Khảo sát và đề xuất biện pháp tăng tốc độ lắng trong qui trình sản xuất bột gạo

lắng ..............................................17 4.1.2 Khảo sát tốc độ lắng và lượng bột sót ......................................................................17 4.2 Khảo sát tốc độ lắng của hạt bột trong trường lực ly tâm của máy ly tâm.......................18 4.3 Khảo sát kích cỡ hạt bột và chọn kích thước cho xyclon thủy lực...................................19 4.4 Khảo sát hiệu quả làm việc của xyclon thủy lực ..............................................................23 CHƯƠNG V: KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ .................................................................................34 5.1. Kết luận ...........................................................................................................................34 5.2. Đề nghị ............................................................................................................................34 TÀI LIỆU THAM KHẢO...........................................................................................................32 PHỤ LỤC Luận văn tốt nghiệp khoá 28- 2007 Trường Đại học Cần Thơ Chuyên ngành Công nghệ thực phẩm – Khoa Nông nghiệp và Sinh học ứng dụng iii DANH SÁCH BẢNG Bảng 1: Thành phần hoá học của gạo ...........................................................................................2 Bảng 2: Độ acid thay đổi theo thời gian lắng..............................................................................17 Bảng 3: Vận tốc lắng của hạt bột trong lắng trọng lực ...............................................................17 Bảng 4: Lượng bột sót trong quá trình lắng trọng lực.................................................................18 Bảng 5: Lượng bột sót trong quá trình lắng ly tâm ở 1500 v/phút..............................................18 Bảng 6: Kích thước các hạt bột của bột thương mại ...................................................................19 Bảng 7: Kích thước các hạt của bột chưa tách cặn .....................................................................20 Bảng 8: Kích thước của các hạt bột chưa qua xyclon .................................................................23 Bảng 9: Kích thước của các hạt bột qua xyclon 1 lần.................................................................24 Bảng 10: Kích thước các hạt bột sau khi qua xyclon 2 lần .........................................................25 Bảng 11: Kích thước các hạt bột sau khi qua xyclon 3 lần .........................................................26 Bảng 12: Kích thước các hạt bột sau khi qua xyclon 4 lần .........................................................27 Bảng 13: Kích thước các hạt bột sau khi qua xyclon 5 lần .........................................................28 Bảng 14: Kích thước các hạt của bột cặn chưa qua xử lí ............................................................29 Bảng 15: Kích thước các hạt bột cặn sau khi thu hồi 1 lần.........................................................30 