NGHIỀN RÂY TRỘNTT QUÁ TRÌNH VÀ THIẾT BỊ CNHH CTU

Đồ thị phân phối tích lũy Dựa vào bảng 1-5 và 1-6, đồ thị phân phối tích lũy của sự phân bố kích thước của vật liệu trên rây với các tốc độ nghiền khác nhau được thể hiện ở hình 1-3: Hì

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ KHOA CÔNG NGHỆ

Đầu tiên, chúng em xin chân thành cảm ơn cô Ngô Trương Ngọc Mai đã giao

cho nhóm bài báo cáo này cũng như tận tình hướng dẫn, giúp đỡ, truyền đạt kinh nghiệm và kiến thức để nhóm có thể hoàn thành phúc trình theo đúng yêu cầu và thời gian đặt ra Qua quá trình làm bài, ngoài kiến thức, chúng em đã được học hỏi thêm rất nhiều kinh nghiệm: cách làm việc nhóm có hiệu quả, cách trình bày, cách sắp xếp thời gian biểu hợp lý để có thể hoàn thành nhiệm vụ đúng thời gian quy định Đó sẽ là những kinh nghiệm, những kiến thức bổ ích giúp chúng em học tập tốt hơn và cũng là hành trang để chuẩn bị cho đồ án tốt nghiệp sau này Mặc dù nhóm đã rất cố gắng để hoàn thành nhưng do kiến thức còn hạn chế nên bài báo cáo có những thiếu sót là điều khó tránh khỏi, rất mong được sự đóng góp ý kiến từ quý thầy và các bạn để nhóm có thể rút kinh nghiệm và làm tốt hơn trong các đồ án, luận văn sau này

Nhóm em xin chân thành cảm ơn!

MỤC LỤC

LỜI CẢM ƠN ii

MỤC LỤC iii

DANH MỤC HÌNH iv

DANH MỤC BẢNG v

NGHIỀN – RÂY – TRỘN 1

1 Thí nghiệm nghiền, rây 1

1.1 Hiệu suất rây 1

1.1.1 Tốc độ nghiền 50% 1

1.1.2 Tốc độ nghiền 60% 2

1.2 Hiệu suất nghiền 3

1.2.1 Tốc độ nghiền 50% 3

1.2.2 Tốc độ nghiền 60% 5

1.2.3 Tính hiệu suất nghiền 6

1.2.4 Đồ thị phân phối tích lũy 8

2 Thí nghiệm trộn 9

2.1 Tốc độ trộn 40% 9

2.2 Tốc độ trộn 60% 12

3 Bàn luận 18

TÀI LIỆU THAM KHẢO 21

DANH MỤC HÌNH

Hình 1-1: Tổng khối lượng vật liệu dưới rây qua số lần rây với tốc độ nghiền 50% 2Hình 1-2: Tổng khối lượng vật liệu dưới rây qua số lần rây với tốc độ nghiền 60% 3Hình 1-3: Đồ thị Logarit của n theo Dpn 6Hình 1-4: Đồ thị phân phối tích lũy của sự phân bố kích thước của vật liệu trên rây 8 Hình 2-1: Giản đồ sự phụ thuộc chỉ số trộn vào thời gian trộn 16

Bảng 1-1: Kết quả thí nghiệm rây (tốc độ 50%) 1

Bảng 1-2: Tổng khối lượng vật liệu dưới rây qua số lần rây (tốc độ 50%) 1

Bảng 1-3: Kết quả thí nghiệm rây (tốc độ 60%) 2

Bảng 1-4: Tổng khối lượng vật liệu dưới rây qua số lần rây (tốc độ 60%) 3

Bảng 1-5: Phân phối kích thước hạt (tốc độ 50%) 3

Bảng 1-6: Phân phối kích thước hạt (tốc độ 60%) 5

Bảng 2-1 Kết quả sau khi trộn, ĐẾM TRẮNG TRONG MẪU NHIỀU ĐEN 10

Bảng 2-2 Kết quả sau khi trộn, ĐẾM ĐEN TRONG MẪU NHIỀU TRẮNG 11

Bảng 2-3 Kết quả sau khi trộn, ĐẾM TRẮNG TRONG MẪU NHIỀU ĐEN 13

Bảng 2-4 Kết quả sau khi trộn, ĐẾM ĐEN TRONG MẪU NHIỀU TRẮNG 15

NGHIỀN – RÂY – TRỘN

1 Thí nghiệm nghiền, rây

1.1 Hiệu suất rây

Thời gian nghiền cố định là 45 phút

1.1.1 Tốc độ nghiền 50%

Bảng 1-1: Kết quả thí nghiệm rây (tốc độ 50%)

