Chương 6
THIẾT BỊ ÉP
6.1. MÁY ÉP PHÂN CHIA PHA LỎNG - RẮN
6.1. 1. Nhiệm vụ, yêu cầu kỹ thuật và phân loại
a) Nhiệm vụ
Máy chà ép có nhiệm vụ tách pha lỏng trong hỗn hợp nguyên liệu rắn -lỏng nguyên
liệu nhờ tác động cơ học. Mục đích:
- Khai thác vật liệu: ép lấy nước đường trong thân cây mía, ép lấy dịch bào trong rau
quả, ép lấy dầu trong các hạt có dầu (lạc, vừng, đậu tương, ).
- Tạo điều kiện thuận lợi cho các quá trình chế biến tiếp theo. Ví dụ: ép loại bỏ bớt
nước để giảm nhẹ cho giai đoạn sấy sơ bộ trong chế biến tinh bột gạo, sắn, khoai,
b) Yêu cầu kỹ thuật
- Không làm ảnh hưởng đến chất lượng sản phẩm như: tổn thất dinh dưỡng, phân huỷ
sinh tố, biến mầu,
- Khi thực hiện quá trình ép, nếu sản phẩm cần thu là chất lỏng thì phải đạt hiệu suất
thu hồi cao, lượng chất lỏng còn sót theo bã thấp. Nếu sản phẩm cần thu là pha rắn thì
phải có độ đậm đặc cao, lượng nước còn lại ít.
- Thiết bị không gây hư hại cho sản phẩm và ngược lại sản phẩm cũng không gây hư
hại cho thiết bị.
c) Phân loại
- Theo mục đích công nghệ: máy chà, máy ép.
- Theo loại nguyên liệu : máy ép dịch rau quả, máy ép hạt có dầu, máy ép mía,
- Theo cấu tạo: máy ép kiểu vít, máy ép kiểu trục cán, máy ép thuỷ lực,
- Theo quá trình làm việc: máy ép liên tục, máy ép gián đoạn.
6.1.2. Nguyên lý làm việc và nguyên lý cấu tạo
Các máy ép thường làm việc theo nguyên lý chung là tạo ra áp lực ép cần thiết để tách
chất lỏng ra khỏi vật liệu.
Nguyên tắc chà là tạo ra cho nguyên liệu một lực cơ học cần thiết làm cho nó văng ra
rồi ép mạnh vào mặt sàng có đục lỗ nhỏ. Phần qua sàng là bột chà, phần trên sàng là bã
thải ra. Nguyên tắc này được dùng trong sản xuất cà chua cô đặc và nhiều loại nước quả
có thịt quả. Theo nguyên lý này thì bộ phận chà được cấu tạo bởi các cánh đập hoặc roi

thép lắp trên trục quay, bao quanh cánh đập hoặc roi thép là sàng có kích thước lỗ phù
hợp.
Nguyên tắc ép là tạo ra cho nguyên liệu một lực cơ học cần thiết để phá vỡ màng
nguyên sinh chất làm cho dịch bào tiết ra. Nguyên tắc này được ứng dụng để sản xuất
nước quả không dịch quả hoặc ép dầu trong hạt có dầu. Như vậy, về cấu tạo máy ép gồm
có: bộ phận ép kiểu bàn ép với vít ép quay, bàn ép với truyền động thuỷ lực hoặc khí nén,
pít tông với cơ cấu tay quay thanh truyền hoặc bánh lệch tâm,…
Do dịch bào trong không bào bị bao bọc bởi nguyên sinh chất. Đối với rau quả chất
nguyên sinh có tính bán thấm, ngăn cản sự tiết dịch bào. Muốn nâng cao hiệu suất ép phải
làm giảm tính bán thấm của nguyên sinh chất bằng cách làm biến tính chất nguyên sinh
hay làm chết tế bào bằng các phương pháp phá vỡ cấu trúc tế bào, đun nóng, sử dụng
nấm men chứa hỗn hợp pectinaza, proteaza, dùng tác dụng của dòng điện. Ngoài ra trong
khối nguyên liệu ép, các thành tế bào tạo ra bộ khung là những ống mao dẫn chứa đầy
dịch bào. Khi ép, dịch bào sẽ theo các ống mao dẫn mà chảy ra. Nếu nguyên liệu quá
mềm, khi ép nó sẽ thành một khối đặc, các ống mao dẫn bị phá huỷ và dịch bào không
chảy ra được. Chiều dày lớp nguyên liệu ép lớn thì ống mao dẫn cũng bị tắc. Khi ép, cần
phảI tiêu hao năng lượng để phá vỡ các tế bào, thắng lực liên kết giữa dịch bào và bã,
khắc phục sức cản thuỷ lực của các ống mao dẫn và của vật liệu ép. Muốn thu được nhiều
-197-
nước ép, người ta tăng áp suất ép từ từ, vì nếu tăng đột ngột thì ống mao dẫn bị thắt lại và
bịt kín. Người ta chỉ dùng áp suất cao ở giai đoạn cuối để ép kiệt.
Khi ép lấy pha lỏng áp lực ép phải đạt tới trị số giới hạn nhất định tùy theo từng loại
vật liệu để phá rách màng tế bào làm cho chất lỏng chảy ra. Ví dụ khi ép các loại quả, do
màng tế bào chứa chất lỏng không dai nên lực ép chỉ cần 7 - 10at, nhưng khi ép mía áp
lực cần đạt 300 - 400at.
6.1.3. Cấu tạo và cách sử dụng một số máy ép
a) Máy chà quả kiểu cánh đập KPD
Máy chà quả kiểu cánh đập DKP được dùng chủ yếu trong dây chuyền sản xuất cà
chua cô đặc (hình 6.1). Cấu tạo máy gồm có trục quay làm bằng thép không rỉ, trên đó có
gắn các cánh đập bằng gỗ, thép hoặc các roi thép. Các cánh đập lắp nghiêng so với

đường sinh của trục quay một góc 1,5÷2
o
. Do có góc nghiêng này mà nguyên liệu di
chuyển theo đường xoắn ốc và bã được đùn ra ngoài ở cuối máy. Sàng được làm bằng
đồng hay thép không rỉ có dạng nửa hình trụ bao quanh bộ phận chà . Trên sàng có đục
nhiều lỗ nhỏ, kích thước lỗ của mỗi sàng: 0,5; 0,75; 1,0; 1,5 tuỳ thuộc vào loại nguyên
liệu và yêu cầu công nghệ. Ví dụ: để sản xuất nước quả đục, người ta dùng lỗ sàng:
0,5÷0,75mm; để sản xuất cà chua cô đặc, mứt chuối mứt dứa người ta dùng sàng có lỗ
1,0÷1,5mm. Chú ý: để sản phẩm chà không bị đen, ít tổn thất vitamin, các bộ phận tiếp
xúc với nguyên liệu không nên làm bằng đồng hay đồng thau mà tốt nhất là làm bằng
thép không rỉ. Vận tốc trục quay khoảng 700vg/ph.
Hình 6.1. Máy chà cánh đập
1- vít xoắn cung cấp nguyên liệu; 2- phễu cấp liệu; 3- bơi chèo chuyển
nguyên liệu; 4- cánh đập; 5- trục quay; 6- sàng; 7- cửa tháo bã.
Khi sử dụng máy, trước hết cần phải xem xét loại nguyên liệu đưa vào chà. Nếu
nguyên liệu hơi cứng như cà rốt, mơ có thể chần hay hấp cho mềm. Nếu nguyên liệu có
nhiều xơ như: dứa phải xay, nghiền nhỏ. Trong khi chà phải thường xuyên kiểm tra bã
chà. Nếu bã quá ướt tức là còn lại nhiều thịt quả, nếu bã quá khô tức là có phần xơ theo
bột chà, khi đó cần phải thực hiện điều chỉnh máy để đảm bảo năng suất, hiệu suất và
chất lượng bột chà:
- Điều chỉnh số vòng quay của bộ phận chà. Khi tăng số vòng quay thì tăng năng suất,
tuy nhien do tăng số vòng quay thì thời gian nguyên liệu nằm ở trong máy ngắn, tỷ lệ bột
chà thoát ra theo bã nhiều.
- Điều chỉnh góc nghiêng của cánh chà, nếu bã quá khô thì tăng góc nghiêng cánh chà
để bã thoát ra nhanh hơn, bã ướt thì làm ngược lại.
-198-
- Điều chỉnh khe hở giữa cánh chà và mặt sàng, nếu bã quá khô thì tăng khe hở, bã quá
ướt thì giảm khe hở. Ví dụ: Chế độ làm việc của máy chà đối với cà chua được ghi trong
bảng 6.1.
Bảng 6.1. Chế độ làm việc của máy chà khi chà cà chua

