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

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.

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

Xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến gia đình, bạn bè và các anh em côngnhân trong xưởng đã giúp đỡ chúng em trong suốt thời gian thực tập để hoàn thànhtốt khóa luận tốt nghiệp này.

Tp Hồ Chí Minh, Tháng 06 năm 2013NGUYỄN TIẾN QUYẾT

PHAN NGUYỄN VƯƠNG HOÀNG

TÓM TẮT

Đề tài “Thiết kế và chế tạo máy phân loại trong dây chuyền chế biến tiêu” đượcthực hiện tại xưởng thực tập Cơ Điện Tử, khoa Cơ Khí – Công Nghệ, trường Đại họcNông Lâm TP Hồ Chí Minh và lắp đặt tại nhà ông Nguyễn Văn Hạ, thôn 3, xã BìnhTrung, 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 gópphần:

- 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 ởhai dạng: tách đá, sạn ra khỏi khối tiêu; và tách tiêu lép, tạp chất ra khỏi tiêuchắc 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)

 Đối với máy sàng trống thùng quay

- Máy làm việc ổn định, không gây tiếng ồn Tránh được tình trạng kẹt lỗ sàng dohạt tiêu tạo ra nhờ vào hệ thống chổi quét, loại bỏ được tạp chất sắt, thép rakhỏi 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)

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

2.6.2 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

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

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

Chương 1

MỞ ĐẦU

Hiện nay việc cơ khí hóa và áp dụng khoa học kỹ thuật vào ngành nông nghiệpđược diễn ra rộng rãi trên toàn thế giới và Việt Nam cũng nằm trong xu hướng đó Vìthế công tác đào tạo và nghiên cứu để chế tạo ra những sản phẩm có ích cho ngànhnông nghiệp được nước ta quan tâm chú trọng Cùng với sự phát triển dây chuyền chếbiến 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 QuangTrường và KS Đào Duy Vinh chúng tôi thực hiện đề tài “Thiết kế và chế tạo máy phânloại trong dây chuyền chế biến tiêu” nhằm mục đích nâng cao chất lượng sản phẩm vàkhẳng 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 biếntiêu sạch Đây là công đoạn cuối trong dây chuyền chế biến Được thực hiện ngay saukhi tiêu được sấy hay phơi khô Đề tài chọn quá trình phân loại và loại bỏ tạp chất khỏitiêu làm đối tượng nghiên cứu

Phân loại khí động và sàng là hai phương pháp được thực hiện nhằm tách các tạpchất có khối lượng nặng hơn, nhẹ hơn hạt tiêu, có kích cỡ lớn hơn hoặc nhỏ hơn hạttiêu, tách sắt thép lẫn trong nguyên liệu, tách tiêu lép và phân loại tiêu ra nhiều loại cókích cỡ khác nhau Vì thế việc nghiên cứu và chế tạo máy phân loại khí động, máysàng 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 đềtài là cơ sở cho các hướng nghiên cứu, mở rộng sau này Từ những kết quả thu đượctrong đề tài sẽ giúp ta tính toán, lựa chọn được những phương pháp phân loại tối ưuhơn, tiết kiệm hơn và năng suất hơn

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

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 chếbiến, 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 đểchúng tôi có thể dần hoàn thiện các kiến thức trước khi rời khỏi ghế nhà trường

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 460tấn, 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 60.000tấn 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 thìViệt Nam vượt qua Ấn Độ và trở thành nước số một về sản xuất và xuất khẩu hồtiêu (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 Ngàynay nhiều loại sản phẩm có giá trị đã được phát triển thêm từ hồ tiêu Có loại sảnphẩm không cần dùng nguyên liệu hồ tiêu tốt để chế biến, ví dụ như tiêu lép, làloại 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 ẩm13% 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 phápchưng cất hơi nước Đó là một hỗn hợp lỏng tự nhiên, trong suốt, có màu xanh vàngđến hơi xanh lá cây

- Tiêu bột: hạt tiêu khô được nghiền ở các kích cỡ khác nhau tùy theo yêucầu của người tiêu thụ Gần đây công nghệ xay tiêu bột ở nhiệt độ thấp đã được