Lần rây Khối lượng đem rây (g) Khối lượng qua rây (g)

Công thức tính hiệu suất rây:

F × a100 Với J1= 1,9g → 𝐸 =1,9

Từ bảng trên, ta vẽ đồ thị Ji theo số lần rây:

Hình 1-1: Tổng khối lượng vật liệu dưới rây qua số lần rây với tốc độ nghiền 50%

1.1.2 Tốc độ nghiền 60%

Bảng 1-3: Kết quả thí nghiệm rây (tốc độ 60%)

Lần rây Khối lượng đem rây (g) Khối lượng qua rây (g)

Công thức tính hiệu suất rây:

F × a100 Với 𝐽1= 0,65g → 𝐸 =0,65

Bảng 1-4: Tổng khối lượng vật liệu dưới rây qua số lần rây (tốc độ 60%)

Lần rây J i

Từ bảng trên, ta vẽ đồ thị Ji theo số lần rây:

Hình 1-2: Tổng khối lượng vật liệu dưới rây qua số lần rây với tốc độ nghiền 60%

Từ hình 1-1 và 1-2, ta thấy tổng khối lượng vật liệu qua rây với tốc độ nghiền 60% nhỏ hơn so với tốc độ nghiền là 50% Bên cạnh đó, từ kết quả tính toán cho thất hiệu suất quá trình rây sản phẩm nghiền với tốc độ 60% lớn hơn so với tốc độ nghiền

Log (D pn )

Khối lượng trên rây (g)

Log (D pn )

Khối lượng trên rây (g)

Xác định kích thước trung bình của hạt gạo:

Do hạt gạo có kích thước bất kì nên ta giả sử hạt gạo là hình trụ tròn và quy về hình cầu:

Tính ∆i: ∆ là tỉ lệ khối lượng trên từng rây nên

1 =Khối lượng trên rây số 10

Tổng khối lượng =

18,3549,54= 0,37 Tương tự như thế ta tính ∆2, ∆3, ∆4, ∆5, ∆6, ∆7 được số liệu như trên bảng

Tính : 1 = ∆1 = 0,37; 2 = 1 + ∆2 = 0,37 + 0,509 = 0,879;

3 = 2 + ∆3 = 0,94;… tương tự như vậy đến 7

Log (D pn )

Khối lượng trên rây (g)

Xác định kích thước trung bình của hạt gạo:

Do hạt gạo có kích thước bất kì nên ta giả sử hạt gạo là hình trụ tròn và quy về hình cầu:

Dtb = 6V

Stp =

6LπR22πR2+ 2πRL =

Tính ∆i: ∆ là tỉ lệ khối lượng trên từng rây nên

1 =Khối lượng trên rây số 10

Tổng khối lượng =

21,1150,61 = 0,417 Tương tự như thế ta tính ∆2, ∆3, ∆4, ∆5, ∆6, ∆7 được số liệu như trên bảng

Tính : 1 = ∆1 = 0,417; 2 = 1 + ∆2 = 0,417 + 0,515 = 0,932;

3 = 2 + ∆3 = 0,964;… tương tự như vậy đến 7

1.2.3 Tính hiệu suất nghiền

Dựa vào bảng 1-5 và 1-6, đồ thị Logarit của n theo Dpn với các tốc độ nghiền khác nhau được thể hiện ở hình 1-2:

Hình 1-3: Đồ thị Logarit của  n theo D pn

✓ Tìm hiệu suất nghiền với tốc độ 50%

Ta có: logn = (b + 1)logDpn+ logK′ (nghĩa là trong phương trình hồi qui y

= ax + b, a = b + 1; logK’ = b)

Từ đồ thị logarit của n theo Dpn (nghiền với tốc độ 50%):

Phương trình biểu diễn sự phân phối kích thước đối với hạt nhuyễn:

logn = 2,3773logDpn− 1,0575

Với n = hộp = 0,025 thế vào phương trình trên ta được:

Dhop = Dpn = 0,5901 mm Đường kính hạt đại diện hỗn hợp sau khi nghiền:

y = 2.6039x - 1.1692 R² = 0.8566

-3.2 -2.6 -2 -1.4 -0.8 -0.2 0.4 1

-0.6 -0.5 -0.4 -0.3 -0.2 -0.1 0 0.1 0.2 0.3 0.4

log(Dpn)

H = PP′=

0,36187,2× 100 = 0,192%

✓ Tìm hiệu suất nghiền với tốc độ 60%

Ta có: logn = (b + 1)logDpn+ logK′ (nghĩa là trong phương trình hồi qui y

= ax + b, a = b + 1; logK’ = b)

Từ đồ thị logarit của n theo Dpn (nghiền với tốc độ 60%):

Phương trình biểu diễn sự phân phối kích thước đối với hạt nhuyễn:

logn = 2,6039logDpn− 1,1692

Với n = hop = 0,014 thế vào phương trình trên ta được:

Dhộp = Dpn = 0,743 mm Đường kính hạt đại diện hỗn hợp sau khi nghiền:

H = PP′=

0,33187,2× 100 = 0,176%

1.2.4 Đồ thị phân phối tích lũy

Dựa vào bảng 1-5 và 1-6, đồ thị phân phối tích lũy của sự phân bố kích thước của vật liệu trên rây với các tốc độ nghiền khác nhau được thể hiện ở hình 1-3:

Hình 1-4: Đồ thị phân phối tích lũy của sự phân bố kích thước của vật liệu trên rây

Nhận xét:

Từ hình 1-4, đồ thị có bước nhảy lớn khi đường kính trung bình Dpn từ khoảng 1,6 đến 2 mm ở cả 2 tốc độ nghiền Từ đó cho thấy kích thước hạt phân bố chủ yếu từ 1,6 – 2 mm và những kích thước còn lại chiếm rất ít

2 iA A

B A s

CCn

)1N(CCI

2 iA A

B A s

CCn

)1N(CC

)13(5.05.0

++

Bảng 2-1 Kết quả sau khi trộn, ĐẾM TRẮNG TRONG MẪU NHIỀU ĐEN

Thời gian (s) Mẫu Đ (hạt) T (hạt) C iA (C A - C iA ) 2 n I s

Thời gian (s) Mẫu Đ (hạt) T (hạt) C iA (C A - C iA ) 2 n I s

Bảng 2-2 Kết quả sau khi trộn, ĐẾM ĐEN TRONG MẪU NHIỀU TRẮNG

Thời gian (s) Mẫu Đ (hạt) T (hạt) C iB (C B - C iB ) 2 n I s

Thời gian (s) Mẫu Đ (hạt) T (hạt) C iB (C B - C iB ) 2 n I s

2 iA A

B A s

CCn

)1N(CC

= 43 (0.109 0.117 0.166)

)13(5.05.0

++

Tính toán tương tự cho các thí nghiệm, ta được bảng số liệu sau:

Bảng 2-3 Kết quả sau khi trộn, ĐẾM TRẮNG TRONG MẪU NHIỀU ĐEN

Thời gian (s) Mẫu Đ (hạt) T (hạt) C iA (C A - C iA ) 2 n I s

Thời gian (s) Mẫu Đ (hạt) T (hạt) C iA (C A - C iA ) 2 n I s

Bảng 2-4 Kết quả sau khi trộn, ĐẾM ĐEN TRONG MẪU NHIỀU TRẮNG

Thời gian (s) Mẫu Đ (hạt) T(hạt) C iB (C B - C iB ) 2 n I s

Thời gian (s) Mẫu Đ (hạt) T(hạt) C iB (C B - C iB ) 2 n I s

*Các điểm tối ưu:

-Tốc độ 40%: nhánh nhiều đen(giây 180, Is=0.63), nhánh nhiều trắng(giây 240,

Thời gian trộn (giây)

GIẢN ĐỒ SỰ PHỤ THUỘC CHỈ SỐ TRỘN VÀO

THỜI GIAN TRỘN

Nhánh nhiều đen-tốc độ 40% Nhánh nhiều đen-tốc độ 60%

Nhánh nhiều trắng-tốc độ 40% Nhánh nhiều trắng-tốc độ 60%

*Từ giản đồ ta thấy, trong cùng một tốc độ có sự biến đổi như sau:

Với tốc độ 60%

-Cũng như trường hợp tốc độ 40%, ở tốc độ 60% biên độ chênh lệch chỉ số trộn tại 2 nhánh (nhiều đen, nhiều trắng) cũng lớn Nhưng điểm khác biệt là ở giai đoạn đầu (từ đầu đến giây 150), biến động của biên độ này khá lớn và phức tạp vì do thiết bị hoạt động chưa ổn định, tại đây xảy ra 3 lần cắt nhau của 2 đường đồ thị Từ giây 150 trở đi không có nhiều sự biến động, bên độ chênh lệch khá lớn, điểm cắt nhau là ở giây thứ 185

Từ giản đồ ta thấy, trong cùng một nhánh có sự biến đổi như sau:

Nhánh nhiều đen

-Ở giai đoạn đầu (từ đầu đến giây 150) biên độ chênh lệch đồ thị của tốc độ 40%

và 60% khá ổn định và khá bé, tuy nhiên càng trở về sau bên độ càng lớn dần Có 4 lần giao nhau giữa 2 đường đồ thị

-Mẫu nhiều trắng chỉ số trộn cao nhất với Is =0.81 tại T=45s nhưng số hạt trong mẫu lại thấp nhất với n=29

Kết luận: Tốc độ trộn càng lớn thì thời gian cần cho quá trình trộn càng được rút

ngắn Nhưng nếu thời gian trộn quá ngắn thì không đáp ứng được mức độ đồng đều của vật liệu cần trộn, tuy nhiên đến một thời gian nhất định thì hỗn hợp cần trộn sẽ đồng nhất cho dù có tiếp tục tăng thời gian cũng không thể tăng sự đồng đều ngược lại còn làm giảm đi hiệu suất trộn và tiêu hao năng lượng

Ta thấy ngoài các yếu tố như tốc độ trộn và thời gian trộn làm ảnh hưởng đến hiệu suất trộn thì còn sự phân bố tỷ lệ hạt trong mẫu theo kết quả thí nghiệm cho thấy hầu hết tại thời điểm đạt chỉ số trộn cao nhất thì số hạt trong mẫu đều từ thấp đến trung bình

3 Bàn luận

Câu 1: Nhận xét về hiệu suất rây và nghiền đo được

Hiệu suất rây của mẫu nghiền 60% lớn hơn của mẫu nghiền 50% Tuy nhiên hiệu suất rây ở cả hai mẫu nghiền 60% phút và 50% đều thấp, hiệu suất rây trong bài thí nghiệm này phụ thuộc vào thời gian rây, các yếu tố khác ảnh hưởng không nhiều lắm

do ta chỉ rây với số lượng nhỏ Khi thời gian rây tăng lên thì hiệu suất rây đạt được càng gần tới mức tối đa

Câu 2: Nhận xét về độ tin cậy của kết quả rây và những yếu tố ảnh hưởng đến kết quả rây:

Nhận xét về độ tin cậy của kết quả rây:

✓ Kết quả thu được không chính xác hoàn toàn do sự phân phối của lớp vật liệu trên bề mặt rây không đồng đều nên hiệu suất rây không đồng nhất trên toàn diện tích bề mặt rây Dựa vào sự phân phối của lớp vật liệu qua rây trên bề mặt dưới rây, ta thấy lượng vật liệu qua rây khác nhau ở các vị trí khác nhau:

✓ Ở vùng có lớp vật liệu trên rây dày thì lớp vật liệu qua rây nhiều hơn, nhưng lớp vật liệu càng dày thì các hạt trên bề mặt khó đi xuống phía dưới để tiếp xúc bề mặt lưới rây và lọt qua rây, dẫn đến hiệu suất rây thấp

✓ Thời gian rây càng lâu thì hiệu suất rây càng cao và có thể khắc phục được sự phân phối không đều của lớp vật liệu trên rây

✓ Khi cho vật liệu lên bề mặt rây, do kích thước hạt nhỏ nên một lượng hạt nhỏ rớt qua rây do đó khối vật liệu đã được rây 1 phần ngay từ đầu Các thao tác lắp đặt rây tạo ra những dao động có thể làm cho khối vật liệu được rây thêm một phần

