THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO MÁY PHÂN LOẠI TRONG DÂY CHUYỀN CHẾ BIẾNTIÊU

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

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP

THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO MÁY PHÂN LOẠI
TRONG DÂY CHUYỀN CHẾ BIẾNTIÊU

Họ và tên sinh viên: NGUYỄN TIẾN QUYẾT
PHAN NGUYỄN VƯƠNG HOÀNG
Ngành: CƠ ĐIỆN TỬ
Niên khóa: 2009-2013

Tháng 6/2013


THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO MÁY PHÂN LOẠI
TRONG DÂY CHUYỀN CHẾ BIẾN TIÊU

Sinh viên thực hiện

Nguyễn Tiến Quyết
Phan Nguyễn Vương Hoàng

Khóa luận được đệ trình để đáp ứng yêu cầu
cấp bằng kỹ sư ngành
Cơ Điện Tử

Giáo viên hướng dẫn:
ThS. Trương Quang Trường
KS. Đào Duy Vinh

Tháng 6 năm 2013
1


LỜI CẢM ƠN

Chúng em xin chân thành cảm ơn: Ban Giám Hiệu trường Đại Học Nông
Lâm Thành Phố Hồ Chí Minh, Ban Chủ Nhiệm Khoa Cơ Khí - Công Nghệ và tất
cả các Thầy Cô trong Khoa đã trang bị kiến thức cho chúng em trong suốt thời gian
học và thực tập tại trường.
Kính bày tỏ lòng biết ơn đến Thầy ThS. Trương Quang Trường và Thầy KS.
Đào Duy Vinh đã giúp đỡ và tận tình hướng dẫn em hoàn thành đề tài tốt nghiệp
này.
Xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến gia đình, bạn bè và các anh em công
nhân trong xưởng đã giúp đỡ chúng em trong suốt thời gian thực tập để hoàn thành
tốt khóa luận tốt nghiệp này.
Tp. Hồ Chí Minh, Tháng 06 năm 2013
NGUYỄN TIẾN QUYẾT
PHAN NGUYỄN VƯƠNG HOÀNG

2


TÓM TẮT
Đề tài “Thiết kế và chế tạo máy phân loại trong dây chuyền chế biến tiêu” được
thực hiện tại xưởng thực tập Cơ Điện Tử, khoa Cơ Khí – Công Nghệ, trường Đại học
Nông Lâm TP Hồ Chí Minh và lắp đặt tại nhà ông Nguyễn Văn Hạ, thôn 3, xã Bình
Trung, huyện Châu Đức, tỉnh Bà Rịa Vũng Tàu. Thời gian từ ngày 10 tháng 01 năm
2013 đến ngày 30 tháng 03 năm 2013.

Mục đích chính của đề tài nhằm thiết kế và chế tạo máy phân loại tiêu nhằm góp
phần:
- Giải phóng sức lao động chân tay của con người.
- Tiết kiệm thời gian làm sạch và phân loại sản phẩm.
- Nâng cao chất lượng của sản phẩm.
Các kết quả đã đạt được như sau:
 Đối với máy làm sạch
- Làm sạch nguyên liệu trước khi mang đi phân loại (sàng) và phân loại được ở
hai dạng: tách đá, sạn ra khỏi khối tiêu; và tách tiêu lép, tạp chất ra khỏi tiêu
-

chắc nhờ vào việc điều chỉnh lượng không khí vào quạt ly tâm.
Các thông số thiết kế:
+ Năng suất thiết kế: 1 tấn/giờ;
+ Nguyên liệu đầu vào: tiêu khô hoặc tiêu tươi đã tuốt;
+ Sản phầm đầu ra: tiêu chắc, tiêu lép, đá sạn.
+ Công suất quạt động cơ thổi: 0,75 kW (1 pha – 220 V); tốc độ 3500 vòng/phút;
+ Công suất động cơ cấp liệu: 0,09 kW (1 pha – 220 V); tốc độ 30 vòng/phút;
+ Kích thước máy: 1970 x 1880 x 2290 mm (dài x rộng x cao).

3


 Đối với máy sàng trống thùng quay
- Máy làm việc ổn định, không gây tiếng ồn. Tránh được tình trạng kẹt lỗ sàng do
hạt tiêu tạo ra nhờ vào hệ thống chổi quét, loại bỏ được tạp chất sắt, thép ra
khỏi tiêu.
- Các thông số thiết kế:
+ Năng suất thiết kế: 1 tấn /giờ;
+ Nguyên liệu đầu vào: tiêu khô đã được làm sạch;

+ Sản phầm đầu ra: phân làm 2 loại, tiêu có Ø > 4.5 mm và tiêu có Ø < 4.5 mm.
- Sàng trống Ø 400 mm, dài 1,2 m; sử dụng lưới sàng Ø 6 mm;
- Công suất động cơ: 0,55 kW (1 pha -220 V); tốc độ 20 vòng/phút;
- Kích thước máy: 2040 x 920 x 1740 mm (dài x rộng x cao).

