Thiết kế máy bóc vỏ lụa đậu nành trong dây chuyền sản xuất tàu hủ ăn

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH KHOA CƠ KHÍ MÁY BÁO CÁO TỔNG KẾT ĐỀ TÀI KH&CN CẤP TRƯỜNG THIẾT KẾ MÁY BÓC VỎ LỤA ĐẬU NÀNH TRONG DÂY CHUYỀN SẢN XUẤT TÀU HỦ ĂN..

THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

CÔNG TRÌNH NGHIÊN CỨU KHOA HỌC CẤP TRƯỜNG

THIẾT KẾ MÁY BÓC VỎ LỤA ÐẬU NÀNH TRONG DÂY CHUYỀN

SẢN XUẤT TÀU HỦ ĂN

MÃ SỐ: T2013-84

S 0 9

S KC 0 0 5 5 5 0

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT

THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

BÁO CÁO TỔNG KẾT

ĐỀ TÀI KH&CN CẤP TRƯỜNG

ĐẬU NÀNH TRONG DÂY CHUYỀN

SẢN XUẤT TÀU HỦ ĂN

Mã số : T2013-84

Chủ nhiệm đề tài : GV NGUYỄN TẤT TOẢN

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT

THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

KHOA CƠ KHÍ MÁY

BÁO CÁO TỔNG KẾT

ĐỀ TÀI KH&CN CẤP TRƯỜNG

THIẾT KẾ MÁY BÓC VỎ LỤA ĐẬU NÀNH TRONG DÂY CHUYỀN

SẢN XUẤT TÀU HỦ ĂN

Danh sách những thành viên tham gia nghiên cứu đề tài :

1 Chủ trì đề tài : Nguyễn Tất Toản

Đơn vị phối hợp chính :

Khoa Cơ Khí Máy – Trường Đại học Sư Phạm Kỹ Thuật Tp.HCM

MỤC LỤC

Phần I : Mở đầu 5

Phần II : Nội dung Chương 1 : Tổng quan 7

Chương 2 : Các phương pháp và hệ thống sấy 9

Chương 3 : Tính toán thiết bị sấy 16

Chương 4 : Kết luận và kiến nghị 34

Tài liệu tham khảo 35

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT

THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

KHOA CƠ KHÍ MÁY

CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập - Tự do - Hạnh phúc

Tp HCM, Ngày 8 tháng 11 năm 2014

THÔNG TIN KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU

1 Thông tin chung :

- Tên đề tài : “THIẾT KẾ MÁY BÓC VỎ LỤA ĐẬU NÀNH TRONG DÂY CHUYỀN SẢN XUẤT TÀU HỦ ĂN”

- Mã số : T2014-84;

- Chủ nhiệm : Nguyễn Tất Toản

- Cơ quan chủ trì : Trường Đại học Sư Phạm Kỹ Thuật Tp.HCM

- Thời gian thực hiện : 8 tháng

2 Mục tiêu :

- Thiết kế dây chuyền sản xuất tàu hủ ăn (pha chế giải khát với trái cây hương vị

và đường)

3 Kết quả nghiên cứu:

- Thiết kế máy bóc vỏ lụa đậu nành trong dây chuyền sản xuất tàu hủ ăn

4 Sản phẩm:

- 1 Bộ hồ sơ thiết kế máy : bản vẽ chi tiết, bản vẽ chế tạo, bản vẽ lắp

5 Hiệu quả, phương thức chuyển giao kết quả nghiên cứu và khả năng áp dụng:

- Khoa Cơ Khí Máy, trường Đại học SPKT Tp.HCM

Trưởng Đơn vị

INFORMATION ON RESEARCH RESULTS

1 General information:

- Project title : “DESIGN GRAIN HULLER SOYBEAN’S SILK MACHINE IN TOFU PRODUCTION SYSTEMS”

- Code number : T2014 – 84 ;

