BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP

NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ, CHẾ TẠO MÁY NGHIỀN CÔN
THỦY LỰC MNCTL – 100

Họ và tên sinh viên : TRẦN THỊ HÀ LINH
Ngành

: CƠ KHÍ

Niên khóa

: 2009 – 20013

TP.HCM, tháng 06 năm 2013


NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ, CHẾ TẠO MÁY NGHIỀN CÔN THỦY LỰC
MNCTL – 100

Tác giả

TRẦN THỊ HÀ LINH

Khóa luận được đệ trình để đáp ứng yêu cầu cấp bằng kỹ sư ngành
CƠ KHÍ CHẾ BIẾN BẢO QUẢN NÔNG SẢN THỰC PHẨM

Giáo viên hướng dẫn:

PGS.TS. TRẦN THỊ THANH

Tháng 06 năm 2013
i
 


LỜI CẢM TẠ

Trước tiên, tôi xin chân thành gởi lời tri ân sâu sắc đến cha mẹ, những người đã
sinh thành, nuôi dưỡng và dạy dỗ tôi nên người và đạt được những thành quả như ngày
hôm nay.
Trong suốt quá trình học tập rèn luyện tại trường, tôi luôn nhận được sự quan
tâm, giúp đỡ hướng dẫn và chỉ dạy tận tình của quý thầy cô. Thông qua đề tài nghiên
cứu khoa học này, tôi cũng xin gởi lời cảm ơn sâu sắc đến:


Ban Giám hiệu trường Đại Học Nông Lâm Thành Phố Hồ Chí Minh.



Ban chủ nhiệm khoa Cơ khí Công nghệ.



Cô PGS.TS Trần Thị Thanh, Thầy TS. Nguyễn Như Nam đã hướng dẫn tôi trong

suốt quá trình nghiên cứu và thực hiện đề tài.



Cô Th.S Nguyễn Thị Kiều Hạnh, giảng viên bộ môn và chủ nhiệm lớp đã tận tình

quan tâm giúp đỡ tôi.


Tất cả quý thầy cô trong bộ môn đã hết lòng truyền dạy cho tôi.



Các anh tại xưởng thực tập sản xuất bộ môn máy sau thu hoạch đã tận tình giúp đỡ

tôi trong suốt quá trình thực hiện đề tài.
Cuối lời, tôi xin kính chúc quý thầy cô, các anh và các bạn lời chúc sức khoẻ,
thành công, hạnh phúc và lời cảm ơn chân thành nhất.
Sinh viên thực hiện: Trần Thị Hà Linh

ii
 


TÓM TẮT

Đề tài nghiên cứu “ Thiết kế, chế tạo máy nghiền côn thủy lực MNCTL – 100
năng suất 100 kg/h” được tiến hành tại xưởng thực tập bộ môn Máy sau thu hoạch
Khoa Cơ Khí – Công Nghệ, Trường Đại Học Nông Lâm TP. Hồ Chí Minh, thời gian
từ 02/2013 đến 06/2013. Phương pháp thực hiện dựa trên cơ sở kết hợp giữa thực
nghiệm và lý thuyết tính toán máy nghiền. Bố trí thực nghiệm theo kiểu ngẫu nhiên
hoàn toàn CRD. Xử lý số liệu theo phương pháp thống kê thực nghiệm.
Kết quả thu được:
 Tìm hiểu được cấu tạo và nguyên lý làm việc của máy nghiền côn thủy lực.

 Biết được phương pháp xác định một số tính chất cơ lý của vật liệu và thực
nghiệm đo đạc cho một số đối tượng nghiền là hạt lương thực.
 Tính toán thiết kế một số bộ phận làm việc chính và xây dựng bản vẽ lắp của
máy nghiền côn thủy lực MNCTL – 100 nghiền côn thủy lực.
 Xây dựng quy trình công nghệ chế tạo và chế tạo hoàn chỉnh máy nghiền côn
thủy lực MNCTL – 100.
 Thực nghiệm xác định năng suất, độ nhỏ sản phẩm nghiền, chi phí điện năng
riêng của máy nghiền côn thủy lực MNCTL – 100 khi nghiền một số hạt lương
thực.

iii
 


MỤC LỤC
Trang
Trang tựa........................................................................................................................... i
Cảm tạ ..............................................................................................................................ii
Tóm tắt ........................................................................................................................... iii
Mục lục ........................................................................................................................... iv
Danh sách các hình ........................................................................................................vii
Danh sách các bảng ..................................................................................................... viii
Chương 1: MỞ ĐẦU ....................................................................................................... 1
1.1. Đặt vấn đề nêu tính cần thiết thực hiện đề tài (tính cấp thiết của đề tài) ................. 1
1.2. Mục đích nhiệm vụ của đề tài................................................................................... 2
1.3. Nội dung nghiên cứu ................................................................................................ 3
Chương 2: TỔNG QUAN ............................................................................................... 4
2.1. Đối tượng nghiên cứu ............................................................................................... 4
2.1.1. Đối tượng nghiền ................................................................................................... 4
2.1.2. Máy nghiền côn thủy lực ....................................................................................... 7

2.2. Kết quả nghiên cứu về quá trình nghiền thủy lực và máy nghiền côn thủy lực ở
trong và ngoài nước ....................................................................................................... 10
2.2.1. Kết quả nghiên cứu về quá trình nghiền thủy lực ở trong và ngoài nước ........... 10
2.2.2. Kết quả nghiên cứu về máy nghiền côn thủy lực ở trong và ngoài nước ............ 13
2.3. Ý kiến thảo luận...................................................................................................... 15
2.3.1.Về ưu điểm ........................................................................................................... 15
2.3.2. Về tồn tại ............................................................................................................. 16
2.3.3. Về phương pháp tính toán và thiết kế máy nghiền côn thủy lực ......................... 16
2.3.4. Phạm vi ứng dụng ................................................................................................ 18
2.4. Đề xuất nhiệm vụ.................................................................................................... 18
Chương 3: NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ................................... 19
3.1. Nội dung nghiên cứu .............................................................................................. 19
iv
 