2


MỤC LỤC

LỜI CẢM ƠN..........................................................................................................ii
TÓM TẮT............................................................................................................... iii
MỤC LỤC................................................................................................................ v
DANH SÁCH CÁC HÌNH....................................................................................vii
DANH SÁCH CÁC BẢNG..............................................................................viiviii
Chương 1: MỞ ĐẦU...............................................................................................1
Chương 2: TỔNG QUAN........................................................................................3
 2.1 Tình hình sản xuất hồ tiêu ở nước ta......................................................3
 2.2 Một số sản phẩm từ hồ tiêu....................................................................3
 2.3 Chế biến và bảo quản tiêu đen...............................................................4

2.3.1 Chế biến và bảo quản tiêu đen quy mô nông hộ ở nước ta................................4
2.3.2 Chế biến và bảo quản tiêu đen suất khẩu...........................................................4
 2.4 Tìm hiểu và nghiên cứu về lý thuyết sàng..............................................8

2.4.1 Giới thiệu về sàng.............................................................................................8
2.4.2 Sơ đồ sàng.........................................................................................................8
2.4.3 Mặt sàng..........................................................................................................10
2.4.4 Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình sàng......................................................11
2.4.5 Các nguyên lý cơ bản của sàng.......................................................................13

2.4.6 Hiệu suất sàng.................................................................................................13
 2.5 Cấu tạo và nguyên lý làm việc một số loại máy sàng...........................13

2.5.1 Máy sàng thùng quay.....................................................................................13
2.5.2 Máy sàng lắc...................................................................................................14
 2.6 Máy Phân loại khí động.......................................................................15

2.6.1 Nguyên lý vận chuyển vật liệu bằng phương pháp khí động...........................15
5


2.6.2 Chuyển động của phần tử rắn trong dòng khí..................................................15
Chương 3: NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU..........................19
 3.1 Quy trình thực hiện đề tài....................................................................19
 3.2 Phương pháp nghiên cứu.....................................................................19

3.2.1 Phương pháp thu thập thông tin......................................................................19
3.2.3 Phương pháp thực nghiệm...............................................................................20
 3.3 Phương tiện phục vụ khảo nghiệm.......................................................20

Chương 4: KẾT QUẢ - THẢO LUẬN.................................................................21
 4.1 Sơ đồ và nguyên lý làm việc máy phân loại tiêu..................................21

4.1.1 Máy làm sạch..................................................................................................21
4.1.1 Máy sàng thùng quay......................................................................................22
 4.2 Thiết kế máy làm sạch.........................................................................23

4.2.1 Yêu cầu thiết kế...............................................................................................23
4.2.2 Lựa chọn mô hình thiết kế...............................................................................23
4.2.3 Tính toán các bộ phận chính của máy.............................................................23

 4.3 Thiết kế Máy sàng................................................................................30

4.3.1 Yêu cầu thiết kế...............................................................................................30
4.3.2 Lựa chọn mô hình thiết kế...............................................................................30
4.3.3 Tính toán các bộ phận chính của máy.............................................................30
 4.4 Chế tạo.................................................................................................34

4.4.1 Máy làm sạch..................................................................................................35
4.4.2 Máy phân loại..................................................................................................36
 4.5 Khảo nghiệm........................................................................................37

4.5.1 Mục đích khảo nghiệm....................................................................................37
4.5.2 Kết quả khảo nghiệm.......................................................................................37
Chương 5:KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ..................................................................40
TÀI LIỆU THAM KHẢO.....................................................................................41
PHỤ LỤC...............................................................................................................42
6


DANH SÁCH CÁC HÌNH
Hình 2.1. Quy trình chế biến tiêu đen ở quy mô nông hộ...........................................4
Hình 2.2. Sơ đồ công nghệ chế biến tiêu đen suất khẩu.............................................5
Hình 2.3. Sơ đồ sàng hạt nhỏ khỏi hạt lớn.................................................................9
Hình 2.4. Sơ đồ sàng hạt lớn khỏi hạt nhỏ.................................................................9
Hình 2.5. Sơ đồ sàng liên hợp..................................................................................10
Hình 2.6. Lực tác dụng lên phần tử vật chất trong dòng không khí.........................16
Hình 2.7. Chuyển động của phần tử hạt vật liệu trong ống nằm ngang...................17
Hình 3.1. Quy trình thực hiện đề tài........................................................................19
Hình 4.1. Sơ đồ máy làm sạch.................................................................................21
hình 4.2. Sơ đồ máy sàng thùng quay......................................................................22

Hình 4.3. Máng cấp liệu..........................................................................................24
Hình 4.4. Trống cuốn liệu kiểu roto với cánh được dán cao su................................25
Hình 4.5. Bản thiết kế máy làm sạch........................................................................29
Hình 4.6. Máng cấp liệu có khay chứa nam châm...................................................33
Hình 4.7. Bản thiết kế máy sàng thùng quay............................................................34
Hình 4.8. Chế tạo máy làm sạch tiêu.......................................................................35
Hình 4.9. Máy sàng trống lắp ráp hoàn chỉnh.........................................................36
Hình 6.1. Chế tạo máy tại xưởng.............................................................................45
Hình 6.2. Chạy khảo nghiệm tại nơi lắp đặt............................................................45

7


DANH SÁCH CÁC BẢNG
Bảng 4.1: Kết quả khảo nghiệm máy làm sạch........................................................37
Bảng 4.2: Kết quả đo đạc.........................................................................................38
Bảng 4.3: Kết quả khảo nghiệm máy phân loại.......................................................39
Bảng 6.1: Chỉ tiêu lý học và hóa học của tiêu đen...................................................42
Bảng 6.2: Tiêu chuẩn ASTA (American Standards Trade Association)....................42
Bảng 6.3: Hệ số nồng độ khối lượng tương đối đối với một số dạng vật liệu..........43
Bảng 6.4: Hệ số nồng độ khối lượng tương đối đối với một số hệ thống khí động..43
Bảng 6.5: Hệ số phụ thuộc vận tốc không khí k’.....................................................43
Bảng 6.6: Vận tốc không khí cần thiết để vận chuyển vật liệu với khối lượng riêng
khác nhau.................................................................................................................44
Bảng 6.7: Hệ số ma sát cặp vật liệu bánh ma sát f...................................................44

