NGHIÊN CỨU CÁC THÔNG SỐ TỐI ƯU HOÁ MÁY SÀNG TÁCH THÓC – GẠO LỨC (PADDY SEPARATOR) BẰNG PHƯƠNG PHÁP QUY HOẠCH THỰC NGHIỆM

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

TRẦN HOÀNG LUÂN

NGHIÊN CỨU CÁC THÔNG SỐ TỐI ƯU HOÁ MÁY SÀNG
TÁCH THÓC – GẠO LỨC (PADDY SEPARATOR) BẰNG
PHƯƠNG PHÁP QUY HOẠCH THỰC NGHIỆM

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC KỸ THUẬT

Thành Phố Hồ Chí Minh
Tháng 09/2011


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

TRẦN HOÀNG LUÂN

NGHIÊN CỨU CÁC THÔNG SỐ TỐI ƯU HOÁ MÁY SÀNG
TÁCH THÓC – GẠO LỨC (PADDY SEPARATOR) BẰNG
PHƯƠNG PHÁP QUY HOẠCH THỰC NGHIỆM
Chuyên ngành: Kỹ Thuật Cơ Khí
Mã số

: 60 52 14

LUÂN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC KỸ THUẬT

Hướng dẫn khoa học:
TS. NGUYỄN NHƯ NAM

Thành Phố Hồ Chí Minh

Tháng 09/2011


NGHIÊN CỨU CÁC THÔNG SỐ TỐI ƯU HOÁ MÁY SÀNG TÁCH THÓC
– GẠO LỨC (PADDY SEPARATOR) BẰNG PHƯƠNG PHÁP
QUY HOẠCH THỰC NGHIỆM

TRẦN HOÀNG LUÂN

Hội đồng chấm luận văn:
1. Chủ tịch:

PGS.TS. NGUYỄN NGỌC PHƯƠNG
Đại học Sư Phạm Kỹ Thuật TP. HCM

2. Thư ký:

TS. NGUYỄN HUY BÍCH
Đại học Nông Lâm TP. HCM

3. Phản biện 1:

PGS. TS. TRẦN THIÊN PHÚC
Đại học Bách Khoa TP. HCM

4. Phản biện 2:

TS. BÙI NGỌC HÙNG
Đại học Nông Lâm TP. HCM

5. Uỷ viên:

TS. NGUYỄN NHƯ NAM
Đại học Nông Lâm TP. HCM

TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM TP. HỒ CHÍ MINH
HIỆU TRƯỞNG

i


LÝ LỊCH CÁ NHÂN
Tôi tên Trần Hoàng Luân, sinh ngày 06 tháng 08 năm 1968, tại thành phố
Pleiku, tỉnh Gia Lai.
Con Ông Trần Thái và Bà Hoàng Thị Kim Qui.
Tốt nghiệp tú tài tại trường Trung học phổ thông Thạnh Mỹ Tây, thành phố
Hồ Chí Minh.
Tốt nghiệp CNKT 1989, ngành máy tàu sông, hệ chính quy, tại trường CNKT
Đường Thủy, thành phố Hồ Chí Minh.
Tốt nghiệp Đại học năm 1996, ngành Kinh tế ngoại thương, hệ tại chức, tại
trường Đại Học Kinh tế Thành phố Hồ Chí Minh.
Tốt nghiệp Đại học năm 2006, ngành Cơ khí chế tạo máy, hệ không chính qui,
tại trường Đại học Bách Khoa thành phố Hồ Chí Minh.
Tháng 03 năm 1989 đến nay làm việc tại trường CNKT Đường thủy. Năm

2008 nâng cấp thành trường Cao Đẳng Giao Thông Vận Tải Thành phố Hồ Chí
Minh.
Tháng 09 năm 2008 theo học Cao học ngành Kỹ thuật Cơ khí tại trường Đại
học Nông Lâm Thành Phố Hồ Chí Minh, quận Thủ Đức, thành phố Hồ Chí Minh.
Tình trạng gia đình: Vợ Nguyễn Thị Thùy Linh kết hôn năm 2004.
Địa chỉ liên lạc:
 Nhà riêng: 59/11 Đường Hiệp Bình – P. Hiệp Bình phước – Q. Thủ Đức
– Thành phố Hồ Chí Minh
 Cơ quan: Trường Cao Đẳng GTVT – Thành phố Hồ Chí Minh, số 252
Lý Chính Thắng – Phường 9 – Quận 3 – Thành phố Hồ Chí Minh.
 Điện thoại DĐ: 098 8890295
 Email:

ii


LỜI CAM ĐOAN
Tôi cam đoan đây là công trình nghiên cứu của tôi.
Các số liệu kết quả trong luận văn là trung thực và chưa từng được ai công bố
trong bất kỳ công trình nào khác.

