ÷ 10
5 ÷ 25
100
1000

1.1.4. Các yêu cầu của quá trình nghiền
- Năng suất lớn
- Sản phẩm đồng đều
- Ít tiêu tốn năng lượng
Nghiền là tạo ra những hạt vật liệu nhỏ từ hạt, cục vật liệu ban đầu lớn. Nói cách
khác, nghiền là làm tăng số hạt, tăng diện tích bề mặt, giảm đường kính hạt. Quá trình
này cần tiêu tốn năng lượng. Vì vậy xác định các đặc trưng của khối hạt là yếu tố để đánh
12


Đồ án Kỹ thuật thực phẩm
giá, tính toán quá trình nghiền. Tiêu tốn năng lượng cho các loại máy nghiền đều có
chung một lý thuyết.
1.1.5. Sản phẩm nghiền
Máy nghiền không cho ra một sản phẩm đồng nhất mà là một hỗn hợp có kích
thước nằm trong một khoảng xác định nào đó. Quá trình nghiền có thể tạo ra hạt có kích
-4
-6
thước 10 mm (10 mm).
1.1.6. Sơ lược nguyên lý làm việc của một số máy nghiền

a

b

c

d

Hình 1. 1 Sơ lược các nguyên lý nghiền chủ yếu được ứng dụng trong lĩnh vực chế
biến nông nghiệp
Với hình 1.1a nguyên lý nghiền chà xát cấu tạo điển hình gồm 2 đĩa, vật liệu đem ngiền
đi qua khe giữa 2 đĩa (có khía rãnh) và được làm nhỏ. Máy nghiền loại này nghiền chủ
yếu nghiền hạt, sản phẩm không yêu cầu độ đồng đều lớn, chi phí năng lượng riêng lớn
do tỏa nhiệt nhiều.

13


Đồ án Kỹ thuật thực phẩm
Hình 1.1b nguyên lý cắt nghiền, cấu tạo điển hình thường gồm 2 trục có khía rãnh quay
ngược chiều nhau (kẹp hạt, nghiền vỡ, cũng có ít nhiều tác động chà xát). Nguyên lý này
thường tạo ra các sản phẩm thô, khó nghiền, các hạt có độ ẩm cao hoặc nhiều dầu (do bị
dính vào trục). Tuy nhiên, loại này ít tốn năng lượng, ít sinh bụi bột.
Hình 1.1c nguyên lý ép dập, cấu tạo điển hình thường gồm 2 trục cuốn (lô) nhẵn, quay
ngược chiều nhau cuốn liệu vào (do ma sát giữa nguyên liệu và lô) và ép dập vỡ hạt.
Kiểu nghiền này nghiền không nhỏ, chỉ làm hạt vỡ thành tấm, mảnh.
Hình 1.1d nguyên lý nghiền va đập, cấu tạo điển hình các loại nghiền búa dạng thanh
hoặc răng. Dùng động năng của búa (hoặc răng) đập vỡ nguyên liệu là chủ yếu, ngoài ra
còn kết hợp với các lực ma sát (giữa vật liệu và sàng, vật liệu với vật liệu) để làm vỡ

nguyên liệu.
1.2.

Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình nghiền [4]

1.2.1. Tính chất nguyên liệu
Tính chất nguyên liệu là yếu tố ảnh hưởng nhiều nhất đến quá trình nghiền. Việc
xác định tính chất của nguyên liệu có ý nghĩa rất quan trọng để thực hiện quá trình nghiền
với hiệu quả kinh tế cao nhất. Trước khi thực hiện quá trình nghiền, một số tính chất sau
đây của nguyên liệu cần được quan tâm:
Kích thước của nguyên liệu: kích thước cảu nguyên liệu là yếu tố đầu tiên được
quan tâm khi tính toán và thiết kế, lựa chọn thiết bị nghiền. Việc xác định kích thước của
nguyên liệu cũng như kích thước yêu cầu của sản phẩm sẽ giúp lựa chọn thiết bị phù hợp.
Kích thước của nguyên liệu càng lớn thì càng dễ bị vỡ ra khi chịu tác động cùng một lực
cơ học.
Độ cứng: các loại nguyên liệu cứng thường vỡ rất nhanh khi lực tác dụng vào vượt
giới hạn đàn hồi của chúng. Tuy nhiên, nguyên liệu càng cứng thì năng lượng tiêu tốn
cho quá trình nghiền càng lớn và thời gian chịu lực của nguyên liệu phải càng dài. Do đó,
thông thường, nguyên liệu cứng thì: hoặc tốc độ nhập liệu phải nhỏ, hoặc công suất máy
nghiền phải đủ lớn. Thông thường, nguyên liệu càng cứng thì độ ma sát càng cao, mức độ
ăn mòn cơ học đối với bề mặt thiết bị nghiền càng cao. Do đó, khi nghiền vật liệu cứng,
thiết bị nghiền thường được chế tạo bằng thép có magie và làm cho tốc độ chuyển động
tương đối giữa nguyên liệu và bề mặt thiết bị nghiền chậm.
Độ ma sát: đối với các nguyên liệu có độ ma sát thấp (đặc biệt là các loại nguyên
liệu giàu béo), thường sử dụng lực va đập hoặc lực nén ép để nghiền.
Cấu trúc của nguyên liệu: cấu trúc của nguyên liệu sẽ quyết định việc lựa loại lực
cơ học chủ yếu tác động lên nguyên liệu trong quá trình nghiền. Nguyên liệu giòn hoặc
có cấu trúc tinh thể thì sự gãy vỡ dễ dàng diễn ra khi xuất hiện các vết nứt trên nguyên
liệu. Trong trường hợp này, lực nén là thích hợp cho quá trình nghiền. Nếu nguyên liệu
mà chưa vỡ khi trên chúng đã xuất hiện nhiều vết nứt thì nên chọn lực nghiền chủ yếu là