8


Chương 1

MỞ ĐẦU
Hiện nay việc cơ khí hóa và áp dụng khoa học kỹ thuật vào ngành nông nghiệp
được diễn ra rộng rãi trên toàn thế giới và Việt Nam cũng nằm trong xu hướng đó. Vì
thế công tác đào tạo và nghiên cứu để chế tạo ra những sản phẩm có ích cho ngành
nông nghiệp được nước ta quan tâm chú trọng. Cùng với sự phát triển dây chuyền chế
biến tiêu sạch ở nước ta thì công đoạn phân loại sản phẩm tiêu là rất quan trọng. Được
sự chấp nhận của ban chủ nhiệm khoa cùng với sự hướng dẫn của Th.S Trương Quang
Trường và KS Đào Duy Vinh chúng tôi thực hiện đề tài “Thiết kế và chế tạo máy phân
loại trong dây chuyền chế biến tiêu” nhằm mục đích nâng cao chất lượng sản phẩm và
khẳng định vị thế của hồ tiêu của nước ta trên thế giới.
Phân loại và loại bỏ tạp chất là công đoạn quan trọng trong dây chuyền chế biến
tiêu sạch. Đây là công đoạn cuối trong dây chuyền chế biến. Được thực hiện ngay sau
khi tiêu được sấy hay phơi khô. Đề tài chọn quá trình phân loại và loại bỏ tạp chất khỏi
tiêu làm đối tượng nghiên cứu.
Phân loại khí động và sàng là hai phương pháp được thực hiện nhằm tách các tạp
chất có khối lượng nặng hơn, nhẹ hơn hạt tiêu, có kích cỡ lớn hơn hoặc nhỏ hơn hạt
tiêu, tách sắt thép lẫn trong nguyên liệu, tách tiêu lép và phân loại tiêu ra nhiều loại có
kích cỡ khác nhau. Vì thế việc nghiên cứu và chế tạo máy phân loại khí động, máy
sàng là mục tiêu mà đề tài hướng tới.
Ý nghĩa khoa học: kết quả của việc thiết kế và chế tạo máy phân loại tiêu của đề
tài là cơ sở cho các hướng nghiên cứu, mở rộng sau này. Từ những kết quả thu được
trong đề tài sẽ giúp ta tính toán, lựa chọn được những phương pháp phân loại tối ưu
hơn, tiết kiệm hơn và năng suất hơn.

1


Ý nghĩa thực tiễn: Từ kết quả thiết kế và chế tạo máy phân loại tiêu ta có thể
nâng cao chất lượng sản phẩm hồ tiêu, góp phần nâng cao giá thành, củng cố vị trí
nước xuất khẩu tiêu hàng đầu của nước ta trên thị trường thế giới. Đồng thời từ những

2


kết quả thu được từ đề tài ta có thể cải tiến chế tạo ra thiết bị, máy móc có độ bền,
năng suất hơn cũng như đỡ tốn hao phí hơn.
Đây là lần đầu tiên chúng tôi được thiết kế và chế tạo máy trong dây chuyền chế
biến, vì vậy các vấn đề tính toán, thiết kế và chế tạo không tránh khỏi những thiếu sót.
Chúng tôi chân thành cám ơn sự đóng góp của Quý Thầy – Cô, các bạn sinh viên để
chúng tôi có thể dần hoàn thiện các kiến thức trước khi rời khỏi ghế nhà trường.

3


Chương 2
TỔNG QUAN
2.1 Tình hình sản xuất hồ tiêu ở nước ta
Năng suất và sản lượng hồ tiêu của Việt Nam có những bước tiến nhảy vọt
kể từ năm 1975. Năm 1975, Việt Nam chỉ mới có 500 ha tiêu đạt sản lượng là 460
tấn, gần như chưa được biết đến trên thị trường xuất khẩu hồ tiêu. Năm 1996 chúng
ta sản xuất được khoảng 7.000 tấn. Năm 2001 đã sản xuất và xuất khẩu đạt 60.000
tấn. Năm 2002 sản lượng và xuất khẩu đạt 70.000 tấn và đã đứng thứ hai sau Ấn
Độ (Ấn Độ sản xuất khoảng 80.000 tấn vào năm này). Bắt đầu từ năm 2003 thì
Việt Nam vượt qua Ấn Độ và trở thành nước số một về sản xuất và xuất khẩu hồ
tiêu. (Tôn Nữ Tuấn Nam, 2008).
2.2 Một số sản phẩm từ hồ tiêu
Sản phẩm hồ tiêu thông dụng trên thị trường là tiêu đen và tiêu trắng. Ngày
nay nhiều loại sản phẩm có giá trị đã được phát triển thêm từ hồ tiêu. Có loại sản
phẩm không cần dùng nguyên liệu hồ tiêu tốt để chế biến, ví dụ như tiêu lép, là
loại tiêu có phẩm cấp rất kém được dùng để sản xuất ra dầu tiêu.