Tác giả luận văn

Trần Hoàng Luân

iii


CẢM TẠ
Để hoàn thành luận văn thạc sĩ này tôi xin chân thành bày tỏ lòng kính trọng

và biết ơn sâu sắc đến:
Thầy TS Nguyễn Như Nam, trưởng bộ môn Máy sau thu hoạch – Chế biến,
Khoa Cơ khí – Công nghệ, trường Đại Học Nông Lâm Thành phố Hồ Chí
Minh – Giáo viên hướng dẫn khoa học. Thầy đã tận tình chỉ bảo, giúp đỡ
tạo mọi điều kiện thuận lợi cho tôi trong suốt quá trình làm luận văn.
Ban Giám hiệu, Phòng sau đại học và tập thể Giảng viên của Khoa Cơ khí Công nghệ, Trường Đại học Nông Lâm thành phố Hồ Chí Minh đã tận tình
giảng dạy, truyền đạt những kiến thức quý báu và tạo mọi điều kiện tốt nhất
trong quá trình học Cao học cũng như thực hiện luận văn.
Ban lãnh đạo trường Cao Đẳng GTVT – Tp. HCM và các bạn đồng nghiệp
đã tạo điều kiện và giúp đỡ tôi rất nhiều trong quá trình học tập và thực hiện
đề tài.
Xin cảm ơn quý thầy, cô đã phản biện đề tài cho những lời nhận xét quý báu.
Qua những phản hồi đó tôi có thể để hoàn thiện hơn quá trình nghiên cứu.
Các anh chị học viên lớp Cao học khóa 2007 và 2008 đã hỗ trợ, giúp đỡ,
động viên chia sẻ kinh nghiệm làm việc.
Cảm ơn cha mẹ, anh em, bạn bè cùng đồng nghiệp đã tạo mọi điều kiện tốt
nhất trong suốt quá trình học tập cũng như làm đề tài.
Vợ tôi luôn chia sẻ, gánh vác trách nhiệm gia đình và động viên tôi trong
suốt quá trình học Cao học.

iv


TÓM TẮT

Đề tài “Nghiên cứu các thông số tối ưu của máy sàng tách thóc – gạo lức
(Paddy separator) bằng phương pháp qui hoạch thực nghiệm” được thực hiện tại
xưởng bộ môn máy sau thu hoạch và chế biến, khoa Cơ khí – Công nghệ, trường
Đại học Nông lâm Thành phố Hồ Chí Minh, thời gian từ tháng 03 năm 2010 đến
tháng 08 năm 2011 với kết quả được tóm tắt như sau:

Mục đích của đề tài là nghiên cứu các thông số tối ưu của máy sàng tách thóc
– gạo lức bằng phương pháp qui hoạch thực nghiệm. Luận văn đã kế thừa các kết
quả nghiên cứu gồm: Cấu tạo, nguyên lý làm việc của máy sàng tách thóc kiểu
Pakis - 08 tấn/h trong dây chuyền sản xuất lúa gạo của công ty cổ phần cơ khí
Long An và các máy sàng Pakis đã và đang ứng dụng trong các nhà máy chế biến
lúa gạo. Từ đó, nghiên cứu, thiết kế, chế tạo máy sàng tách thóc – gạo lức SAPA –
1.000 năng suất 1.000 kg/h làm mô hình để phục vụ nghiên cứu thực nghiệm.
Thực nghiệm trên máy SAPA – 1.000 theo phương pháp quy hoạch thực
nghiệm với hai thông số ra là hiệu suất phân loại lúa – gạo lức và chi phí năng
lượng riêng là tối ưu nhất. Các thông số vào gồm góc nghiêng của sàng a (độ), số
vòng quay của trục sàng n (vg/ph) và lượng cung cấp nguyên liệu q (kg/s). Phương
án thực nghiệm được thiết kế, xử lý, phân tích bằng phần mềm Statgraphics Vers
7.0 theo trình tự từ bậc I và phát triển lên bậc II.
Mô hình thống kê thực nghiệm mô tả hiệu suất phân loại và chí phí năng
lượng riêng của máy sàng SAPA – 1.000 ở dạng thực như sau:
Hs = – 15,5631 + 4,5488*a + 1,4724*n + 228,303*q + 0,0384*a*n –
5,6250*a*q – 0,5175*n*q – 0,8368*a2 – 6,9503E-3*n2 – 384,3060*q2
Ar = – 13,1033 – 0,4552*a + 0,2023*n + 46,5652*q + 0,0122*a*n –
1,8075*a*q – 0,2503*n*q – 0,0607* a2 – 8,8903E-4*n2 – 28,9004*q2

v


Kết quả tính toán tối ưu đa mục tiêu cho thấy hiệu suất phân loại tối ưu đạt
98,725 %, với chi phí điện năng riêng để phân loại thóc – gạo lức từ 2,213  2,214
kWh/t. Các thông số tối ưu gồm:
-

Góc nghiêng tối ưu của sàng atư = 4,650;

-

Số vòng quay tối ưu của trục sàng ntư = 111,7 vg/ph;

-

Lượng cung cấp riêng tối ưu qtư = 0,188 kg/s.