3.2. Cách tiếp cận .......................................................................................................... 19
3.3. Phương pháp nghiên cứu ........................................................................................ 20
3.3.1. Phương pháp xác định mô hình máy nghiền côn thủy lực MNCTL - 100.......... 20
3.3.2. Phương pháp tính toán thiết kế máy nghiền côn thủy lực MNCTL – 100 .......... 20
3.3.3. Phương pháp chế tạo máy nghiền côn thủy lực MNCTL - 100 .......................... 22
3.3.4. Phương pháp khảo nghiệm máy nghiền côn thủy lực MNCTL - 100 ................. 24
Chương 4: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN..................................................................... 30
4.1. Xác định mô hình máy hạt dạng côn thủy lực MNCTL – 100 ............................... 30
4.2. Tính toán thiết kế máy nghiền côn thủy lực MNCTL - 100................................... 32
4.2.1. Nghiên cứu xác định các dự liệu và yêu cầu thiết kế máy nghiền hạt dạng côn
thủy lực MNCTL – 100 ................................................................................................. 32
4.2.2. Tính toán thiết kế bộ phận nghiền côn thủy lực .................................................. 38
4.2.3. Tính toán thiết kế bộ phận nghiền kiểu búa cánh – thủy lực............................... 41
4.2.4. Tính toán thiết kế bộ phận cấp liệu .................................................................... 41

4.2.5. Tính toán thiết kế bộ phận cung cấp nước (thủy lực) .......................................... 43
4.2.6. Tính toán thiết kế bộ phận thu hồi sản phẩm ...................................................... 44
4.2.7. Tính toán thiết kế bộ phận truyền động và chọn động cơ ................................... 44
4.2.8. Xây dựng bản vẽ lắp và các chi tiết cấu thành .................................................... 47
4.3. Chế tạo máy nghiền côn thủy lực MNCTL - 100................................................... 47
4.4. Khảo nghiệm .......................................................................................................... 47
4.4.1. Mục đích của khảo nghiệm.................................................................................. 47
4.4.2. Địa điểm, thời gian, thành phần tham gia khảo nghiệm ..................................... 47
4.4.3. Thiết kế thảo nghiệm ........................................................................................... 48
4.4.4. Kết quả khảo nghiệm ........................................................................................... 48
4.4.5. Xử lý số liệu và phân tích kết quả ....................................................................... 49
4.5. Ý kiến thảo luận...................................................................................................... 52
Chương 5: KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ ......................................................................... 54
5.1. Kết luận................................................................................................................... 54
5.2. Đề nghị ................................................................................................................... 54
TÀI LIỆU THAM KHẢO ............................................................................................. 55
v
 


PHỤ LỤC ...................................................................................................................... 57
Phụ lục 1: Xây dựng quy trình công nghệ chế tạo máy MNCTL - 100 ........................ 57
Phụ lục 2: Kết quả xử lý số liệu trên máy tính .............................................................. 66
Phụ lục 3: Một số hình ảnh thực hiền đề tài .................................................................. 70
 
 
 
 
 
 

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

 
 

vi
 


DANH SÁCH CÁC HÌNH
Hình 2.1. Quy trình chế biến bột gạo theo phương pháp thủ công ................................. 6
Hình 2.2. Cấu tạo máy nghiền côn thủy lực .................................................................... 8
Hình 2.3. Sơ đồ cấu tạo máy nghiền kiểu búa cánh - thủy lực ...................................... 12
Hình 2.4. Máy nghiền kiểu búa cánh – thủy lực MNBU - 100 ..................................... 13
Hình 2.5. Máy nghiền ướt kiểu trục ngang (Model JML) ............................................. 14
Hình 2.6. Máy nghiền ướt kiểu trục đứng (Mldel JMF)................................................ 14
Hình 3.1. Thước kéo và đồng hồ bấm giây ................................................................... 25
Hình 3.2. Đồng hồ đo số vòng quay DT - 2238 ............................................................ 26
Hình 3.3. Đồng hồ đo cường độ dòng điện KYORITSU - 2017................................... 26
Hình 4.1. Cấu tạo máy nghiền côn thủy lực .................................................................. 30
Hình 4.2. Mô hình động học máy nghiền côn thủy lực MNCTL - 100 ........................ 31

Hình 4.3. Mô hình thiết bị đo hệ số ma sát ................................................................... 36
Hình 4.4. Rô to côn nghiền ............................................................................................ 39
Hình 4.5. Buồng nghiền côn thủy lực............................................................................ 40
Hình 4.6. Phễu cấp liệu.................................................................................................. 43
Hình PL1. Rô to côn xoắn ............................................................................................. 70
Hình PL2. Buồng nghiền côn xoắn ............................................................................... 70
Hình PL3. Máy nghiền côn thủy lực MNCTL - 100 ..................................................... 70

vii
 


DANH SÁCH CÁC BẢNG

Bảng 2.1. Một số tính chất của ngô hạt, gạo và đậu xanh ............................................... 4
Bảng 2.2. Các thông số kỹ thuật cơ bản của máy nghiền ướt ....................................... 15
Bảng 3.1. Các trang thiết bị phục vụ chế tạo ................................................................. 23
Bảng 4.1. Kết quả thí nghiệm đo khối lượng riêng, khối lượng và thể tích trung bình
một hạt ........................................................................................................................... 33
Bảng 4.2. Kết quả thí nghiệm đo khối lượng thể tích của một số loại hạt .................... 35
Bảng 4.3. Kết quả thí nghiệm đo hệ số ma sát của các hạt lương thực ......................... 36
Bảng 4.4. Kết quả khảo nghiệm xác định các chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật của máy
MNCTL – 100 ............................................................................................................... 49