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

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 tiêubuôn bán trên thị trường thế giới và tiêu thụ nội địa là 351.000 tấn thì tiêu đen chiếmtới 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 quảchín hoặc quả đã chuyển sang vàng Dùng máy tách quả để tách quả ra khỏichùm ngay hay có thể để dồn lại 2 - 3 ngày mới tách quả tùy theo khối lượngtiêu thu hái được Để việc tách quả được dễ dàng người ta thường ủ quả trongbao, hay dồn đống lại rồi tủ bạt kín trong vòng 12 - 24 giờ, sau đó mới đem táchquả 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 giàydép 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 Hạtnhăn 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 giữtrước khi bán Chú ý chỉ đóng bao khi hạt tiêu đã nguội Đóng bao 2 lớp, lớp nilông bên trong và bao gai, sợi bên ngoài Lớp ni lông giúp tiêu chống hút ẩm trở lạitạo điều kiện cho nấm mốc phát triển làm giảm chất lượng tiêu đen Các bao tiêukhoảng 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 sảnxuất Mục tiêu của công nghệ chế biến là hoàn thiện sản phẩm, nâng cao giá trị chấtlượng sản phẩm, an toàn về chất lượng khi kéo dài thời gian tồn trữ và sử dụng

SƠ ĐỒ CÔNG NGHỆ CHẾ BIẾN HẠT TIÊU ĐEN SUẤT KHẨU

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

Nguyên liệuSàng tạp chất

BụiTạp chất nhẹ

Tạp chất > Ø6,5mmTạp chất < Ø1mm

Phân loại tỷtrọng xoắn ốc

Phân loại tỷ

trọng xoắn ốc

Phân loại tỷtrọng xoắn ốc

Hạt nhẹ

Thùng làm nguội

Phân loại khíđộng học

Đóng bao

Đóng bao

Công đoạn 1: làm sạch

Hạt tiêu nguyên liệu được đưa vào một hộc nạp liệu xây chìm dưới đất và đượcchuyển vào sàng tạp chất thông qua một gầu tải Sàng tạp chất hoạt động dựa trênnguyên 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 hạttiêu và tạp chất nhẹ hơn hạt tiêu (bao gồm cả bụi) Ngoài ra, do có gắn một bộ phận từtính 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 từ2,5 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 phânloại Sàng đảo phân loại bao gồm 3 lưới sàng có các kích cỡ: 4,5mm , 4,9mm và5.5mm 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 đưavào 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 cỡvới hạt tiêu Máy tách đá sạn hoạt động dựa trên nguyên lý khác biệt về tỷ trọng củacác hạt có cùng kích cỡ Hạt tiêu nhẹ hơn sẽ được một luồng khí nâng lên tạo thànhmột dòng chảy song song với lưới sàng để chảy ra ngoài Trong khi đó hạt đá sạn nặnghơn sẽ rơi xuống va đập với các cạch của rãnh lưới và chảy ngược về sau để thoát rangoài

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 bịloại 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

đứng Do vậy, các hạt tiêu xốp và nhẹ sẽ được nâng lên và thoát ra ngoài còn các hạtchắc thì lơ lửng và được tách ra theo một đường khác Dòng khí trong catador đượcđiều 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 loạibằng khí động hoặc vẫn còn khác nhau về hình dạng: móp méo hoặc tròn hay còn lẫnnhững 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 trònđược nạp vào miệng trên của máy phân loại Bởi vì hạt tiêu chảy xuống theo chiềuxoắn ốc dưới tác dụng của trọng lực Các hạt tròn xoay tròn nên gia tốc tăng dần đếnmột 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 máyxoắn 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/cm2 có nhiệt độ từ 1200 OC – 1400 OC để phun vào hạttiêu trong thời gian ngắn nhất (khoảng 20 – 40 giây) Trong quá trình hấp thụ hơi nướcnóng 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 vàtầng sấy Năng suất sấy hạt tiêu được điều chỉnh phù hợp với ẩm độ nguyên liệu để đạthiệu suất cao nhờ hệ thống van xả trái khế Để bảo đảm mùi hương của hạt tiêu, hệthống gia nhiệt được sử dụng đầu đốt gas với béc phun đốt gas tự động bảo đảm hệthống 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 đượcđưa qua Catador để tách tạp chất bao gồm cả bụi và vỏ hạt tiêu phát sinh sau quá trìnhsấy Sau đó hạt tiêu được đưa vào máy phân loại hình dạng kiểu xoắn ốc (lần 2)

