Tính toán và thiết kế hệ thống nghiền ngũ cốc 1000kg h (link tải bản vẽ full nằm ở trang cuối)

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
(Hệ: Đại học chính quy)

ĐỀ TÀI:

TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ
HỆ THỐNG NGHIỀN NGŨ CỐC 1000KG/H

Tên sinh viên

Lớp

Mã sinh viên

Nguyễn Thế Thành

05DHTP2

2005140519

Nguyễn Thái An

05DHTP1

2005140001

THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH - NĂM 2017


DANH MỤC HÌNH
Hình 1 Ngũ cốc.................................................................................................................. 5
Hình 2 Sơ đồ sản xuất đậu nành.........................................................................................7
Hình 3 Hạt đậu xanh..........................................................................................................8
Hình 4 Máy nghiền dạng trục...........................................................................................11
Hình 5 Phân loại theo số lần nghiền.................................................................................11
Hình 6 Phân loại theo tính chất trục nghiền.....................................................................12
Hình 7 Góc răng trên trục nghiền.....................................................................................13
Hình 8 Máy nghiền đĩa trục đứng....................................................................................14
Hình 9 Đĩa nghiền............................................................................................................16
Hình 10 Nguyên lý hoạt động máy nghiền búa................................................................17
Hình 11 Quá trình va đập của búa và hạt vật liệu.............................................................19
Hình 12 Máy nghiền Hosokawa hammer mill loại búa cố định và búa xếp.....................20
Hình 13 Máy nghiền răng.................................................................................................21
Hình 14 Buồng nghiền răng.............................................................................................22
Hình 15 Máy nghiền răng Universal mill của công ty Kek-gardner.................................23
Hình 16 Sơ đồ hướng chuyển động của vật liệu khi va đập.............................................25
Hình 17 Lắng tự do trong buồng lắng..............................................................................31
Hình 18 : Các dạng buồng lắng........................................................................................32
Hình 19 Sơ đồ không gian bên ngoài của buồng lắng......................................................33
Hình 20 Cấu tạo cyclon....................................................................................................34
Hình 21 Cấu tạo và nguyên lý hoạt động hệ thống nghiền...............................................36
Hình 23 Sơ đồ máy nghiền...............................................................................................44
Hình 24 Sơ đồ bố trí mặt bằng.........................................................................................45

2


DANH MỤC BẢNG
Bảng 1 Thành phần hóa học của hạt đậu xanh...................................................................9
Bảng 2 Thành phần hóa học chứa trong 100g đậu xanh.....................................................9
Bảng 3 Thành phần vật liệu của đĩa nghiền......................................................................15
Bảng 4 So sánh các phương pháp nghiền.........................................................................23
Bảng 5 So sánh phương pháp lắng tự do – lắng dưới tác dụng lực ly tâm quán tính........35
Bảng 6 Vận tốc của các vòng răng trên đĩa quay..............................................................39
Bảng 7 Bán kính, bước răng và số răng trên đĩa quay......................................................41
Bảng 8 Bán kính, bước răng và số răng trên đĩa cố định..................................................42

3


MỤC LỤC

DANH MỤC HÌNH.........................................................................................................2
DANH MỤC BẢNG..........................................................................................................3
PHẦN 1: TỔNG QUAN....................................................................................................5
1.1. Giới thiệu hạt ngũ cốc.........................................................................................5
1.2. Cơ sở lý thuyết của quá trình nghiền.................................................................10
1.3. Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình nghiền......................................................10
1.4. Các dạng máy nghiền........................................................................................10
1.5. Ứng dụng nghiền trong chế biến thực phẩm......................................................24
1.6. Các tài liệu tham khảo và website.....................................................................24
PHẦN 2: TÍNH TOÁN VÀ BỐ TRÍ THIẾT BỊ...............................................................25
2.1. Các thông số ban đầu và lựa chọn tiêu chuẩn....................................................25

2.2. Sơ đồ công nghệ và giải thích công nghệ..........................................................36
2.3. Tính toán cho máy nghiển răng.........................................................................37
2.4 Sơ đồ thiết bị và giải thích thiết bị......................................................................44
2.5 Sơ đồ bố trí mặt bằng và diễn giải......................................................................44
2.7. Tài liệu tham khảo.............................................................................................45