vi


ABSTRACT

The thesis: "Study the optimal parameters of the Paddy-Separator by using
the experimental planning method" has been conducted in the Lab of the
Department of Post - Harvesting and Processing, Faculty of Engineering and
Technology, Ho Chi Minh city Nong Lam University, from May 2010 to August
2011 with its summarized results are as follows:
The purpose of this thesis is to study the optimal parameters for the PaddySeparator by using the experimental planning method. Some previous studies like
the components and operation principle of the Pakis paddy separator in the rice
processing assembly line of the Long An Mechanical Joint Stock Company and the
various Pakis paddy separators which have been used in rice processing plants
were referenced. The studying, designing, and manufacturing of a Paddy-Separator
model with its capacity is 1000 kg/hour has been performed for study.
Experiment on SAPA - 1000 by the method of experimental planning with
two parameters to efficiency of paddy-separator and the specific energy
consumption are the best. Three input parameters such as the paddy supplying, the
rotation, and the tilt angle of the screen. The experimental data are computer
processed by using the Statgraphics software Vers 7.0.
The results indicate that the efficiency of paddy-separator and the specific

energy consumption are the second order polynomial functions of the paddy
supplying, the rotation, and the tilt angle of the screen. The mathematical equations
in real form are shown as:
Hs = – 15,5631 + 4,5488*a + 1,4724*n + 228,303*q + 0,0384*a*n –
5,6250*a*q – 0,5175*n*q – 0,8368*a2 – 6,9503E-3*n2 – 384,3060*q2
Ar = – 13,1033 – 0,4552*a + 0,2023*n + 46,5652*q + 0,0122*a*n –
1,8075*a*q – 0,2503*n*q – 0,0607* a2 – 8,8903E-4*n2 – 28,9004*q2

vii


The multi-objective optimization calculating show that the optimal
efficiency of paddy-separator is 98.725%, with the specific energy consumption
ranges from 2.213 to 2.214 kWh/t. The optimal input parameters are:
-

The tilt angle of the screen has optimal value in the real form as atư =
4,650.

-

The rotation of the screen-axis has optimal value in the real form as ntư =
111,7  111,8 rpm.

-

The paddy supplying has optimal value in the real form as qtư = 0,188
kg/s.

viii

MỤC LỤC
CHƯƠNG

Trang

Trang tựa
Trang chuẩn y ............................................................................................................ i
Lý lịch cá nhân ......................................................................................................... ii
Lởi cam đoan ........................................................................................................... iii
Lời cảm tạ ............................................................................................................... iv
Tóm tắt ..................................................................................................................... v
Mục lục .................................................................................................................... ix
Danh sách liệt kê các ký hiệu ................................................................................. xv
Danh sách các hình ............................................................................................. xviii
Danh sách các bảng biểu ........................................................................................ xx
1. MỞ ĐẦU............................................................................................................... 1
1.1 Đặt vấn đề ........................................................................................................... 1
1.2 Mục tiêu đề tài..................................................................................................... 3
1.3 Phương pháp nghiên cứu..................................................................................... 3
1.4 Tính mới của đề tài ............................................................................................. 4
2. TỔNG QUAN ....................................................................................................... 5
2.1 Đối tượng nghiên cứu ......................................................................................... 5
2.1.1 Tính chất của hỗn hợp thóc và gạo lức sau khi xay ......................................... 5
2.1.1.1 Giải phẫu học của hạt thóc ............................................................................ 5
2.1.1.2 Bề mặt của trấu ............................................................................................. 7
2.1.1.3 Khoảng không giữa trấu và hạt gạo lức ........................................................ 7
2.1.1.4 Nếp gấp cài kín vào nhau của hai mảnh trấu ................................................ 7
2.1.1.5 Râu ................................................................................................................ 8

2.1.1.6 Vỏ quả ........................................................................................................... 8
2.1.1.7 Tế bào tinh bột nằm theo chiều dọc- ngoài cùng .......................................... 8
2.1.1.8 Kích thước hạt ............................................................................................... 8
2.1.2 Hỗn hợp nguyên liệu sau khi xay................................................................... 12

ix


2.1.2.1 Thành phần hỗn hợp sau khi xay ................................................................ 12
2.1.2.2 Phân loại các sản phẩm phụ trong hỗn hợp xay.......................................... 13
2.1.2.3 Phân loại hỗn hợp thóc - gạo lức ................................................................ 14
2.1.2.4 Đánh giá hiệu suất phân loại thóc – gạo lức ............................................... 15
2.1.2.5 Một số sơ đồ công nghệ của công đoạn xay và phân loại hỗn hợp xay...... 18
2.1.3 Một số kiểu máy phân ly hỗn hợp thóc – gạo lức .......................................... 22
2.1.3.1 Máy phân ly kiểu ngăn kín (sàng tách thóc – gạo lức kiểu Pakis) ............. 22
2.1.3.2 Máy phân ly kiểu khay ................................................................................ 25
2.1.3.3 Máy phân ly thóc kiểu sàng ........................................................................ 26
2.2 Một số mẫu sàng tách thóc - gạo lức ................................................................ 26
2.2.1 Máy tách thóc Satake PS của công ty GM SATAKE VIETNAM ................. 26
2.2.2 Máy sàng phân ly - Model : PS25 – PS40B của công ty SINCO ................. 28
2.2.3 Máy sàng phân ly - Model : FST- 36/ - 45/ - 60/ - 80/ - 100 của N.P.T
GROUP NHAN PHONG THAI Co., Ltd ...................................................... 30
2.3 Ý kiến thảo luận ................................................................................................ 31
3. NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ........................................... 33
3.1 Nội dung nghiên cứu ......................................................................................... 33
3.2 Phương pháp nghiên cứu................................................................................... 33
3.2.1 Phương pháp nghiên cứu lý thuyết ................................................................ 33
3.2.1.1 Phương pháp tiếp cận hệ thống ................................................................... 33
3.2.1.2 Phương pháp mô hình hóa thống kê và phương pháp giải tích toán học .... 34
3.2.2 Phương pháp nghiên cứu thực nghiệm .......................................................... 34