Công đoạn 9: cân định lượng tự động

Hạt tiêu thành phẩm được đưa vào thùng chứa để trữ hoặc được đưa vào hệ thốngcân tự động định lượng theo yêu cầu Cân định lượng được tự động hóa điều khiểnbằng 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 phụthuộc vào số lưới sàng mà vật liệu đi qua Nếu số lưới sàng là n thì số nhóm hạt nhậnđược 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 Khidùng 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 khâuchế biến tiếp theo Khi dùng với chức năng hỗ trợ cho quá trình đập thì mục đích củasàng là lấy những hạt có kích thước hợp quy cách, loại tạp chất và thành phần có kíchthước khác yêu cầu

Trong nông nghiệp, người ta sử dụng sàng để phân chia thành các cấp hạt có chấtlượng khác nhau để lấy ra những hạt có chất lượng cao, loại thải những hạt không đủchất lượng và tạp chất

nhất nằm trên sàng đi ra ngoài.

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 ban đầu, trong đó có những hạt vật liệu lớn lại rơi ngay vào sàng

có kích thước nhỏ nhất, có cấu tạo mảnh nhất, nên dễ dàng làm cho sàng mau hỏng

- Khi khối vật liệu rơi vào sàng nhỏ trước, những hạt có kích thước lớn hơn lỗsàng sẽ che phủ một phần lớn lỗ, gây khó khăn cho các hạt nhỏ rơi qua sàng, do đóhiệu 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 dướicùng 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

Ф0-15

c) Sàng liên hợp

kích thước trung bình, tiếp theo mặt

qua sàng nhỏ Sơ đồ này nằm ở vị trí

trung gian, dung hòa ưu khuyết điểm

của 2 sơ đồ sàng trên.

(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:

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:

Trong đó và d là chiều dài và chiều rộng của lỗ, mm

Ф60Ф30

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 củatấm 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 xácđịnh theo:

Còn nếu bố trí lỗ theo đỉnh hình vuông thì:

b) Bề dày lớp vật liệu trên sàng

Chiều dày lớp vật liệu trên sàng có ảnh hưởng lớn đến hiệu suất phân loại Nếulớp 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:

(2-04)

(2-05)

- 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 cókích thước tương đương với lỗ sàng thì khó lọt sàng, những hạt có kích thước nhỏ dễlọt qua lỗ sàng Thực tế cho thấy những hạt có kích thước nhỏ hơn 3/4 kích thước lỗsàng rất dễ lọt qua sàng, còn những hạt có kích thước lớn hơn kích thước lỗ sàng thìgây trở ngại cho sự lọt sàng

e) Độ dốc mặt sàng

Độ dốc mặt sàng quá lớn thì vật liệu qua mặt sàng rất nhanh dẫn đến làm giảmhiệu 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 đượcnăng suất lao động đến mức độ nhất định, tăng tần số chấn động có tác dụng tăng năngsuất 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 cónhiều điều kiện lọt qua lỗ sàng và ngược lại Nhưng chiều dài sàng càng dài thì càngtốn 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 vậtliệu cấp vào sàng ít, hiệu suất sàng cũng giảm Khi tăng vật liệu cấp vào sàng màmuốn hiệu suất không thay đổi thì phải tăng chiều dài của lưới sàng để chiều dài lớpvật liệu trên mặt sàng không thay đổi

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 Cácyếu 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

Để đánh giá chất lượng máy sàng và quá trình sàng người ta dùng hệ số hiệusuất sàng:

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 bằnglưới 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 tụtxuống, 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 lỗlưới thì tụt dần theo mặt sàng và đi ra ngoài, bởi vì thông thường máy sàng thùngđược đặt ngiêng một góc nào đó với mặt phẳng ngang, thường từ 4 – 10 độ

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 lỗhơn

Khi dùng máy sàng thùng để phân loại một hỗn hợp vật liệu có nhiều kíchthước thì người ta bố trí lưới sàng theo vòng tròn đồng tâm hoặc đặt lưới có đườngkính lỗ khác nhau nối tiếp nhau

