Ép phân chia pha lỏng rắn

ÉP PHÂN CHIA PHA LỎNG RẮN I.ĐẶT VẤN ĐỀ Sản phẩm nông sản khi bán ra một cách thuần tuý, thì có giá thành rất thấp,để nâng cao giá thành sảm phẩm cần thông qua chế biến, và thông qua chế biến nó còn bảo quản được nông sản lâu hơn.Trong chăn nuôi do đặc điểm sinh lý của vận nuôi mà mỗi loại thích hợp với kiểu thức ăn như gà, các loại gia cầm thích ăn thức ăn có dạng viên, thức ăn cho các loại hai sản có dạng viên thì hiệu quả sử dụng thức ăn của chúng cao hơn, ít bị phân tán trong nước hơn chính vi vậy máy ép viên đã đảm nhiêm được nhiệm vụ đó.Ở Việt Nam hiện nay máy ép nông sản được sử dụng khá phổ biến trong các nhà máy chế biến thực phẩm, và nhà máy chế biết thức ăn chăn nuôi. với nhiều loại máy khác nhau theo các nguyên lý khác nhau. Sau đây tôi xin trình bày về một số vấn đề như ép phân chia pha lỏng rắn, đánh giá ưu, nhược điểm và phậm vi sử dụng của từng bộ phận ép, và một số máy ép thông dụng hiện nay. II. NỘI DUNG NGHIÊN CỨU 2.1.Trình bày về ép phân chia pha lỏng -rắn a) Mục đích Ép là quá trình tác động lực cơ học vào vật liệu làm cho vật liệu biến dạng, nhằm : - Phân chia pha lỏng - rắn để khai thác vật liệu : ép lấy nước đường trong thân cây mía, ép lấy dịch bào trong rau quả, ép lấy dầu nằm trong các hạt có dầu (lạc, vừng, đậu tương,...). Ngoài ra, việc phân chia pha lỏng - rắn còn nhằm phục vụ cho các quá trình chế biến tiếp theo : ép loại bỏ bớt nước thay cho giai đoạn sấy sơ bộ trong chế biến chè, ép dát mỏng cuộng thuốc lá trước khi thái,... - Tạo hình cho nguyên liệu, nghĩa là làm 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. 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. Quá trình ép không làm thay đổi đáng kể về hoá học và sinh hoá, mà chủ yếu làm biến đổi cấu trúc, trạng thái liên kết, làm giảm thể tích và tăng khối lượng riêng. 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 ép phân chia pha lỏng - rắn, nếu sản phẩm cần thu là chất lỏng thì phải đạt hiệu suất ép cao, lượng chất lỏng còn 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. 2.2. Các nguyên tắc làm viêc của bộ phận ép 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 (ép tách nước) hoặc liên kết các phần tử vật liệu với nhau (ép tạo hình). 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. Khi ép tạo hình, 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 Các nguyên lý làm việc chung của máy ép nguyên liệu thường là ép, đùn, cán, vê. Chủ yếu là nguyên lý ép (trong buồng kín có đáy cố định), hoặc đùn (ép và đẩy theo buồng hở có đáy di động qua các lỗ khuôn). Hình 6.1 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. 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 ¸ 800C. Khi nguyên liệu được ép hay đùn ra khỏi khuôn ép sẽ có độ ẩm tới 17%, nhiệt độ tới 800C. Sau khi ép, các viên phải được làm lạnh và khô, tới nhiệt độ 50 ¸ 600C và độ ẩm < 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/m3. 2.3.Các loại máy ép phổ biến biến Máy ép khung chữ H Lực ép: 100T Lực kéo: 40T Hành trình: 200 - 500 Bàn dưới di chuyển Máy ép thủy lực 630T với hệ thông nạp liệu tự động dùng cho hệ ép gạch chịu lửa Tổng công suất máy: 75 kW Tốc độ ép tự động: 2 viên/phút Nạp liệu tự động Điều khiển phù hợp với các chất liệu làm gạch khác nhau Máy ép gạch chịu lửa lực ép 1600T với hệ thống nạp liệu tự động Tổng công suất máy: 35 kW Tốc độ ép tự động: 2 viên/phút Nạp liệu tự động Điều khiển phù hợp với các chất liệu làm gạch khác nhau Máy ép ván dăm Lực ép: 400T Kích thước bàn máy: 2700 x 1350 Hoạt động tự động Nạp liệu bằng tay Máy ép thủy lực 1200T Máy ép đế giày 150T Lực ép: 150T, 05 thớt nhiệt, 10 đế/lần ép Điều khiển tự động Có cơ cấu nâng, hạ khuôn bằng khí nén Máy ép gia nhiệt sửa lốp xe máy hỏng theo công nghệ Nhật Bản Nhiệt độ lưu hóa: 150 - 170 (độ C) Lực ép khi sửa lốp: 750 - 1050 kg Tốc độ sửa lốp hỏng: 10 - 15 lốp/giờ Máy ép thử mẫu bê tông Lực ép: 200 - 400T Kích thước bàn máy: 400x400x600 Lưu giữ các thông số kỹ thuật sau khi ép: áp lực ép (kg/cm2) hoặc lực ép (kN) Dây chuyền ép mũ cứng phục vụ quốc phòng Năng suất cao, tiết kiệm năng lượng và nhân công phục vụ, cải thiện điều kiện lao động của công nhân Máy ép giấy thải trong các xưởng in, xưởng