lực ma sát hoặc lực va đập. Còn đối với các loại nguyên liệu có cấu trúc dạng sợi, thì lực
nghiền chủ yếu là lực cắt xé.
14


Đồ án Kỹ thuật thực phẩm
Độ ẩm của nguyên liệu: độ ẩm của nguyên liệu có ảnh hưởng rất nhiều đến năng
suất và hiệu quả của quá trình nghiền, đôi khi ảnh hưởng tích cực lẫn tiêu cực. Đối với
một số loại nguyên liệu, khi độ ẩm vượt quá 2-3% (w/w), khi nghiền, chúng sẽ bám vào
thiết bị, làm tăng tổn thất và giảm hiệu quả quá trình nghiền. Khi độ ẩm cao, có thể chúng
sẽ kết chùm lại với nhau. Đây là hiện tượng cần phải hạn chế trong quá trình nghiền, đặc
biệt là quá trình nghiền tinh. Ngoài ra, khi nguyên liệu có độ ẩm càng cao, năng lượng
tiêu tốn cho quá trình nghiền sẽ càng tăng. Khi nghiền hạt lúa mì để tách phôi, nếu độ ẩm
càng cao, chúng có xu hướng bị biến dạng hơn là làm phôi được tách ra. Còn khi nguyên
liệu quá khô, có thể chúng sẽ vỡ không đúng như mong muốn.Ví dụ, khi độ ẩm của hạt
lúa mì quá thấp, cám và vỏ trấu có thể vỡ ra và đi vào trong bột mì thành phẩm, không
tách ra được, làm giảm chất lượng của sản phẩm. Ngoài ra, nghiền nguyên liệu càng khô,
bụi tạo ra càng nhiều. Bụi có thể gây ảnh hưởng xấu đến sức khỏe người vận hành do nó
gây ra các bệnh liên quan tới đường hô hấp, đồng thời, hàm lượng bụi trong không khí
càng cao, khả năng cháy nổ sẽ càng tăng, ảnh hưởng đến an toàn sản xuất. Nói chung,
mỗi một loại nguyên liệu sẽ có một độ ẩm tối ưu cho quá trình nghiền. Khi cần thiết, cần
phải hiệu chỉnh độ ẩm của nguyên liệu đạt giá trị tối ưu (ví dụ như nghiền bột mì).
Tính mẫn cảm nhiệt của nguyên liệu: trong quá trình nghiền, nhiệt có thể được sinh
ra do lực ma sát hoặc do lực nén tác dụng lên nguyên liệu (khi lực nén tác dụng lên
nguyên liệu còn nằm trong giới hạn đàn hồi, nguyên liệu sẽ hấp thu năng lượng này và
giải phóng ra nhiệt khi ngưng tác dụng lực). Khi nhiệt sinh ra, nhiệt độ của nguyên liệu sẽ
tăng lên, có thể làm ảnh hưởng đến chất lượng của sản phẩm sau quá trình nghiền. Trong
công nghiệp, có thể hiệu chỉnh nhiệt độ của quá trình nghiền bằng cách sử dụng thiết bị
vỏ áo hoặc sử dụng chất giải nhiệt bên trong trục (trường hợp nghiền trục). Trong một số
trường hợp, nitơ lỏng, đá carbonic, nước đá được trộn vào nguyên liệu trước khi nghiền