viii
 


Chương 1
MỞ ĐẦU

1.1. Đặt vấn đề nêu tính cần thiết thực hiện đề tài (tính cấp thiết của đề tài)
Độ nhỏ sản phẩm nghiền đặc trưng bởi kích thước sản phẩm. Yêu cầu về kích
thước sản phẩm là một trong những yêu cầu kỹ thuật quan trọng trong quá trình
nghiền. Tùy theo công nghệ sản xuất, yêu cầu về độ nhỏ sản phẩm nghiền khác nhau.
Ví dụ đối với công nghệ sản xuất thức ăn thủy sản yêu cầu độ nhỏ sản phẩm nghiền
phải đạt kích thước dưới 250µm để đảm bảo độ bền viên thức ăn sau khi ép. Đối với
công nghệ sản xuất bánh đậu xanh, hỗn hợp bột dinh dưỡng ngũ cốc lại yêu cầu kích
thước sản phẩm nghiền phải dưới 90µm. Nhưng với nguyên liệu bột lương thực trong
công nghệ sản xuất các loại sản phẩm thực phẩm dạng màng và sợi thì yêu cầu về độ
nhỏ phải dưới 70 µm để đảm bảo độ dính, độ mỏng cho quá trình tạo hình sản phẩm
sau này.
Công nghệ nghiền và sử dụng các nguyên liệu có độ nhỏ dưới 100 µm được gọi
là công nghệ maicro, còn độ nhỏ dưới 0,1 µm được gọi là công nghệ nano. Công nghệ
maicro, nano là những công nghệ phức tạp, có nhiều sự biến đổi đi theo về các quá
trình lý, hóa, cơ học và sinh học. Việc nghiền nhỏ để đảm bảo công nghệ maicro
thường rất phức tạp về kỹ thuật và công nghệ, cho năng suất thấp, chi phí năng lượng
riêng cao.
Các loại bột được sản xuất từ các hạt lương thực, hay củ quả để làm thực phẩm
cho người hầu hết đều thuộc công nghệ maicro, nên khó nghiền. So sánh giữa nghiền
hạt lương thực và nghiền củ quả để đạt sản phẩm thuộc công nghệ nghiền maicro thì
nghiền hạt lương thực khó khăn hơn, vì hạt lương thực có độ bền cơ học cũng như cấu
trúc vật liệu bền hơn so với củ quả. Để nghiền nhỏ hạt lương thực có thể tiến hành
nghiền khô và nghiền ướt. Việc nghiền khô thường áp dụng cho sản phẩm nghiền với
1
 


mục đích lưu trữ và chỉ áp dụng cho một vài loại hạt dễ nghiền, tạo keo tốt khi trộn với
nước như bột mỳ. Thiết bị nghiền thường là các loại cối xay đá (trước đây) hay hệ
thống máy nghiền trục hiện đại (hiện nay) kết hợp với quá trình phân loại bằng rây.

Nghiền ướt thường chỉ áp dụng cho sản phẩm nghiền được sử dụng ngay cho các khâu
chế biến tiếp theo hoặc nước là một thành phần tham gia vào quá trình chế biến. Nếu
muốn lưu trữ thì sản phẩm sau khi nghiền ướt phải đưa đi sấy khô. Đại đa số các loại
hạt ngũ cốc ở các nước Nam Á và Đông Nam Á hoặc sử dụng ở dạng hạt hoặc chế
biến thành sản phẩm dạng màng, sợi nên người ta thường chọn phương pháp nghiền
ướt. Thiết bị nghiền ướt trước đây bằng máy nghiền kiểu thớt (cối đá), sau khi nghiền
sản phẩm phải lọc bằng lắng gạn hay rây ướt. Hiện nay trên thị trường đã bắt đầu sử
dụng một số thiết bị nghiền ướt kiểu công nghiệp như máy nghiền búa cánh, máy
nghiền côn thủy lực. Đặc biệt là máy nghiền côn thủy lực là mẫu máy ra đời vào
những năm đầu 2000 do Trung Quốc là nước duy nhất công bố sản xuất dạng sản
phẩm thương mại. Do máy nghiền côn thủy lực là một nguyên lý nghiền mới lại là sản
phẩm thương mại, nên lý thuyết tính toán loại máy nghiền này chưa được hệ thống hóa
hoàn chỉnh và công bố. Máy nghiền côn thủy lực là loại máy nghiền không dùng sàng
để phân ly mà dùng khe hở giữa rô to với buồng nghiền để giới hạn kích thước lớn
nhất của sản phẩm nghiền. Vì vậy sản phẩm nghiền chưa đảm bảo yêu cầu về kích
thước theo yêu cầu công nghệ. Do đó, loại máy nghiền này chưa đi vào sản xuất ở
nước ta. Vì vậy việc nghiên cứu thiết kế cải tiến máy nghiền côn thủy lực theo hướng
tìm hiểu công nghệ và thiết bị nghiền mới này mang tính thời sự và có ý nghĩa ứng
dụng cao.
Được sự cho phép của Nhà trường và Khoa Cơ khí Công Nghệ, dưới sự hướng
dẫn của PGS.TS.Trần Thị Thanh, em đã tiến hành thực hiện đề tài:
“Nghiên cứu thiết kế, chế tạo máy nghiền côn thủy lực MNCTL – 100 năng
suất 100 kg/h”.
1.2. Mục đích nhiệm vụ của đề tài
Thiết kế, chế tạo và khảo nghiệm được máy nghiền côn thủy lực để tìm hiểu
nguyên lý nghiền mới cả về lý thuyết lẫn thực nghiệm nhằm đánh giá khả năng ứng
dụng của loại máy nghiền này vào trong các ngành công nghiệp chế biến trong nước.
2
 



1.3. Nội dung nghiên cứu
 Nghiên cứu tổng quan về máy nghiền côn thủy lực.
 Nghiên cứu tính chất cơ lý của một số loại hạt lương thực dùng làm cơ sở dữ
liệu trong việc thiết kế máy nghiền.
 Tính toán, thiết kế máy nghiền hạt dạng côn thủy lực MNCTL – 100 năng suất
100 kg/h.
 Chế tạo máy nghiền côn thủy lực MNCTL – 100.
 Khảo nghiệm.

3
 


Chương 2
TỔNG QUAN

2.1.