- Tiêu đen: toàn trái tiêu bao gồm vỏ trái và hạt được phơi khô đến độ ẩm
13%. Tiêu đen thành phẩm có màu đen với lớp vỏ hạt nhăn nheo bọc bên ngoài.
- Tiêu trắng: tiêu trắng hay còn gọi là tiêu sọ. Quả tiêu chín già được tách lớp
vỏ bên ngoài rồi phơi khô. Tiêu trắng thành phẩm hạt tròn nhẵn có màu trắng ngà.
- Dầu tiêu: là tinh dầu bay hơi, đuợc chiết xuất từ quả tiêu bằng phương pháp
chưng cất hơi nước. Đó là một hỗn hợp lỏng tự nhiên, trong suốt, có màu xanh vàng
đến hơi xanh lá cây.
- Tiêu bột: hạt tiêu khô được nghiền ở các kích cỡ khác nhau tùy theo yêu
cầu của người tiêu thụ. Gần đây công nghệ xay tiêu bột ở nhiệt độ thấp đã được

4


giới thiệu để tránh sự mất mát các chất thơm bay hơi khi nghiền hạt tiêu. Nghiền
tiêu ở nhiệt độ thấp cũng loại bỏ được vi khuẩn và nấm mốc.

5


Hiện nay tiêu đen vẫn là mặt hàng buôn bán thông dụng nhất trên thị trường
hồ tiêu thế giới. Theo số liệu của Hiệp hội hồ tiêu, năm 2004 tổng sản lượng tiêu
buôn bán trên thị trường thế giới và tiêu thụ nội địa là 351.000 tấn thì tiêu đen chiếm
tới 271.000 tấn. (Tôn Nữ Tuấn Nam, 2008).
2.3 Chế biến và bảo quản tiêu đen
2.3.1 Chế biến và bảo quản tiêu đen quy mô nông hộ ở nước ta
Để chế biến tiêu đen, tiêu được hái cả chùm quả khi trên chùm có lác đác quả
chín hoặc quả đã chuyển sang vàng. Dùng máy tách quả để tách quả ra khỏi
chùm ngay hay có thể để dồn lại 2 - 3 ngày mới tách quả tùy theo khối lượng
tiêu thu hái được. Để việc tách quả được dễ dàng người ta thường ủ quả trong
bao, hay dồn đống lại rồi tủ bạt kín trong vòng 12 - 24 giờ, sau đó mới đem tách

quả. Hạt tiêu được phơi trên sân xi măng có trải bạt để giữ vệ sinh và tránh lẫn cát,
đá. Làm hàng rào lưới cản cao 2 m chung quanh sân phơi trong thời gian phơi,
ngăn không cho súc vật đi qua để lại chất thải trong sản phẩm. Không mang giày
dép dính đất bẩn vào sân phơi tiêu.
Tiêu phơi lớp dày 2 - 3cm, đảo đều 4 - 5 lần/ngày, 3 - 4 ngày nắng thì khô. Hạt
nhăn đều, đen, đạt độ ẩm từ 12 - 13% mới đem bảo quản.
Dùng quạt loại bỏ tạp chất, hạt lép, hạt lửng rồi đóng vào bao để cất giữ
trước khi bán. Chú ý chỉ đóng bao khi hạt tiêu đã nguội. Đóng bao 2 lớp, lớp ni
lông bên trong và bao gai, sợi bên ngoài. Lớp ni lông giúp tiêu chống hút ẩm trở lại
tạo điều kiện cho nấm mốc phát triển làm giảm chất lượng tiêu đen. Các bao tiêu
khoảng 50kg, được tồn trữ ở kho mát, thoáng, khô ráo.
Tóm tắt quy trình chế biến tiêu đen nông hộ:
Nguyên liệu

Tách hạt

Phơi

Tiêu đen

Loại bỏ tạp chất

Đóng bao

Bảo quản
Hình 2.1. Quy trình chế biến tiêu đen ở quy mô nông hộ
(Tôn Nữ Tuấn Nam, 2008).
2.3.2 Chế biến và bảo quản tiêu đen suất khẩu
Nguyên liệu để chế biến tiêu đen xuất khẩu là tiêu đen được thu mua trong sản
xuất. Mục tiêu của công nghệ chế biến là hoàn thiện sản phẩm, nâng cao giá trị chất

lượng sản phẩm, an toàn về chất lượng khi kéo dài thời gian tồn trữ và sử dụng.
6


SƠ ĐỒ CÔNG NGHỆ CHẾ BIẾN HẠT TIÊU ĐEN SUẤT KHẨU
Bụi

Nguyên liệu
Tạp chất > Ø6,5mm

Tạp chất nhẹ

Sàng tạp chất
Tạp chất < Ø1mm

Phụ phẩm Ø1-Ø2,5mm

Ø2,5 - Ø4,5mm

Ø4,5 - Ø4,9mm

Sàng đá

Sàng đá

đá

Phân loại khí
động học

Phân loại tỷ
trọng xoắn ốc
Hạt nhẹ

Bộ tách từ

Sàng đảo

Ø4,9 - Ø5,5mm

Phân loại tỷ
trọng xoắn ốc

> Ø5,5mm

Hạt nhẹ

Đóng bao

Máy rửa
Máy sấy

Đóng bao

Phân loại tỷ
trọng xoắn ốc
Hạt nhẹ

Thùng làm nguội

Hạt nhẹ

Phân loại khí
động học

Hạt nhẹ

Phân loại tỷ
trọng xoắn ốc
Bộ tách từ

Thùng chứa

Đóng bao

Cân tự động

Hình 2.2. Sơ đồ công nghệ chế biến tiêu đen suất khẩu

7


Công đoạn 1: làm sạch
Hạt tiêu nguyên liệu được đưa vào một hộc nạp liệu xây chìm dưới đất và được
chuyển vào sàng tạp chất thông qua một gầu tải. Sàng tạp chất hoạt động dựa trên
nguyên lý phân cách về thể tích. Do vậy, sàng tạp chất có thể tách được khoảng 90%
lượng tạp chất lẫn trong hạt tiêu gồm: tạp chất nhỏ hơn hạt tiêu, tạp chất lớn hơn hạt
tiêu và tạp chất nhẹ hơn hạt tiêu (bao gồm cả bụi). Ngoài ra, do có gắn một bộ phận từ
tính nên còn có tác dụng tách sắt thép lẫn trong nguyên liệu.
Hạt tiêu nguyên liệu sau khi rời khỏi sàng tạp chất có kích thước trong khoảng từ