Dạng nguyên liệu Số vòng quay
(vg/ph)
Khe hở
(mm)
Góc nghiêng
(độ)
Cà chua nóng
Cà chua nguội
600
700
3
5
1,5
2,0
Đặc tính kỹ thuật: năng suất máy 2,0 tấn/h; công suất động cơ điện 4,5kW; đường
kính sàng 300mm; chiều dài sàng 544mm; đường kính lỗ sàng 0,6÷1,5mm.
b) Máy ép dịch quả H-5
Máy ép dịc quả H-5 là loại máy ép kiểu vít, được dùng để tách dịch bào ra khỏi
nguyên liệu rau quả (hình 6.2).
Máy gồm vít 2 quay trong vỏ máy 3. Nửa dưới vỏ máy được thay bằng sàng 6 để
phân ly dịch bào. Phần cuối của vỏ máy có đoạn ống hình nón và mặt mút có lắp sàng 4
nhằm làm giảm tiết diện của lỗ tách bã , tăng được áp suất ép.
Nguyên liệu sau khi đã được xay nghiền hoặc rau quả mềm được cho vào phễu cấp
liệu 1. Nhờ vít 2 đẩy nguyên liệu di chuyển theo chiều dọc trục. Do tiết diện cửa ra nhỏ
nên tạo ra lực nén ép nguyên liệu, làm cho dịch bào trong rau quả tiết ra, chảy qua lỗ sàng
6 xuống máng 7, qua cửa 8 ra ngoài. Bã thoát ra qua lỗ sàng 4 và thoát ra qua cửa 5.
Để nâng cao hiệu suất ép, nghĩa là thu được nhiều dịch bào, áp suất ép cần được tăng
dần dần. Nếu tăng đột ngột thì ống mao dẫn dễ bị thắt lại và bịt kín. Vì vậy, chỉ cần tăng
áp suất ở giai đoạn cuối, để ép kiệt trước khi đẩy bã ra ngoài cửa thoát.
Đặc tính kỹ thuật: năng suất máy 5tấn/h; công suất động cơ điện 10kW.

Hình 6.2. Máy ép dịch quả H-5
1- phễu cấp liệu; 2- vít xoắn; 3- xylanh; 4- đoạn ống thu hẹp hình nón;
5- cửa thoát bã; 6- sàng; 7- máng hứng nước ép; 8- cửa thoát nước quả.
c) Máy ép dầu EP
Máy ép dầu EP (hình 6.3) là loại máy ép kiểu vít, dùng để ép dầu lạc, đỗ tương,
hướng dương,
-199-
Nguyên liệu (dạng bột) trước khi đưa vào máy ép được gia nhiệt trong thùng hấp 1.
Thùng này có 3 tầng, đáy của mỗi tầng được đốt nóng bằng hơi, có các cửa 5 để lưu
thông nguyên liệu từ tầng trên xuống tầng dưới. Tầng trên cùng được đốt nóng bổ sung
nhờ lắp thêm buồng đốt phụ 2.
Hình 6.3. Máy ép dầu EP
1- thùng hấp; 2- buồng đốt phụ; 3- trục khuấy; 4- dao khuấy; 5- cửa thông bột tự động; 6-
cửa ra bột hấp; 7- puli thùng hấp; 8- bánh răng côn; 9- puli trục khuấy; 10- puli trục vít
xoắn cấp liệu; 11- con lăn căng; 12- tải trọng căng; 13- trục vít xoắn cấp liệu; 14- vít xoắn
cấp liệu; 15- van quay; 16- thùng chứa liệu; 17- bệ máy ép; 18- thân hộp giảm tốc; 19- puli
dẫn động của thùng hấp; 20- puli dẫn động máy ép; 21- trục vào hộp giảm tốc; 22- cặp
-200-
bánh răng côn; 23- cặp bánh răng trụ; 24- trục ra của hộp giảm tốc; 25- nối trục; 26- trục
ép; 27- vít xoắn ép; 28- đai ốc xiết chặt; 29- ổ bi đũa chặn; 30- lòng ép; 31- giá đỡ lòng ép;
32- bạc lót có ren; 33- đai ốc đặc biệt; 34, 35, 36- bánh răng của cơ cấu bạc côn; 37- tay
gạt của cơ cấu dịch chuyển bạc côn; 38- khớp vấu; 39- nửa khớp vấu quay; 40- nửa khớp
vấu cố định; 41- bạc côn; 42- dao cắt; 43- ống dẫn nước làm nguội; 44- dụng cụ để tháo
lòng ép.
Dao khuấy 4 dược lắp trên trục khuấy 3 quay trong thùng hấp có tác dụng làm tơi bột
và gạt bột thoát qua các cửa 5 để đưa xuống gia nhiệt ở tầng dưới. Sau khi gia nhiệt ở
tầng dưới cùng, nguyên liệu được dao khuấy gạt qua cửa 6 vào thùng chứa 16 và được vít
xoắn 14 cung cấp vào cho trục ép 26. Lượng cung cấp được điều chỉnh nhờ van quay hình
cầu 15. Trục ép 26 dạng vít, quay trong lòng ép có khe 30 sẽ tiếp nhận nguyên liệu do vít
xoắn 14 cung cấp vào và tiếp tục đẩy chúng di chuyển theo trục ngang. Do ma sát giữa

nguyên liệu với mặt trong của lòng ép và gân vít, đồng thời ở cửa ra khô dầu phía cuối
trục ép có tiết diện thu hẹp nhất so với tiết diện của lòng ép nên nguyên liệu bị nén ép và
dầu được thoát ra. Bã (khô dầu) chui qua khe vòng của bạc côn di động 41 ra ngoài và
được nghiền vụn nhờ dao 42 gắn trên trục ép. Dầu ép chảy qua các khe của lòng ép vào
tấm đáy rồi chảy vào thùng chứa dầu chung.
Trên hình 6.4 là sơ đồ cấu tạo trục ép. Nó được cấu tạo bởi một trục 1, trên đó lồng
nhiều đoạn vít xoắn. Đoạn vít xoắn nhận liệu 2 lắp ở phía thùng cấp liệu có gân vít kép và
bước vít lớn nhất, tiếp theo đó là các đoạn vít xoắn 3, 4, 5, 6, 7, 8 có gân vít đơn và bước
vít ngắn dần để tăng dần áp lực ép ở giai đoạn cuối. Giữa các đoạn vít xoắn được lồng
thêm các bạc lót trung gian hình côn 9, 10, 11, 12, 13 và các bạc lót phụ hình trụ 14, 15,
16, 17, 18 làm cho đường kính trục thay đổi, tạo cho bột có chuyển động rối để tăng khả
năng đảo trộn khi ép. Các đai ốc 19, 20 dùng để xiết chặt và ép toàn bộ các đoạn vít xoắn
và ống lót vào gờ đặc biệt trên trục 1.
Hình 6.4. Cấu tạo trục ép
Trên hình 6.5 là sơ đồ cấu tạo lòng ép. Lòng ép 1 gồm hai nửa giống nhau đặt úp vào
nhau, trên ranh giới giữa hai nửa người ta đặt hai dao gạt 4 nhô ra khỏi mặt trong của
lòng ép tạo thành hai đường gân góp phần làm cho nguyên liệu chuyển động tịnh tiến dọc
trục mà không chuyển động quay tròn tại chỗ. Theo chiều dài, lòng ép được chia thành 4
đoạn có đường kính khác nhau. Mỗi đoạn lòng ép được tạo nên do nhiều thanh ghi hay
tấm có rãnh 5 xếp sát nhau, sao cho giữa chúng có khe hở thích hợp để thoát dầu. Lòng
ép được đặt trong một giá đỡ, được kết cấu bởi những đai thép 2 và thanh suốt giằng lại
với nhau. Nửa trên và dưới của lòng ép được ghép chặt với nhau nhờ các bu lông và đai
ốc 3. Trục vít được đặt vào trong lòng ép, khi máy làm việc thì trục vít quay còn lòng ép
cố định.
Khả năng ép kiệt dầu và chất lượng dầu ép phụ thuộc vào áp lực ép, độ ẩm của
nguyên liệu và nhiệt độ trong buồng ép.
-201-
Áp lực ép là thông số quan trọng nhất của quá trình ép, nó được tạo nên do sự nén và
sự phản kháng của nguyên liệu. Trị số của áp lực phụ thuộc chủ yếu vào các thông số về
cấu tạo của lòng ép, trục ép và đặc tính cơ lý của nguyên liệu. Thông thường người ta kết