3.2.2.1 Phương tiện thực nghiệm ............................................................................ 34
3.2.2.2 Phương pháp đo đạc .................................................................................... 36
3.2.2.3 Phương pháp bố trí thí nghiệm thăm dò ..................................................... 36
3.2.2.4 Phương pháp quy hoạch thực nghiệm......................................................... 37
3.2.2.5 Phương pháp xử lý số liệu thực nghiệm ..................................................... 39
3.2.3 Phương pháp tối ưu hóa – tối ưu hóa đa mục tiêu ......................................... 40
3.2.3.1 Phương pháp tối ưu hóa đơn mục tiêu ........................................................ 40

x


3.2.3.2 Phương pháp tối ưu hóa đa mục tiêu .......................................................... 41
3.2.3.3 Giải các bài toán tối ưu hóa ........................................................................ 42
4. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN ............................................................................ 43
4.1.1.1 Dữ liệu thiết kế ............................................................................................ 43
4.1.1.2 Thiết kế máy sàng tách thóc – gạo lức kiểu Pakis SAPA – 1.000 .............. 43
4.1.2 Chế tạo máy sàng tách thóc – gạo lức kiểu Pakis SAPA – 1.000 .................. 45
4.1.2.1 Vật liệu chế tạo máy.................................................................................... 45
4.1.2.2 Các máy tham gia chế tạo máy ................................................................... 46
4.1.2.3 Xây dựng quy trình công nghệ chế tạo ....................................................... 46
4.2 Nghiên cứu máy sàng tách thóc – gạo lức kiểu Pakis SAPA – 1.000 bằng
phương pháp quy hoạch thực nghiệm ............................................................ 47
4.2.1 Xác định các thông số nghiên cứu ................................................................. 47
4.2.1.1 Xác định các thông số ra ............................................................................. 47
4.2.1.2 Xác định các thông số vào .......................................................................... 48
4.2.2 Phát biểu bài toán “hộp đen” cho quá trình nghiên cứu ................................ 51
4.2.3 Quy hoạch thực nghiệm theo phương án bậc I ............................................. 52

4.2.3.1 Xác định miền nghiên cứu ..................................................................... 52
4.2.3.2 Xây dựng ma trận thí nghiệm và kết quả thực nghiệm ............................... 54

4.2.3.3 Kết quả xử lý số liệu và phân tích mô hình ................................................ 56
4.2.4 Quy hoạch thực nghiệm theo phương án bậc II ............................................. 58
4.2.4.1 Xác định miền nghiên cứu .......................................................................... 59
4.2.4.2 Kế hoạch thực nghiệm và kết quả thực nghiệm .......................................... 59
4.2.4.3 Kiểm định mô hình hàm hiệu quả phân loại Y1 (Hs).................................. 61
4.2.4.4 Kiểm định mô hình hàm chi phí điện năng riêng Y2 (Ar) ......................... 62
4.3 Phân tích mô hình ............................................................................................. 63
4.3.1 Phân tích mô hình hàm hiệu quả phân loại Y1 (Hs) ....................................... 63
4.3.1.1 Phân tích mô hình hiệu quả phân loại theo mức độ ảnh hưởng của các hệ
số thông số đầu ra ........................................................................................... 63
4.3.1.2 Phân tích mô hình hiệu quả phân loại bằng bề mặt đáp ứng ...................... 63

xi


4.3.2 Phân tích mô hình hàm chi phí điện năng riêng Y2 (Ar) .............................. 66
4.3.2.1 Phân tích mô hình chi phí điện năng riêng theo mức độ ảnh hưởng của
các hệ số thông số đầu ra ................................................................................ 66
4.3.2.2 Phân tích mô hình mô hình chi phí điện năng riêng bằng bề mặt đáp ứng. 66
4.4 Kết quả tính toán tối ưu hoá .............................................................................. 68
4.4.1 Xây dựng bài toán tối ưu................................................................................ 68
4.4.1.1 Mục tiêu tối ưu: ........................................................................................... 68
4.4.1.2 Các bài toán tối ưu ...................................................................................... 68
4.4.2 Xác định các thông số tối ưu theo chỉ tiêu hiệu suất phân loại cao nhất ....... 69
4.4.3 Xác định các thông số tối ưu theo chỉ tiêu mức tiêu thụ điện năng riêng để
phân loại thấp nhất ......................................................................................... 69
4.4.4 Nghiên cứu các thông số tối ưu đa mục tiêu .................................................. 70
4.5 Ý kiến thảo luận ................................................................................................ 70
5. KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ............................................................................ 72
5.1 Kết luận ............................................................................................................. 72