4


PHẦN 1: TỔNG QUAN
1.1. Giới thiệu hạt ngũ cốc

Hình 1 Ngũ cốc

Ngũ cốc nguyên cám, ngũ cốc nguyên hạt, ngũ cốc nguyên chất, ngũ cốc toàn phần là các
loại ngũ cốc trong đó các hạt hạt ngũ cốc có chứa mầm ngũ cốc, nội nhũ và cám, trái
ngược với các loại ngũ cốc tinh chế (chỉ giữ lại nội nhũ). Ngũ cốc nguyên hạt có thể được
mọc mầm lên trong khi các loại ngũ cốc tinh chế nói chung sẽ không nảy mầm vì đã qua
xử lý. Toàn bộ các sản phẩm ngũ cốc nguyên hạt cho bữa ăn được thực hiện bằng cách
nghiền ngũ cốc nguyên hạt để làm cho bột ngũ cốc nguyên hạt. Ngũ cốc nguyên hạt là
một nguồn tự nhiên cung cấp protein cũng như một nguồn carbohydrate, rất tốt cho sức
khỏe vì không qua chế biến, bảo quản đảm bảo chất lượng và vệ sinh.
Hạt ngũ cốc có thành phần dinh dưỡng rất cao, giàu protein, lipit, xenlulo ; hydrat
cacbon, nhiều loại sinh tố, muôí khoáng, các axit – amin và vitamin cần thiết cho cuộc
sống. Ứng dụng trong cuộc sống hàng ngày dùng làm thức ăn và nước uống các loại;
dùng làm nguyên liệu trong ngành công nghiệp; các cây ngũ cốc có tác dụng cải đất, thân
lá có thể làm phân bón; đặc biệt ngũ cốc còn ứng dụng trong y học chữa bệnh và làm
đẹp…
Ngũ cốc là hỗn hợp các loại hạt: đậu nành, đậu xanh, bắp, kê, gạo, kê…. Bột ngũ cốc là
sản phẩm các loại hạt trên ta có thể nghiền khô sản phẩm sau khi rang hoặc nghiền ướt

sản phẩm sau khi ngâm ủ. Các hạt rất giàu đinh dưỡng và xu hướng hiện nay mọi người
5


thích dùng sản phẩm sản phẩm sạch, không hóa chất bảo quản, các sản phẩm hạt ngũ cốc
sau khi rang dễ bảo quản và sử dụng thay thế nguồn dinh dưỡng thực vật thay cho nguồn
dinh dưỡng động vật nên hạt ngũ cốc là nguồn dinh dưỡng được nhiều người chú ý đến.
Nhóm chúng em nghiên cứu hạt ngũ cốc: đậu nành, đậu xanh và bắp vì các loại này có
hàm lượng dinh dưỡng và tỷ lệ rất cao trong bột ngũ cốc.
Ngũ cốc là hỗn hợp nhiều loại hạt nhưng tính chất hạt gần giống nhau về kích thước hạt
và độ cứng. Nhưng hạt có thành phần dinh dưỡng cao, chiếm tỷ trọng lớn là đậu nành và
đậu xanh. Thực tế mọi người thường uống sữa đậu nành hoặc đậu xanh nguyên chất. Nên
nhóm nghiên cứu 2 loại này và thiết kế máy nghiền, trên cơ sở này chúng ta có thể nghiền
các loại khác, sản phẩm nghiền sau khi rang đạt độ cứng, giòn.
1.1.1 Đậu nành
- Dựa vào tình hình sản xuất đậu nành trong và ngoài nước ta thấy diện tích, năng
suất và sản lượng tăng. Người tiêu dùng thấy được giá trị dinh dưỡng của nó nên nhu cầu
tăng, đậu dùng trong rất nhiều sản phẩm, nhu cầu ngày càng tăng nên diện tích tăng. Với
sự tiến bộ của khoa học kỹ thuật, ngành nông nghiệp phát triển, áp dụng khoa học kỹ
thuật vào sản xuất làm cho năng suất, sản lượng và chất lượng tăng nhanh.
- Nước ta đậu nành ứng dụng rộng rãi trong thực phẩm: giá, đậu phụ, tương xì dầu,
bánh kẹo, thịt nhân tạo…Trong công nghiệp: chế biến cao su nhân tạo, sơn, mực in, xà
phòng, chất dẻo, tơ nhân tạo, chất đốt lỏng, làm nến, xà phòng...; Trong nông nghiệp:
nguồn thức ăn tốt cho gia súc, luân canh cải tạo đất; Trong dược phẩm: dùng để chữa
bệnh, đậu nành đen có tác dụng cho tim, gan, thận, dạ dày và ruột… Đậu dùng làm thức
ăn cho người bị bệnh đái tháo đường , thấp khớp, thần kinh suy nhược và suy dinh
dưỡng.
- Phần lớn sản lượng đậu nành của Mỹ dùng làm thức ăn, dược phẩm, để nuôi gia
súc, hoặc để xuất khẩu. Dầu đậu tương chiếm tới 80% lượng dầu ăn được tiêu thụ ở Mỹ.
- Tại các quốc gia như Braxin, Trung Quốc, 60% lượng đạm tiêu thụ hằng ngày là

