Cải tiến công nghệ nghiền tinh bột ngũ cốc tại HCMUTE

LỜI CAM KẾT

LỜI NÓI ĐẦU

LỜI CẢM ƠN

TÓM TẮT ĐỒ ÁN

ABSTRACT

1. CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU

1.1. Đặt vấn đề nêu tính cấp thiết thực hiện đề tài (tính cấp thiết của đề tài)

1.2. Mục đích, nhiệm vụ của đề tài

1.3. Nội dung nghiên cứu

1.4. Ý nghĩa khoa học của đề tài

1.5. Ý nghĩa thực tiễn của đề tài

2. CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN ĐỀ TÀI NGUYÊN CỨU

2.1. Đối tượng nghiên cứu

2.2. Đối tượng nghiền

2.3. Vật liệu nghiền

2.4. Các đặc trưng thống kê về độ bền hạt

2.5. Một số tính chất cơ lý của hạt

2.6. Khái niệm nghiền

2.7. Các chỉ tiêu đánh giá quá trình nghiền

2.8. Diện tích riêng bề mặt

2.9. Thuyết bề mặt

2.10. Thuyết thể tích

2.11. Thuyết tổng hợp

2.12. Nguyên tắc làm việc của các máy nghiền

2.13. Nguyên tắc phá vỡ tự do

2.14. Nguyên tắc cắt nghiền vỡ

2.15. Nguyên tắc chà xác vỡ

2.16. Nguyên tắc ép dập vỡ

2.17. Mô hình toán học mô tả quá trình nghiền

2.18. Sự tuần hoàn của nguyên liệu trong buồng nghiền

2.19. Khí động của máy nghiền búa

2.20. Các yếu tố cơ học của quá trình làm việc của máy nghiền búa

2.21. Công biến dạng của một lần va đập

2.22. Công biến dạng theo lớp

2.23. Vận tốc búa là một trong những yếu tố phá vỡ hạt

2.24. Vận tốc phá huỷ khi nghiền hạt bằng va đập

2.25. Vận tốc búa nghiền

2.26. Động lực học kiểu búa va đập

2.27. Các phương trình cơ bản

2.28. Hệ số động học roto-búa nghiền

2.29. Tính toán máy nghiền búa

2.30. Số liệu thiết kế ban đầu

2.31. Tính toán kích thước của trống

2.32. Công suất của máy nghiền

2.33. Năng suất máy nghiền

2.34. Giới thiệu về một số loại máy nghiền khô kiểu búa

2.35. Máy nghiền búa trục ngang

2.36. Máy nghiền không sàng phân li bằng khí động kết hợp với cyclon

2.37. Máy nghiền trong sản xuất tinh bột theo phương pháp ướt

2.38. Công nghệ sản xuất tinh bột gạo bằng phương pháp ướt

2.39. Tổng quan các công trình nghiên cứu về máy nghiền côn thủy lực

2.40. Các công trình nghiên cứu về máy nghiền côn thủy lực ở trong nước

2.41. Các công trình nghiên cứu về máy nghiền côn thủy lực trên thế giới

2.42. Nguyên tắc làm việc

2.43. Phân tích ưu nhược điểm

2.44. Nguyên lý làm việc

2.45. Phân tích ưu nhược điểm

2.46. Hệ thống vận chuyển khí động

2.47. Lý thuyết vận chuyển khí động

2.48. Nguyên lý vận chuyển vật liệu bằng phương pháp khí động

2.49. Chuyển động của phần tử rắn trong dòng khí. Các thông số có liên quan trong quá trình tính toán

3. CHƯƠNG 3: PHƯƠNG PHÁP VÀ PHƯƠNG TIỆN

3.1. Cách tiếp cận

3.2. Phương pháp nghiên cứu

3.3. Phương pháp thiết kế

3.4. Phương pháp phân tích hệ thống kỹ thuật

3.5. Phương pháp thiết kế. Lựa chọn nguyên tắc làm việc của máy thiết kế

3.6. Phương pháp thiết kế

3.7. Thiết kế bộ phận cấp liệu

3.8. Phương pháp thiết kế bộ phận nghiền

3.9. Thiết kế bộ phận truyền động

3.10. Thiết kế trục máy và chọn ổ lăn

3.11. Phương tiện thiết kế

4. CHƯƠNG 4: THỰC HIỆN ĐỀ TÀI - KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN

4.1. Thiết kế máy nghiền búa trục đứng

4.2. Số liệu thiết kế

4.3. Số liệu thiết kế do yêu cầu đặt ra

4.4. Số liệu thiết kế ban đầu

4.5. Lựa chọn mô hình máy thiết kế và sơ đồ truyền động

4.6. Cấu tạo của máy

4.7. Nguyên lý làm việc của máy

4.8. Sơ đồ truyền động của máy

4.9. Tính toán bộ phận nghiền

4.10. Tính toán vận tốc búa nghiền

4.11. Lựa chọn dạng buồng nghiền

4.12. Tính toán các kích thước cơ bản của buồng nghiền

4.13. Xác định số vòng quay trong một phút của đĩa nghiền

4.14. Tính công suất cần thiết cho động cơ

4.15. Tính toán cơ cấu truyền động đai

4.16. Chọn loại đai

4.17. Đường kính bánh đai dẫn d1

4.18. Đường kính của bánh đai bị dẫn d2

4.19. Xác định khoảng cách trục a và chiều dài đai l

4.20. Kiểm nghiệm góc ôm α 1

4.21. Xác định số đai cấn thiết

4.22. Xác định lực căng ban đầu và lực tác dụng lên trục

4.23. Tính toán trục roto nghiền

4.24. Các số liệu ban đầu

4.25. Biểu đồ lực cắt và mômen uốn

4.26. Tính momen uốn tổng Mj và momen tương đương Mtđj tại các tiết diện j trên chiều dài trục dựa vào biểu đồ momen của trục