2,5 mm đến 6.5 mm.
Công đoạn 2: phân loại theo kích cỡ
Sau khi được tách tạp chất, hạt tiêu được một gầu tải chuyển vào sàng đảo phân
loại. Sàng đảo phân loại bao gồm 3 lưới sàng có các kích cỡ: 4,5mm , 4,9mm và
5.5mm. hạt tiêu sau khi làm sạch phân ra làm 4 dòng sản phẩm:
- Hạt có kích thước từ Ø 2,5 – Ø 4,5 mm.
- Hạt có kích thước từ Ø 4,5 – Ø 4,9 mm.
- Hạt có kích thước từ Ø 4,9 – Ø 5,5 mm.
- Và hạt có kích cỡ lớn hơn Ø 5,5 mm.
Hạt tiêu đã phân loại kích cỡ được đưa vào 4 thùng chứa. Từ 4 thùng chứa này, ta
có thể phối trộn các loại hạt theo yêu cầu thành phẩm để xuất khẩu hoặc tiếp tục đưa
vào chế biến.
Công đoạn 3: tách đá sạn
Hạt tiêu trước khi vào máy tách đá sạn vẫn còn lẫn những hạt sạn cùng kích cỡ
với hạt tiêu. Máy tách đá sạn hoạt động dựa trên nguyên lý khác biệt về tỷ trọng của
các hạt có cùng kích cỡ. Hạt tiêu nhẹ hơn sẽ được một luồng khí nâng lên tạo thành
một dòng chảy song song với lưới sàng để chảy ra ngoài. Trong khi đó hạt đá sạn nặng
hơn sẽ rơi xuống va đập với các cạch của rãnh lưới và chảy ngược về sau để thoát ra
ngoài.
Công đoạn 4: phân loại bằng khí động học
Hạt tiêu sau khi rời máy tách đá sạn vẫn còn những hạt tiêu chắc và xốp không bị
loại ra do cùng kích cỡ. Hạt tiêu được đưa vào một thiết bị phân loại khí động học gọi
là Catador. Trong thiết bị này có một dòng khí thổi từ dưới lên trên theo chiều thẳng
8


đứng. Do vậy, các hạt tiêu xốp và nhẹ sẽ được nâng lên và thoát ra ngoài còn các hạt
chắc thì lơ lửng và được tách ra theo một đường khác. Dòng khí trong catador được
điều chỉnh lưu lượng tùy theo chất lượng hạt tiêu.
Công đoạn 5: phân loại tỷ trọng xoắn ốc

Hạt tiêu sau quá trình làm sạch, phân loại theo kích cỡ, tách đá sạn và phân loại
bằng khí động hoặc vẫn còn khác nhau về hình dạng: móp méo hoặc tròn hay còn lẫn
những cọng tiêu.
Máy phân loại hình dạng kiểu xoắn ốc được cấu tạo bởi những vách ngăn xoắn
ốc quanh trục thẳng đứng. Hỗn hợp hạt tiêu gồm hạt tiêu biến dạng và hạt tiêu tròn
được nạp vào miệng trên của máy phân loại. Bởi vì hạt tiêu chảy xuống theo chiều
xoắn ốc dưới tác dụng của trọng lực. Các hạt tròn xoay tròn nên gia tốc tăng dần đến
một điểm mà chúng quay tròn theo độ ngiêng vách ngăn nằm rìa ngoài và được tách
ra. Còn những hạt biến dạng khi rơi tự do trên máng xoắn ốc bị lực ma sát cao hơn tốc
độ dòng chảy không bằng hạt tròn. Do đó các hạt biến dạng chảy gần hơn trục của máy
xoắn ốc và được đưa ra ngoài.
Công đoạn 6: rửa và xử lý vi sinh bằng hơi nước
Để khử các vi sinh vật có hại nhất là khuẩn Salmonella, người ta sử dụng hơi
nước với áp suất từ 2 ÷ 3 kg/cm 2 có nhiệt độ từ 1200 OC – 1400 OC để phun vào hạt
tiêu trong thời gian ngắn nhất (khoảng 20 – 40 giây). Trong quá trình hấp thụ hơi nước
nóng hạt tiêu được chuyển tải qua trống trích ly nước trước khi qua hệ thống sấy.
Công đoạn 7: sấy
Hệ thống sấy sử dụng hai cấp liên tục gồm hai tháp sấy tầng: tầng nhập liệu và
tầng sấy. Năng suất sấy hạt tiêu được điều chỉnh phù hợp với ẩm độ nguyên liệu để đạt
hiệu suất cao nhờ hệ thống van xả trái khế. Để bảo đảm mùi hương của hạt tiêu, hệ
thống gia nhiệt được sử dụng đầu đốt gas với béc phun đốt gas tự động bảo đảm hệ
thống an toàn lao động và cháy nổ.
Công đoạn 8: làm nguội sau sấy và phân loại
Sau khí sấy, hạt tiêu được đưa vào thùng làm nguội và một lần nữa hạt tiêu được
đưa qua Catador để tách tạp chất bao gồm cả bụi và vỏ hạt tiêu phát sinh sau quá trình
sấy. Sau đó hạt tiêu được đưa vào máy phân loại hình dạng kiểu xoắn ốc (lần 2).