Đối tượng nghiên cứu

2.1.1. Đối tượng nghiền
a) Vật liệu nghiền
Các hạt lương thực dùng nghiền ướt để chế biến các sản phẩm thực phẩm dạng
sợi và màng, hay bột khô gồm có ngô hạt, gạo và đậu xanh. Còn các loại hạt lương
thực khác ít dùng trong chế biến các sản phẩm đã nêu.
Các tính chất cơ lý ảnh hưởng đến quá trình công nghệ nghiền ướt của ngô hạt,
gạo và đậu xanh (trình bày ở bảng 2.1) gồm có:
Bảng 2.1. Một số tính chất của ngô hạt, gạo và đậu xanh
Hệ số ma sát

Trọng
Trọng lượng
lượng
Nội ma
Với
1000 hạt (g)
riêng
sát
thép
(g/cm3)
Ngô hạt
600  800 1,25  1,35 240,1  260,5 0,4  0,6
36 – 37
Gạo
750  850 1,41  1,49 18,1  22,8
Đậu xanh
1,36  1,45 65,1  78,2
Ghi chú: (*): Theo Bùi Đức Hợi, 2006, [TL 7].
Tên
nguyên
liệu

Khối
lượng thể
tích

Độ ẩm hạt
trước khi
chế biến
(%)

13 – 14
13 – 14
13 – 14

+ Các thông số hình học của hạt nguyên liệu:
Các thông số hình học của hạt nguyên liệu ảnh hưởng đến các thông số kỹ thuật
và công nghệ của thiết bị nghiền như mức độ nghiền, khả năng thông qua bộ phận
nghiền hay năng suất, mức chi phí năng lượng riêng của quá trình nghiền,…Các thông
số hình học của hạt bao gồm hình dạng hạt, các kích thước theo 3 chiều hay đường
kính tương đương của hạt, thể tích hạt. Các thông số hình học của hạt nguyên liệu có
sự khác nhau rõ rệt ở từng đối tượng. Ngay bản thân ở mỗi đối tượng thì các thông số
này cũng có sự phân bố chuẩn.
4
 


+ Khối lượng riêng:
Khối lượng riêng đặc trưng cho mật độ vật chất của hạt thuộc về thông số kết
cấu – cơ học – thể tích của hạt. Khối lượng riêng ảnh hưởng đến quá trình truyền tác
động cơ học khi phá hủy hạt, vì thế ảnh hưởng rất lớn đến quá trình nghiền phá hủy
hạt. Ở máy nghiền búa, khối lượng riêng ảnh hưởng đến chọn vận tốc búa nghiền.
Khối lượng riêng của các hạt khá đồng nhất nằmn trong khoảng từ 1,2  1,4 kg/dm3
với các loại hạt lương thực mới thu hoạch và làm khô tới độ ẩm từ 12  14 %. Theo
thời gian, khối lượng riêng của hạt giảm dần cho đến khi bị phá hủy hoàn toàn bằng
quá trình sinh học.
+ Khối lượng riêng thể tích:
Khối lượng thể tích của khối hạt cũng thuộc về thông số kết cấu – cơ học – thể
tích của hạt. Khối lượng thể tích ảnh hưởng đến dung tích chứa vật liệu ở các bộ phận
cấp liệu hay vận chuyển.
+ Độ ẩm:

Độ ẩm là thông số vật lý ảnh hưởng hầu hết đến các thông số cơ lý khác của
hạt. Trong quá trình nghiền ướt hay nghiền thủy lực, với sự tham gia của nước nên độ
ẩm hạt không được xem là ảnh hưởng đến quá trình nghiền vì nước là một thành phần
công nghệ khi nghiền. Trong nghiền khô, độ ẩm hạt ảnh hưởng rất lớn đến toàn bộ quá
trình nghiền.
+ Độ cứng, độ bền:
Độ cứng và độ bền thuộc về thông số kết cấu – cơ học của hạt. Đặc trưng bởi
khả năng chống lại biến dạng và ứng suất phá vỡ vật thể. Sử dụng để xác định chế độ
làm việc và lực nghiền.
+Các tính chất bề mặt:
Các tính chất bề mặt đặc trưng bởi ma sát. Ma sát ảnh hưởng quyết định khi cơ
chế nghiền bằng quá trình trượt các lớp vật liệu hay với bề mặt tiếp xúc. Ma sát còn
ảnh hưởng đến quá trình chuyển động của vật liệu khi cấp liệu, trong buồng nghiền và
tháo sản phẩm.
b) Công nghệ nghiền (Theo [TL7])
5
 


Công nghệ nghiền của máy nghiền côn thủy lực là nghiền nước, dùng chế biến
các hạt lương thực thành sản phẩm cuối cùng dạng sợi như bún, bánh hỏi, miến (đậu
xanh), bánh đa,…dạng màng như bánh tráng, bánh phở, bánh cuốn,…hoặc dạng bột
sau khi qua khâu sấy và làm tơi. Sản phẩm nghiền là bột ướt có ẩm độ trên 60 %. Tùy
theo phương pháp và thiết bị nghiền mà sản phẩm nghiền có hoặc không tiến hành
phân loại để có độ nhỏ không lớn hơn 70 m. Để có sản phẩm dạng khô, phải tiến
hành sấy và làm tơi.

Hình 2.1. Quy trình chế biến bột gạo theo phương pháp thủ công.
Hình 2.1 giới thiệu quy trình công nghệ chế biến bột ướt theo phương pháp sản
xuất thủ công và công nghiệp. Các công đoạn của quy trình này gồm:

+ Ngâm: Mục đích quá trình ngâm là giúp hạt mềm dễ xay mịn. Trong khi ngâm, nước
sẽ ngấm vào hạt (hydrat hóa) làm mềm, lớp màng của tế bào, giúp quá trình xay và
tinh bột được giải phóng được dễ dàng khi xay. Thời gian ngâm 1-2 giờ ở nhiệt độ
thường.
+ Nghiền: Quá trình nghiền sẽ phá vỡ cấu trúc hạt và lớp màng bao tế bào, giúp giải
phóng tinh bột chứa trong bột lạp của tế bào hạt. Ngoài ra quá trình xay còn giúp đồng
6
 