4.27. Tính kiểm nghiệm trục về độ bền mỏi

4.28. Kích thước ổ

4.29. Kiểm nghiệm khả năng tải động của ổ

4.30. Kiểm nghiệm khả năng tải tĩnh của ổ

4.31. Thiết kế cụm đĩa dao nghiền

4.32. Thiết kế đĩa dao nghiền

4.33. Thiết kế búa nghiền

4.34. Thiết kế mẫu điều chỉnh dao

4.35. Một số bộ phận khác trong buồng nghiền

4.36. Vòng đập phụ

4.37. Vòng trung gian

4.38. Vòng dẫn hướng

4.39. Vòng phân loại

4.40. Thiết kế hình dạng buồng nghiền

4.41. Thân buồng nghiền

4.42. Nắp buồng nghiền

4.43. Bộ phận cấp liệu

4.44. Phễu cấp liệu

4.45. Bộ phận vít tải

4.46. Tính toán bộ phận cấp hạt nguyên liệu bằng vít tải ngang

4.47. Tính toán các kích thước của vít tải ngang

4.48. Công suất trên trục vít tải ngang

4.49. Đề xuất phương án khác

4.50. Xác định mô hình lựa chọn thiết kế

4.51. Các thông số tính toán và thiết kế

4.52. Nắp buồng nghiền

4.53. Bánh dẫn hướng

4.54. Hộp nối trục

4.55. Ống thoát liệu

4.56. Thiết kế máy nghiền côn thủy lực MNCTL – 100

4.57. Xác định mô hình máy dạng côn thủy lực MNCTL – năng suất 100kg/h

4.58. Xác định các dữ liệu thiết kế máy nghiền côn thủy lực

4.59. Dữ liệu về công nghệ

4.60. Dữ liệu về đối tượng gia công

4.61. Dữ liệu về nguồn động lực

4.62. Dữ liệu về máy tương tự

4.63. Tính toán thiết kế máy nghiền côn thủy lực

4.64. Sơ đồ động máy nghiền côn thủy lực

4.65. Tính toán thiết kế bộ phận nghiền côn - thủy lực

4.66. Tính toán thiết kế rôto côn nghiền

4.67. Xác định kích thước hình học rôto côn nghiền

4.68. Xác định số vòng quay cho rôto côn nghiền

4.69. Tính toán thiết kế buồng nghiền côn thủy lực

4.70. Tính toán công suất

4.71. Tính toán thiết kế bộ phận cấp liệu

4.72. Cấu tạo bộ phận cấp liệu

4.73. Chọn vật liệu làm bộ phận cấp liệu

4.74. Kết quả tính toán thiết kế bộ phận cấp liệu

4.75. Tính toán thiết kế bộ phận cung cấp nước

4.76. Tính toán lưu lượng bơm

4.77. Tính toán ống dẫn

4.78. Tính toán cột áp toàn phần của bơm

4.79. Một số bộ phận khác trong máy nghiền côn thủy lực

4.80. Cơ cấu nâng hạ buồng nghiền

5. CHƯƠNG 5: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ

TÀI LIỆU THAM KHẢO

DANH MỤC CÁC BẢNG

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ

I. Công nghệ nghiền tinh bột

Đồ án tốt nghiệp “Nghiên cứu, đề xuất và cải tiến công nghệ, thiết bị nghiền tinh bột từ ngũ cốc” tại HCMUTE tập trung vào việc cải tiến công nghệ nghiền tinh bột ngũ cốc. Nghiên cứu này có tính cấp thiết cao do nhu cầu ngày càng tăng về tinh bột ngũ cốc chất lượng cao trong ngành thực phẩm. Việc nghiền tinh bột ngũ cốc hiện tại gặp nhiều hạn chế về năng suất, hiệu quả năng lượng, và ô nhiễm môi trường. Đồ án đề xuất cải tiến công nghệ nhằm nâng cao hiệu quả nghiền, giảm thiểu chi phí nghiền, và đảm bảo an toàn thực