cấu trục ép có bước vít và đường kính thay đổi, sao cho bước vít giảm dần từ cửa vào đến
cửa ra còn đường kính thì ở đoạn đầu và cuối lớn hơn ở những đoạn giữa. Như vậy, ở
đoạn đầu sẽ có bước vít và đường kính lớn để nguyên liệu vào nhanh còn ở đoạn cuối sẽ
có bước vít nhỏ và đường kính lớn để nguyên liệu ra chậm, nhờ đó mà áp lực trong buồng
ép được tăng dần lên. Đặc biệt là tại cửa ra khô dầu có tiết diện nhỏ hơn tất cả các điểm
trên lòng ép đã tạo nên sự tăng đột ngột áp lực đảm bảo cho việc ép kiệt dầu trước khi
đẩy bã ra ngoài.
Hình 6. 5. Cấu tạo lòng ép
Để thuận lợi trong sử dụng máy, ở cửa ra khô dầu người ta bố trí bộ phận điều chỉnh
áp lực ép bằng cách thay đổi diện tích cửa ra. Khi muốn có áp lực cao để ép kiệt dầu thì
điều chỉnh bộ phận này cho diện tích cửa ra hẹp lại. Ngược lại, muốn giảm áp lực để nâng
cao năng suất máy thì điều chỉnh cho diện tích cửa ra lớn lên. Về cấu tạo, bộ phận điều
chỉnh áp lực ép là bạc côn di động 41 (hình 6.4) lắp ghép ren ở đầu trục ép, liên kết với
các bánh răng 34, 35, 36 và tay gạt 37 lắp trên hộp giảm tốc. Bạc này có thể dễ dàng vào
hoặc ra khi được điều chỉnh. Trường hợp máy làm việc ổn định, nghĩa là không cần thay
đổi áp lực ép thì tay gạt ở vị trí số II, khi đó trục ép quay mang theo cả hệ thống bánh
răng và bạc côn quay tự do. Khi cần điều chỉnh, chẳng hạn cần giảm áp lực ép, nghĩa là
cần phải nới bạc côn ra thì ta đưa tay gạt về vị trí số I rồi hãm chặt lại, các nửa khớp vấu
39 và 40 ở hộp giảm tốc sẽ ăn khớp với nhau, lúc đó bạc côn ở đầu trục ép bị giữ lại, trục
ép vẫn quay làm cho bạc côn theo ren đi ra, diện tích cửa ra được tăng lên. Khi cần tăng
áp lực ép thì phải đưa tay gạt sang vị trí số III, việc điều chỉnh được thực hiện theo trình
tự ngược lại. Ở đây cũng cần chú ý là trong quá trình ép, nguyên liệu được đẩy đi nhưng
cũng không tránh khỏi sẽ có một phần lọt trở lại theo khe hở giữa mặt mút gân xoắn và
mặt trong lòng ép làm giảm năng suất máy. Lượng nguyên liệu đi ngược lại này gọi là
lượng hồi lưu. Sự hồi lưu càng lớn khi diện tích cửa ra khô dầu càng hẹp và khe hở càng
tăng do các chi tiết của bộ phận ép như : gân xoắn, lòng ép bị mòn nhiều.
-202-
Độ ẩm của nguyên liệu là yếu tố có ảnh hưởng lớn đến sự tạo thành lực ép trong máy.
Nếu bột quá nhão sẽ không tạo ra được lực ép, nếu bột quá khô, trục ép không quay được
mặc dù mô tơ có công suất rất lớn, nghĩa là trở lực ở đây rất lớn, có thể gây kẹt làm hỏng

máy. Vì vậy, khi đưa vào máy, bột ép phải có độ ẩm thích hợp, có khả năng làm kiệt dầu
mà không gây kẹt máy.
Nhiệt độ trong buồng ép được sinh ra do ma sát giữa nguyên liệu với bộ phận làm
việc của máy. Sự tăng nhiệt độ phụ thuộc vào tính chất cơ lý của nguyên liệu, cấu tạo
máy và áp lực trong buồng ép. Khi áp lực cao, nguyên liệu có độ ẩm thấp và ít dầu, thì
nhiệt độ ép tăng lên rất cao, có thể gây nên hiện tượng quá nhiệt. Đây chính là nguyên
nhân làm cho dầu ép sẫm mầu, khô dầu nâu sám và các chi tiết máy chóng mòn. Để khắc
phục hiện tượng trên, người ta kết cấu trục ép 26 có dạng rỗng (hình 6.4). Trục này được
nối với hệ thống ống dẫn nước làm mát 43. Lúc máy mới làm việc người ta cấp hơi vào
để làm nóng máy, khi máy đạt nhiệt độ yêu cầu thì cấp nước vào làm nguội để ổn định
nhiệt độ ép. Trong thực tế, người ta khống chế nhiệt độ trong buồng ép bằng cách phối
hợp giữa việc đưa nước vào làm nguội với việc điều chỉnh nhiệt độ của bột hấp trước khi
đưa vào máy ép. Trong một số trường hợp người ta làm nguội máy bằng chính dầu đã
được ép ra phun lên thân máy ép.
Máy ép dầu EP tạo ra áp lực ép tối đa là 400kg/cm
2
, tỷ số nén là11:1 và thời gian ép
tổng cộng tính từ lúc nguyên liệu vào cho đến khi ra khỏi máy là 200 ÷ 273 giây.
6.1.4. Lý thuyết tính toán máy chà ép
6.1.4.1. Tính toán công nghệ
a) Hiệu suất thu hồi dịch quả
Lượng dịch bào thu được phụ thuộc vào đặc tính, tính chất sinh lý, hoá lý của các mô
được ép (tính chất sinh lý, hoá lý của hỗn hợp nguyên liệu dứa chín) và phương pháp sơ
chế nguyên liệu
Khi ép nguyên liệu quả có cấu tạo tế bào chứa nguyên sinh chất thấm ướt làm ngăn
cản sự tách dịch bào từ các tế bào. Như vậy, khả năng thấm ướt của tế bào là yếu tố cơ
bản ảnh hưởng đến khả năng tách dịch khi ép. Để cho nguyên sinh chất mất hẳn khả năng
giữ nước, người ta sơ chế nguyên liệu bằng các phương pháp như nghiền nhỏ (phá vỡ kết
cấu tế bào), chần hấp (làm cho các protit của tế bào bị thuỷ phân), làm đông lạnh (bắt đầu
làm chết các tế bào do nồng độ muối và axit trong tế bào bị khử nước), bằng dòng điện

(làm nguyên sinh chất chết nhanh ), Khi ép, tính thấm ướt của tế bào càng cao và sự
phá huỷ của màng nguyên sinh chất càng lớn trong quá trình sơ chế thì lượng dịch bào
chảy ra càng nhiều.
Trong công nghiệp, ép là phương pháp cơ bản để lấy dịch bào từ quả. Người ta thực
hiện phương pháp đó bằng cách nghiền nhỏ hoặc xé vụn nguyên liệu và tăng áp suất lên
từ từ trong quá trình ép. Lượng dịch bào chảy ra khi ép phụ thuộc vào độ chặt, kết cấu và
chiều dày của lớp thịt quả dưới vỏ trong máy ép, cũng như phụ thuộc vào tốc độ nâng cao
áp suất. Cần tránh dùng phương pháp tăng nhanh áp suất để không làm giảm tiết diện và
bịt kín các mao quản mà dịch bào phải chảy qua. Khi ép chỉ dùng áp lực cao ở giai đoạn
cuối cùng để lấy ra hết dịch bào còn nằm trong phần dịch bào dưới vỏ trong của máy ép.
Khi độ chặt bình thường thì lớp thịt quả dưới vỏ có những xơ xốp cấu tạo thành tế
bào. Dịch bào nằm trong các mao quản của cơ cấu màng xốp khi nén nhẹ thì dễ tách ra
khỏi lớp xơ xốp và chảy theo các mao quản. Trong khi đó những xơ xốp bị biến dạng
nhưng không bị phân huỷ.
Lượng dịch bào chảy ra được xác định theo công thức:
B = abk(ϕ
1
+ ϕ
2
) (6.11)
a- hệ số tính tới tổn thất dịch bào do các tế bào bị bịt kín , a= 0,85÷0,95
b- hàm lượng dịch bào trong nguyên liệu, %
k- hệ số đặc trưng cho sự bảo toàn cơ cấu
ϕ
1
- mức độ biến tính của nguyên sinh chất khi sơ chế, ϕ
1
= 0÷1
-203-
ϕ

2
- mức độ phá vỡ màng nguyên sinh khi ép, ϕ
2
= 0,1÷0,2
ϕ
1
+ ϕ
2
< 1
b) Hiệu suất thu hồi dầu
Trong sản xuất dầu có hai sản phẩm chính là dầu ép và khô dầu. Sản phẩm phụ còn có
vỏ hạt. Dưới đây ương pháp tính sản phẩm chính. Các ký hiệu tính toán:
D
o
- hàm lượng dầu của hạt ở điều kiện sản xuất, %.
W
o
- độ ẩm của hạt trước khi làm sạch, %
R
o
- hàm lượng tạp chất của hạt đưa vào sản xuất, %
R
s
- hàm lượng tạp chất của hạt sau khi làm sạch, %
D
k
- hàm lượng dầu của khô dầu, %.
W
k
- độ ẩm của khô dầu, %

W
d
- độ ẩm của dầu ép, %
C
d
- hàm lượng cặn trong dầu ép sau khi lọc, %
W
r
- độ ẩm của tạp chất tách ra từ hạt, %.
Các công thức tính:
- Tạp chất tách được sau khi làm sạch:
( )
s
so
w
ww
R
−
−
=
100
100
(6.2)
- Hiệu suất khô dsàu lý thuyết:
( )
( )
kk
roo
lt
wD