do đậu nành cung cấp. Hàm lượng chất đạm chứa trong đậu nành cao hơn nhiều so với
lượng chất đạm chứa trong các loại đậu khác.

6


Quy trình chế biến đậu nành được thể hiện qua sơ đồ sau.

Hình 2 Sơ đồ sản xuất đậu nành

7


1.1.2 đậu xanh

- Đậu xanh vị ngọt, hơi tanh, tính hàn, không độc, bổ nguyên khí, thanh nhiệt mát
gan, giải được trăm thứ độc, có thể làm sạch mát nước tiểu, chữa lở loét, làm sáng mắt,
nhuận họng, hạ huyết áp, mát buồng mật, bổ dạ dày, hết đi tả, thích hợp với các bệnh
nhân say nắng, miệng khát, người nóng, thấp nhiệt, ung nhọt, viêm tuyến má, đậu mùa,
nhìn mọi vật không rõ.
- Đậu xanh là loại thức ăn nhiều kali, ít natri. Người thường xuyên ăn đậu xanh và
chế phẩm của nó huyết áp của họ sẽ thấp. Trong đậu xanh còn có thành phần hạ huyết
mỡ hữu hiệu, nó còn giúp cho cơ thể phòng chống chứng xơ cứng động mạch và bệnh
cao huyết áp, đồng thời có công hiệu bảo vệ gan và giải độc.
- Trong đời sống hàng ngày, đậu xanh được dùng làm rất nhiều món như nấu canh,
chè, làm bánh, xay thành bột làm miến, rang vàng tán bột làm thực phẩm ngũ cốc dinh
dưỡng. Lá đậu xanh được tận dụng làm dưa nhưng không phổ biến. Vỏ đậu xanh có tính
nóng, giúp giảm bớt mờ mắt, vì vậy nhiều người thường nấu cả vỏ, không bỏ đi.
- Thông số kỹ thuật hạt đậu xanh sau khi rang:
+ Đặc điểm hình học : hạt hình bầu dục có kích thước hạt d = 4 – 5,5 mm.

+ Môđun đàn hồi: E=107 N/ m2.
+ Độ ẩm hạt sau khi rang ≤6%.
+ Hệ số hồi phục: ε=0,4.
- Thành phần hóa học:

8

Hình 3 Hạt đậu xanh


Bảng 1 Thành phần hóa học của hạt đậu xanh.
Thành phần

Tỷ lệ %

Nước

13,7%

Lipit

2,4%

Protein

23%

Xenluloza

4,6%

Glucid

52%

Bảng 2 Thành phần hóa học chứa trong 100g đậu xanh
Thành phần hóa học

Tính mg/100g

calo

329

Ca

62,7

P

369,5

Fe

4,75

vitB1

0,71

vitB2

0,15

vitPP

2,4

vitC

4

Tóm lại:
Hạt đậu nành có thành phần dinh dưỡng cao, hàm lượng prôtêin trung bình khoảng
35,5 – 40 %. Trong khi đó hàm lượng protein trong đậu xanh 23%, gạo chỉ khoảng 6,2 –
12%; ngô: 9,8 – 13,2%; thịt bò: 21%; thịt gà: 20%; cá: 17 – 20% và trứng:13 – 14,8%;
lipit:15-20% ; hydrat cacbon từ 15 – 16% và nhiều loại sinh tố và muôí khoáng cần thiết
9


cho cuộc sống. Trong đậu nành còn chứa nhiều loại vitamin: B 1, B2, PP, A, E, K, D, C…
và nhiều muối khoáng như: Ca, P, Fe…Chính vì vậy mà đậu nành có khả năng cung cấp
năng lượng khá cao khoảng 4700cal/kg. Chính vì vậy nhóm nghiên cứu máy nghiền đậu
nành có thành phần dinh dưỡng cao đáp ứng nhu cầu xã hội.