5.2 Kiến nghị ........................................................................................................... 73
TÀI LIỆU THAM KHẢO....................................................................................... 74
PHỤ LỤC ................................................................................................................ 76
7.1 Tính toán thiết kế máy sàng Pakis SAPA – 1.000 ............................................ 76
7.1.1 Mục đích thiết kế............................................................................................ 76
7.1.2 Cở sở thiết kế ................................................................................................. 76
7.1.2.1 Tính chất cơ lý của đối tượng gia công....................................................... 76
7.1.2.2 Yêu cầu sản phẩm sau khi phân loại .......................................................... 77
7.1.2.3 Các số liệu thiết kế ban đầu ........................................................................ 77
7.1.3 Kết quả tính toán ............................................................................................ 77
7.1.4 Bản vẽ thiết kế máy sàng Pakis SAPA - 1000 .............................................. 81
7.2 Kết quả thực nghiệm và xử lý số liệu với mô hình thống kê bậc I ................... 90
7.2.1 Ma trận thí nghiệm và kết quả thực nghiệm theo phương án bậc I ở dạng
thực ................................................................................................................. 90

xii


7.2.2 Kết quả phân tích phương sai với mô hình thống kê bậc I không có số
hạng chéo........................................................................................................ 91
7.2.2.1 Kết quả phân tích phương sai hàm hiệu suất phân loại Y1 với mô hình
thống kê bậc I không có số hạng chéo ........................................................... 91
7.2.2.2 Kết quả phân tích phương sai hàm chi phí điện năng riêng để phân loại
Y2 với mô hình thống kê bậc I không có số hạng chéo .................................. 91
7.2.3 Kết quả phân tích phương sai với mô hình thống kê bậc I có số hạng chéo . 92
7.2.3.1 Kết quả phân tích phương sai hàm hiệu suất phân loại Y1 với mô hình
thống kê bậc I có số hạng chéo ...................................................................... 92
7.2.3.2 Kết quả phân tích phương sai hàm chi phí điện năng riêng để phân loại
Y2 với mô hình thống kê bậc I không có số hạng chéo .................................. 92
7.3 Kết quả thực nghiệm và xử lý số liệu với mô hình thống kê bậc II .................. 93

7.3.1 Ma trận thí nghiệm và kết quả thực nghiệm theo phương án bậc II ở dạng
thực ................................................................................................................. 93
7.3.2 Kết quả xử lý số liệu hàm hiệu suất phân loại Y1 với mô hình thống kê
bậc II ............................................................................................................... 94
7.3.2.1 Kết quả phân tích phương sai hàm hiệu suất phân loại Y1 với mô hình
thống kê bậc II ................................................................................................ 94
7.3.2.2 Kết quả xác định hàm hiệu Y1 với mô hình thống kê bậc II ...................... 95
7.3.3 Kết quả xử lý số liệu hàm chi phí điện năng riêng để phân loại Y2 với mô
hình thống kê bậc II ........................................................................................ 96
7.3.3.1 Kết quả phân tích phương sai hàm chi phí điện năng riêng để phân loại
Y2 với mô hình thống kê bậc II ...................................................................... 96
7.3.3.2 Kết quả xác định hàm hiệu quả hàm chi phí điện năng riêng để phân loại
Y2 với mô hình thống kê bậc II ...................................................................... 96
7.4 Kết quả tính toán tối ưu hóa .............................................................................. 98
7.4.1 Kết quả tính toán tối ưu hóa hiệu suất phân loại............................................ 98
7.4.2 Kết quả tính toán tối ưu hóa chi phí điện năng riêng để sàng phân loại ........ 98

xiii


7.4.3 Kết quả tính toán tối ưu hóa chi phí điện năng riêng để sàng ra một đơn vị
sản phẩm đạt yêu cầu ..................................................................................... 99
7.5. Hình ảnh khảo nghiệm ................................................................................... 103

xiv


DANH SÁCH LIỆT KÊ CÁC KÝ HIỆU
Ký hiệu

Đơn vị

Ý nghĩa

Ar

kWh/t

a

Độ

Góc nghiêng sàng

B

dm

Chiều rộng sàng

Chi phí năng lượng riêng

Fb

Hệ số F tra theo bảng phân bố Fisher

Ft

Hệ số F theo tính toán

f

Hệ số ma sát của bề mặt với mặt sàng

G

kg

Khối lượng nguyên liệu đổ đầy một hộp có thể tích V

GS

N

Tổng trọng lượng của hệ thống sàng

GK

N

Trọng lượng khung sàng

GV

N

Trọng lượng lớp vật liệu trên sàng

g

m/s2

Hs

%

Gia tốc trọng trường, g = 9,81 [m/s2]
Hiệu suất phân loại

k

Số yếu tố nghiên cứu

kS

Chỉ số động học

L

dm

Chiều dài sàng

N1

kW

Công suất để tạo ra động năng

N2

kW

N3

kW

Công suất để khắc phục ma sát của vật liệu với bề mặt
sàng
Công suất khắc phục ma sát ở khớp động của bạc lệch
tâm