RwwDR
K
+−
++−−
=
100
100100000.10
(6.3)
- Tổn thất dầu theo khô dầu:
100
klt
dk
DK
T =
(6.4)
- Hiệu suất dầu lý thuyết:
dkolt
TDD −=
(6.5)
- Hiệu suất dầu thực tế:
( )
dd
lt
t
wC
D
D
+−
=
100

100
(6.6)
- Hiệu suất khô dầu thực tế (đã kể tổn thất theo dầu):
100
dt
lttt
CD
KK −=
(6.7)
- Tổn thất ẩm trong sản xuất:
100
dirltk
osx
wDRwKw
ww
++
−=
(6.8)
Ví dụ: Khi ép dầu lạc nhân có D
o
= 48%; w
o
= 8%; R
o
= 1%; R
s
= 1%; D
k
= 5,5%; w
k

= 5,5%; w
d
= 0,2%; C
d
= 0,15%; w
r
= 8%, ta tính được: K
lt
= 49,438%; T
dk
= 2,719%; D
lt
= 45,281%; D
i
= 45,44%; K
tt
= 49,37%; w
sx
= 5,194%.
6.1.4.2. Tính toán lý thuyết
a) Máy chà
- Năng suất máy:
ϕ
α
n
tg
DL
Q
2
07,0=

, kg/h (6.9)
D- đường kính của sàng, m
L- chiều dài cánh đập, m
α- góc nghiêng của cánh so với trục quay, độ
n- số vòng quay của trục lắp cánh đập, vg/ph
-204-
ϕ- tổng diện tích lỗ sàng so với diện tích sàng
- Tốc độ dịch chuyển của nguyên liệu:
α
π
tg
Dn
v
60
=
(6.10)
- Thời gian nguyên liệu nằm trong máy:
α
Dntg
L
v
L
t
60
==
(6.11)
b) Máy ép
- Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình ép
Hiệu suất của quá trình ép phụ thuộc vào rất nhiều yếu tố: phẩm chất nguyên liệu,
phương pháp sơ chế; cấu tạo, độ dày và độ chắc của nguyên liệu, áp suất ép,

Do dịch bào trong không bào bị bao bọc bởi nguyên sinh chất. Đối với rau quả chất
nguyên sinh có tính bán thấm, ngăn cản sự tiết dịch bào. Muốn nâng cao hiệu suất ép phải
làm giảm tính bán thấm của nguyên sinh chất bằng cách làm biến tính chất nguyên sinh
hay làm chết tế bào bằng các phương pháp phá vỡ cấu trúc tế bào, đun nóng, sử dụng
nấm men chứa hỗn hợp pectinaza, proteaza, dùng tác dụng của dòng điện. Ngoài ra trong
khối nguyên liệu ép, các thành tế bào tạo ra bộ khung là những ống mao dẫn chứa đầy
dịch bào. Khi ép, dịch bào sẽ theo các ống mao dẫn mà chảy ra. Nếu nguyên liệu quá
mềm, khi ép nó sẽ thành một khối đặc, các ống mao dẫn bị phá huỷ và dịch bào không
chảy ra được. Chiều dày lớp nguyên liệu ép lớn thì ống mao dẫn cũng bị tắc.
Khi ép, cần phải tiêu hao năng lượng để phá vỡ các tế bào, thắng lực liên kết giữa
dịch bào và bã, khắc phục sức cản thuỷ lực của các ống mao dẫn và của vật liệu ép. Muốn
thu được nhiều nước ép, người ta tăng áp suất ép từ từ, vì nếu tăng đột ngột thì ống mao
dẫn bị thắt lại và bịt kín. Người ta chỉ dùng áp suất cao ở giai đoạn cuối để ép kiệt.
Khi ép lấy pha lỏng áp lực ép phải đạt tới trị số giới hạn nhất định tùy theo từng loại
vật liệu để phá rách màng tế bào làm cho chất lỏng chảy ra. Ví dụ khi ép các loại quả, do
màng tế bào chứa chất lỏng không dai nên lực ép chỉ cần 7÷10at, nhưng khi ép mía áp lực
cần đạt 300÷ 400at.
- Năng suất máy
Năng suất ép tác động chu kỳ trong trường hợp chung:
Q = m
τ
ρϕ
π
K
T
H
D
K
4
2

tấn/ca (6.12)
Trong đó:
m - số ngăn chứa vật liệu của máy ép
D
K
- đường kính trong ngăn chứa
H - Chiều cao ngăn chứa, m
ρ - Khối lượng thể tích sản phẩm ép, tấn/m
3
ϕ - Hệ số tính tới mức độ nạp đầy ngăn chứa (đối với sản phẩm ϕ = 0,75; bã
ϕ = 0,85)
T – Số chu kỳ ép
K - Hệ số tính tới sự không tránh được của máy ép đơn giản khi nó có tải và
thoát tải và sự dịch chuyển của ngăn (máy ép 1 ngăn m = 1; K = 1; ép 2 ngăn m = 2; K =
1,2; ép 3 ngăn m = 3; K = 1,3)
τ - Thời gian thực hiện một chu kỳ ép, phút.
τ = τ
1
+ τ
2
+ τ
3
τ
1
- Thời gian nạp nguyên liệu
τ
2
- Thời gian ép.
τ
3

- Thời gian thoát tải.
- Chi phí năng lượng cho máy ép
-205-
Năng lượng chi phí để máy ép làm việc: truyền động, ép, tách sản phẩm, di chuyển
sản phẩm và thắng lực ma sát.
Trên cơ sở tính toán giải tích công suất xác định qua mômen xoắn trên trục máy ép để
tìm công suất động cơ.
Mômen xoắn trên vít cuối cùng:
M
Kp
= M
1
+ M
2
+ M
3
+ M
4
(6.13)
M
1
; M
2
; M
3
; M
4
- mômen lực ma sát của bã với bề mặt buồng ép, với trục và bề mặt
trục xoắn.
M

1
= qFtg(α + ϕ)
2
D
C
(6.14)
Q - áp lực riêng cực đại ép bã.
F - Diện tích hình chiếu cánh vít lên mặt phẳng vuông góc trục xoắn (bằng
diện tích tiết diện ngang buồng ép)
α - Góc nghiêng cánh xoắn
ϕ - Góc ma sát bã với cánh vít
D
C
- đường kính trung bình của vít trục xoắn
M
2
= q
n
f
L.
2
D
2
π
(6.15)
Q
r
- áp lực hướng tâm cực đại lên bã
f - Hệ số ma sát giữa bã với thành trục (buồng ép)
D - đường kính ngoài hình trụ (buồng ép)

L - Chiều dài buồng ép.
M
3
= q
r
f
1
L.
2
D
2
π
(6.16)
f
1
- Hệ số ma sát giữa bã và trục
D - đường kính trục vít ép.
M
4
= qf
2
S
2
D
(6.17)
f
2
- Hệ số ma sát giữa bã và vít của trục xoắn.
S - Bước vít.
Công suất hữu ích của trục xoắn (không tính hiệu xuất bộ giảm tốc và động cơ) nên

dùng công thức:
N
ω
= 0,816.10
-4
ωqD
3
, kW (6.18)
ω - tốc độ góc trục xoắn, 1/s
q - áp lực ở vòng vít cuối cùng, N/m
2
D - đường kính ngoài trục vít, m.
6.2. MÁY ÉP TẠO HÌNH SẢN PHẨM
6.2.1. Nhiệm vụ, yêu cầu kỹ thuật và phân loại
a) Nhiệm vụ
Máy ép tạo hình sản phẩm có nhiệm vụ liên kết các phần tử vật thể ở dạng phân tán
với nhau thành những phần tử có hình dạng, kích thước và khối lượng xác định theo yêu
cầu công nghệ chế biến.
Đối với một số loại sản phẩm việc ép tạo hình là cần thiết, như : ép đậu phụ, bơ,
phomát, ép mì sợi, mì ống, bánh bích qui, ép lương khô, bánh rau; ép viên thức ăn cho vật
nuôi, Khi sản phẩm có hình dạng thích hợp sẽ tạo điều kiện thuận lợi cho những quá
trình tiếp theo, như : phơi sấy, nướng hoặc bao gói, vận chuyển và bảo quản. Đặc biệt khi
sản phẩm có hình dáng đẹp, kích thước và khối lượng phù hợp với khả năng tiêu thụ sẽ
thu hút được cảm tình và kích thích sức mua của người tiêu dùng.
-206-
b) Yêu cầu kỹ thuật
- Máy phải tạo được sản phẩm ép có hình dạng thích hợp để tạo điều kiện thuận lợi
cho các quá trình chế biến tiếp theo như: sấy, nướng, bao gói, vận chuyển,…
- Phải đảm bảo được các tiêu chuẩn về hình dạng, kích thước, khối lượng, độ chặt, độ
bền đồng thời phải tạo ra hình dáng đẹp, mới lạ, gợi cảm nhằm kích thích nhu cầu và thị