phẩm. Công nghệ nghiền tinh bột hiện đại đòi hỏi sự tối ưu hóa về thiết kế máy nghiền tinh bột, quá trình nghiền, và kiểm soát chất lượng sản phẩm cuối cùng. Nghiên cứu tập trung vào hai loại máy: máy nghiền búa và máy nghiền côn thủy lực, đánh giá ưu nhược điểm của từng loại để đưa ra giải pháp tối ưu. Ứng dụng tinh bột ngũ cốc rộng rãi trong nhiều lĩnh vực, từ thực phẩm chức năng đến công nghiệp, thúc đẩy nhu cầu về công nghệ sản xuất hiệu quả và bền vững.

1.1 Nghiên cứu và đề xuất cải tiến máy nghiền búa

Đồ án tập trung vào việc nghiên cứu tinh bột ngũ cốc và cải tiến công nghệ sử dụng máy nghiền búa. Máy nghiền búa là một trong những thiết bị phổ biến trong nghiền tinh bột ngô, tinh bột gạo, tinh bột mì. Tuy nhiên, công nghệ này còn nhiều hạn chế như năng suất thấp, tiêu hao năng lượng cao, và tạo ra nhiều bụi. Đồ án đề xuất các phương pháp cải tiến máy nghiền búa nhằm tăng năng suất máy nghiền búa, giảm tiêu hao năng lượng, và hạn chế ô nhiễm môi trường. Việc tối ưu hóa quá trình nghiền thông qua thiết kế lại cấu trúc buồng nghiền, thay đổi tốc độ quay của búa, và tối ưu hóa hệ thống phân loại được nghiên cứu kỹ lưỡng. Thiết bị nghiền tinh bột được thiết kế để phù hợp với điều kiện sản xuất trong nước, đảm bảo bền vững và tiết kiệm năng lượng. Nghiên cứu khoa học được sử dụng để hỗ trợ việc thiết kế và cải tiến, nhằm đảm bảo chất lượng tinh bột đạt yêu cầu. Phân tích tinh bột sau khi nghiền được thực hiện để đánh giá hiệu quả của các cải tiến đề xuất. Sản xuất tinh bột hiệu quả đòi hỏi sự kết hợp giữa công nghệ hiện đại và nguyên liệu đầu vào chất lượng cao. Thu hoạch ngũ cốc đúng kỹ thuật cũng là một yếu tố quan trọng ảnh hưởng đến chất lượng tinh bột.

1.2 Nghiên cứu và đề xuất cải tiến máy nghiền côn thủy lực

Một hướng nghiên cứu khác là cải tiến công nghệ nghiền sử dụng máy nghiền côn thủy lực. Máy nghiền côn thủy lực được xem là một giải pháp tiềm năng để nghiền tinh bột với hiệu quả cao hơn so với máy nghiền búa. Đồ án tập trung vào việc nghiên cứu và phát triển công nghệ này, bao gồm việc tối ưu hóa thiết kế cấu trúc, hệ thống thủy lực, và quá trình vận hành. Việc giảm chi phí nghiền là một mục tiêu quan trọng. Công nghệ chế biến tinh bột đòi hỏi sự chính xác cao trong việc điều khiển quá trình nghiền để đảm bảo chất lượng tinh bột sản phẩm. Mô hình hóa quá trình nghiền được sử dụng để dự đoán và tối ưu hóa hiệu suất của máy. Kiểm soát chất lượng sản phẩm là yếu tố then chốt để đảm bảo tinh bột sản xuất đạt tiêu chuẩn. Công nghệ xanh và bảo vệ môi trường được xem xét trong quá trình thiết kế và vận hành máy. Đại học Công nghiệp thực phẩm TP.HCM (giả định là HCMUTE trong ngữ cảnh này) đóng vai trò quan trọng trong việc hỗ trợ nghiên cứu và ứng dụng công nghệ này.