nhất khối hạt hình thành dạng bột. Để quá trình xay được dễ dàng, hạt khi xay sẽ được
bổ sung với nước.
+ Khuấy: Mục đích của quá trình khuấy sẽ giúp các phần tử tinh bột thoát ra hoàn toàn
khỏi các túi bột lạp giúp tăng hiệu suất thu hồi tinh bột. Ngoài ra khi khuấy một số tạp
chất nhẹ còn lẫn sẽ nổi lên và được loại bỏ dễ dàng. Quá trình khuấy còn giúp lipit
(chất béo trong hạt) thoát ra và nổi lên và sẽ được loại bỏ. Nếu không khuấy kỹ thành
phần lipit còn lẫn trong bột sẽ tạo mùi khó chịu khi bảo quản.
+ Lắng gạn: Để tách bột ra khỏi nước có thể dùng 2 cách lọc, lắng gạn hoặc ly tâm. Do
các hạt tinh bột có khuynh hướng kết thành khối và rất mịn vì vậy rất dễ làm nghẹt lọc
nên làm cho thời gian lọc lâu và như vậy sẽ dễ gây chua bột. Phương pháp lắng gạn có
hiệu suất khá tốt và dụng cụ đơn giản, có thể làm với số lượng lớn tuy nhiên thời gian
lắng gạn lại kéo dài hơn so với phương pháp ly tâm. Thời gian lắng thường diễn ra
trong 3 đến 4 giờ cho một mẻ. Tuy nhiên, phương pháp ly tâm đòi hỏi đầu tư thiết bị
tốn kém nên ít được áp dụng.
+ Chia bột ướt: Sau khi lắng gạn sẽ thu được bột sẽ có dạng bột nhão. Khối bột này sẽ
được chia ra trên mâm tre được bọc vải. Khối lượng chia cần đồng đều trên các vĩ
nhằm đảm bảo bột khô đều. Lớp vải sẽ giúp việc lấy bột lên dễ dàng khi bột khô.
+ Phơi hoặc sấy: Bột sau khi chia sẽ được phơi hoặc sấy khô đến dưới 14% ẩm. Thời
gian phơi khoảng 4 - 6 giờ. Sau khi bột khô có thể đóng gói và bảo quản bột hoặc có
thể làm tơi rồi bao gói nhằm tăng giá trị cảm quan và thuận tiện trong chế biến sản

phẩm thực phẩm.
Trong quy trình công nghệ chế biến bột ướt theo phương pháp sản xuất công
nghiệp công đoạn làm khô được thay bằng sấy. Tùy theo loại thiết bị sấy mà sản phẩm
bột nhão có thể phân chia bột vào khay để sấy bằng máy sấy tĩnh hay vào băng để sấy
bằng băng tải hoặc được phân chia vào dòng không khí nóng để sấy bằng phương pháp
khí động.
2.1.2. Máy nghiền côn thủy lực
a) Cấu tạo
Máy nghiền côn thủy lực có cầu tạo trình bày như hình 2.2.

7
 


Hình 2.2. Cấu tạo máy nghiền côn thủy lực.
1. Phễu cấp liệu; 2 Côn nghiền; 3.Vỏ bơm ly tâm; 4.Buồng thu hồi sản phẩm;
5.Động cơ điện; 6. Bộ truyền động đai; 7.Trục; 8.Cửa ra sản phẩm nghiền;
9. Cánh bơm ly tâm; 10. Ro tô.
Côn nghiền 2 gồm có rô to côn và buồng nghiền. Rô to côn có dạng hình côn
lên phía trên theo hướng lắp và trên bề mặt côn có tiện các rãnh xoắn. Buồng nghiền
cũng có dạng hình côn và trên bề mặt cũng phay các rãnh xoắn. Đường sinh của bề mặt
côn buồng nghiền có góc nghiêng như của rô to côn, hay cắt mặt phẳng qua tâm trục ta
thấy đường sinh của bề mặt côn buồng nghiền với đường sinh của rô to côn song song
với nhau. Để điều chỉnh khe hở hướng kính giữa bề mặt buồng nghiền với bề mặt côn rô
to hay chính là khe hở buồng nghiền bằng cách dịch chuyển buồng nghiền lên hoặc
xuống. Các rãnh xoắn của côn nghiền và buồng nghiền đều có bước xoắn không đổi.
Bộ phận cấp liệu kiểu tự chảy theo phương dọc trục có dạng hình nón 1 được
lắp với côn nghiền 2 bằng mối ghép ren. Góc nghiêng đường sinh của phễu nạp liệu là
600, đảm bảo nguyên liệu với tác dụng của nước chảy xuống dễ dàng xuống côn nghiền.
8

 


Để tăng cứng cho phễu cấp liệu, miệng nón cấp liệu 1 được tăng cứng bằng vành tròn có
đường kính 12 mm.
Bộ phận thu hồi sản phẩm kiểu bơm ly tâm hướng kính 3, với cửa vào là cửa ra
buồng nghiền, còn cửa ra xoắn theo buồng thu hồi sản phẩm 4. Rô to bơm 10 chung trục
với rô to côn. Các cánh bơm 9 được lắp với rô to bơm bằng mối ghép bu lông để có thay
thế dễ dàng khi mòn.
Trục lắp rô to côn và rô to quạt 7 được đặt vuông góc với nền hay bệ máy được
lắp trên 2 ổ bi tự lựa có cùng ổ đỡ dạng xy lanh. Trục 7 nhận truyền động qua trục động
cơ điện 5 thông qua bộ truyền động đai thang 6. Bánh đai truyền động cũng như rô to
côn, rô to bơm đều được lắp dạng con son.
Khung máy có dạng hộp được đặt trên 4 bánh xe có khả năng di động dễ dàng.
Hệ thống cung cấp nước tham gia nghiền của máy nghiền côn có thể cung cấp bằng bơm
nước độc lập hoặc dùng chung hệ thống nước sản xuất. Khi dùng bơm nước hoạt động
độc lập cần có thùng chứa nước sản xuất riêng biệt.
Các chi tiết, bộ phận bằng kim loại trên máy nghiền côn đều làm bằng thép
không gỉ mã hiệu S304 theo tiêu chuẩn cho máy sản xuất thực phẩm.
b) Nguyên lý làm việc
Máy nghiền hạt côn thủy lực sử dụng nghiền ướt. Nguyên liệu được đưa vào
phểu cấp liệu (1) cùng với chất lỏng (nước) để tham gia vào quá trình cấp liệu và
nghiền. Hỗn hợp nguyên liệu nghiền khi vào côn nghiền 2 sẽ tham gia chuyển động
quay tròn bởi tác động của các rãnh xoắn trên rô to côn.
Sự tác động của rô to côn lên hỗn hợp nghiền về mặt chuyển động bao gồm:
+ Các hỗn hợp nghiền nằm trên bề mặt xoắn của rô to côn sẽ quay cùng với rô to côn.
+ Các hỗn hợp nghiền tiếp xúc với bề mặt của rô to côn sẽ bị chuyển động kéo theo
nhờ ma sát giữa hỗn hợp với bề mặt hoặc ma sát giữa các lớp vật liệu chuyển động.
+ Chuyển động quay tròn của khối hỗn hợp nghiền sẽ tạo lên lực ly tâm ép chặt chúng
với bề mặt buồng nghiền sinh ra lực ma sát giữa bề mặt buồng nghiền với hỗn hợp vật

liệu đang quay tròn.
+ Hỗn hợp vật liệu nghiền đều có xu hướng chuyển động xuống dưới do tác động của
trọng lực, rãnh xoắn và sức hút của bơm ly tâm.
9
 