hiếu của người tiêu dùng.
c) Phân loại
- Theo mục đích công nghệ: máy ép viên, máy ép bánh,….
- Theo phương pháp ép: phương pháp ép khô, phương pháp ép ẩm
- Theo cấu tạo : máy ép kiểu vít, máy ép kiểu trục cán, máy ép kiểu băng, máy ép kiểu
pit tông, máy ép thuỷ lực, máy ép khí nén,
- Theo quá trình làm việc: máy ép liên tục, máy ép gián đoạn.
6.2.2. Nguyên lý làm việc và nguyên lý cấu tạo
Việc tạo hình sản phẩm có thể tiến hành bằng thủ công với những công cụ đơn giản.
Trong công nghiệp, việc tạo hình cho sản phẩm thường được cơ khí hoá và tự động hoá.
Dựa trên yêu cầu về thành phẩm và trạng thái vật lý của nguyên liệu người ta có thể chọn
một trong các nguyên tắc tạo hình sau đây:
- Nguyên tắc nén ép: dùng áp lực để nén ép nguyên liệu thành hình dạng nhất định
hoặc thành băng dải rồi cắt viên.
- Nguyên tắc dập khuôn: dùng khuôn có hình mẫu được lựa chọn dập xuống khối sản
phẩm chia chúng thành từng phần có hình dạng nhất định.
Khi nén ép hoặc dập khuôn, để liên kết được các phần tử vật liệu dạng bột rời, dạng
bột nhuyễn, dạng rắn lỏng, tùy thuộc vào độ ẩm của nguyên liệu mà trị số áp lực ép khác
nhau, có thể tới 1000at và độ ẩm đạt tối thiểu là 20÷30%. Trong một số trường hợp để
giảm áp lực ép người ta có thể gia nhiệt ở nhiệt độ cao trên điểm nóng chảy của hỗn hợp.
Dưới tác dụng của nhiệt độ cao hỗn hợp chuyển từ pha rắn sang lỏng có độ nhớt cao, khi
hạ nhiệt độ chúng lại chuyển từ pha lỏng về rắn.
Về cấu tạo bộ phận ép chủ yếu là vít xoắn, pít tông, trục cán, bộ phận chứa tải là
khuôn có dạng trụ, phẳng, cầu,…
Hình 6.6 trình bày nguyên lý cấu tạo của một số bộ phận tạo viên. Các bộ phận đó
thường gồm khuôn ép đục lỗ theo các cỡ đường kính viên, có con lăn ép, dao cắt để cắt
thành các viên trụ theo chiều cao cần thiết. Có bộ phận ép dập kiểu trục cán gồm hai bánh
trụ, trên mặt trụ có các hõm (nửa hình cầu để tạo viên cầu, hoặc nửa hình trụ để tạo viên
trụ, hoặc nửa hình hộp để tạo bánh). Bộ phận ép đùn gồm một trục vít ép nguyên liệu
trong ống trụ, đùn qua khuôn có các lỗ định hình để thành dạng sợi, ống, hoặc kết hợp bộ

dao cắt thành dạng viên trụ. Khi ép hoặc đùn có thể áp dụng cách ép ẩm hoặc ép khô.

-207-
Hình 6.6. Nguyên lý cấu tạo của các bộ phận tạo viên nguyên liệu
1, 2- kiểu pitông; 3; 4- kiểu đóng khuôn; 5, 6, 7- kiểu con lăn; 8- kiểu băng ép;
9- vít ép; 10- kiểu vít đùn; 11, 12- kiểu trục cán; 13, 14, 15, 16- trục cán có
khuôn trụ; 17, 18- trục cán có khuôn phẩng
Phương pháp ẩm: hỗn hợp nguyên liệu có độ ẩm 35÷50% với độ ẩm ban đầu 12 ÷
14%, được làm ẩm bằng nước nóng 70÷80
0
C. Khi nguyên liệu được ép hay đùn ra khỏi
khuôn ép sẽ có độ ẩm tới 17%, nhiệt độ tới 80
0
C. Sau khi ép, các viên phải được làm lạnh
và khô, tới nhiệt độ 50÷60
0
C và độ ẩm nhỏ nhơn 14%. Để tăng độ bền của viên và đôi
khi cần tăng dinh dưỡng, người ta trộn thêm các chất kết dính như mật, đường, bột hồ
Phương pháp khô: có nhiều ưu điểm hơn so với phương pháp ẩm, không cần sấy viên,
các viên được tạo có thể giữ tốt chất dinh dưỡng, sinh tố kháng sinh, với công nghệ đơn
giản hơn, vẫn bảo đảm được năng suất cao (có thể đạt tới10÷15tấn/h). kích thước các
viên thường được tạo với dạng cầu, trụ, với đường kính từ 3÷20mm, hình trụ có bề cao
10÷30mm, với khối lượng riêng1000÷1300kg/m
3
.
6.2.3. Cấu tạo và cách sử dụng một số máy ép tạo hình sản phẩm
a) Máy ép viên OGM-0,8A
Máy dùng để tạo viên từ nguyên liệu bột cỏ khô (hình 6.7). Máy gồm bộ phận ép 1
kiểu trục quay (khuôn trụ và hai con lăn quay trong khuôn), dao cắt. Máy được liên hợp
với máy định mức kiểu vít 2 và máy trộn 3 kiểu cánh ngang, gầu chuyền 4 để chuyền hạt

lên bình làm nguội 5 có quạt 6 hút vụn và bột trở lại thùng cấp liệu 7, sàng 8 để lọc vụn,
bột do hạt vỡ,
-208-
Hình 6.7. Máy ép viên OGM - 0,8A
1- bộ phận ép; 2- máy định mức kiểu vít; 3- máy trộn; 4- gầu chuyền;
5- bình làm nguội; 6- quạt hút; 7- thùng cấp liệu; 8- sàng; 9- ống trụ.
Khi sử dụng, hỗn hợp nguyên liệu qua máy định mức 2 được trộn ở máy trộn , vào
máy ép 1 nhờ gầu chuyền 4 lên bình 5, làm nguội bằng luồng không khí của quạt hút 6
qua sàng 8: hạt nguyên trên sàng chảy theo máng thu vào bao chứa, bột sót và vụn vỡ lọt
xuống theo ống 9 được quạt hút lên xiclôn 10, đổ trở lại thùng cấp liệu 7.
Khi nguyên liệu từ máy định mức xuống máy trộn, được phun nước làm ẩm có pha
chất kết dính và chất chống ôxy hoá.Viên được máy ép tạo ra có nhiệt độ tới 100
0
C, vì
vậy phải được làm nguội.
Đặc điểm kỹ thuật của máy ép OGM - 0,8A :
- Năng suất : 0,9 ÷1,2 t/h
- Vận tốc khuôn ép : 200 v/ph
- Công suất của máy ép : 40 kW (của toàn bộ liên hợp máy: 60 kW)
- Mức tiêu thụ nước (làm ẩm) : 60÷85 kg/h.
b) Máy ép bàn quay
Máy ép bàn quay dùng để ép viên hay đóng bánh sản phẩm bằng chày dập, có thể
thực hiện ép một phía hoặc hai phía (hình 6.8). Loại máy này làm việc tự động, thực hiện
liên tục các nguyên công: đưa nguyên liệu vào trong khuôn cối, ép sơ bộ, ép lần cuối và
đẩy thành phẩm ra. Bàn tròn 1 chuyển động quay với tốc độ thấp. Bàn có 10 lỗ, trong đó
có lắp khuôn cối bằng thép. Nguyên liệu được đưa tự động vào trong các khuôn cối đó để
ép. Trên một trục của bàn quay có đặt bàn nâng 2 (hình 6.8b).
-209-
Hình 6.8. Máy ép bàn quay
a) sơ đồ cấu tạo máy; b) sơ đồ làm việc; c) sơ đồ ép một phía và hai phía

Các đầu của 10 chày dập dưới 3 tựa lên nó, còn 10 chày dập 4 nằm phía trên bàn
quay. Người ta lồng khuôn dập 5 vào chày dập, hình dạng của chúng phù hợp với hình
dạng khuôn cối. Ở dưới bàn quay có đặt các con lăn lệch tâm 6. Trên những chày dập lăn,
các con lăn nhận chuyển động hướng trục và ép sơ bộ sản phẩm. Ra khỏi con lăn các chày
dập trượt trên bề mặt nằm ngang, từ đấy chuyển sang con lăn thứ hai và ép tiếp tục. Cuối
cùng đi qua hai bề mặt đỡ, các chày dập trượt trên con lăn lệch tâm sau cùng và kết thúc
việc ép bánh (trên hình không thể các con lăn ép). Khi chày dập rời khỏi con lăn sau cùng
thì bánh ép được đẩy ra khỏi khuôn cối nhờ con lăn đặc biệt nâng phía dưới chày dập
(hình 6.8c). Loại máy ép này đã làm tăng áp suất ép tới 15÷20MN/m
2
6.2.4. Lý thuyết tính toán máy ép tạo hình sản phẩm
6.2.4.1. Tính toán công nghệ
a) Độ nén ép
Độ nén ép λ được tính theo công thức:
λ =V / V
1
(6.19)
V và V
1
- thể tích của hỗn hợp trước và sau khi nén ép.
Nếu buồng ép có tiết diện S không đổi thì :
λ = S.h
0
/ S.h
1
= h
0
/ h
1
(6.20)

h
0
và h
1
- chiều cao lớp hỗn hợp trước và sau khi ép.
-210-
Ta cũng có thể tính : λ = ρ
1
/ ρ
0
(6.21)
ρ
0
và ρ
1
- khối lượng thể tích của hỗn hợp trước và sau khi ép, kg/m
3
.
b) Độ rỗng của khối hỗn hợp
Độ rỗng P của khối hỗn hợp được xác định theo công thức:
P = V
0
/ V = 1 -
V
V
r
(6.22)
V - thể tích của toàn bộ khối hỗn hợp
V
0