Bảng 16: Kích thước các hạt bột cặn sau khi thu hồi 2 lần.........................................................31 Bảng 17: Thể tích cặn được tách ra.............................................................................................32 Bảng 18: Năng suất làm việc của xylon......................................................................................32 Luận văn tốt nghiệp khoá 28- 2007 Trường Đại học Cần Thơ Chuyên ngành Công nghệ thực phẩm – Khoa Nông nghiệp và Sinh học ứng dụng iv DANH SÁCH HÌNH Hình 1: Hạt tinh bột ......................................................................................................................3 Hình 2: Cấu trúc Amylose và amylopectin ...................................................................................3 Hình 3: Mô hình xyclon thuỷ lực................................................................................................15 Hình 4: Đồ thị biểu diễn độ bột sót giữa lắng trọng lực và lắng ly tâm theo thời gian..............19 Hình 5: Đồ thị biểu diễn kích cỡ hạt của bột thuơng mại theo % khối lượng............................20 Hình 6: Đồ thị biểu diễn kích cỡ hạt của bột chưa tách cặn theo % khối lượng .........................21 Hình 7: Xyclon thủy lực..............................................................................................................22 Hình 8: Đồ thị biếu diễn kích cỡ các hạt bột chưa qua tách cặn theo % khối lượng ..................23 Hình 9: Đồ thị biểu diễn kích thước hạt bột qua xyclon một lần theo % khối lượng .................24 Hình 10: Đồ thị biểu diễn kích cỡ hạt bột qua xyclon 2 lần theo % khối lượng.........................25 Hình 11: Đồ thị biểu diễn kích thước hạt bột qua xyclon 3 lần theo % khối lượng....................26 Hình 12: Đồ thị biểu diễn kích thước hạt bột qua xyclon 4 lần theo % khối lượng....................27 Hình 13: Đồ thị biểu diễn kích thước hạt bột qua xyclon 5 lần theo % khối lượng....................28 Hình 14: Đồ thị biểu diễn kích thước các hạt bột cặn chưa qua xử lí theo % khối luợng...........29 Hình 15: Đồ thị biểu diễn kích thước các hạt bột cặn qua xử lí 1 lần theo % khối luợng ..........30 Hình 16: Đồ thị biểu diễn kích thước các hạt bột cặn qua xử lí 2 lần theo % khối luợng ..........31 Hình 17: Sơ đồ tóm tắt công đoạn lắng bằng lực ly tâm.............................................................33 Luận văn tốt nghiệp khoá 28- 2007 Trường Đại học Cần Thơ Chuyên ngành Công nghệ thực phẩm – Khoa Nông nghiệp và Sinh học ứng dụng 1 CHƯƠNG I: GIỚI THIỆU 1.1 Đặt vấn đề Do lợi thế về nguồn nguyên liệu lúa gạo khá dồi dào và tận dụng được tấm, một dạng phụ phẩm trong sản xuất gạo nên ngành nghề sản xuất tinh bột ở nước ta hiện nay khá phát triển. Tinh bột gạo được sản xuất từ gạo, tấm có vai trò quan trọng trong sản xuất thực phẩm và các ngành công nghiệp khác như: công nghiệp giấy, dược, ... Tinh bột gạo sau khi sản xuất trên thị trường được gọi là bột gạo lọc có ưu điểm là tiện lợi dễ sử dụng, lại có thể sử dụng ở dạng tươi (còn