xv


Ký hiệu

Đơn vị

Nđc

kW

Công suất động cơ

Ntt

kW

Công suất động cơ tính toán

Ntn
n

Ý nghĩa

Số thí nghiệm
vg/ph

Số vòng quay trục chính
Số thí nghiệm lặp ở tâm

n0
Q

kg/h

Năng suất

q

kg/s

Lượng cung cấp

qB

kg/dm2.h

r

m

Bán kính tay quay

V

m3

Thể tích khối nguyên liệu

v0

m/s

W

%

Độ ẩm của hạt hỗn hợp

X1

Độ

Góc nghiêng của sàng dạng mã hóa

X2

vg/ph

X3

kg/s

Y1

%

Y2

kWh/t

mức tiêu thụ điện năng riêng



kg/m3

Khối lượng của một đơn vị thể tích của hỗn hợp

Năng suất riêng của sàng

Tốc độ chuyển động trung bình của vật liệu trên mặt
sàng

Số vòng quay của trục lệch tâm dạng mã hóa
Lượng cung cấp dạng mã hóa
Hiệu suất phân lọai



Khoảng biến thiên

η

Hiệu suất truyền động

xvi


Ký hiệu

Đơn vị

Ý nghĩa

µ

Hệ số tơi của vật liệu

ξ

Yếu tố gây nhiễu

l

kg/m3

Khối lượng riêng hay mật độ của hạt gạo lức

t

kg/m3

Khối lượng riêng hay mật độ của hạt thóc

τ

Hệ số kể tới sự chuyển động không cùng hướng



Độ

Góc ma sát thóc và gạo lức

ω

rad/s

Vận tốc góc của trục sàng

xvii


DANH SÁCH CÁC HÌNH
Trang
Hình 2.1 Cấu tạo bên ngoài của hạt thóc ........................................................... 5
Hình 2.2 Giải phẫu học của hạt thóc .................................................................. 5

Hình 2.3. Cách đo chiều dài hạt thóc ....................................................................... 9 
Hình 2.4. Cách xác định mảnh vỡ trong gạo xát .................................................... 10 
Hình 2.5. Sơ đồ nguyên lý quá trình xay và phân loại hỗn hợp xay ...................... 15 
Hình 2.6. Sơ đồ phân loại hỗn hợp xay của nhà máy xay năng suất 130 tấn/ngày 19 
Hình 2.7. Sơ đồ phân loại hỗn hợp xay của nhà máy xay năng suất 320 tấn/ngày 20 
Hình 2.8. Sơ đồ phân loại sản phẩm xay theo phương pháp xay một lần .............. 21 
Hình 2.9. Sơ đồ phân loại sản phẩm xay có tách hạt non riêng ............................. 22 
Hình 2.10. Máy sàng tách thóc – gạo lức kiểu Pakis ............................................. 23 
Hình 2.11. Sơ đồ nguyên lý máy sàng tách thóc – gạo lức .................................... 24 
Hình 2.12. Sơ đồ máy phân ly kiểu khay ............................................................... 25 
Hình 2.13. Sàng tách thóc của công ty GM Satake ............................................... 26 
Hình 2.14. Máy sàng tách thóc của công ty SINCO ............................................. 29 
Hình 2.15. Máy sàng phân ly của NPT GROUP NHAN PHONG THAI Co., Ltd 30 
Hình 4.1. Sơ đồ cấu tạo máy tách thóc – gạo lức kiểu Pakis ................................. 44 
Hình 4.2. Mô hình máy sàng SAPA - 1000 ........................................................... 46 
Hình 4.3. Mô tả bài tóan “hộp đen” để quy họach thực nghiệm ............................ 52 
Hình 4.4. Biểu đồ biểu diễn ảnh hưởng của các thông số đến hiệu suất phân loại ở
dạng mã hóa ................................................................................................... 63 
Hình 4.5. Biểu đồ biểu diễn ảnh hưởng của các thông số đến hiệu suất phân loại ở
dạng thực ........................................................................................................ 63 
Hình 4.6. Đồ thị biểu diễn Hs – a– n ở dạng không gian ....................................... 64 
Hình 4.7. Đồ thị biểu diễn Hs – a – n ở dạng phẳng .............................................. 64 
Hình 4.8. Đồ thị biểu diễn Hs – a – q ở dạng không gian ...................................... 64 
Hình 4.9. Đồ thị biểu diễn Hs – a – q ở dạng phẳng .............................................. 64 

xviii


Hình 4.10. Đồ thị biểu diễn Hs – n – q ở dạng không gian .................................... 65 
Hình 4.11. Đồ thị biểu diễn Hs – n – q ở dạng phẳng ............................................ 65 