- Coordinator : Nguyen Tat Toan

- Implementing institution : University of Technical Education HCMC

- Duration : from 3/2014 to 11/2014

2 Objective(s) :

- Design soybean’s silk grain huller machine

3 Creativeness and innovativeness :

6 Effects, transfer alternatives of reserach results and applicability :

- Faculty of Machine Engineering - University of Technology and Education HCMC

về năng suất được đặt ra

II Tính cấp thiết của đề tài :

Việc sản xuất tàu hũ chín thủ công không năng suất cao cho người sản xuất và không đảm bảo vệ sinh an toàn thực phẩm vì vậy chúng em đã quyết định thực hiện đề tài “ Thiết kế và tính toán dây chuyền sản xuất tàu hũ chín từ đậu nành Thi công mô hình máy tách vỏ đậu nành” nhằm muốn phát huy cơ khí hóa trong nông nghiệp, tự động hóa trong sản xuất thực phẩm đồng thời làm tăng năng suất,đảm bảo vệ sinh an toàn thực phẩm

III Mục tiêu đề tài :

- Thiết kế máy bóc vỏ lụa đậu nành trong dây chuyền sản xuất tàu hủ ăn

IV Đối tượng và phạm vi nghiên cứu :

- Đối tượng nghiên cứu : các loại đậu nành có trên thị trường

V Cách tiếp cận - Phương pháp nghiên cứu :

- Tham khảo tài liê ̣u trong và ngoài nước liên quan đến sản xuất tàu hủ

- Tham khảo một số thiết bị hiện có

VI Nội dung nghiên cứu :

PHẦN II : NỘI DUNG CHƯƠNG 1 : TỔNG QUAN VỀ CÂY ĐẬU TƯƠNG 2.1 Lịch sử nguồn gốc

Cây đậu tương với tên khoa học là Glycin max (L) Merrill, là một trong số cây trồng có lịch sử lâu đời nhất của loài người

Hình 2.1 Cây đậu tương

2.2 Tình hình sản xuất cây đậu tương trên thế giới

2.3 Tình hình sản xuất đậu tương tại Việt Nam

2.4 Đặc điểm thực vật cây đậu tương

2.5 Phân loại theo kích thước quả

2.5.1 Theo đặc điểm hình thái

2.5.2 Theo thời gian sinh trưởng

2.6 Hàm lượng dinh dưỡng của cây đậu tương

Hạt đậu tương có thành phần ding dưỡng cao, hàm lượng protein bình quân từ 35,5-40%, lipit từ 12-24%, hydrat các bon từ 10-16%; Trong khi đó protein của gạo tẻ chỉ đạt 6,2-12%; protein của ngô 9,8-13,2%; thịt bò 21%; thịt gà 20%; Cá 17-20%; trứng 13-14,8%

Hàm lượng axít amin có chứa nhiều lưu huỳnh như (Mêthyonin, và sixtin của đậu tương) cao gần bằng hàm lượng các chất này trong trứng Chính vì vậy protein của đậu tương cao và cân đối đầy đủ các axít amin cần thiết

Hạt đậu tương có chứa hàm lượng dầu béo cao hơn các loại đậu khác, là cây cung cấp dầu thực vật quan trọng

Lipít của đậu tương gồm 2 loại axít béo no và không no; Axit béo no là axít Panmitic chiếm từ 6-8%; axít Stearic chiếm 4-5%; Axit không no axit linoleic chiếm

từ 52- 65%; oleic 25- 36%; linnolenic 2-3%

Ngoài ra trong hạt đậu tương còn chứa nhiều loại vitamin đặc biệt là vitamin B1,

B2 còn có vitamin PP, A, K, C (vitamin C có nhiều trong giá đậu tương) Hạt đậu tương có thành phần dinh dưỡng khá cao nên khả năng cung cấp năng lượng khá lớn, khoảng 4700/1kg hạt Hiện nay từ hạt đậu tương người ta chế biến trên 300 loại sản phẩm thực phẩm bằng phương pháp cổ truyền và phương pháp hiện đại