II. Ứng dụng và ý nghĩa thực tiễn

Nghiên cứu này có ý nghĩa thực tiễn to lớn đối với ngành công nghiệp thực phẩm, đặc biệt là trong sản xuất các sản phẩm từ tinh bột sắn, tinh bột ngô, tinh bột gạo. Việc cải tiến công nghệ nghiền giúp nâng cao năng suất, giảm chi phí sản xuất, và cải thiện chất lượng sản phẩm. Kết quả nghiên cứu đóng góp vào việc đổi mới công nghệ, thúc đẩy sự phát triển của ngành công nghiệp thực phẩm chức năng tại Việt Nam. Nghiên cứu mang lại lợi ích kinh tế cho các doanh nghiệp sản xuất, tạo ra nhiều việc làm và thúc đẩy sự phát triển kinh tế - xã hội. Ứng dụng công nghệ mới giúp nâng cao khả năng cạnh tranh của các doanh nghiệp Việt Nam trên thị trường quốc tế. Kết quả nghiên cứu có thể được áp dụng rộng rãi trong các cơ sở sản xuất tinh bột biến tính, tinh bột sạch, và các sản phẩm thực phẩm khác từ ngũ cốc. Phát triển công nghệ bền vững giúp bảo vệ môi trường và đảm bảo an toàn thực phẩm cho người tiêu dùng.

2.1 Tối ưu hóa chuỗi cung ứng

Cải tiến công nghệ nghiền tinh bột góp phần tối ưu hóa toàn bộ chuỗi cung ứng, từ khâu thu hoạch ngũ cốc đến sản xuất và phân phối sản phẩm. Việc nâng cao hiệu quả sản xuất giúp giảm thiểu lãng phí nguyên liệu và giảm giá thành sản phẩm. Nghiền tinh bột hiện đại đóng vai trò quan trọng trong việc đảm bảo chất lượng và an toàn vệ sinh thực phẩm. Phân tích tinh bột giúp kiểm soát chất lượng sản phẩm đầu ra, đáp ứng yêu cầu ngày càng khắt khe của người tiêu dùng. Xu hướng công nghệ nghiền hiện đại hướng tới tự động hóa, tiết kiệm năng lượng và thân thiện với môi trường. Việc áp dụng công nghệ mới này giúp tăng năng suất, giảm chi phí lao động và tăng tính cạnh tranh cho doanh nghiệp. Sản xuất tinh bột cần sự đồng bộ từ khâu nguyên liệu đến khâu chế biến, vì vậy việc tối ưu hóa toàn bộ chuỗi cung ứng là rất quan trọng.

2.2 Nâng cao chất lượng sản phẩm và giá trị gia tăng

Cải tiến công nghệ không chỉ tập trung vào hiệu quả sản xuất mà còn hướng đến việc nâng cao chất lượng sản phẩm. Việc nghiên cứu các phương pháp kiểm soát chất lượng tinh bột giúp đảm bảo sản phẩm đạt tiêu chuẩn chất lượng cao. Chất lượng tinh bột ảnh hưởng trực tiếp đến chất lượng sản phẩm cuối cùng, vì vậy việc cải tiến công nghệ nghiền có ý nghĩa quan trọng trong việc nâng cao giá trị gia tăng cho sản phẩm. Tinh bột biến tính và các sản phẩm phái sinh từ tinh bột có giá trị kinh tế cao, việc cải tiến công nghệ nghiền giúp tạo điều kiện thuận lợi cho sự phát triển của ngành công nghiệp này. Thực phẩm chức năng từ tinh bột ngũ cốc ngày càng được ưa chuộng, việc đảm bảo chất lượng sản phẩm là yếu tố then chốt để đáp ứng nhu cầu thị trường. Việc ứng dụng công nghệ mới trong sản xuất tinh bột giúp nâng cao giá trị sản phẩm và đáp ứng yêu cầu của thị trường.

Nghiên cứu và cải tiến công nghệ thiết bị nghiền tinh bột từ ngũ cốc tại HCMUTE