sản xuất các sản phẩm bằng giấy: 10 - 15T Điều khiển tự động Giảm thể tích giấy thải khi di chuyển, giảm nhẹ công lao động của công nhân , tao môi trường sạch đẹp cho xưởng sản xuất Máy ép để đóng gói bao bì nhựa Lực ép tối đa: 100T Kích thước bàn máy: 1250x1250 Khe hở làm việc: 2000 Điều khiển tự động Máy ép lưu hóa các sản phẩm cao su kỹ thuật: 15 - 60T Lực ép tối đa: 15 - 60T Tốc độ lưu hóa: 30 giây - 2 phút Năng suất cao, chất lượng cao su tốt Làm gioăng, phốt cao su Máy ép cho các sản phẩm gỗ kỹ thuật: 15 - 20T Ép phẳng các mặt bàn bằng gỗ. Kích thước lớn nhất: 800x800 Năng suất cao, chất lượng tốt Máy đột lỗ Bumper cho công ty Toyota việt Nam Đột các loại lỗ công nghệ trên xe ôtô với vật liệu phi kim loại Năng suất đột cao: 2 lỗ/01 lần đột Công suất tiêu thụ năng lượng thấp An toàn cho người lao động 2.4. Phân tích các thông số ảnh hưởng đến quá trình ép nông sản thực phẩm ,từ đó nêu ưu nhược điển và phạm vi sử dụng của mỗi loại kết cấu bộ phận ép? 2.4.1. Các thông số ảnh hưởng đến quá trình ép nông sản thực phẩm. a) Độ nén ép l được tính bằng : l=V/V1 V và V1 : thể tích của hỗn hợp trước và sau khi nén ép. Nếu buồng ép có tiết diện S không đổi thì : l= Sh0/Sh1=h0/h1 h0 và h1: chiều cao lớp hỗn hợp trước và sau khi ép. Ta cũng có thể tính : l= p0/p1 r0 và r1- khối lượng thể tích của hỗn hợp trước và sau khi ép, kg/m3. b) Độ rỗng P của khối hỗn hợp được xác định bằng : P = V0 / V = 1 - V - thể tích của toàn bộ khối hỗn hợp V0- thể tích của các khoảng trống giữa các phần tử Vr - 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' = V0' / V' = 1 - V' - thể tích của cả khối đã nén ép V0' - thể tích của các khoảng trống giữa các phần tử Vr' - thể tích phần chất rắn trong khối đã ép. Đối với rau cỏ, thể tích V0' còn gồm cả phần nước trong khối rau cỏ. Độ rỗng P được tính theo công thức : P = .100 (%) = Độ hổng liên quan chặt chẽ với khối lượng thể tích r của nguyên liệu tơi, giảm theo tuyến tính khi tăng r. Đối với các viên hay bánh có r = 600 ¸ 800kg/m3 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. 2.4.2. Ưu nhược điểm và phạm vi sử dụng của mỗi loại kết cấu bộ phận ép a. Trường hợp nén ép trong khuôn kín (có đáy) Ưu điểm: giữ dinh dưỡng sinh tố kháng sinh tốt Công nghện đơn giản vẫn bảo đảm được năng suất cao Kích thước dược chế tạo phù hợp đem lại hiệu quả sử dụng Nhược điểm: nếu cung cấp không đầy nhiên liệu thì không đảm bao chất lượng ép. Khó lấy sản phẩm ra ngoài . Ép ở nhiệt độ cao thì phải làm nguội . Có thể gây gãy vỡ trong quá trình ép. Khi áp suất giảm thì khối lượng riêng của viên ép giảm theo. Phạm vi sử dụng: chủ yếu dùng trong chế biến thức ăn trong gia cầm ở dạng viên hoặc sợi. b. Trường hợp nén ép trong khuôn hở (có đáy di động) ưu điểm: do khuôn hở nên dễ lấy sản phẩm ra ngoài. Sản phẩm lấy ra tương đối nguyên ven hơn. nhược điểm: Ép nhiều lần tạo một viên từ nhiều mẽ cấp liệu. Muốn đạt đượ khối lượng riêng yêu cầu của viên ép phải đạt áp suất cực đại. Khi khối ép được đùn trong khuôn phải tính đến quá trình "nới" nếu không sản phẩn ép ra sẻ không đủ bền. Phạm vi sử dụng: Ít sử dụng hơn so với máy nén ép kín. c. Trường hợp tạo viên ở các máy kiểu trục cán của khuôn trụ hay phẳng: Ưu điểm: Ép được khối lượng nhiều, năng suất cao Ép được nhiều loại kích thước sản phẩm. Nhược điểm: khối nguyên liệu được ép và đùn vào các lỗ khuôn cho tới khi khe hở giưa trục cán và khuôn đạt nhỏ nhất. III. KẾT LUẬN KHIẾN NGHỊ 3.1 Kết luận: Ép phân chia pha lỏng rắn là một quy trình không thể thiếu trong chế biến nông sản. Nó tạo cho sản phẩn nông sản có giá trị cao, xuất khẩu ra nước ngoài. Máy ép viên có trong nhà máy chế biến thức an chăn nuôi, nhà máy chế biến thực phẩm. máy ép nước như máy ép mía trong các nhà máy sản xuất đường, nhà máy sản xuất tinh dầu ... kiến nghị: Do tính chất quan trọng của ép phân chia pha lỏng rắn nên cần được nghiên cứu nâng cao chất lượng của các máy tạo được năng suất, chất lượng cho các máy, giảm chi phí năng lượng tạo hiệu quả kinh tế cao. Do thời gian có hạn nên tôi chỉ nghiên cứu ở mức chuyên đề chưa đi nghiên cứu sâu được vào các vấn đề. Tài liệu tham khảo: Bài giảng công nghệ & thiết bị bảo quản chế biến nông sản ( TS. Đinh Vương Hùng) Internet