2.7 Sản phẩm của đậu tương

Đậu phụ: là một món ăn dân dã, là một nguyên liệu quan trọng trong các món ăn chay

Hình 2.2 Đậu phụ

Xì dầu ( hay nước tương ): là một loại nước chấm được sản xuất bằng cách lên men đậu tương , ngũ cốc rang chín, nước và muối ăn

Sữa đậu nành: là một loại thức uống khá phổ biến được sản xuất từ đậu tương

Hình 2.4 Sữa đậu nành

Tàu hũ chín: một thức ăn vặt ưa thích ở trong và ngoài nước

Hình 2.5 Tàu hũ chín

CHƯƠNG 2 : CƠ SỞ TÍNH TOÁN DÂY CHUYỀN SẢN XUẤT

ĐẬU HŨ TRONG CÔNG NGHIỆP

3.1 Lý thuyết về quá trính sản xuất đậu hũ chín

3.1.1 Nguyên lý chung

Dùng tác động cơ học để phá vỡ cấu trúc tế bào thành phần có trong hạt đồng thời dùng nước làm dung môi hòa tan các chất đó thành dung dịch huyền phù Sau đó lợi dụng tính chất hòa tan khác nhau giữa các chất, dùng phương pháp lọc để tách lấy một dung dịch nhũ tương trong đó chủ yếu là chất đạm tan globulin Từ dung dịch này dựa vào tính chất đông tụ của globulin, thông qua các điều kiện pH, điện tích, nhiệt độ kết tủa chúng lại thành các hoa đậu rồi ép định hình thành bánh đậu phụ

3.1.2 Các quy trình sản xuất đậu phụ

Thông thường trong công nghiệp đậu phụ được sản xuất theo 2 quy trình, quy trình xay ướt và quy trình xay khô:

So sánh 2 quy trình

Quy trình xay ướt Quy trình xay khô

- Ngâm đậu tương => Dễ xay

- Hòa tan protein nhờ tác động của cơ học

là chính nên hàm lượng không nhiều bằng

xay khô

- Chất lượng đậu không bằng

- Rẻ tiền hơn

- Thiết bị đơn giản, dễ vận hành

- Không ngâm khi nghiền dễ lẫn tạp chất hơn, tổn thất bột đậu, sử dụng ngay (Không quá 1h)

- Protein hòa tan trong nước được nhiều hơn nhờ kích thước hạt sau xay nhỏ hơn, có bổ sung NAOH khi ngâm

- Chất lượng đậu cao hơn

- Đắt tiền hơn

- Thiết bị phức tạp, chịu ăn mòn

Trong công nghiệp để đảm bảo các yêu tố như : để đảm bảo các yếu tố như chất lượng đậu phụ, giá thành sản phẩm, sản lượng sản phẩm để đáp ứng cho nhu cầu thị

Hình 3.1 Quy trình xay ướt

Hình 3.2 Quy trình xay khô

3.2 Một số dây chuyền sản xuất đậu hũ công nghiệp

Hình 3.3 Dây chuyền sản xuất nhập khẩu của công ty Cơ Khí Minh Đức

Hình 3.4 Dây chuyền nhập khẩu của Công Ty Đông Dương Vina

Hình 3.5 Sơ đồ khối dây chuyền sản xuất đậu hũ công nghiệp

3.3 Giới thiệu một số máy bóc vỏ

Nguyên lý làm việc :

Máy bóc vỏ là các máy dùng tách lớp vỏ cứng bên ngoài của các loại hạt ngũ cốc Lớp vỏ này thường không dính quá chặt vào nhân hạt, và cũng tương đổi dễ vỡ, vì vậy phần lớn các máy xay làm việc theo nguyên lý dịch trượt hay va đập nhằm làm tách phần vỏ trấu cứng ra khỏi nhân hạt bên trong