Hình 4.12. Biểu đồ ảnh hưởng của các hệ số hồi qui đến chi phí điện năng riêng
để phân loại ở dạng mã................................................................................... 66 
Hình 4.13. Biểu đồ ảnh hưởng của các hệ số hồi qui đến chi phí điện năng riêng
để phân loại ở dạng thực ................................................................................ 66 
Hình 4.14. Đồ thị biểu diễn Ar – a – n ở dạng không gian .................................... 67 
Hình 4.15. Đồ thị biểu diễn Ar – a – n ở dạng phẳng ............................................ 67 
Hình 4.16. Đồ thị biểu diễn Ar – a – q ở dạng không gian .................................... 67 
Hình 4.17. Đồ thị biểu diễn Ar – a – q ở dạng phẳng ............................................ 67 
Hình 4.18. Đồ thị biểu diễn Ar – n– q ở dạng không gian ..................................... 67 
Hình 4.19. Đồ thị biểu diễn Ar – n– q ở dạng phẳng ............................................. 67 
Hình 7.1 Bản vẽ tổng thể máy sàng Pakis .............................................................. 81 
Hình 7.2 Khung máy chính .................................................................................... 82 
Hình 7.3 Khung máy phụ ....................................................................................... 83 
Hình 7.4 Mặt sàng .................................................................................................. 84 
Hình 7.5 Hộp cấp liệu............................................................................................. 85 
Hình 7.6 Trục chính................................................................................................ 86 
Hình 7.7 Thanh truyền............................................................................................ 87 
Hình 7.8 Chân máy ................................................................................................. 88 
Hình 7.9 Bánh đà .................................................................................................... 89 
Hình 7.10. Kiểm tra số vòng quay trục sàng ........................................................ 103 
Hình 7.11. Lấy mẫu thí nghiệm........................................................................... 104 
Hình 7.12. Cân mẫu thí nghiệm ........................................................................... 104 
Hình 7.13. Mẫu thí nghiệm .................................................................................. 105 

xix


DANH SÁCH CÁC BẢNG BIỂU
Trang
Bảng 2.1. Thành phần hỗn hợp xay(*) ..................................................................... 12 

Bảng 2.2. Tính chất vật lý của hỗn hợp thóc và gạo lức(*) .................................... 14 
Bảng 2.3. Các đặc trưng kỹ thuật theo kiểu sàng tách thóc của công ty GM Satake
........................................................................................................................ 28 
Bảng 2.4. Kích thước các sàng tách thóc của công ty GM Satake ......................... 28 
Bảng 2.5. Kích thước các sàng tách thóc của NPT GROUP NHAN PHONG THAI
Co., Ltd ........................................................................................................... 31 
Bảng 3.1. Các trang thiết bị và dụng cụ đo ............................................................ 35 
Bảng 4.1. Kết quả nghiên cứu ảnh hưởng của góc nghiêng a (0) đến hiệu suất và
chi phí điện năng riêng để phân loại .............................................................. 53 
Bảng 4.2. Miền thực nghiệm theo quy hoạch thực nghiệm bậc I ........................... 54 
Bảng 4.3. Ma trận thí nghiệm ở dạng mã hoá và kết quả thực nghiệm theo quy
hoạch bậc I...................................................................................................... 55 
Bảng 4.4. Miền thực nghiệm theo phương án quay bậc II Box –Hunter ............... 59 
Bảng 4.5. Ma trận thí nghiệm ở dạng mã hoá và kết quả thực nghiệm theo phương
án bậc II của Box - Hunter ............................................................................. 60 
Bảng 4.6. Nhận dạng đồ thị hàm Y1 ....................................................................... 65 
Bảng 4.7. Nhận dạng đồ thị hàm Y2 ....................................................................... 68 
Bảng 7.1. Ma trận thí nghiệm và kết quả thực nghiệm theo phương án bậc I ở dạng
thực ................................................................................................................. 90 
Bảng 7.2. Kết quả phân tích phương sai hàm hiệu suất phân loại Y1 với mô hình
thống kê bậc I không có số hạng chéo ........................................................... 91 
Bảng 7.3. Kết quả phân tích phương sai hàm chi phí điện năng riêng để phân loại
Y2 với mô hình thống kê bậc I không có số hạng chéo ................................. 91 
Bảng 7.4. Kết quả phân tích phương sai hàm hiệu suất phân loại Y1 với mô hình
thống kê bậc I có số hạng chéo ...................................................................... 92 

xx


Bảng 7.5. Kết quả phân tích phương sai hàm chi phí điện năng riêng để phân loại

Y2 với mô hình thống kê bậc I không có số hạng chéo .................................. 92 
Bảng 7.6. Ma trận thí nghiệm và kết quả thực nghiệm theo phương án bậc II ở
dạng thực ........................................................................................................ 93 
Bảng 7.7. Kết quả phân tích phương sai hàm hiệu suất phân loại Y1 với mô hình
thống kê bậc II ................................................................................................ 94 
Bảng 7.8. Kết quả xác định hàm hiệu suất phân loại Y1 với mô hình thống kê bậc
II ở dạng mã hóa ............................................................................................. 95 
Bảng 7.9. Kết quả xác định hàm hiệu suất phân loại Y1 với mô hình thống kê bậc
II ở dạng thực ................................................................................................. 95 
Bảng 7.10. Kết quả phân tích phương sai hàm chi phí điện năng riêng để phân loại
Y2 với mô hình thống kê bậc II ...................................................................... 96 
Bảng 7.11. Kết quả xác định hàm chi phí điện năng riêng để phân loại Y2 với mô
hình thống kê bậc II ở dạng mã hóa ............................................................... 96 
Bảng 7.12. Kết quả xác định hàm chi phí điện năng riêng để phân loại Y2 với mô
hình thống kê bậc II ở dạng thực .................................................................... 97 