1.2. Cơ sở lý thuyết của quá trình nghiền
Nghiền là quá trình làm giảm kích thước của hạt vật liệu rắn nhờ ngoại lực tác dụng để
phá vỡ nội lực liên kết giữa các phần tử của nó gọi là quá trình nghiền.
Thiết bị để thực hiện quá trình nghiền gọi là máy nghiền.
Chỉ tiêu kinh tế của máy nghiền được đánh giá bởi các yếu tố sau:

-

Mức độ nghiền.

-

Năng lượng tiêu hao.

-

Chi phí vận hành.

1.3. Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình nghiền.
Yêu cầu kích thước của sản phẩm sau khi nghiền quyết định đến việc lựa chọn phương
pháp nghiền hợp lý.
Đặc điểm về hình dạng, kích thước, tính chất của vật liệu là cơ sở để tính toán thiết kế.
Độ ẩm của vật liệu ảnh hưởng đến năng suất nghiền khô, năng lượng tiêu tốn trong quá
trình nghiền. Do đó cần chọn độ ẩm cho vật liệu trước khi nghiền.
Độ cứng, độ bền của vật liệu quyết định năng lượng cần để phá vỡ, từ đó chọn phương
pháp nghiền hợp lý để tạo ra lực đập cần thiết.
Kích thước, đặc tính vật liệu sau khi nghiền ảnh hưởng đến việc tính toán thiết kế hệ
thống vận chuyển phân li sản phẩm nghiền.
1.4. Các dạng máy nghiền
1.4.1. Máy nghiền dạng trục.
a. Nguyên lý làm việc máy nghiền trục:
10


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 sat, sau đó vật liệu thoát ra ngoài dưới tác dụng của trọng lực.
Vật tốc trục nghiền từ 0,5- 4 m/s. Mức độ nghiền thô, trung bình hoặc mịn. (Bảng
X-1, trang 197 sách Cơ sở thiết kế máy sản xuất thực phẩm – tập 2, Nhà xuất bản khoa
học - kỹ thuật).

.
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 5 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.
b. Phân loại máy nghiền trục:
Hình 5 Phân loại theo số lần nghiền.

11

Hình 4 Máy nghiền dạng trục


Hình 3. I, II, III: Nghiền 1 lần .
Hình 3 IV, V: Nghiền 2 lần .
Hình 3 VI, VII: Nghiền 3 lần.

Hình 6 Phân loại theo tính chất trụcHình
nghiền
4 .I: Hai trục nghiền cố định.

Hình 4 II: Một trục nghiền cố định - Một trục

nghiền di động.
Hình 4 III: Hai trục nghiền di động.

c. 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 masat 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 nghiề 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 – 450 HB. Với các trục
nghiền cần độ cứng cao hơn 500HB được chế tạo gồm hai lớp: phần lõi là gang xám, còn
12


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 – 0,05
micro m. Trục nghiền xẻ rãnh nghiêng 2-10 o so với đường sinh của mặt trục trục
nghiêng. Prôfin của rãnh tạo góc vuông với góc nhọn 20 o, góc lưng 70o và góc mài dao
90o .

d. Ưu nhược điểm của máy nghiền dạng trục.
Ưu điểm:
cao.

Cấu tạo đơn giản, làm việc êm, chắc chắn, giá thành không cao.
Chất lượng bột tốt, đồng đều, ảnh hưởng nhiệt độ trong quá trình nghiền không
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.
1.4.2 Máy nghiền dạng đĩa.
a. Nguyên lý làm việc máy nghiền đĩa.
13

Hình 7 Góc răng trên trục nghiền.


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.
(Bảng X-1, trang 197 sách Cơ sở thiết kế máy sản xuất thực phẩm – tập 2, Nhà xuất bản
khoa học và kỹ thuật).

Vật liệu được cấp vào phễu cấp liệu 10, hạt rơi tự do xuống buồng nghiền 4 qua
Hình 87Máy
đĩaghép
trục lại
đứng
tấm chắn phôi 9. Buồng nghiền
gồmnghiền
hai nữa
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.
b. 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.
14


c. 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 masat 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.
Bảng 3 Thành phần vật liệu của đĩa nghiền.