- thể tích của các khoảng trống giữa các phần tử
V
r
- thể tích phần chất rắn trong hỗn hợp.
Độ hổng P' của các viên đã được ép cũng được tính tương tự như sau :
P' = V
0
'
/ V' = 1 -
V
V
r
'
'
(6.23)
V' - thể tích của cả khối đã nén ép
V
0
' - thể tích của các khoảng trống giữa các phần tử
V
r
' - thể tích phần chất rắn trong khối đã ép.
Đối với rau cỏ, thể tích V
0
' còn gồm cả phần nước trong khối rau cỏ.
Để xác định độ hổng có thể dùng dụng cụ theo sơ đồ hình 6.9. Dụng cụ gồm hai bình
kín 5 và 9, nối bằng ống 3 với bình khí nén 1. Bình 5 dùng để làm nguồn tiếp khí nén,
bình 9 chứa khối cần đo. Trên ống 3 có các khoá 4, 7, 8 và áp kế 6.
Hình 6.9 Sơ đồ dụng cụ đo độ hổng của khối hỗn hợp nguyên liệu
Cách đo: Trước hết ta xác định độ nén của khối nguyên liệu, rồi cho nó vào bình 5.

Đóng khoá 7, mở khoá 4 để nạp khí nén vào bình 5 từ bình 1. Khi đạt áp suất cần thiết
(0,2 MPa), thì đóng khoá 4 và ghi chỉ số P
1
của áp kế 6. Sau đó đóng khoá 8 và mở khoá
7, rồi ghi chỉ số P
2
của áp kế 6.
Độ rỗng P được tính theo công thức :
P =
P P
P
1 2
2
−
100(%) =
V
V
0
100 (%) (6.24)
Độ hổng liên quan chặt chẽ với khối lượng thể tích ρ của nguyên liệu tơi, giảm theo
tuyến tính khi tăng ρ. Đối với các viên hay bánh có ρ = 600÷800kg/m
3
thì độ hổng P =
45÷ 60%.
c) Tính chất ma sát bề mặt
Khi nén ép nguyên liệu, các phần tử dịch chuyển dưới tác động của ngoại lực và phải
thắng các lực ma sát ngoài và trong. Để xác định ma sát ngoài và trong, ta có thể dùng
dụng cụ đo trên hình 6.10.
-211-
Thùng 1 có mặt hướng dẫn cho hộp 2 di chuyển. Hộp 2 không đáy được đổ nguyên

liệu cần đo 3 vào cũng như thùng 1 chứa nguyên liệu đó. Trên mặt khối nguyên liệu trong
hộp đặt một tấm và một quả cân. Động cơ 14 sẽ kéo hộp 2 bằng dây 10, nối với bộ tenzô
4 gắn vào thành trước của hộp. Vận tốc di chuyển hộp thay đổi nhờ bánh đai nhiều cấp,
lắp trên đầu trục hộp giảm tốc 13. Trên mặt hướng dẫn của thùng, đặt tấm thép hay gỗ để
đo ma sát của nó với khối nguyên liệu. Tín hiệu cảm biến được khuếch đại và ghi trên
dao động ký.
Hình 6.10. Sơ đồ dụng cụ đo hệ số ma sát trong và ngoài với áp lực thấp
Hệ số ma sát được tính toán, sau khi xử lý số liệu ở dao động ký :
f =
τ
σ
(6.25)
τ - ứng suất tiếp tuyến trong mặt di chuyển , Pa;
τ =
F
PP
21
−
, (6.26)
P
1
- lực dịch chuyển của hộp với khối nguyên liệu , N;
P
2
- lực dịch chuyển của hộp không, N;
F- diện tích cắt ngang của hộp trong mặt di chuyển, m
2
;
σ - ứng suất pháp tuyến ở mức của mặt di chuyển , Pa;
σ = 9,81(M

c
+ M
t
+ M
1
) / F , (6.27)
M
c
và M
t
- khối lượng của quả cân và tấm đặt trên mặt khối nguyên liệu ở
hộp 2;
M
1
- khối lượng nguyên liệu trong hộp 2 :
M
1
= Fhρ
h - chiều cao lớp nguyên liệu;
ρ - khối lượng thể tích.
Hệ số ma sát trong thường lớn hơn hệ số ma sát ngoài và khi tăng lực pháp tuyến
(trọng lượng quả cân và tấm) thì cả hai hệ số ma sát này đều giảm.
Để xác định các hệ số ma sát của khối hỗn hợp nguyên liệu khi chịu nén ép với áp lực
cao (hàng chục kG/cm
2
, tức là vài MPa trở lên), ta có thể dùng dụng cụ đo trên hình
6.11.
Khuôn ép 2 đặt trong vỏ 1 có thể dịch chuyển tự do dọc theo vỏ; để tránh xoay, nó
được hãm bằng chốt 15. Chính giữa khuôn theo hướng đường kính được làm một rãnh
tiết diện chữ nhật, trong đó dịch chuyển tự do một thanh 7 có gắn tấm cách nhiệt 5. Theo

hướng trục của khuôn, ở giữa có một rãnh dọc được thanh 7 ngăn làm hai phần, chứa khối
-212-
hỗn hợp nguyên liệu cần đo. Khối này được nén ép bằng hai đầu nén 9 (phải) và 16 (trái),
nhờ vít 11 với mũ ốc 10 lắp ở vỏ 1 bằng đinh ốc 12. Lực nén truyền qua viên bi 6. Giữa
đầu nén 16 và ống hướng dẫn 20 có đặt lò xo 17. Lò xo đốt nóng 13 được lắp vào rãnh
quanh khuôn ép 2. Nhiệt độ của khuôn được đo bằng tecmixtơ 4, có tấm cách nhiệt và
ampe kế 3. Trên thanh 7 và đầu nén 9 dán các bộ cảm biến điện trở 8. Tín hiệu của bộ
cảm biến được truyền tới bộ khuếch đại 18 và ghi trên băng giấy của dao động ký 16.
Dụng cụ làm việc như sau:
Hình 6.11. Sơ đồ dụng cụ đo các hệ số ma sát khi nén với áp lực cao
Đổ khối nguyên liệu cần đo vào khuôn đã lắp thanh 7 và cho 2 đầu nén 9, 16 làm
việc. Sau đó dùng máy nén tác động vào thanh 7 và đầu nén được dao động ký ghi. Trên
hình 6.12 là đồ thị sự phụ thuộc của hệ số ma sát tĩnh và động của bột cỏ khô vào lực nén
pháp tuyến, độ ẩm và nhiệt độ.
Hệ số ma sát tĩnh f
t
được xác định bằng công thức :
f
t
= F
t
/ 2N
1
(6.28)
F
t
- lực ma sát tác động vào thanh 7 lúc thanh bắt đầu dịch chuyển, N;
N
1
- lực nén pháp tuyến tác động vào đầu nén lúc thanh 7 bắt đầu dịch chuyển, N.