9

Công đoạn 9: cân định lượng tự động
Hạt tiêu thành phẩm được đưa vào thùng chứa để trữ hoặc được đưa vào hệ thống
cân tự động định lượng theo yêu cầu. Cân định lượng được tự động hóa điều khiển
bằng hệ thống điện tử có hiển thị số với giai bậc từ 30 – 60 kg mà sai số cho phép là
±45g/50 kg năng suất 200 bao/giờ.
+ Sản phẩm thu được: tiêu đen sạch đạt tiêu chuẩn ASTA.
+ Công suất: 4.000 tấn/năm.
(Tôn Nữ Tuấn Nam, 2008).
2.4 Tìm hiểu và nghiên cứu về lý thuyết sàng
2.4.1 Giới thiệu về sàng
Sàng là một quá trình phân loại một hỗn hợp vật liệu rời thành các lớp, các nhóm
có kích thước khác nhau do tác dụng của lực cơ học. Số nhóm hạt nhận được phụ
thuộc vào số lưới sàng mà vật liệu đi qua. Nếu số lưới sàng là n thì số nhóm hạt nhận
được là n+1.
Sàng được dùng rộng rãi trong nhiều ngành nông nghiệp và công nghiệp như:
mỏ, xây dựng, luyện kim, hóa chất, sau thu hoạch và các sản phẩm nông nghiệp. Khi
dùng độc lập thì mục đích của sàng là phân chia vật liệu thành các sản phẩm cuối cùng
có giới hạn độ hạt khác nhau, để phù hợp với từng yêu cầu của tiêu thụ và các khâu
chế biến tiếp theo. Khi dùng với chức năng hỗ trợ cho quá trình đập thì mục đích của
sàng là lấy những hạt có kích thước hợp quy cách, loại tạp chất và thành phần có kích
thước khác yêu cầu.
Trong nông nghiệp, người ta sử dụng sàng để phân chia thành các cấp hạt có chất
lượng khác nhau để lấy ra những hạt có chất lượng cao, loại thải những hạt không đủ
chất lượng và tạp chất.
2.4.2 Sơ đồ sàng
Phương pháp phân loại bằng sàng có thể theo nhiều sơ đồ khác nhau: sàng hạt
nhỏ khỏi hạt lớn, sàng hạt lớn khỏi hạt nhỏ, sàng liên hợp.
a) Sàng hạt nhỏ khỏi hạt lớn
Theo sơ đồ (hình 2.3) những hạt nhỏ sẽ đi qua lỗ sàng có kích thước nhỏ
trước, tiếp theo những hạt có kích thước trung bình lọt qua lỗ sàng trung bình, sau

đó những hạt có kích thước lớn sẽ lọt qua lỗ sàng lớn. Cuối cùng những hạt lớn
10


nhất nằm trên sàng đi ra ngoài.

Ф15

Ф30

>Ф60

Ф60

Ưu điểm:
- Đơn giản, sửa chữa dễ dàng.
- Các nhóm hạt rơi dễ dàng vào các phễu chứa tương ứng yêu cầu.
Khuyết điểm:
- Khối vật liệu 0-15
ban đầu, trong
đó có những
hạt vật liệu lớn lại rơi ngay vào sàng
15-30
30-60
Sơ đồ
nhỏnên
khỏidễhạt
lớn làm cho sàng mau hỏng.
có kích thước nhỏHình
nhất,2.3.

có cấu
tạosàng
mảnhhạt
nhất,
dàng
- Khi khối vật liệu rơi vào sàng nhỏ trước, những hạt có kích thước lớn hơn lỗ
sàng sẽ che phủ một phần lớn lỗ, gây khó khăn cho các hạt nhỏ rơi qua sàng, do đó
hiệu suất sàng kém.
b) Sàng hạt lớn khỏi hạt nhỏ
Theo sơ đồ sàng này (hình 2.4) sàng trên cùng có kích thước lớn nhất, sàng dưới
cùng có kích thước nhỏ nhất.
Ưu điểm:
- Khối vật liệu được rơi ngay vào sàng có
kích thước lỗ lớn, do đó bảo đảm độ bền của sàng.
- Những hạt vật liệu lớn và trung bình không

Ф60
Ф30
Ф15

Ф60
Ф30-Ф60
Ф15-Ф30

ngăn cản sự tách các hạt nhỏ lọt qua sàng.
Khuyết điểm:
- Cần có máng phụ để dẫn các nhóm hạt vào
các thùng chứa tương ứng.
11

Ф0-15
Hình 2.4. Sơ đồ sàng hạt lớn khỏi
hạt nhỏ


c) Sàng liên hợp
Vật liệu trước tiên rơi trên sàng

Ф30

kích thước trung bình, tiếp theo mặt

>Ф60có

Ф60

Ф15

sàng trên những hạt có kích thước lớn

rơi

qua sàng có lỗ lớn, còn những hạt nhỏ

rơi
Ф15-30

qua sàng nhỏ. Sơ đồ này nằm ở vị trí
trung gian, dung hòa ưu khuyết điểm
của 2 sơ đồ sàng trên.