Tên đá
Bột nhám
Bột nữa nhám
Silic

Thành phần %
Bột
Silic
nhám
70
40
-

30
70

Thạch
anh
-

Magezi

Mageclo
rua

13

15
22 - 18

13
15
8 - 12

t

15

Hình 9 Đĩa nghiền.


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.

d. Ưu nhược điểm:
Ưu điểm:
-

Dễ chế tạo, lắp ráp, thay thế.

-

Giá thành thấp.
Nhược điểm:

- Bề mặt làm việc của đĩa ma sát vật liệu sinh ra nhiệt, làm giảm chất lượng đậu
nành.
-

Đĩa dễ bị mòn, thường xuyên phải bảo trì, thay thế.

-

Năng suất thấp.

-

Đạt độ mịn trung bình và mịn.

1.4.3. Máy nghiền dạng búa.
a. Nguyên lý làm việc máy nghiền búa:
Quá trình nghiền là do sự va đập giữa cánh búa và vật liệu, giữa hạt và vỏ máy.
Ngoài ra vật liệu còn có thêm sự chà xát của vật liệu với thành trong của máy, vật liệu sẽ
biến dạng rồi vỡ thành các hạt nhỏ hơn. Do bị va đập nhiều lần giữa cánh búa và vỏ máy,
nguyên liệu sẽ giảm kích thước hạt đến nhỏ hơn kích thước lỗ lưới . Các hạt vật liệu nhỏ
qua lưới thoát ra ngoài hoặc được hút ra khỏi máy, còn hạt vật liệu to chưa qua lưới vẫn
tiếp tục được nghiền nhỏ. Để nghiền được động năng của búa khi quay phải lớn hơn
công làm biến dạng vật liệu để phá vỡ vật liệu. Do đó, khi nghiền vật liệu nhỏ cần búa
nhỏ, khi nghiền vật liệu lớn cần búa lớn.
Vật tốc búa nghiền từ 40 – 200 m/s. Mức độ nghiền trung bình, mịn và rất mịn.
(Bảng X-1/197 sách Cơ sở thiết kế máy sản xuất thực phẩm – tập 2, Nhà xuất bản khoa
học và kỹ thuật).

16


Vật liệu cho vào phễu cấp liệu 6 và được điều tiết nhờ tấm chắn liệu 5 sao cho phù
hợp năng suất máy, vật liệu vào buồng nghiền 3 sẽ va đập và được nghiền nhờ cánh búa
10 treo các búa 7 bắt chặt nhờ các chốt 8. Trục chính 9 bắt với cánh búa 10 và nhận vận
tốc thông qua bộ truyền đai 11 từ động cơ 12 . Búa 6 đập vỡ hạt, và hạt chuyển động va
vào tấm đập 4, hạt liệu tiếp tục đập trong buồng nghiền 3, hạt đạt yêu cầu sẽ qua lưới 2,
nếu hạt lớn hơn còn trong buồng và tiếp tục nghiền lại. Các chi tiết bắt trên khung máy 1.
b. Phân loại máy nghiền búa.
 Theo công dụng:
Máy nghiền búa vạn năng.
Máy nghiền búa chuyên dùng.
 Theo trục roto:
Máy nghiền búa 1 trục roto.
Máy nghiền búa 2 trục roto.
 Theo cách lắp cánh búa:
17

Hình 10 Nguyên lý hoạt động máy nghiền búa.


Cánh búa lắp chặt (búa cố định), hình 3.11 a.
Cánh búa lắp lỏng (búa xếp), hình 3.11 b.
c. Cấu tạo búa nghiền:
Búa nghiền quay với vận tốc rất cao, để nghiền được thì động năng của búa khi quay
phải lớn hơn công làm biến dạng phá vỡ vật liệu. Do vậy khi nghiền vật liệu lớn cần có
trọng lượng búa lớn. Cấu tạo búa đập thường có 3 bộ phận: đĩa treo (1), chốt búa (2) và
búa (3) được lắp như hình trên, búa lắp lỏng hoặc lắp chặt. Để khống chế hiện tướng quá
tải ta lắp máy nghiền búa lắp lỏng dùng để nghiền vật liệu có độ cứng không đồng đều

khi quá tải búa sẽ xếp lại hình 3.10 a; sau đó nhờ lực ly tâm các búa đập sẽ mở ra hình
3.10 b.