✓ Để xác định khối lượng sản phẩm qua rây cần phải thu sản phẩm qua rây sang một hộp đựng khác để cân nên kết quả không chính xác hoàn toàn do các hạt mịn nhỏ còn dính lại trên rây hoặc do ta nghiền mịn nên khi ta đưa từ rây sang hộp đựng để cân thì bị bay đi một phần, gây thất thoát sản phẩm

✓ Sự làm sạch các rây không hoàn toàn nên còn một lượng hạt dính trên rây và ảnh hưởng đến kết quả rây tiếp theo Do rây số 60 đã bị biến dạng nên kết quả của rây số 60 không chính xác và không đồng nhất với các rây còn lại

Những yếu tố ảnh hưởng đến quá trình rây

✓ Hình dạng, kích thước lỗ rây, chiều dày lớp vật liệu trên rây, biên độ dao động của quá trình rây phải đủ lớn để tác dụng vào các hạt một lực thích hợp làm chúng chuyển động, không bít lỗ rây

✓ Thời gian rây cần phải đủ lâu để đạt được hiệu suất rây cần thiết, lực tĩnh điện của các hạt vật liệu làm cho các hạt kết dính vào nhau không qua được lỗ rây

✓ Độ ẩm của vật liệu có ảnh hưởng lớn đến quá trình rây Khi các vật liệu chuyển động trên bề mặt rây, các hạt sẽ va chạm vào nhau Nếu độ ẩm đủ lớn chúng sẽ dính vào nhau làm tăng kích thước hạt Vật liệu ẩm cũng dễ kết dính vào lỗ lưới gây bít lỗ rây Vận tốc và đặc trưng chuyển động trên rây

Câu 3: Những yếu tố ảnh hưởng đến quá trình trộn

Các yếu tố ảnh hửng đến quá trình trộn bao gồm: sự phân phối kích thước hạt, khối lượng riêng xốp, khối lượng riêng của vật liệu, hình dạng hạt, đặc trưng bề mặt, đặc trưng lưu quyển, tính dễ vỡ, tính kết dính, độ ẩm của vật liệu, khối lượng riêng, nhiệt độ giới hạn của vật liệu,… Ở thí nghiệm này, với việc trộn 2 loại đậu (khô) với nhau ta chỉ xét về sự phân phối kích thước hạt và hình dạng hạt là yếu tố gây ảnh

hưởng nhất, bỏ qua các yếu tố còn lại Từ thực nghiệm ta thấy rằng quá trình trộn vẫn chưa hiệu quả do hình dạng hạt chưa đồng đều, có nhiều hạt lép, dị dạng, sự phân phối kích thước hạt rộng

Câu 4: Nhận xét về độ tin cậy của kết quả trộn

Chỉ số trộn càng lớn thì mức độ đồng đều càng cao Theo lý thuyết ta biết được rằng trong một khoảng giai đoạn đầu chỉ số trộn sẽ tăng dần đến cực đại sau đó biến động và tồn tại một hoặc một vài lần cực đại nữa rồi giảm dần theo thời gian Đối chiếu với kết quả thí nghiệm ta thấy rằng sự biến động xảy ra nhiều, một phần do sự ngẫu nhiên và một phần do cách vận hành thiết bị, mẫu được trộn, như sau:

- Số hạt trong mỗi lần lấy mẫu là khác nhau

- Khối lượng cân còn sai lệch

- Hạt không đồng đều về kích thước, cân nặng, độ ẩm

- Máy được vận hành chưa đủ lâu để có kết quả ổn định

Câu 5 Tại sao hiệu suất nghiền tại thời điểm 45 phút + 50% khá nhỏ so với tại 45 phút + 60%?

• Có thể là do người làm tiến hành thí nghiệm sai

• Sự sai số của thiết bị

• Sự nhầm lẫn của người ghi và người đọc kết quả

TÀI LIỆU THAM KHẢO

[1] Vũ Bá Minh - Võ Văn Bang, “Quá trình & Thiết bị CNHH và Thực phẩm tập 3”, NXB ĐH Quốc gia TP Hồ Chí Minh, năm 1999

[2] Bộ môn CNHH – Trường Đại học Cần Thơ, “Giáo trình thí nghiệm Quá trình và

thiết bị”