để hạn chế hiện tượng tăng nhiệt độ trong quá trình nghiền. Phương pháp này đặc biệt
hữu ích trong trường hợp nghiền các loại nguyên liệu có cấu trúc sợi hoặc nguyên liệu
thịt (các loại nguyên liệu này có xu hướng biến dạng hơn là vỡ khi chịu tác động của lực
cơ học).
1.2.2. Thông số công nghệ
Lực tác dụng: lực tác dụng lên nguyên liệu càng lớn, nguyên liệu càng dễ vỡ, hiệu
quả nghiền càng cao. Mỗi loại thiết bị nghiền có phương pháp hiệu chỉnh lực tác dụng
khác nhau.
1.3.

Các thiết bị và mô tả đặc tính của từng thiết bị

1.3.1. Máy nghiền dạng trục [2] [3]
1.3.1.1. Nguyên lý làm việc máy nghiền trục:
Quá trình nghiền vật liệu được thực hiện bởi 2 trục quay ngược chiều nhau. Vật liệu đem
nghiền được cho vào phía trên qua khe giữa 2 trục, tại đây nó sẽ bị nghiền bởi lực nén và
lực ma sát, sau đó vật liệu thoát ra ngoài dưới tác dụng của trọng lực.

15


Đồ án Kỹ thuật thực phẩm

Hình 1. 2 Máy

nghiền
dạng trục

Vật liệu được nghiền bởi trục di động 5 và trục cố định 8 trong buồng nghiền 9, vật liệu
cung cấp vào phễu cấp liệu 7, được điều tiết nhờ tấm chắn liệu 6. Trục 8 quay nhờ động

cơ 11 thông qua bộ truyền đai 10, vật liệu nghiền sẽ theo máng 12 ra ngoài. Tùy theo yêu
cầu mà ta có thể nghiền nhiều lần với các khe hở S khác nhau thông qua cơ cấu khóa 2 và
lò xo 3 tác động lên giá đỡ ổ lăn 4, cơ cấu này di chuyển trục di động 5 tạo ra khe hở S
khác nhau, nó còn có tác dụng tránh hiện tượng quá tải cho máy. Các chi tiết đặt trên
khung máy 1.
1.3.1.2. Phân loại máy nghiền trục:

16


Đồ án Kỹ thuật thực phẩm

Hình 1. 3 Phân loại theo số lần nghiền
.
Hình 1.3 I, II, III: Nghiền 1 lần .
Hình 1.3 IV, V: Nghiền 2 lần .
Hình 1.3 VI, VII: Nghiền 3 lần.

17


Đồ án Kỹ thuật thực phẩm

Hình 1. 4 Phân loại theo tính chất trục nghiền
Hình 1.4 I: Hai trục nghiền cố định.
Hình 1.4 II: Một trục nghiền cố định - Một trục nghiền di động.
Hình 1.4 III: Hai trục nghiền di động.
1.3.1.3. Bộ phận trục nghiền:
Trục nghiền là bộ phận quan trọng nhất của máy. Trên bề mặt trục nghiền có thể phẳng,
có gân hoặc có răng nhằm tăng độ ma sát khi tiếp xúc với hạt vật liệu, đưa nguyên liệu

vào dễ dàng hơn. Hình dạng của trục có ảnh hưởng đến tính chất nghiền, trục có răng
dùng để nghiền thô, trục trơn dùng nghiền mịn.
Trục nghiền thường được đúc bằng gang đặc biệt (C 3,2 – 3,7%; Si 0,4 – 0,7%; Mn 0,2 –
0,8%; P 0,5%; N 0,25%), có độ cứng bề mặt cao 370 – 450HB. Với các trục nghiền cần
độ cứng cao hơn 500HB được chế tạo gồm hai lớp: phần lõi là gang xám, còn vỏ ngoài
bằng hợp kim crom-niken (C 3,7%; Si 0,25%; Mn 0,3%; P 0,15%; Cr 0,4%; Ni 2%). Trục
còn có độ bền uốn cao, độ võng lớn nhất của trục nghiền không được lớn hơn 0,01mm
(ymax≤0,01mm).
Trục nghiền nhẵn với độ bóng cao, độ nhám thấp cho phép giới hạn 0,025 – 0,05μm. Trục
nghiền xẻ rãnh nghiêng 2-10o so với đường sinh của mặt trục trục nghiêng. Profin của
rãnh tạo góc vuông với góc nhọn 20o, góc lưng 70o và góc mài dao 90o .
18