1- cánh búa; 2-chốt búa; 3-búa
Hình 11 Quá trình va đập của búa và hạt vật liệu

d. Ưu nhược điểm của máy nghiền búa.
18


Ưu điểm:
- Máy có cấu tạo đơn giản nhỏ gọn, trọng lượng máy không lớn, dễ thay thế các chi
tiết khi bị hư hỏng. So với máy đập khác nếu tính trên 1 đơn vị sản phẩm thì rẻ hơn 1,55,5 lần. Công suất tiêu hao ít hơn 1,5-2 lần.
-

Sau khi nghiền kích thước hạt d≤500μm.
Nhược điểm:

- Các búa mau chống mòn, nếu có hạt vật liệu quá cứng thì có thể búa sẽ bị hư hỏng
do không có bộ phận an toàn. Không nghiền được vật liệu có độ ẩm trên 15%.

- Khi nghiền gây ra tiếng ồn, cần phải bố trí nhiều búa để tăng số lần va đập do đó
chiều dài trục chính lắp búa sẽ tăng lên máy sẽ cồng kềnh, phức tạp hơn

a)

b)

Hình 12 Máy nghiền Hosokawa hammer mill loại búa cố định và búa xếp

1.4.4 Máy nghiền dạng đĩa răng.
a. Nguyên lý làm việc máy nghiền răng.

19


Nguyên lý máy nghiền đĩa răng giống nguyên lý máy nghiền búa. Nhưng có nhiều
hàng răng lồng vào nhau nên khả năng va đập rất nhanh, mức độ đập cao hơn đạt độ siêu
mịn, năng suất rất cao.

20

Hình 13 Máy nghiền răng


Nguyên liệu được cấp vào phễu chứa liệu 5 và đi vào buồng nghiền 2, lượng vật
liệu vào được điều tiết nhờ tấm chắn liệu 6. Vật liệu được nghiền do chuyển động va đập
của răng đập 4 bắt trên đĩa quay 8 tạo ra động năng đập vỡ hạt, đĩa quay nhờ trục roto 10
nhận chuyển động từ động cơ 14, thông qua cơ cấu dây đai 12 và bánh đai 11. Trục gắng
với gối đỡ ổ lăn 9. Vật liệu được nghiền trong đĩa quay 8 và đĩa cố định 3, sau khi vật
liệu đạt kích thước nhất định theo yêu cầu kĩ thuật thì vật liệu qua buồng lưới 7 và thoát
ra ngoài qua ống thoát liệu 13. Các chi tiết được liên kết và bắt trên khung máy 1.
b. Phân loại theo tính chất đĩa răng:
Máy nghiền có 2 đĩa roto quay ngược chiều nhau.
Máy nghiền có 1 đĩa roto quay – 1 đĩa cố định.

c. Cấu tạo buồng nghiền:

Hình 14 Buồng nghiền răng

- Buồng nghiền là bộ phận chính của máy: gồm 2 đĩa răng roto và tato có lắp rất
nhiều răng đang xen với nhau, các hàng răng được bố trí trên các đĩa theo từng vòng tròn
đồng tâm. Khoảng cách các răng ở hàng răng trung tâm là lớn nhất sau đó giảm dần ra
các vòng ngoài. Tuỳ theo yêu cầu độ mịn sản phẩm mà trên mỗi đĩa có từ 2 đến 4 hàng
răng. Tính cả hai đĩa có từ 4 đến 8 hàng răng. Các răng được làm bằng thép không gỉ và
chịu mài mòn cao.
d. Ưu nhược điểm của máy nghiền răng
21


Ưu điểm:
- Phạm vi ứng dụng rất cao, có khả năng thay thế các loại máy nghiền có cùng chức
năng.
-

Hạt sau khi nghiền có kích thước khoảng 0,05mm = 50µm. Theo tài liệu [1]

-

Năng suất cao, kết cấu của máy đơn giản.