ướt) hay ở dạng khô. Việc sản xuất bột gạo lọc ở qui mô công nghiệp hay thủ công đều được. Nhưng do sản xuất ở qui mô thủ công cần vốn đầu tư thấp phù hợp với điều kiện kinh tế nhiều gia đình nên phổ biến hơn. Dù sản xuất ở qui mô thủ công hay công nghiệp thì hiện nay qui trình sản xuất còn tốn nhiều thời gian, đặc biệt là công đoạn lắng cần thời gian dài ảnh hưởng đến chất lượng sản phẩm, làm sản phẩm bị chua đồng thời cũng làm giảm hiệu quả kinh tế trong sản xuất. 1.2 Mục tiêu Mục tiêu đặt ra là nghiên cứu tìm phương pháp rút ngắn thời gian lắng trong sản xuất bột gạo bằng cách sử dụng xyclon thuỷ lực và máy ly tâm. 1.3 Nội dung nghiên cứu - Xác định kích thước hạt bột. - Khảo sát tốc độ lắng và hàm lượng bột chưa lắng theo thời gian ở lắng trọng lực và lắng ly tâm - Khảo sát độ chua của bột theo thời gian lắng - Chọn kích thước cho xyclon và khảo sát hiệu quả làm việc của xyclon Luận văn tốt nghiệp khoá 28- 2007 Trường Đại học Cần Thơ Chuyên ngành Công nghệ thực phẩm – Khoa Nông nghiệp và Sinh học ứng dụng 2 CHƯƠNG II: LƯỢC KHẢO TÀI LIỆU 2.1 Sơ lược về gạo và tấm 2.1.1 Gạo Gạo là sản phẩm được chế biến từ lúa qua quá trình xay xát và phân loại. Chất lượng của gạo chịu ảnh hưởng của chất lượng lúa và công nghệ xay xát. Gạo có thành phần hoá học như sau Bảng 1: Thành phần hoá học của gạo (có trong 100g kể cả thải bỏ) Thành phần hoá học Gạo Gạo nếp Tỷ lệ ăn được (%) Thành phần (%) H2O Protein Lipid Glucid Cellulose Tro Khoáng (mg%) Ca P Fe Vitamin (mg%) B1 B2 PP 98,5 13,5 7,5 1,0 75,0 0,4 0,8 29,6 102,4 1,3 0,1 0,03 1,6 98,5 13,8 8,0 1,5 73,8 0,6 0,8 31,5 96,5 - 0,14 - - (Bùi Huy Đáp, 1980) 2.1.2 Tấm Là sản phẩm phụ trong quá trình chế biến gạo, do gạo gãy hình thành. Trong tấm có chứa các phần tử không đồng nhất về kích thước và có thể phân chia thành các loại tấm khác nhau: tấm cỡ 1/2, tấm cỡ 3/4, ...(Bùi Huy Đáp, 1980) 2.2 Hạt tinh bột 2.2.1 Hình dáng và kích thước Luận văn tốt nghiệp khoá 28- 2007 Trường Đại học Cần Thơ Chuyên ngành Công nghệ thực phẩm – Khoa Nông nghiệp và Sinh học ứng dụng 3 Hình 1: Hạt tinh bột ( Hạt tinh bột gạo có hình đa giác, kích thước từ 2 – 10 µm là hạt có kích thước nhỏ nhất trong các loại hạt tinh bột. Kích thước này có ảnh hưởng đến các tính chất vật lý và hoá học của hạt tinh bột (Nhan Minh Trí và Vũ Trường Sơn, 2000). 2.2.2 Cấu tạo hạt tinh bột Tinh bột có công thức phân tử là (C6H10O5)n. Được cấu tạo từ hai thành phần chủ yếu: amylose và amylopectin. Tuỳ theo nguyên liệu sản xuất tinh bột, mà tinh bột chứa amylose và amylopectin với tỷ lệ khác nhau. Ở gạo tỷ lệ đó khoảng 18,5% amylose và 81,5% amylopectin. Phân tử amylose có cấu tạo mạch thẳng không phân nhánh, mỗi mạch có từ 200 đến hàng nghìn gốc glucose liên kết với nhau theo liên kết α-1,4 glucozid. Amylose có trọng lượng phân tử khoảng 50.000 ÷ 160.000. Do cấu trúc mạch thẳng amylose có số gốc hydroxyl tự do nhiều nên dễ hoà tan trong nước ấm. Trong khi ở điều kiện bình thường chúng thường ở dạng tinh thể. Hình 2: Cấu trúc Amylose và amylopectin ( 8&sa=N&tab=wi) Amylose pectin có cấu tạo vô định hình, có dạng phân nhánh. Ngoài liên kết α-1,4 glucozid các phân tử glucose còn liên kết với nhau theo liên kết α-1,6 glucozid Luận văn tốt nghiệp khoá 28- 2007 Trường Đại học Cần Thơ Chuyên ngành Công nghệ thực phẩm – Khoa Nông nghiệp và Sinh học ứng dụng 4 mỗi nhánh có không quá 24 gốc glucose. Amylose pectin có khối lượng khoảng 2 ÷ 4.108, tan trong nước ở nhiệt độ cao tạo thành dung dịch có độ nhớt cao và rất bền vững (Nhan Minh Trí và Vũ Trường Sơn, 2000). 