Đồ án Kỹ thuật thực phẩm

Hình 1. 5 Góc răng trên trục nghiền
Bảng 1. 2 Đặc tính của rãnh răng khía của trục nghiền
Số lượng rãnh răng
khía trên chiều dài
đường tròn bằng
25mm

Kích thước rãnh
Bước rãnh

Chiều
phẳng

rộng

mặt

Chiều cao

Tính bằng μm

10

2500

100

722

12

2084

100

638

14

1785

100

542

16

1563

100

470

18

1389

100

414

20

1250

100

370

22

1136

100

333

24

1042

100

303

26

962

100

277

28

893

100

255

19

Đồ án Kỹ thuật thực phẩm
Quãng đường tiếp xúc L của vật liệu với trục là rất nhỏ.

Hình 1. 6 Quãng đường tiếp xúc L của vật liệu với trục nghiền
Do đó để tăng thời gian tiếp xúc của hạt đậu với trục thì phải tăng đường kính trục hoặc
tăng số trục. Như vậy máy sẽ cồng kềnh, và bộ truyền sẽ phức tạp hơn.
1.3.1.4. Ưu nhược điểm của máy nghiền dạng trục
Ưu điểm:
Cấu tạo đơn giản, làm việc êm, chắc chắn, giá thành không cao.
Chất lượng sản phẩm tốt, đồng đều, ảnh hưởng của nhiệt độ trong quá
trình nghiền không cao.
Nhược điểm:
Năng suất thấp, độ mịn kém.
Trục nghiền chóng mòn, đối với máy nghiền trục nhẵn thì cần có
đường kính trục lớn để đảm bảo độ ma sát, thời gian tiếp xúc.
Ứng dụng:
-

Nghiền nhỏ và nghiền mịn vật liệu khô và ướt, độ cứng trung bình.
20


Đồ án Kỹ thuật thực phẩm
1.3.1.5. Công thức tính năng suất: [8]
Năng suất nghiền lý thuyết của máy nghiền trục được xác định theo công thức:
Trong đó:
– chiều rộng khe nghiền, mm
L – chiều dài trục nghiền, mm
– khối lượng riêng của sản phẩm nghiền, kg/m3
k – hệ số chỉ hiệu quả của vùng nghiền, k<1

– vận tốc trung bình của vật liệu khi qua khe nghiền, m/s
, – vận tốc vòng của trục nhanh và trục chậm, m/s
1.3.2. Máy nghiền dạng đĩa[1] [8]
1.3.2.1. Nguyên lý làm việc máy nghiền đĩa
Máy gồm hai đĩa nghiền được lắp trong vỏ máy, giữa hai đĩa là khe nghiền có thể điều
chỉnh được bằng cách dịch chuyển một trong hai đĩa. Vật liệu được cho vào khe nghiền
qua lỗ cấp liệu ở tâm đĩa và bị nghiền nhỏ khi di chuyển trong khe nghiền từ tâm ra đến
chu vi của đĩa. Vật tốc đĩa nghiền từ 7 – 68 m/s. Mức độ nghiền trung bình hoặc mịn.

Hình 1. 7 Máy
nghiền đĩa trục
đứng
21


Đồ án Kỹ thuật thực phẩm

Vật liệu được cấp vào phễu cấp liệu 10, hạt rơi tự do xuống buồng nghiền 4 qua tấm
chắn phôi 9. Buồng nghiền 7 gồm hai nữa ghép lại nhờ bulong 6, bên trong có đĩa cố
định 13 và đĩa di động 14 quay nhờ động cơ 2 thông qua bộ truyền đai 3, trục 16 và ổ lăn
15. Vật liệu sau khi nghiền xong theo nắp buồng nghiền dưới 5 ra ngoài. Độ mịn của sản
phẩm phụ thuộc vào khe hở của máy nghiền được điều chỉnh nhờ tay điều chỉnh khe hở 8
thông qua ống trụ có ren 11, lò xo 12 phòng khi quá tải khi tải trọng lớn. Các chi tiết đặt
trên khung máy 1.
1.3.2.2. Phân loại máy nghiền đĩa
-

Máy có trục thẳng đứng, đĩa trên quay.
Máy có trục quay thẳng đứng, đĩa dưới quay.
Máy có trục quay nằm ngang, một đĩa cố định - một đĩa quay.

Máy có trục quay nằm ngang, hai đĩa quay ngược chiều nhau.