Quá trình hay cơ chế nghiền trong buồng nghiền của máy nghiền côn thủy lực
gồm:
+ Dưới tác động của các cạnh sắc gân xoắn của cả rô to côn lẫn bề mặt buồng nghiền
lên khối hỗn hợp nghiền tạo lên quá trình nghiền cắt hay sự phá hủy vật liệu bởi tác
động cắt. Số lượng gân xoắn càng nhiều thì quá trình nghiền cắt càng lớn.
+ Dưới tác động của lực ma sát giữa bề mặt rô to côn và bề mặt buồng nghiền (bề mặt
gân xoắn của buồng nghiền) lên khối hỗn hợp nghiền sinh ra ứng suất tiếp phá hủy vật
liệu nghiền. Ngoài ra sự trượt các lớp của khối vật liệu nghiền theo phương hướng
kính do tác động hãm chuyển động quay của lực ma sát giữa khối vật liệu nghiền trong
buồng nghiền với bề mặt buồng nghiền. Sự phá hủy vật liệu trong trường hợp này là
do trượt. Sự phá hủy do trượt tăng lên về phía cuối buồng nghiền do các phần tử
nghiền lúc này đủ nhỏ, vận tốc quay của khối vật liệu nghiền mãnh liệt hơn.
+ Do cấu trúc hình côn và tác động nén ép của các dải xoắn trên rô to côn nghiền lên
khối vật liệu bị dồn ép theo chiều trục xuống phía dưới tạo nên ứng suất nén phá hủy
vật liệu nghiền.
Hỗn hợp sau khi ra khỏi buồng nghiền 2 được bơm ly tâm 3 đẩy ra ngoài hay
đưa đi nghiền lại. Tùy theo yêu cầu sử dụng mà hỗn hợp được tách nước để giảm ẩm
bằng các phương pháp lắng hay lọc.
2.2.

Kết quả nghiên cứu về quá trình nghiền thủy lực và máy nghiền côn thủy
lực ở trong và ngoài nước


2.2.1. Kết quả nghiên cứu về quá trình nghiền thủy lực ở trong và ngoài nước
2.2.1.1.

Khái niệm nghiền – thủy lực

a) Khái niệm quá trình nghiền (Theo [TL12])
Nghiền là quá trình phá hủy vật thể rắn bằng lực cơ học thành các phần tử,
nghĩa là bằng cách đặt vào vật thể rắn các ngoại lực mà các lực này lớn hơn lực hút
phân tử của vật thể rắn đó. Kết quả của quá trình nghiền là tạo nên nhiều phần tử cũng
như hình thành nên nhiều bề mặt mới.
Ngoại lực tác động lên vật thể nghiền có thể là lực va đập, nén ép, kéo, cắt, chà
xát, mài, bẻ và rung động. Ứng suất phá hủy vật thể nghiền có thể là ứng suất pháp
(kéo hoặc nén) hay ứng suất tiếp.
10
 


Môi trường nghiền là môi trường thủy lực ở dạng chất lỏng hay khí mà trạng
thái áp suất có thể là dư hay chân không. Đại đa số máy nghiền trong công nghiệp sản
xuất thức ăn chăn nuôi hiện nay là có môi trường nghiền là không khí.
b) Khái niệm quá trình thủy lực
Quá trình thủy lực là tất cả các quá trình vật lý hay cơ học diễn ra trong môi
trường chất lỏng hay chất khí ở cả trạng thái đứng yên hay chuyển động.
Quá trình nghiền thủy lực là quá trình nghiền xảy ra trong môi trường chất lỏng
nhằm phân biệt với quá trình nghiền xảy ra trong môi trường là không khí. Chất lỏng
trong môi trường nghiền là chất lỏng phi Niutơn thuộc nhóm có đặc trưng lưu biến
không phụ thuộc thời gian gần giống với chất dẻo giả lỏng và chất lỏng đilatan.
2.2.1.2.

Kết quả nghiên cứu về quá trình nghiền thủy lực ở trong và ngoài nước


Nghiền là công nghệ gia công được ứng dụng trong nhiều ngành công nghiệp
sản xuất, chế biến với mục đích làm nhỏ vật liệu tới kích thước theo yêu cầu công
nghệ, đã được xây dựng và phát triển thành một bộ môn khoa học. Bằng các thuyết
nghiền diện tích của P. Rv. Rittingo (1867), thuyết thể tích của V.L. Kirpitrev (1874)
và Ph. Kik (1885), thuyết tổng hợp của P. A. Rebinder (1928), thuyết dung hòa của Ph.
C. Bon (1952) [TL12] đã được các nhà khoa học sau đó kiểm chứng, phát triển bằng
thực nghiệm đã hệ thống hóa thành lý thuyết nghiền mang tính hệ thống để giải thích
cơ chế nghiền phá hủy vật thể và làm cơ sở tính toán, sáng chế các công nghệ, thiết bị
nghiền trong đó có quá trình nghiền thủy lực.
Quá trình nghiền thủy lực gắn với công nghệ sản xuất sản phẩm nghiền ở dạng
chất lỏng phi Niutơn có đặc trưng lưu biến không phụ thuộc thời gian như chất lỏng
bingam (dẻo quánh), bột nhão (chất dẻo giả lỏng), chất lỏng đilatan và dạng chất lỏng
phi Niutơn có đặc trưng lưu biến phụ thuộc thời gian như như chất lỏng rêôpêc. Thí dụ
công nghệ sản xuất các loại sản phẩm thực phẩm dạng màng và sợi chế biến từ hạt
lương thực, cacao, sơn, chế biến quặng kim loại,…
Công nghệ nghiền thủy lực ra đời từ rất sớm trước cả khi ra đời máy móc cơ
khí. Từ lâu con người đã biết nghiền bột nước từ gạo, hay ngô hạt để làm bánh bằng
các công cụ thủ công như cối xay đá sử dụng sức người, súc vật kéo hay sức gió nhằm
đạt độ nhỏ bột cần thiết mà phương pháp nghiền khô lúc đó không thể đạt được. Hầu
11
 