Ф30-60
Ф0-15
Hình 2.5. Sơ đồ sàng liên hợp
2.4.3 Mặt sàng
Mặt sàng là bộ phận chính để phân loại các vật liệu rời. Người ta thường dùng ba
loại mặt sàng có kết cấu khác nhau là loại lưới đan, loại tấm đục lỗ và thanh ghi.
a) Lưới đan
Lưới đan có các lỗ dạng hình vuông, hình chữ nhật, hình sáu cạnh,... loại này
được dùng để sàng mịn và sàng nhỏ các vật liệu khô, xốp.
Loại lưới đan có diện tích tiết diện tự do lớn hơn so với các loại mặt sàng khác.
Mật độ lưới có lỗ hình vuông được xác định theo công thức (mật độ lưới là tỉ số
diện tích do các sợi chiếm so với diện tích toàn bộ lưới sàng):
(2-01)
Trong đó K: mật độ lưới, %;
B: diện tích tiết diện tự do của lưới, % được xác định theo quan hệ sau đây:
(2-02)
Trong đó d: đường kính sợi đan lưới, mm;
a: kích thước lỗ lưới, mm.
Đối với lỗ hình chữ nhật thì xác định tiết diện tự do của lưới như sau:
(2-03)
Trong đó và d là chiều dài và chiều rộng của lỗ, mm.
12


b) Tấm đục lỗ
Tấm làm bằng kim loại trên mặt có đúc các lỗ có dạng hình vuông, hình tròn,
hình chữ nhật hoặc hình bầu dục. Các lỗ có thể bố trí thẳng hàng hoặc xen kẽ nhau. Lỗ
ở trên tấm được làm dạng côn, phần có kích thước lớn hướng về phía sản phẩm đi ra.
Ưu điểm của tấm đục lỗ là vật liệu chuyển động dễ dàng trên mặt sàng, tuổi thọ của

tấm cao hơn lưới đan. Nhưng nó có nhược điểm là diện tích bề mặt tự do nhỏ.
Diện tích tiết diện tự do của tấm có lỗ tròn bố trí theo đỉnh tam giác đều được xác
định theo:
(2-04)
Còn nếu bố trí lỗ theo đỉnh hình vuông thì:

trong đó

d: đường kính lỗ, mm;

(2-05)

S: khoảng cách bé nhất giữa mép các lỗ, mm.
Các tấm đục lỗ có nhiều hình dạng lỗ khác nhau, nhưng diện tích tiết diện tự do
của chúng không thể lớn hơn 35 40 %.
2.4.4 Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình sàng
a) Độ ẩm của vật liệu sàng
Chỉ có lượng nước nằm ở ngoài của vật liệu mới ảnh hưởng xấu đến quá trình
sàng. Khi các vật liệu chuyển động trên bề mặt sàng, các hạt vật liệu sẽ chạm vào
nhau, do đó chúng có độ ẩm cao chúng sẽ dính vào nhau làm tăng kích thước hạt và sẽ
không lọt qua sàng, mặt khác vật liệu ẩm dễ dính vào lỗ lưới, gây bít lỗ lưới sàng.
Kinh nghiệm cho thấy độ ẩm giới hạn của vật liệu khi sàng khô dao động trong
khoảng 8-12%, tùy thuộc vào loại vật liệu, độ mịn của vật liệu, kích thước sàng.
b) Bề dày lớp vật liệu trên sàng
Chiều dày lớp vật liệu trên sàng có ảnh hưởng lớn đến hiệu suất phân loại. Nếu
lớp vật liệu quá dày thì những cục vật liệu nằm ở trên mặt khó lọt qua dù kích thước
đủ nhỏ. Vì vậy lớp vật liệu càng mỏng thì hiệu quả quá trình trình sàng càng cao,
nhưng năng suất sàng lại giảm đi. Trong thực tế thường sủa dụng như sau:
-

Khi kích thước của vật liệu d > 5 mm, thì bề dày lớp vật liệu h = (10 ÷ 15)d.
13


-

Khi kích thước của vật liệu d = 5 ÷ 50 mm, bề dày lớp vật liệu h = (5 ÷ 10)d.
Khi kích thước của vật liệu d > 50 mm, bề dày lớp vật liệu h = (3 ÷ 5)d.

( Nguyễn Như Nam và Trần Thị Thanh, 2000)
c) Kích thước của vật liệu trên sàng
Kích thước hạt của vật liệu ảnh hưởng rất lớn đến quá trình sàng, những hạt có
kích thước tương đương với lỗ sàng thì khó lọt sàng, những hạt có kích thước nhỏ dễ
lọt qua lỗ sàng. Thực tế cho thấy những hạt có kích thước nhỏ hơn 3/4 kích thước lỗ
sàng rất dễ lọt qua sàng, còn những hạt có kích thước lớn hơn kích thước lỗ sàng thì
gây trở ngại cho sự lọt sàng.
d) Đặc tính chuyển động của mặt sàng
Trong thời gian vật liệu di chuyển trên bề mặt sàng thì khung sàng phải chuyển
động như thế nào để tạo điều kiện tốt cho các hạt nhỏ lấn cách rớt xuống dưới gây ra
sự phân lớp vật liệu trên bề mặt sàng theo độ hạt có lợi cho quá trình sàng. Tốc độ
phân lớp nhanh hay chậm quyết định bởi mức độ tơi xốp của khối vật liệu trên mặt
sàng và lực ma sát giữa các hạt trong khối vật liệu.
e) Độ dốc mặt sàng
Độ dốc mặt sàng quá lớn thì vật liệu qua mặt sàng rất nhanh dẫn đến làm giảm
hiệu suất sàng. Độ dốc tối ưu của mặt sàng phải qua thực nghiệm mới xác định được.
f) Biên độ và tần số chấn động của khung
Khi các điều kiện khác nhau, nếu tăng biên độ chấn động có thể nâng cao được
năng suất lao động đến mức độ nhất định, tăng tần số chấn động có tác dụng tăng năng
suất và hiệu suất của sàng.
g) Chiều dài của sàng