xxi


Chương 1
MỞ ĐẦU

1.1 Đặt vấn đề
Lương thực giữ một vai trò rất quan trọng trong đời sống của con người và
chăn nuôi gia súc. Trên 75% năng lượng dùng cho họat động sống của con người
và gia súc là do lương thực cung cấp. Theo số liệu thống kê của UNCTAD 19982002 và IRRI sản xuất gạo toàn cầu đã tăng lên đều đặn từ khoảng 200 triệu tấn
vào năm 1960 tới 600 triệu tấn vào năm 2004. Gạo đã xay xát chiếm khoảng 68%
trọng lượng thóc ban đầu. Năm 2004, ba quốc gia sản xuất lúa gạo hàng đầu là
Trung Quốc (31% sản lượng thế giới), Ấn Độ (20%) và Indonesia (9%).
Theo FAO (2008), sản lượng lúa gạo của Trung Quốc đạt 193 triệu tấn, Ấn

Độ 148 triệu tấn, Indonesia 60 triệu tấn, Bangladesh 47 triệu tấn, Việt Nam 39
triệu tấn, Thái Lan và Myanma cùng đạt 30,5 triệu tấn. Các số liệu về xuất nhập
khẩu gạo lại khác hẳn, do chỉ khoảng 5-6% gạo được buôn bán ở quy mô quốc tế.
Ba nhà xuất khẩu gạo hàng đầu thế giới là Thái Lan (26% sản lượng gạo xuất
khẩu), Việt Nam (15%) và Hoa Kỳ (11%), trong khi ba nhà nhập khẩu gạo lớn
nhất là Indonesia (14%), Bangladesh (4%) và Brasil (3%).
Theo Bộ NN & PTNT cho biết, trong năm 2009 riêng sản lượng lúa ở Nam
bộ tiếp tục tăng mạnh đạt 22.619.732 tấn (tăng 93.000 tấn so với năm 2008), trong
khi diện tích gieo cấy giảm hơn nhiều so với năm 2008, cụ thể diện tích sản xuất
lúa năm 2009 ở Nam bộ đạt 4.274.373 ha (giảm 30.000 ha). Song song với sự tăng
trưởng sản lượng lương thực, theo nhịp độ phát triển chung của nền kinh tế quốc
dân, nhiều khu công nghiệp được xây dựng, nhiều vùng kinh tế mới sẽ được hình

1


thành, và tất nhiên yêu cầu cung cấp sản phẩm chế biến lương thực ngày càng tăng
lên nhiều.
Sự tăng sản lượng lương thực đòi hỏi phải tăng năng lực chế biến, đồng thời
không ngừng nâng cao chất lượng của sản phẩm. Hiện nay vấn đề này đang được
nhà nước ngày càng quan tâm, ưu tiên cho nghiên cứu các thiết bị và công nghệ
sau thu hoạch. Vì công nghệ sau thu hoạch đóng vai trò quan trọng trong việc giảm
thất thoát sau thu hoạch, nâng chất lượng và giá trị sản phẩm để có thể hòa nhập
vào thị trường quốc tế. Sản phẩm nông nghiệp của nước ta hiện nay hãy còn tổn
thất lớn trong giai đoạn sau thu hoạch và chất lượng thấp trong thương mại quốc tế.
Công nghệ sau thu hoạch đóng vai trò quan trọng trong việc giảm thất thoát
sau thu hoạch, nâng cao chất lượng và giá trị sản phẩm. Theo tôi, việc này xảy ra
bởi hàng loạt yếu tố từ sơ chế, tồn trữ đến chế biến chưa thích hợp, thể hiện ở
nhiều mặt:
 Do nhận thức của người tham gia công tác chưa đúng;

 Do thiết bị còn hạn chế về mặt kỹ thuật;
 Do công nghệ áp dụng chưa đúng;
Mặc dù nước ta xuất khẩu lúa gạo chiếm thị phần cao trên thế giới, nhưng
tổng doanh thu vẫn còn thấp so với các nước khác có công nghệ tiên tiến hơn. Vì
vậy đặt ra cho chúng ta hiện nay là phải cải tiến thiết bị, công nghệ sau thu hoạch
cho phù hợp với yêu cầu xuất khẩu.
Cụ thể, trong hệ thống máy xay xát, không phải tất cả mọi hạt thóc đều được
bóc vỏ ngay một lúc. Sản phẩm sau khi xay là một hỗn hợp gồm gạo lức, thóc và
một ít cám, mãnh nhỏ bụi. Sau khi tách trấu, bụi, cám và các mãnh nhỏ, khối còn
lại là gạo lức và thóc.
Qua tham khảo các dây chuyền xay xát tại các nhà máy ở Long An và Tiền
Giang, tôi nhận thấy lượng thóc còn lẫn trên 20% phải được tách ra khỏi hỗn hợp
để chỉ còn lại gạo lức đưa đi gia công xát trắng.

2