hết cơ chế nghiền trong máy nghiền thủy lực hay nghiền nước là nghiền cắt hay chà
xát. Vì vậy thiết bị nghiền thủy lực chủ yếu là máy nghiền búa cánh, máy xay kiểu
thớt, máy nghiền kiểu cánh xoắn, máy nghiền kiểu côn thủy lực.
Quá trình nghiền chà xát, với sự phá hủy chủ yếu do các cạnh sắc của răng
nghiền trên bề mặt chà xát cắt phá hủy vật nghiền nên sẽ làm gia tăng nhiệt độ cho môi
trường nghiền và vật thể và thiết bị nghiền. Nước trong môi trường nghiền sẽ hấp thụ

nhiệt lượng, làm sạch tốt cạnh sắc hay bề mặt nghiền giúp làm giảm nhiệt độ sản phẩm
nghiền, nâng cao hiệu quả quá trình nghiền mài hay cắt thuận lợi hơn.
Năm 2007, PGS.TS.Trần Thị Thanh cùng các cộng sự có những công bố đầu
tiên về máy nghiền kiểu búa cánh – thủy lực (hình 2.3) [TL4] dùng trong công nghệ
nghiền bùn đỏ là chất thải trong khai thác quặng nhôm. Sản phẩm sau khi nghiền là
chất lỏng phi Niutơn có đặc trưng lưu biến phụ thuộc thời gian rêôpêc được làm chất
keo tụ trong xử lý chất thải. Cơ chế nghiền trong máy nghiền kiểu búa cánh – thủy lực
chủ yếu phá hủy vật thể nghiền bằng trượt cắt và ma sát.

Hình 2.3. Sơ đồ cấu tạo máy nghiền kiểu búa cánh – thủy lực.
1. Vỏ máy; 2. Tấm nhám; 3. Rô to; 4. Lưới sàng; 5. Bánh đai;
6. Trục rô to; 7. Búa nghiền; 8. Nước vào máy; 9.Máng cấp liệu.
Năm 2009, Th.S.Nguyễn Thị Kiều Hạnh cùng các cộng sự đã phát triển ứng
dụng máy nghiền kiểu búa cánh – thủy lực này để nghiền gạo làm bún với tên gọi
MNBU – 100 (hình 2.4) với sản phẩm nghiền là chất lỏng phi Niutơn dạng dilatan.
Các kết quả khoa học công bố chủ yếu là thực nghiệm và ứng dụng.
12
 


a

b

Hình 2.4. Máy nghiền kiểu búa cánh – thủy lực MNBU – 100.
a – Cấu tạo buồng nghiền MNBU – 100 ; b – Khảo nghiệm MNBU – 100.
Các thông số kỹ thuật chính của máy nghiền bột ướt MNBU – 100 như sau:
+ Đường kính bề mặt buồng nghiền: 330 mm;
+ Đường kính rô to cánh búa: 320 mm;
+ Chiều cao buồng nghiền: 115 mm;

+ Đường kính lỗ sàng: đầu nhỏ là bề mặt bường nghiền là 0,1; đầu lớn khi sản phẩm
nghiền thoát ra là 0,5.
+ Diện tích bề mặt sàng: 115 mm x 1.036 mm.
+ Số vòng quay của rô to – búa nghiền kiểu cánh: 2.500 vg/ph.
+ Công suất động cơ: 2,2 kW.
Với ưu điểm vượt trội về chất lượng sản phẩm nghiền nhỏ và đồng nhất hơn,
năng suất cao hơn, chi phí năng lượng thấp hơn, khả năng cơ khí hóa và tự động hóa
cao hơn, nên hiện nay máy nghiền kiểu búa cánh – thủy lực đã thay thế gần như hoàn
toàn trong công nghệ nghiền bột gạo phục vụ sản xuất các sản phẩm thực phẩm dạng
màng và sợi.
Dựa vào cấu tạo và nguyên lý làm việc của máy nghiền kiểu búa – cánh thủy
lực cho thấy, quá trình nghiền vỡ vật thể chủ yếu là do tác động cắt trượt, ma sát của
các cạnh búa cánh và bề mặt vỏ buồng nghiền. So với máy nghiền kiểu đĩa thì hiệu quả
nghiền của máy nghiền kiểu búa cánh – thủy lực có cao hơn nhưng thực sự vẫn còn
thấp, vì bị giới hạn tổng chiều dài các cạnh của búa cánh và rô to quay trong môi
trường có lực cản lớn.
2.2.2. Kết quả nghiên cứu về máy nghiền côn thủy lực ở trong và ngoài nước
13
 


Cho đến thời điểm hiện nay, mặc dù đã là sản phẩm thương mại, nhưng các
công bố về máy nghiền côn thủy lực cả về lý thuyết, thực nghiệm, tiếp thị còn rất ít. Ở
trong nước chưa có một công bố khoa học nào về máy nghiền côn thủy lực trên các tạp
chí khoa học hay thấp hơn là các tập san, nội san, kỷ yếu hội nghị khoa học. Chỉ đến
năm 2010, trên thị trường mới bắt đầu xuất hiện những mẫu máy nghiền côn thủy lực
đầu tiên ứng dụng trong công nghiệp chế biến nông sản thực phẩm của Trung Quốc.
Hình 2.5 và hình 2.6 giới thiệu các mẫu máy nghiền ướt do Trung Quốc sản xuất
quảng cáo thương mại.
Năm 2012, model JMF – 80 đã được Công ty TNHH XNK máy móc thiết bị

Hòa Thành ( Địa chỉ: 948 Tân Kỳ - Tân Quý, phường Bình Hưng Hòa, quận Bình Tân,
Thành phố Hồ Chí Minh) chào bán với giá 70 triệu đồng. Theo bảng 2.2, cho thấy yêu
cầu về kích thước nguyên liệu đầu vào rất cao, với cỡ nguyên liệu từ 1 – 0,01 mm. Yêu
cầu này không đáp ứng cho tất cả các nguyên liệu nông sản dạng hạt. Mặt khác sản
phẩm đầu ra có kích thước quá nhỏ, không cần thiết cho các đối tượng thực phẩm dạng
màng và sợi đã nêu. Tại Thành phố Hồ Chí Minh, một cơ sở y tế đã đặt mua để nghiền
súp và cháo làm thực phẩm cho bệnh nhân, nhưng qua lắp đặt chạy thử không đạt yêu
cầu về kích thước sản phẩm nghiền lẫn năng suất, nên đã trả lại máy.