3.3.1 Máy xay hai đĩa đá

Hình 3.6 Máy xay 2 đĩa đá

3.3.2 Máy xay 2 trục cao su

Hình 3.7 Máy xay 2 trục cao su

3.3.3 Máy xát hình côn trục đứng

Hình 3.8 Máy xát trục côn (trục quay lên)

Hình 3.9 Máy xát trục côn (trục quay xuống)

3.3.4 Máy xát nhiều đĩa đá có thổi gió

Hình 3.10 Máy xát nhiều đĩa đá

Hình 3.13 Phương án đá xay

Từ phương án hai đĩa đá xay ta đề xuất sơ đồ máy bóc vỏ đậu nành như sau:

3.4.2 Phương án tải đậu từ thùng chứa đá sang bộ phận tách vỏ

Vít tải

Vít tải là máy vận chuyển vật liệu rời chủ yếu theo phương nằm ngang Ngoài ra vít tải có thể dùng để vận chuyển lên cao với góc nghiêng có thể lên tới 900, tuy nhiên góc nghiêng càng lớn hiệu suất vận chuyển càng thấp

3.4.3 Phương án tách vỏ ra khỏi hỗn hợp đậu, vỏ

Hình 3.17 Minh họa phương án sàng lọc đậu

Hình 3.18 Minh họa phương án quạt hút vỏ đậu

Hình 3.19 Sơ đồ nguyên lý máy bóc vỏ đậu nành

Cấu tạo máy bóc vỏ đậu nành: Gồm bộ phận xay, bộ phận điều chỉnh, bộ phận tải

đậu và bộ phận tách vỏ

Nguyên lí hoạt động máy bóc vỏ:

Đậu khi cho vào phễu sẽ được đưa xuống thùng chứa đá, đá xay gồm đá di đông

và đá cố định, khi đậu được tách làm 2 nửa và vỏ, hỗn hợp sẽ đưa xuống vít tải chuyển qua ống thoát vỏ, tại đây quạt hút sẽ hút lấy vỏ, còn lại đậu sẽ rơi xuống thùng chứa

Bộ điều chỉnh có tác dụng căng chỉnh khoảng cách hai mặt đá, cho phù hợp với kích thước hạt đậu, giảm tỉ lệ đậu nát khi xay, tăng ma sát cho quá trình tách

Hình 3.20 Minh họa máy bóc vỏ 3D

Hình 3.29 Sơ đồ dây chuyền sản xuất đậu hũ 3d

Giải thích dây chuyền

Đậu khô được cho vào máy bóc vỏ liên tục, đậu sau khi được bóc vỏ sẽ được vít tải đưa lên và cho vào thùng ngâm 3 Thùng ngâm sau khi chứa đủ lượng đậu sẽ được đưa đến khu vực ngâm đậu, đậu được ngâm trong thùng 5-6 giờ Sau 5-6 giờ ngâm, công nhân sẽ đẩy thùng ngâm đến khu xả nước, xả hết nước trong thùng, sau đó thùng được đẩy đến vít tải 4 và xả đậu vào phễu, vít tải sẽ tải đậu lên máy xay 6 Hỗn hợp đậu và nước sau khi xay sẽ được bơm vào máy vắt ly tâm 8 Sữa đậu sau ly tâm sẽ cho vào thùng trộn 10, tại đây ta sẽ trích 20-30 % lượng sữa vào thùng trộn gia vị 11 trước khi sữa đậu được cho vào nồi gia nhiệt bằng điện Đậu sẽ được đun đến 100 độ C, để nguội 15 phút Đậu sẽ được bơm vào thùng trộn cuối, thùng 12, tại đây sữa đậu sẽ được hòa tan với 20-30 % lượng sữa được hòa gia vị Thành phẩm sẽ được đưa vào thùng chứa riêng

CHƯƠNG 3 : TÍNH TOÁN MÁY TÁCH VỎ ĐẬU

4.1 Tính toán đĩa đá, chọn động cơ đá xay

4.1.1 Nguyên lí hoạt động của 2 đĩa đá

Hình 4.2 Minh hoạ hai đĩa đá

Bộ phận chính của máy gồm 2 đĩa đá được đặt song song với nhau, đĩa trên cố định, đĩa dưới quay Hạt đậu được đưa vào qua phễu nạp rồi rơi xuống phần tâm của

đá dưới ( đang quay ) nhờ tác dụng của lực ly tâm hạt đi vào các rãnh trên đá, sau đó chạy vào vùng làm vỡ hạt và cuối cùng là vùn ma sát để tách vỏ

 Độ nhám: nâng cao tác dụng ma sát lên sản phẩm

 Độ đồng nhất: để tác dụng đồng đều lê sản phẩm nghiền trên cả mặt làm việc và

độ bền nhăm đảm bảo cho đĩa không bị gãy khi chịu tác dụng của lực ly tâm

Bảng 4.1 Tthành phần các loại đá mài

Tên đá

Thành phần(%) Bột nhám Silic Thạch anh Magezit Mageelorua

4.1.3 Phương pháp khắc phục tải trọng động của đĩa

Để cho đĩa quay không tạo nên tải trọng động trên trục và gối trục của nó thì ta cần đật trọng tâm của đĩa nằm trên trục quay, và trục quay đó là trục quán tính chính của nó

4.1.4 Phân tích lực trong quá trình tách vỏ

Hình 4.3 Phân tích lực tách vỏ đậu

Lực quán tính do đĩa đá dưới quay tạo ra đưa hạt chạy qua các rãnh đến vùng bóc vỏ của đá, tại đây khe hở giữa 2 đá nhỏ lại, thường là b= 4 mm tương ứng với đường kính trung bình của hạt đậu là 7 mm Khi hạt đậu tiếp xúc với khe hẹp, lực ly tâm sẽ ép hạt đậu vào khe hẹp trên, cùng với lực ma sát sẽ làm cho hạt đâu vỡ ra và bóc lớp vỏ ngoài

Vậy lực tách vỏ chủ yếu là lực ly tâm và lực ma sát giữa hạt và đá

4.1.5 Tính và chọn sơ bộ đường kính đĩa đá

Với yêu cầu của dây chuyền sản xuất đậu hủ chín trong công nghiệp, năng suất 380kg/ giờ đậu khô, vậy yêu cầu năng suất của máy bóc vỏ đậu là Q=380 kg/ giờ

Máy bóc vỏ đậu nành sử dụng 2 đĩa đá có cùng kết cấu và nguyên lí hoạt động với máy nghiền dạng đĩa, chỉ khác nhau cơ bản ở khe hở của giữa 2 đá ở máy nghiền đĩa là b= 0,1-1 mm còn ở máy bóc vỏ ta chọn b= 4 mm Theo Sách Cơ Sở Thiết kế Máy Sản Xuất Thực Phẩm của tác giả A.la XOLOKOV ta có công thức xác định mối liên hệ giữa năng xuất máy bóc vỏ Q, đường kính đĩa đá D và số vòng quay n như sau:

Trong đó:

Q: Năng suất máy xay đậu ướt ( Kg/h) Q380kg h/

1

d K D

 : d là kích thước lỗ tâm của đĩa, D là kích thước đường kính

ngoài của đĩa Thường K1 0,3

2

K : Tỉ số giữa tốc độ hướng tâm của sản phẩm và tốc độ vòng của đĩa

Chọn K2 0,1

: Hệ số điền đầy thể tích sản phẩm giữa các đĩa Chọn 0, 7

`  : Khối lượng riêng của đậu nành khô Ta có 721(Kg m/ 3)

 : Khe hở giữa 2 đĩa đá Với đậu nành thông thường chọn  4mm

Ta có công thức liên hệ giữa số vòng quay và đường kính đĩa đá với yêu cầu năng suất dây chuyền là 380 Kg/h:

2

2

38060.0, 7 0,1.0, 7.721.4.1029,16

D n

n D

Từ đó ta tính được số vòng quay của trục công tác là: n324 /v p

Vậy ta chọn kích thước đá cho máy bóc vỏ là: 300mm

4.1.6 Cấu trúc đĩa đá

4.1.6.1 Đĩa đá di động

Hình 4.4 Đĩa đá di động

Đĩa đá di động gắn với trục chính, quay với tốc độ 350 v/phút, đường kính ngoài của đĩa là Ø= 300 mm, phần ma sát để bóc vỏ đậu có bề dày:

a = (300 – 290)/2 = 20 mm Phía trong phần ma sát đĩa đá được xẻ rãnh, đĩa được chia thành 6 hệ thống rãnh, mỗi hệ thống gồm 3 rãnh với tổng độ dài 16cm các rãnh có tác dụng cho đậu rơi vào

và đưa đậu ra phần ma sát khi đĩa quay

và đưa đậu ra phần ma sát khi đĩa quay Ỡ giữa đĩa là lỗ Ø= 90 mm, đậu sẽ được đưa vào qua lỗ này

4.1.7 Xác định công suất cần thiết trên trục công tác

Ta có vận tốc quay của đĩa:

3,14 .60.1003,14.0,3.35060.100

0, 05 /

D n v

Tổng momen cản của đá khi quay 1 chu kì ( xay 300 hạt ) :

Ta có: Trung bình 900 hạt đậu nặng 300g, từ công suất dây chuyền 380kg/ giờ

ta có mỗi giây máy cần xay ít nhất 300 hạt đậu, tương đương với 1 chu kì xay Số hạt đậu vào phụ thuộc vào rãnh trên bề mặt đá xay

 : Hiệu suất truyền động đai, d 0,95

Hiệu suất chung:

4A100S4Y3 3 1420 82 0,83 2,2 2,0

Kiểm nghiệm động cơ :

Pct ≤ P → 2,4 ≤ 2,73 → Động cơ lựa chọn hợp lý

4.2 Tính toán bộ truyền đai

4.2.1 Chọn loại đai và thiết diện đai

Dựa vào công suất P = 3 kW và bảng 4.13 Tài liệu 1 chọn loại đai có kí hiệu A

h = 6 mm

y0= 2,1 mm

+ Diện tích tiết diện: A= 81 mm2

+ Đường kính bánh đai nhỏ: d1= (70-140) mm

+ Chiều dài giới hạn: l=(400-2500) mm

4.2.2 Xác định các thông số của bộ truyền

+ Đường kính bánh đai nhỏ d1

Với d1= 71 mm

Vận tốc đai: 5,3

1000.60

284.71.14,31000.60

1

Sai số 100 0

5

5 5

4.2.4 Chiều dài đai l

a

d d d

d a

l

4

) (

2

) (

2

2 1 2 2



83 , 1371 320

4

) 71 355 ( 2

) 355 71 ( 14 , 3 320

Theo bảng 4.13 Tài liệu 1=> l= 1400 mm

Kiểm nghiệm đai về tuổi thọ

1064

,21400

10.3,5

) ( 1 2

) ( 2 1

71 8 2 , 731 2

0 0

1 2 0

6,358

71355180

57



a

d d

K P Z

.

.

1 0

Tra bảng 4.15 Tài liệu 1 Cα = 0,87

C1 = 1 (bảng 4.16 Tài liệu 1) với 1,04

0



l l

Cu = 1,14 (bảng 4.17 Tài liệu 1) với u=5

Cz: hệ số ảnh hưởng số đai

49 , 0

88 , 2

0

25,1.88,

 Z t e

Với t =12 và e = 8 (tra bảng 4.21 Tài liệu 1)

Đường kính ngoài của bánh đai

1765,2.271

2 01

3405,2.2355

2 02

K P F





.

v

F 1.71(N)

66,18071,13.87,0.3,5

25,1.88,2.780