-213-
Hình 6.12. Đồ thị phụ thuộc của các hệ số ma sát tĩnh và động
vào lực nén pháp tuyến, độ ẩm và nhiệt độ
a) lực nén pháp tuyến P ; b) độ ẩm W ; c) nhiệt độ t
c
Hệ số ma sát động f
đ
được xác định tương tự :
f
đ
= F
đ
/ 2N
2
(6.29)
F
đ
- lực ma sát khi thanh 7 chuyển động, N;
N
2
- lực nén pháp tuyến khi thanh 7 chuyển động, N.
Ta thấy khi tăng áp lực nén từ 6 ÷30 MPa (60 ÷ 300kG/cm
2
) thì hệ số ma sát tĩnh
giảm gần 5 lần, vì nước trong khối nguyên liệu bị ép chảy ra, bôi trơn các thành tiếp xúc.
Khi tăng độ ẩm từ 5 ÷ 20% (với t
c
= 105
0
C), các hệ số ma sát giảm khoảng 2 lần. Khi

tăng nhiệt độ từ 20 ÷ 105
0
C thì các hệ số ma sát giảm 2,5 ÷ 5,0 lần.
d) Hệ số dãn nở đàn hồi
Hệ số dãn nở đàn hồi k là tỷ số giữa thể tích V
d
sau khi nén nở ra với thể tích V
n
dưới
áp lực nén :
k = V
d
/ V
n
(6.30)
Để bảo đảm cho viên ép được chắc, không bị vỡ hoặc nứt thì k = 1,1÷1,15.
e) Độ bền của viên
Người ta thường dùng 1 hộp khối chữ nhật (300 x 300 x 450mm), xung quanh bao
lưới sàng có kích thước lỗ bằng 0,8 kích thước viên (đường kính) (hình 6.13). Cho một
lượng viên đã ép vào hộp và quay trong 3 ÷10 phút với tần số 15 ÷ 50/ph. Cân lại khối
lượng trong hộp là M
n
rồi so với khối lượng M
0
trước khi đo và tính độ bền B của viên
theo công thức :
B =
M
M
n

0
.100% (6.31)
Theo Pôđkôlzin I.V. có thể tính độ bền B theo công thức :
B = 98,5÷ 44.10
3
.e
-0,011
ρ

(6.32)
ρ - khối lượng riêng của khối nguyên liệu, kg/m
3
.
Từ đó ta cũng có thể đánh giá chất lượng tạo viên bằng "độ vụn" :
V = 100 – B (6.33)
Trên hình 6.13 ta thấy khối lượng riêng ρ < 800kg/m
3
thì độ bền giảm nhanh. Độ bền
của viên hay bánh nguyên liệu phải đạt trên 80 ÷ 90%.
-214-
Hình 6.13. Dụng cụ xác định độ bền B của viên và sự phụ thuộc của B với
ρ
6.2.4.2. Tính toán lý thuyết
a) Máy ép kiểu pitton
- Trường hợp nén ép trong khuôn kín có đáy cố định
Giả sử khuôn có độ dài L và tiết diện S (hình 6.14). Khối nguyên liệu nén M có khối
lượng riêng ban đầu ρ
0
.
Có thể coi mối quan hệ phụ thuộc giữa áp suất nén p với khối lượng riêng ρ của

nguyên liệu như sau :
dp / dρ = f(p) (6.34)
Các kết quả nghiên cứu cho thấy quá trình nén ép, hàm f(p) có thể coi là tuyến tính
với dạng ap + b :
dp / dρ = ap + b (6.35)
Như vậy ta sẽ suy ra :
p = C
( )
[ ]
1e
0
a
−
ρ−ρ

với C =
b
a
. Vì ρ
0
= M / L.S và ρ = M/
( )
[ ]
L H S−

Như vậy:
ρ - ρ
0
= M
( )

1 1
0
L H S L S
H
L H−
−






=
−






.
ρ

và p = C
exp.a
H
L H
ρ
0
1

−






−






Nếu đặt H/L = ε - độ biến dạng nén tương đối thì :
H / (L - H) = ε / (1 - ε) và:
p = C
exp.aρ
ε
ε
0
1
1
−







−






(6.36)
-215-
Hình 6.14 Sơ đồ nén ép trong khuôn kín có đáy cố định và đồ thị áp suất
Khi quả nén đi từ O tới C, thì áp suất nén p tăng theo đường cong OA. Sau khi nén
xong quả nén trở về vị trí ban đầu, nhưng do tính chất hồi phục của nguyên liệu, áp suất
nén không mất ngay, mà chậm một chút, theo đường cong AB, phát sinh áp suất dãn nở
đàn hồi. Diện tích OACO của đồ thị áp suất tương ứng với năng lượng nén. Năng lượng
này tiêu thụ để khắc phục ma sát nhớt giữa các phần tử vật chịu nén và dịch chuyển, khắc
phục ma sát ngoài của vật liệu với thành buồng nén và để gây biến dạng đàn hồi, biến
dạng dẻo của vật liệu.
Diện tích BAC tương ứng với năng lượng biến dạng đàn hồi được hồi phục một phần
khi viên ép dãn nở đàn hồi.
Khi giữ nguyên khối lượng M của mỗi mẻ nén, ta thấy với thể tích ban đầu V
0
= L.S
và thể tích cuối lúc nén V = H
1
.S thì M = ρ
0
V
0
= ρV. Như vậy khối lượng riêng của viên
ép phụ thuộc vào khối lượng cung cấp vật liệu, nếu cung cấp không đều thì không đảm

bảo chất lượng. Hơn nữa, với phương pháp nén ép trong khuôn kín như vậy khó lấy các
viên hay bánh ép ra ngoài. Hình 6.15 trình bày đồ thị phân bố áp suất dọc theo toàn bộ
khuôn nén.
Theo Ôxôbôv V.I ta có thể viết phương trình cân bằng lực tác động vào một lớp của
viên được ép tới áp suất cực đại p
max
(tính theo công thức 6.36) như sau :
p
x
S - (p
x
+ dp
x
)S - F = 0 (6.37)
F- lực ma sát của vật liệu với khuôn nén;
F = fq
x
Cdx
f - hệ số ma sát; q
x
- áp suất cạnh; C - chu vi lòng khuôn.
-216-
Hình 6.15. Đồ thị phân bố áp suất dọc trục và bên cạnh của toàn bộ khuôn ép
Từ đó rút ra :
dp
x
= -fq
x
(C / S) dx (6.38)
Dấu trừ trong công thức (6.38) chứng tỏ áp suất giảm dần theo chiều nén. Áp suất

cạnh q
x
gồm hai thành phần : một thành phần do áp suất nén dọc trục p
x
gây ra với tỷ lệ
ξ
(q
c
=
ξ
p
x
), một thành phần do biến dạng dư gọi là áp suất dư cạnh q
dc
không phụ
thuộc vào p
x
, nghĩa là :
q
x
=
ξ
p
x
+ q
dc
(6.39)
Hệ số tỷ lệ
ξ
= µ / (1 - µ) với µ - hệ số Poátxông (µ = 0,29 ÷0,31). Theo

Đôlgôv I.A, đối với rau cỏ
ξ
= 0,4 ÷ 0,45.
Phương trình (6.38) được viết thành :

dp
p q
f
C
S
dx
x
x dc
ξ +
= −






(6.40)
Lấy tích phân hai vế : vế trái trong giới hạn p > p
x
, vế phải từ 0 > x , ta sẽ được :
p
x
=
p
q

dc
+






ξ
exp
−












−







f
C
S
x
q
dc
.ξ
ξ
(6.41)
Thay giá trị của p
x
từ công thức 6. 41 vào công thức 6. 39, ta xác định được áp suất
cạnh
q
x
= (
ξ
p + q
dc
)exp
−













f
C
S
x.ξ
(6.42)
Để xác định áp suất p
1
ở đáy khuôn, ta chỉ việc thay x = L - H vào phương trình
(6.41) và được :
p
1
=
( )
p
q
f
C
S
L H
q
dc dc
+







−






−






−






ξ
ξ
ξ
exp .
(6.43)
Ta nhận thấy khi tăng đoạn L - H thì áp suất p
1
giảm, nghĩa là khối lượng riêng của

viên ép bị giảm theo; đoạn L - H là chiều cao của viên ép càng nhỏ thì viên càng bền chắc
hơn.
Trên hình 6.16 trình bày đồ thị áp suất nén ép mỗi lần một mẻ thành viên hay bánh:
đường OA biến thiên của áp suất nén từ 0÷p
max
tiếp theo là đường biến thiên của áp suất
dọc trục p
x
từ p
max
đến p
1
và các đường áp suất cạnh q
x
và áp suất dư cạnh q
dc.
.
- Trường hợp nén ép trong khuôn hở có đáy di động
Đáy di động của khuôn hở được tạo ra do chính viên hay bánh đã được ép trước còn ở
-217-
trong khuôn. Đây là cách nén ép nhiều lần, tạo một viên từ nhiều mẻ cấp liệu, đồng thời
đùn đẩy dần viên đã ép ra ngoài khuôn (hình 6.16).
Khuôn 1 có chiều dài L, trong đoạn L - H chứa khối viên ép 2 gồm một số phần
nguyên liệu 3 được ép lần lượt theo mỗi chu kỳ. Như vậy buồng ép gồm hai đoạn: đoạn
H nén ban đầu khối nguyên liệu 4 (gọi là đoạn ép) và đoạn L - H đùn các phần đã được
ép đồng thời tiếp tục nén theo cách nhiều lần để thành viên ( gọi là đoạn đùn). Đầu quả
nén ép phần nguyên liệu 4 tới vị trí 1' - 1' thì đạt p
max
cần thiết (để viên có khối lượng
riêng đúng yêu cầu). Quả nén đi hết đoạn H tới vị trí 2' - 2' sẽ gây ra tác động đẩy khối