1.3.2.3. Cấu tạo đĩa nghiền.
Đĩa nghiền là bộ phận quan trọng nhất của máy. Trên đĩa có các rãnh gân hoặc có răng
nhằm tăng độ ma sát khi tiếp xúc với hạt vật liệu, rãnh ở phía trong sâu hơn ở ngoài để
dẫn vật liệu. Vật liệu chế tạo bằng kim loại hoặc hỗn hợp vô cơ cứng. Do lực liên kết của
các đĩa đá kém hơn đĩa kim loại nên phải làm thêm đai thép và thường cho đĩa làm việc
với vận tốc tiếp tuyến là 10m/s đối với trục quay thẳng đứng, tới 18m/s đối với trục quay
nằm ngang. Đĩa gang đúc thì vận tốc vòng có thể tới 28m/s, đĩa thép đạt tới 68m/s.
Kích thước của rãnh ảnh hưởng đến tính chất nghiền. Tùy theo mức độ nghiền ta có thể
lặp lại với kích thước rãnh nhỏ hơn.

Hình 1. 8 nghiền Đĩa
22


Đồ án Kỹ thuật thực phẩm
a)

Các vành trên đĩa nghiền;

A-

Lỗ tiếp liệu; B- Vành thân;

b) Kích thước rãnh trên đĩa nghiền
C- Vành chuyển;

D- Vành nghiền.

1.3.2.4. Ưu nhược điểm:
Ưu điểm:
-

Dễ chế tạo, lắp ráp, thay thế.
Giá thành thấp.
Nhược điểm:

lượng sản phẩm.
-

Bề mặt làm việc của đĩa ma sát vật liệu sinh ra nhiệt, làm giảm chất
Đĩa dễ bị mòn, thường xuyên phải bảo trì, thay thế.
Năng suất thấp.
Đạt độ mịn trung bình và mịn.

1.3.2.5. Công thức tính năng suất [8]
Năng suất của máy nghiền đĩa có thể tính theo công thức thực nghiệm:
Trong đó:
v – vận tốc vòng của đĩa quay, m/s. Thường lấy v=12,5÷15 m/s
– năng suất riêng trên 1m2 bề mặt đĩa làm việc trong 1 giờ
D – đường kính lớn nhất của mặt làm việc của đĩa, m
K=D/d=1,3-1,7 – tỷ số đường kính lớn và nhỏ của đĩa nghiền.
1.3.3. Máy nghiền chậu con lăn[1] [8]
Máy nghiền chậu con lăn gồm 2 loại: loại chậu quay và loại con lăn quay quanh trục của
chậu.

23
Hình 1. 9 Sơ đồ cấu tạo máy nghiền chậu con lăn

Đồ án Kỹ thuật thực phẩm

1.3.3.1. Nguyên lý làm việc:
Đối với loai máy nghiền chậu đứng yên và các con lăn trụ quay quanh trục của chậu. Sự
chuyển động của motor được truyền qua trục vít (19) tới bánh vít, các con lăn (13) gắn
trên các trục (16) vừa quay quanh trục (16), vừa quay quanh trục (20) thực hiện quá trình
nghiền. Các hạt sẽ được chứa trong thùng đứng yên (11).
1.3.3.2. Ưu điểm:
-

Chất lượng sản phẩm đồng đều.
Năng suất cao.

1.3.3.3. Nhược điểm:
-

Máy phức tạp, khó chế tạo, giá thành cao.
Trong quá trình làm việc nhiệt sản sinh ra nhiều làm mất hương vị sản phẩm.

1.3.3.4. Năng suất làm việc máy nghiền chậu con lăn:
Ví dụ: loại máy nghiền con lăn trụ có chậu quay kiểu FF/KM18 của CHLB Đức. Các con
lăn trụ có đường kính 1800mm, chiều rộng con lăn 500mm. Chậu quay có đường kính
3200mm. Chậu quay với số vòng quay 16-18 vòng/phút và đạt năng suất 3-5 tấn/giờ.

24


Đồ án Kỹ thuật thực phẩm
1.3.4. Máy nghiền răng [3]

1.3.4.1. Cấu tạo
4

5

6

1

2

3

Hình 1. 10 Sơ đồ cấu tạo máy nghiền răng
1. Đĩa tĩnh
4. Răng

2. Đĩa động
5. Mặt sàng

3. Trục quay
6. Phễu liệu

Máy gồm hai đĩa nghiền (một đĩa tĩnh và một đĩa động hoặc hai đĩa động nhưng ngược
chiều nhau), đặt thẳng đứng. Trên đĩa có gắn các răng bằng thép hình vuông theo những
đường tròn đồng tâm. Răng hai đĩa so le nhau. Bên ngoài cùng lắp mặt sàng.
1.3.4.2. Nguyên lý làm việc
25