- Ngoài ra máy nghiền răng còn có ưu điểm hơn so với các loại máy khác là số lần
va đập của vật liệu với các răng nghiền là liên tục. Vật liệu sẽ được va đập rất nhiều lần
trước khi thoát ngoài các vòng răng.
Nhược điểm:
- Cần có động năng từ các răng nghiền lớn tạo năng lượng phá vỡ hạt đậu, do đó
trục chính phải quay với tốc độ cao.
- Các chi tiết phải gia công chính xác. Để tránh lực ly tâm khi trục quay ở tốc độ
cao làm phá huỷ ổ lăn.
Hiện nay các nước phát triển trên thế giới đã sản xuất máy nghiền răng dạng răng.

Máy nghiền răng ( Universal pin mill) do công ty Kek-gardner chế tạo

Hình 15 Máy nghiền răng Universal mill của công ty Kek-gardner

1.4.5 So sánh và chọn kiểu nghiền.
Bảng 4 So sánh các phương pháp nghiền.
Kiểu nghiền

Máy

Máy

Máy

Máy

nghiền
22


Tiêu chí
Độ mịn
Nguyên lý
Kết cấu máy
Ảnh hưởng nhiệt

nghiền đĩa

nghiền trục

Trung
bình
Đơn giản
Đơn giản
Có

nghiền búa

răng

Nhỏ

Mịn

Siêu mịn

Đơn giản
Đơn giản
Không

Đơn giản
Phức tạp
Không

Đơn giản
Phức tạp
Không

độ
Kết luận:

Ta chọn máy nghiền răng vì: nguyên lý hoạt động của máy đáp ứng yêu cầu kích thước
hạt đạt mức độ siêu mịn khoảng 100µm, kết cấu đơn giản dễ chế tạo giá thành thấp, năng
suất cao và chất lượng sản phẩm tốt.
1.5. Ứng dụng nghiền trong chế biến thực phẩm
Các dạng máy nghiền tùy thuộc vào mực đích sẽ chọn ra loại máy nghiền phù hợp. ví dụ
trong sản xuất ngũ cốc, xay tiêu, xay bột,...
1.6. Các tài liệu tham khảo và website
(1). Giáo trình kỹ thuật thực phẩm 1. Trường ĐH CNTP TPHCM
/> /> /> />
23


PHẦN 2: TÍNH TOÁN VÀ BỐ TRÍ THIẾT BỊ
2.1. Các thông số ban đầu và lựa chọn tiêu chuẩn
Số liệu thiết kế ban đầu: Tính chất của hạt đậu nành cần nghiền.
-

Kích thước hạt đậu: d=(5-8) mm.

-

Khối lượng riêng: ρ=1300kg/ m3.

-

Độ bền của hạt: σ≈3 Mn/m2

-

Môđun đàn hồi: E=107 N/ m2.

-

Hệ số hồi phục: ε=0,3.

-

Độ ẩm của hạt đậu trước khi đem nghiền ≤3%.

-

Kích thước hạt đậu sau khi nghiền d= 100 µm

2.1.1. Hệ thống nghiền
2.1.1.1 Tốc độ quay của roto:
-

Tốc độ quay của roto ảnh hưởng rất lớn đến hiệu quả nghiền.

- Tốc độ của hạt đậu đi vào rất bé so với tốc độ của răng nên ta có thể xem vận tốc
ban đầu hạt đậu bằng 0.

24

Hình 16 Sơ đồ hướng chuyển động của vật liệu khi va đập.


Khi cục vật liệu va chạm với dãy răng trong cùng thì nó nhận vận tốc ω1, theo
phương tiếp tuyến. Sau đó nó tiếp tục đi và gặp dãy răng thứ 2 và nhận vận tốc ω2, và đó
cũng chính là vận tốc của cục vật liệu.

Hình chiếu của ω2 lên phương tiếp tuyến trùng với ω1 (cùng phương ngược chiều) là v2.

Ta thấy v2 và ngược chiều nhau nên:

Ta có thể viết:

Tương tự ta tính được vận tốc va chạm của cục vật liệu khi chạm hàng răng thứ 3
và thứ n.

Trong đó n1, n2 là số vòng quay của roto 1 và roto 2. Nhưng ta chọn máy nghiền có
1 roto nên n2= 0. Do đó vận tốc tại hàng răng thứ n là:

Khi roto quay các răng trên roto sẽ tích trữ một động năng. Khi răng chạm vào cục
vật liệu thì động năng sẽ biến thành công và đập vỡ vật liệu.
Động năng của răng trên roto trước khi đập vào vật liệu sinh ra như sau:

25