ép, đùn dần ra ngoài. Sau đó quả nén lùi trở lại để thực hiện chu kỳ tiếp. Do tính chất dãn
nở đàn hồi mặt 2' - 2' của khối ép sẽ dãn trở lại vị trí 3' - 3' một đoạn ∆h (áp suất nén
diễn biến theo diện tích OAA'C').
Quả nén lùi tiếp, rời mặt khối ép, để tiếp tục nén phần nguyên liệu 4 mới cấp. ở đoạn
đùn L - H sẽ tốn năng lượng thêm cho việc thắng ma sát ngoài của khồi nguyên liệu với
thành khuôn và cho việc nén lại phần dãn nở đàn hồi của khối épđó. Diện tích AA'C'C
biểu thị năng lượng đùn phần mới được ép từ vị trí 1'-1' đến 2'-2'.
Đoạn đồ thị AA' thể hiện giảm áp suất nén dọc trục. Khi đó, phần khối ép trước sẽ
nhận áp suất dọc trục A'C' do phần đang được ép tác động. Tuy nhiên cũng không cần tốn
thêm năng lượng để đùn các phần khối đã được ép trước đó, vì đồng thời lại đùn cả khối
ép cùng với phần đang được tạo thành .
Vì vậy, ở các chu kỳ ép tiếp theo, mỗi phần trong khối ép chỉ chịu áp suất xung dọc
trục p
x
thể hiện bằng các đoạn O
1
A
1
C
1
, O
2
A
2
C
2
, ,O
n
A
n

C
n
. Các đỉnh A
1
, A
2
, ,A
n
đều
giảm dần theo đường cong AA
n
thể hiện tương tự phương trình áp suất.
Hình 6.16. Sơ đồ nén ép trong khuôn hở có đáy di động và cácđồ thị áp suất nén
Cần chú ý rằng sau mỗi lần quả nén lùi rời khối ép, áp suất dọc trục không giảm tới 0
mà chỉ tới một trị số tối thiểu p
min
, vì trong nó còn các áp suất dư : áp suất dư trục p
dt
và
áp suất dư cạnh p
dc
. Dưới biến dạng đàn hồi dọc trục, khối ép có xu hướng dãn dài ở hai
đầu (như lò xo nén và được giữ ở giữa). Nhưng nhờ áp suất dư cạnh p
dc
gây ma sát chống
lại hiện tượng dãn đó. Khi đùn khỏi khuôn, khối ép có thể dãn dài tới vài % tuỳ theo diễn
biến của quá trình "nới" trong khuôn.
Hình 6.17 trình bày sơ đồ và kết quả thí nghiệm về sự phân bố các áp suất cạnh và
dọc trục theo chiều dài của khuôn ép các bánh nguyên liệu tổng hợp (Bộ môn Cơ khí Học
viện Nông nghiệp Lêningrat).

Theo chiều dài L = 140mm và tiết diện vuông 30 x 30mm của khuôn bố trí 14 phần ép
với thể tích khác nhau). áp suất dọc trục cực đại p
max
= 35MPa, cực tiểu p
min
= 2,5MPa .
Áp suất dư trục cực đại p
dtmax
= 3,5MPa (≈ 10%p
max
) gây ra cách đầu khuôn 50 ÷ 60mm;
áp suất cạnh cực đại p
cmax
= 15MPa (cho biết hệ số
ξ
= 0,43); áp suất dư cạnh cực đại
p
dcmax
= 2MPa (30%p
c
)
-218-
Hình 6.17. Sơ đồ thiết bị và kết quả thí nghiệm quá trình tạo viên
a) Thiết bị thí nghiệm : 1- khung; 2- xi lanh thuỷ lực; 3- trụ ép; 4-bi ép; 5- quả
nén; 6- nắp; 7- ống hướng dẫn quả nén và làm buồng nén; 8- vành nén; 9-
khuôn nén; 10- chốt đo; 11- thân khuôn; 12- động cơ điện; 13- hộp số; 14-
bơm thuỷ lực; 15- bình dầu; 16- hộp phân phối; 17- đế; 18- cuộn dây đốt nóng;
19- tecmixtơ (đo nhiệt độ ở vùng nén); 20- phần nguyên liệu để ép; 21- bộ cảm
biến chuyển vị; 22- dao động kế; 23- bộ khuếch đại; 24- bộ cảm biến tenzô (đo
lực dọc trục); 25, 26- các bộ cảm biến (đo áp suất cạnh và áp suất dọc trục).

Ta đã biết, để đạt khối lượng riêng ρ yêu cầu của viên ép, phải đạt áp suất nén p
max
tính theo công thức (6.36). Nhưng muốn vậy, ở đoạn đùn L - H ma sát của khối ép với
khuôn phải đủ tạo được lực chống đối với p
max
. Lực ma sát tổng hợp (tĩnh) F
t
được xác
định bằng :
F
t
= f
t
N = f
t
τS
c
= f
t
τCL
1
= f
t
ξ
p
đ
CL
1
(6.44)
f

t
- hệ số ma sát tĩnh;
f
t
= 0,2 ÷ 0,25 với t = 20
0
C và p = 21 MPa;
f
t
= 0,08 ÷ 0,1 với t = 100
0
C và p = 21 MPa.
N - phản lực pháp tuyến, N;
τ - ứng suất tiếp tuyến do áp suất cạnh q
x
gây nên, Pa.
Có thể tính τ theo tỷ lệ với áp suất pháp tuyến p
đ
ở đáy, tức là ở mặt đẩy khối ép
trước ra ngoài τ = ξp
đ
. Thường p
đ
= (0,4÷0,45)p
max
và ξ = 0,4 ÷ 0,5.
S
c
- diện tích mặt bên của khuôn , m
2

;
C - chu vi tiết diện khuôn, m;
L
1
- chiều dài đoạn đùn của khuôn, m.
Như vậy điều kiện để viên tạo ra bảo đảm khối lượng riêng ρ cần thiết là :
F
t
≥ p
max
.S (6.45)
S - tiết diện cắt ngang của khuôn, m
2
.
Từ đó có thể suy ra :
L
1
≥
p S
f p C
t d
max
.
. .
ξ
(6.46)
-219-
Khi khối ép được đùn trong khuôn, phải tính đến tính chất "nới"; nếu không, khi khối
ép ra khỏi khuôn sẽ nở và không đủ bền. Với năng suất máy đã xác định , gọi vận tốc
trung bình đẩy khối ép trong khuôn là V

tb
và thời gian "nới" là t
n
thì chiều dài đoạn đùn
của khuôn sẽ bằng L
n
= V
tb
t
n
. Khi thiết kế phải lấy L
1
≥ L
n
.
b) Trường hợp tạo viên ở các máy kiểu trục cán có khuôn trụ hay phẳng
Hình 6.18 trình bày sơ đồ tạo viên ở các máy kiểu trục cán theo nguyên lý khuôn hở
có đáy di động.
Các viên nhỏ có đường kính từ 2÷20mm, loại viên to có đường kính 20÷40mm hoặc
vuông với các cạnh 20÷50mm. Khối nguyên liệu abcd được ép và đùn vào các lỗ khuôn
cho tới khi khe hở giữa trục cán và khuôn đạt nhỏ nhất (đối với loại viên nhỏ khe hở này
bằng 0,3÷0,5mm, loại viên to 2,0÷2,5mm).
Trên đồ thị áp suất nén ta thấy p
max
ở điểm D đạt tới 30÷40 MPa tuỳ theo khối lượng
riêng cần thiết.

Hình 6.18. Sơ đồ tạo viên của máy kiểu trục cán
a) khuôn trụ; b) khuôn phẳng
1- khuôn (trụ hay phẳng); 2- các lỗ khuôn; 3- trục cán; 4- vùng cán ép

nguyên liệu vào lỗ khuôn; 5- ấm cán ; 6- quả nén; 7- khối ép; 8- dao cắt viên
(cố định) ; abcd - khối nguyên liệu sẽ được ép vào các lỗ khuôn.
c) Tính toán máy ép kiểu trục cán khuôn trụ
Xuất phát từ năng suất máy (q, kg/s hoặc Q, t/h), theo hình 6.19, ta có thể tính độ dài
L của 1 lỗ khuôn theo công thức :
L = p
max
.S
0
/ (f
t

ξ
p
đ
.C)
S
o
và C là tiết diện và chu vi của 1 lỗ khuôn.
Tổng diện tích S
k
của bề mặt làm việc của khuôn được tính như sau (theo Pôđkôlzin
I.V.) :
S
k
= qt
e
/ (k
r
.L.c. ρ) (6.47)

t
e
- thời gian khối ép ở trong các lỗ khuôn (khi ép bột cỏ t
e
= 16 ÷18s, khi ép bánh
nguyên liệu hỗn hợp t
e
= 23 ÷25s).
Năng suất lý thuyết của máy ép trục cán khuôn trụ có thể tính như sau :
Q = 3600k
π
d
2
4
mZv , kg/h (6.48)
k - hệ số cản chuyển động của nguyên liệu khi qua các lỗ khuôn, k = 0,06÷0,07
d - đường kính lỗ khuôn, m
m - số lỗ trên khuôn;
Z - số con lăn, Z = 1 ÷ 3;
v - vận tốc nguyên liệu bị ép qua lỗ, m/s.
-220-
Hình 6.19. Đồ thị áp suất nén ở khuôn ép (a) và sơ đồ tính toán (b)
1- trục cán; 2- nguyên liệu; 3- khuôn; 4- các khối ép.
-221-