Hình 2.5. Máy nghiền ướt kiểu trục

Hình 2.6. Máy nghiền ướt kiểu trục

ngang (Model JML).

đứng (Model JMF).

Các thông số kỹ thuật cơ bản của các loại máy này được nhà cung cấp giới
thiệu như bảng 2.2.

14
 


Bảng 2.2. Các thông số kỹ thuật cơ bảncủa máy nghiền ướt(*)
Model

Độ
mịn
(m)


Cỡ nguyên
liệu (mm)

Năng
suất
(tấn/h)

JML-50
JML-80
JML-100
JML-120
JML-140
JMF-80
JMF-100
JMF-120
JMF-140
JMF-200

5-40
3-40
2-40
2-40
2-40
2-40
2-40
2-40
2-40
2-40


1- 0,01
1- 0,01
1- 0,01
1- 0,01
1- 0,01
1- 0,01
1- 0,01
1- 0,01
1- 0,01
1- 0,01

0,01-0,2
0,3-1
0,5-2
0,7-3
1-4
0,3-1
0,5-2
0,7-3
1,4
2-7

Công
suất
động
cơ
(kW)
1,1
3,0
5,5

7,5
11
4
5,5
7,5
11
15

Số vòng
quay rô to
(vg/ph)

Đường
kính rô to
(mm)

Kích thước
cao x rộng x
dài

2.900
2.900
2.900
2.900
2.900
1.800-3200
1.800-3200
1.800-3200
1.800-3200
1.800-3200


50
80
100
120
140
80
100
120
140
200

420x280x760
520x400x900
560x420x950
560x420x950
66x450x1000
640x550x1030
750x620x1080
750x620x1080
820x700x1250
890x800x1550

* Nguồn: />Xem xét theo tiêu chí về thông số kỹ thuật của máy nghiền côn thủy lực các họ
JML, JMF cho thấy mẫu máy nghiền này chưa phù hợp với yêu cầu của sản xuất và
tiêu dùng ở nước ta. Bên cạnh đó, một tồn tại của loại máy nghiền này là điều chỉnh độ
nhỏ sản phẩm nghiền bằng cách điều chỉnh khe hở theo phương hướng kính giữa bề
mặt buồng nghiền với rô to côn nghiền, nên khó đảm bảo về tiêu chuẩn giới hạn độ
nhỏ lớn nhất của khối sản phẩm nghiền.
2.3.


Ý kiến thảo luận

2.3.1. Về ưu điểm
2.3.1.1.

Ưu điểm về kết cấu

1) Máy nghiền côn thủy lực có kết cấu gọn, đẹp, bền vững, chiếm ít diện tích lắp đặt
thao tác, năng suất trên một đơn vị diện tích mặt bằng cao;
2) Kết cấu rô to nhỏ, gọn nên dễ cân bằng và nâng cao vận tốc. Máy làm việc êm dịu,
rung động ít;
3) Dễ vận hành và bảo dưỡng do điều khiển, điều chỉnh, tháo lắp dễ dàng, phổ thông
hóa việc sử dụng máy. Dụng cụ tháo lắp thông dụng, số lượng dụng cụ dùng trong
tháo lắp máy ít. Lắp đặt máy đơn giản;
4) Có khả năng cơ khí hóa và tự động hóa các khâu cấp liệu và thu hồi sản phẩm
nghiền;
15
 


5) Vật liệu hoàn toàn bằng thép không gỉ dùng trong sản xuất thực phẩm (S 304).
2.3.1.2.

Ưu điểm về nguyên lý làm việc

1) Gia tăng được số cạnh sắc, nên nâng cao hiệu quả nghiền vỡ;
2) Quá trình nghiền chủ yếu là nghiền cắt, nghiền mài nên thích hợp với việc nghiền
siêu mịn và nghiền thuỷ lực;
3) Kết hợp được nhiều phương pháp nghiền để nâng cao quá trình nghiền cắt và

nghiền mài;
3) Phù hợp với các quá trình thủy lực: nạp, nghiền và tháo sản phẩm.
2.3.2. Về tồn tại
2.3.2.1.

Các tồn tại không có khả năng khắc phục

1) Cấu tạo rô to côn nghiền phức tạp, chỉ có thể gia công trên máy cắt gọt kim loại
chuyên dùng, nên giá thành máy cao.
2) Chỉ có thể nghiền thủy lực với môi trường nghiền là chất lỏng, không thể nghiền
trong môi trường không khí vì làm gia tăng nhiệt độ hỗn hợp nghiền;
3) Độ nhỏ sản phẩm có tính đồng nhất không cao;
4) Khó điều chỉnh độ nhỏ sản phẩm nghiền;
5) Nghiền to không phù hợp.
2.3.2.2.

Các tồn tại có khả năng khắc phục

1) Có thể thay thế bề mặt buồng nghiền dạng côn xoắn gây khó khăn trong chế tạo
bằng bề mặt côn có lỗ khoan. Việc khắc phục này không những làm đơn giản hóa về
kết cấu mà còn có khả năng nâng cao hiệu quả nghiền do tăng số cạnh sắc tham gia
nghiền (tăng được tổng số cạnh sắc là tổng chu vi các lỗ khoan);
2) Kiểm soát độ nhỏ sản phẩm nghiền thông qua thiết kế thêm bộ phận nghiền kiểu
búa cánh – thủy lực làm nhiệm vụ nghiền bổ sung và phân ly sản phẩm nghiền bằng
lưới sàng có lỗ côn.
2.3.3. Về phương pháp tính toán và thiết kế máy nghiền côn thủy lực
2.3.3.1.

Tính toán năng suất


Năng suất máy nghiền côn thủy lực là năng suất vận chuyển của rô to côn xoắn.
Vì vậy phương pháp tính toán năng suất máy nghiền côn thủy lực là phương pháp tính
toán vít tải đứng nhiều đầu mối với máy nghiền côn thủy lực dạng đứng (như họ máy
16