Ảnh hưởng lớn đến hiều quả quá trình sàng. Chiều dài sàng lớn hơn, khối hạt có
nhiều điều kiện lọt qua lỗ sàng và ngược lại. Nhưng chiều dài sàng càng dài thì càng
tốn hao công suất máy.
h) Lượng vật liệu cấp vào sàng
Lượng vật liệu cấp vào sàng tăng thì hiệu suất sàng giảm càng nhanh. Khi vật
liệu cấp vào sàng ít, hiệu suất sàng cũng giảm. Khi tăng vật liệu cấp vào sàng mà
muốn hiệu suất không thay đổi thì phải tăng chiều dài của lưới sàng để chiều dài lớp
vật liệu trên mặt sàng không thay đổi.
14


2.4.5 Các nguyên lý cơ bản của sàng
Muốn cho sàng có năng suất cao thì phải đảm bảo sàng làm việc liên tục. Các
yếu tố xác định sự liên tục của các quá trình sàng gồm có:
-

Sự nạp nhiên liệu liên tục
Sự chuyển động tương đối của nguyên liệu theo sàng (không tắc nghẽn).
Sự tách ra liên tục của cấu tử.
Quá trình chuyển động của vật liệu dọc theo sàng.
Sự làm việc thường xuyên của lỗ sàng.

2.4.6 Hiệu suất sàng
Những hạt vật liệu đi qua lỗ sàng được gọi là sản phẩm dưới sàng. Ngược lại,
những hạt không lọt qua lỗ sàng được gọi là sản phẩm trên sàng.
Theo lý thuyết có thể coi tất cả những hạt có kích thước nhỏ hơn kích thước lỗ
sàng sẽ đi qua lỗ sàng. Nhưng trong thực tế bao giờ cũng còn lại trên sàng một
phần những hạt vật liệu có kích thước nhỏ hơn kích thước lỗ sàng đi ra cùng với sản
phẩm trên sàng.
Để đánh giá chất lượng máy sàng và quá trình sàng người ta dùng hệ số hiệu

suất sàng:
=A/B

(2-06)

A: lượng hạt dưới sàng có kích thước yêu cầu thu được khi sàng.
B: lượng hạt có kích thước yêu cầu thực tế nằm trong vật liệu ban đầu.
2.5 Cấu tạo và nguyên lý làm việc một số loại máy sàng
2.5.1 Máy sàng thùng quay
Thân thùng quay chính là mặt sàng, làm bằng tấm thép có đục lỗ hoặc bằng
lưới đan.
Thân thùng có dạng hình trụ hoặc hình lăng trụ.
Khi thùng quay, hỗn hợp vật liệu được nâng lên đến một độ cao nào đó rồi tụt
xuống, trong quá trình được nâng lên và tụt xuống đó, hạt vật liệu nào có kích thước
bé hơn lỗ lưới thì chui xuống gọi là sản phẩm dưới lưới, còn hạt vật liệu lớn hơn lỗ
lưới thì tụt dần theo mặt sàng và đi ra ngoài, bởi vì thông thường máy sàng thùng
được đặt ngiêng một góc nào đó với mặt phẳng ngang, thường từ 4 – 10 độ.

15


Thùng sàng có nhiều mặt thì làm việc có hiệu quả hơn thùng trụ, bởi vì có sự
va chạm của vật liệu từ mặt sàng này sang mặt sàng khác, nên nó dễ chui qua lỗ
hơn.
Khi dùng máy sàng thùng để phân loại một hỗn hợp vật liệu có nhiều kích
thước thì người ta bố trí lưới sàng theo vòng tròn đồng tâm hoặc đặt lưới có đường
kính lỗ khác nhau nối tiếp nhau.
Mặt sàng thùng quay có ưu điểm là làm việc ổn định, khi làm việc không bị
rung động, do đó có thể đặt máy ở trên gác cao, nhưng nhược điểm của máy là hệ số
sử dụng bề mặt sàng nhỏ, tối đa khoảng 20% và vật liệu dễ sinh bụi vì va đập với

nhau nhiều. ( Hồ Lê Viên. 2003)
2.5.2 Máy sàng lắc
Máy sàng lắc làm việc dưới tác dụng của lực quán tính và lực ma sát tạo ra sự
chuyển động tương đối của vật liệu với bề mặt lưới sàng.
Máy sàng lắc gồm có một hoặc hai khung sàng hình chữ nhật, trên mặt khung
được lắp lưới sàng. Khung sàng thường được treo hoặc đặt trên các thanh đỡ hoặc
đặt trên các thanh đàn hồi. Tùy thuộc vào cơ cấu truyền động và cơ cấu của bộ phận
đỡ mà sàng lắc phẳng theo đường tròn (gọi là lắc tròn) hoặc chuyển động lắc phức
tạp, lắc phẳng tới lui.
Quá trình sàng xảy ra khi vật liệu nằm ở trên lưới sàng được chuyển động theo
một dòng liên tục.
Khi lưới sàng lắc qua – lại thì cục vật liệu nằm trên lưới sàng chịu tác dụng của
lực quán tính và lực ma sát của nó với mặt lưới sàng.
Khoảng dịch chuyển của lưới sàng có thể từ 10 đến 100 mm.
Để cho hỗn hợp vật liệu di chuyển thành dòng liên tục thì khi sàng tiến về phía
trước lực quán tính nhỏ hơn lực ma sát, còn khi sàng lùi về phía sau thì lực quán tính
lớn hơn lực ma sát, nghĩa là:
Khi sàng tiến

(2-07)
(2-08)

16