Mặt sàng thùng quay có ưu điểm là làm việc ổn định, khi làm việc không bịrung 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 vớinhau nhiều ( Hồ Lê Viên 2003)

đỡ mà sàng lắc phẳng theo đường tròn (gọi là lắc tròn) hoặc chuyển động lắc phứctạp, lắc phẳng tới lui

Quá trình sàng xảy ra khi vật liệu nằm ở trên lưới sàng được chuyển động theomột dòng liên tục

Khi lưới sàng lắc qua – lại thì cục vật liệu nằm trên lưới sàng chịu tác dụng củalực 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 phíatrước lực quán tính nhỏ hơn lực ma sát, còn khi sàng lùi về phía sau thì lực quán tínhlớn hơn lực ma sát, nghĩa là:

(2-08)

Còn nếu như sàng được truyền động từ cơ cấu đối xứng thì bắt buộc phải đặtlưới sàng nghiêng một góc nào đó so với mặt phẳng ngang Góc nghiêng thườngđược chọn 14 độ.

2.6 Máy Phân loại khí động

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

Nguyên lý vận chuyển vật liệu rời bằng phương pháp khí động là lợi dụng khảnăng chuyển động của dòng khí trong ống dẫn với tốc độ nhất định để mang vật liệu từchỗ này tới chỗ khác dưới trạng thái lơ lửng Để cho vật chuyển động từ chỗ nạp liệuđến chỗ thu liệu phải tạo ra được sự chênh lệch áp suất giữa hai đầu ống, tức là phảitạo được áp lực bằng cách giảm áp suất ở cuối ống hút hoặc tăng áp suất không khí ởđầu ống đẩy

Theo lý thuyết thì có thể sử dụng dòng không khí để vận chuyển vật liệu rời có khốilượng riêng và kích thước bất kì, nhưng vì tiêu hao năng lượng vận chuyển tăng nhanhnhiều lần so với trọng lực của vật liệu, do vậy thường chỉ áp dụng để vận chuyển vậtliệu ngũ cốc, vật liệu rời có khối lượng bé

2.6.2 Chuyển động của phần tử rắn trong dòng khí

a) Chuyển động của phần tử rắn theo phương thẳng đứng và phương ngang

Điều kiện cơ bản để các phần tử rắn có thể lơ lửng trong không khí là: lực tácdụng lên phần tử hạt rắn do dòng không khí chuyển động từ dưới lên gây ra phải bằnghoặc lớn hơn trọng lượng bản thân của hạt

(2-09)(2-10)

G P

Hình 2.6 Lực tác dụng lên phần tử vật chất trong dòng không khí

 Lực tác dụng lên một phần tử hạt rắn gồm hai phần:

 Lực tác dụng lên tiết diện ngang của hạt (còn gọi là tiết diện trực đối) trực giaovới chiều chuyển động của dòng không khí:

 Lực tác dụng do ma sát giữa không khí và bề mặt xung quanh của hạt:

 Nếu gọi P là lực tác dụng lên hạt rắn từ dưới lên trên thì:

trong đó:

 K0 – Hệ số tỷ lệ kể đến ảnh hưởng của sự chảy bọc quanh các hạt của dòngkhông khí Hệ số này phụ thuộc vào chuẩn số Re và kích thước của phần tử lơlửng Đối với phần tử hình cầu hệ số K0 thay đổi theo chuẩn số Re

 F: Tiết diện trực đối lớn nhất của hạt theo phương trục đối xứng, m2

 v: Vận tốc của dòng không khí trong ống dẫn, m/s

 : Hệ số ma sát

 S: Diện tích xung quanh của hạt, m2

 kk: Khối lượng riêng của không khí, kg/m3

(2-11)

(2-12)

(2-13)

 Nếu tiết diện trực đối ứng với các trục đối xứng khác nhau của phần tử khônggiống nhau thì lực tác dụng lên hạt sẽ phụ thuộc vào trục đối xứng nào trùng với chiềuchuyển động của dòng không khí.

 Điều kiện làm cho hạt rắn ở trạng thái lơ lửng trong không khí là:

cứ thế hạt bị tải đi theo dòng không khí



PGv

Hình 2.7 Chuyển động của phần tử hạt vật liệu trong ống nằm ngang.

(2-14)

(2-15)