2.2.3 Một số tính chất của hạt tinh bột a. Tính chất hấp thụ và phản hấp thụ của tinh bột Hạt tinh bột có cấu tạo lỗ xốp nên khi tương tác với các chất hoà tan thì bề mặt bên trong và bên ngoài đều tham dự. Tinh bột có khả năng hút hơi nước và các loại khí gọi là tính hấp thụ, ngược lại trong một số điều kiện nhất định bột có thể nhả khí ra môi trường xung quanh, dựa vào tính chất này có thể ứng dụng các nguyên lý bảo quản và chế biến. b. Tính hoà tan và hút ẩm Ở nhiệt độ thường tinh bột không có khả năng hoà tan trong nước, cồn, ete, banzen, cloroform. Tinh bột có khả năng hoà tan trong dung dịch kiềm và dung dịch của một số kim loại nặng, riêng thành phần amylose của tinh bột có khả năng hoà tan trong nước ấm. Tuy không hoà tan nhưng trong nước tinh bột vẫn hút 25 ÷ 30 % nước và hầu như không trương nở tinh bột. c. Tính hồ hoá của tinh bột Khi đun nóng tinh bột trong nước, tính chất vật lý của tinh bột biến đổi nhiều, ở trạng thái này độ nhớt và khả năng xuyên sáng của dung dịch tinh bột tăng lên rất rõ, chất khô hoà tan bị hao hụt 4%. Thể tích hạt tinh bột tăng lên rất nhiều lần cho đến khi hạt tinh bột bị rách và giải phóng các thành phần amylose và amylopetin ở dạng cấu trúc vô định hình, nhiệt độ ở trạng thái này gọi là nhiệt độ hồ hoá. Sự hồ hoá tinh bột không xảy ra ở nhiệt độ nhất định mà thay đổi tuỳ thuộc vào nhiều yếu tố, thường nhiệt độ hồ hoá trong khoảng 68 ÷ 780C. d. Tính chất thoái hoá của tinh bột Đây là quá trình ngược lại của sự hồ hoá. Nếu dung dịch từ tinh bột được làm nguội từ từ và sau đó giữ ở nhiệt độ nhỏ hơn 350C, tinh bột mất tính hoà tan, nước trong tinh bột tách ra,tinh bột ở trạng thái kết tủa và lắng xuống dưới dạng tinh thể. Luận văn tốt nghiệp khoá 28- 2007 Trường Đại học Cần Thơ Chuyên ngành Công nghệ thực phẩm – Khoa Nông nghiệp và Sinh học ứng dụng 5 Sự thoái hoá của tinh bột chủ yếu do thành phần amylose của tinh bột gây nên (Nhan Minh Trí và Vũ Trường Sơn, 2000). 2.3 Khái quát công nghệ sản xuất tinh bột 2.3.1 Qui trình sản xuất Nguyên Liệu Ngâm Rửa Nghiền Bòng Thô Khuấy Múc Lắng Bòng Tinh Bột Tươi Phơi, Sấy Bột Khô Bao Gói Sản Phẩm Tinh Bột Khô Luận văn tốt nghiệp khoá 28- 2007 Trường Đại học Cần Thơ Chuyên ngành Công nghệ thực phẩm – Khoa Nông nghiệp và Sinh học ứng dụng 6 2.3.2 Thuyết minh qui trình a. Nguyên liệu Có thể sử dụng gạo hoặc tấm có chất lượng cao, ít lẫn tạp chất: sạn, đá, bông cỏ, ... Không có trấu, hạt hư. Việc sử dụng tấm sẽ tận dụng được nguồn phụ phẩm lớn mà trong quá trình chế biến gạo có được đồng thời mang lại hiệu quả kinh tế cao hơn . Tuy nhiên việc sử dụng tấm cũng cần chọn tấm có cỡ tương đối lớn: cỡ 1/2 hoặc cỡ 3/4, việc sử dụng tấm nhỏ quá sẽ có lẫn nhiều phôi hạt, tạp chất, chất lượng tinh bột không cao. b. Ngâm Nguyên liệu được ngâm trong các bể xi măng hoặc các lu, ngâm với nước tự nhiên nhằm làm sạch bớt một phần chất bẩn và cám bên ngoài. Khi ngâm các chất dính bên ngoài hạt gạo sẽ trôi ra nước ngâm, theo nước ngâm ra ngoài. Hoà tan một số chất màu: có một số chất màu ở phần vỏ cám của gạo sẽ làm sậm màu bột nếu không được lấy ra. Ngâm, vo gạo có thể lấy ra được phần lớn các chất màu này. Làm cho nguyên liệu mềm để xay dễ dàng, đây là tác dụng quan trọng nhất của ngâm. Hạt gạo, tấm hút nước thấm vào bên trong tế bào và vào khoảng trống giữa các tế bào, làm cho tế bào mềm hơn, đồng thời các tế bào ướt sẽ rời ra, vì vậy sau khi ngâm đủ thời gian hạt gạo trở nên hạt gạo trở nên dễ xay hơn rất nhiều. c. Rửa Rửa trong nước sạch giúp loại bỏ tạp chất, cám, ... được tách ra trong quá trình ngâm, việc rửa kỹ sẽ làm các tạp chất tách ra hoàn toàn. Tạp chất: cát, đá, đất, ... không những ảnh hưởng tới chất lượng sản phẩm mà còn ảnh hưởng tới thiết bị trong quá trình nghiền. Công đoạn rửa có thể rửa bằng tay hoặc dùng máy rửa có cách khuấy. Thời gian rửa sẽ tuỳ theo gạo bẩn nhiều hay ít. Lượng nước sử dụng khoảng 200 – 400% so với nguyên liệu. d. Nghiền Nhằm phá vỡ tế bào giúp các hạt tinh bột dễ dàng thoát ra ngoài. Sau khi tế bào được phá vở, các hạt tinh bột trôi ra ngoài. Tuy vậy, vẫn còn sót lại một số hạt tinh bột còn kết dính với nhau gây ảnh hưởng tới quá trình thu hồi tinh bột do vậy khâu Luận văn tốt nghiệp khoá 28- 2007 Trường Đại học Cần Thơ Chuyên ngành Công nghệ thực phẩm – Khoa Nông nghiệp và Sinh học ứng dụng 7 này có ý nghĩa quan trọng đến hiệu suất thu hồi tinh bột nên cần nghiền mịn và đồng đều hiệu suất thu hồi sẽ cao. Thiết bị sử dụng để nghiền có thể là cối xay đá hoặc máy nghiền búa làm việc liên tục. e. Bòng thô Mục đích: tách nước chua trong khối bột nghiền, làm giảm các chất hoà tan trong khối bột, thực chất là quá trình rửa dịch bột. Dịch bột sau khi xay được chứa trong các túi vảy để bòng cho ráo nước. Để rút ngắn thời gian bòng người ta có thể nén các túi bòng bằng các tảng đá. Độ ẩm của khối bột sau khi bòng khoảng 47 – 49%, thời gian khoảng 25 – 40 phút. f. Khuấy (Đánh tơi) Nhằm tách các hạt tinh bột còn dính trên vách tế bào ra thành tinh bột tự do đồng thời làm tăng khả năng hoà tan của các chất màu vào nước để tách ra khi lắng. Thời gian khuấy khoảng 20 phút. Tốc độ quay của cánh chân vịt khoảng 600vòng/phút. Khi cánh khuấy quay tạo sự đảo trộn mạnh, sự va đập giữa các chất lơ lững (tinh bột, tế bào vỡ, tế bào nguyên) làm tách các hạt tinh bột tự do ra. g. Múc dịch sữa bột (Lắng tách bã) Là quá trình tách riêng dịch bột ra khỏi tạp chất dựa vào vận tốc lắng khác nhau của hai thành phần trong hệ huyền phù. Mục đích là tạo ra tinh bột sạch phục vụ cho quá trình lắng sản phẩm, tách riêng hoàn toàn lớp cặn. Khối dịch bột sau khi khuấy được cho vào lu múc bột đã có sẵn nước lắng rồi tiến hành múc, có hai kiểu múc: múc bột ba lần và múc bột bốn lần. h. Lắng (Tách tinh bột) Mục đích: thu hồi tinh bột gạo một cách triệt để từ nước bột nhất múc được dựa vào tốc độ lắng của hạt tinh bột. Nước bột sau khi múc được chứa trong các lu hoặc các bể bằng ximăng, khi thấy tinh bột trong khối sữa đã lắng xuống, phía trên là lớp nước trong thì tháo bỏ lớp nước trong này ta thu được phần bột ướt phía dưới (thời gian lắng ít nhất khoảng 5 – 6 giờ). Luận văn tốt nghiệp khoá 28- 2007 Trường Đại học Cần Thơ Chuyên ngành Công nghệ thực phẩm – Khoa Nông nghiệp và Sinh học ứng dụng 8 * Ưu, nhược điểm: - Đơn giản, không tốn chi phí thiết bị. - Tốn thời gian, cần nhiều lu. - Bột bị chua vì thời gian lắng lâu, có thể bị sậm màu vì thời gian dài các chất màu bám chặt vào tinh bột. Phèn có thể rút ngắn thời gian lắng nhưng để lại dư lượng làm ảnh hưởng xấu đến chất lượng tinh bột, không phù hợp với tiêu chuẩn nhập khẩu của nhiều nước. i. Bòng sản phẩm Là quá trình lọc nước ra khỏi khối bột bằng vải lọc. Mục đích tạo độ ẩm thích hợp cho việc bẻ bột phơi hoặc sấy. Bột thu được sau khi lắng được cho vào bòng. Độ ẩm sau khi bòng khoảng 52 – 54%, thời gian bòng tuỳ thuộc vào khối lượng khối bột. j. Phơi (Sấy) Nhằm làm giảm độ ẩm của khối bột, bột khô bảo quản tốt hơn. * Phơi Bột được chia nhỏ và để lên các vỉ tre được phủ vải màu tím ở bên trên và bên dưới để tránh bụi bám trên bột. Ưu điểm của cách này là đơn giản, giảm chi phí đầu tư nhưng có nhiều nhược điểm: phụ thuộc vào thời tiết, tốn công vận chuyển, tốn vỉ tre, vải phủ, sân phơi lớn, không thể phơi số lượng nhiều trong một lúc, thất thoát do bột dính trên vải và rơi đổ. * Sấy Phương pháp này không phụ thuộc thời tiết nên chất lượng bột được đảm bảo hơn đồng thời năng suất cao hơn phơi (tuỳ thuộc vào năng suất lò sấy). Nhược điểm: chi phí đầu tư cao, tốn nhiên liệu. Khi sấy cần chú ý nhiệt độ, tránh hiện tượng hồ hoá tinh bột xảy ra. Luận văn tốt nghiệp khoá 28- 2007 Trường Đại học Cần Thơ Chuyên ngành Công nghệ thực phẩm – Khoa Nông nghiệp và Sinh học ứng dụng 9 k. Bao gói Bột sau khi phơi, sấy đạt độ ẩm 10 – 12% được cho vào bao gói để bảo quản chờ ngày xuất xưởng. * Một số chỉ tiêu của bột thành phẩm - Màu: trắng - Mùi: không mùi - Cấu trúc: mịn và đồng đều - Độ ẩm: không quá 12,5% - Độ mịn: không nhỏ hơn 99% qua sàng 100 mesh - Độ chua: không quá 30 0T - Hàm lượng protein: không quá 0,5% (Nhan Minh Trí và Văn Minh Nhựt, 2006). 2.4 Quá trình lắng và xyclon thuỷ lực 2.4.1 Lắng trong trường lực ly tâm Nguyên tắc chung: một vật có khối lượng m đứng cách tâm O khoảng r và quay xung quanh tâm O đó với tốc độ góc ω thì sinh ra lực ly tâm: C = mω 2r Trong kỹ thuật lắng phân riêng, người ta thường sử dụng hai phương pháp tạo trường lực ly tâm: - Cho dòng chảy của hỗn hợp quay xung quanh đường tâm cố định, theo phương pháp này người ta tạo ra thiết bị lắng gọi là xỵlon. - Cho thùng hình trụ quay xung quanh đường tâm của nó, theo phương pháp này thiết bị lắng được gọi là máy ly tâm lắng. Quá trình lắng phân riêng được quyết định bởi độ lớn của tốc độ lắng. Trong trường trọng lực tốc độ lắng không lớn lắm, đặc biệt đối với các huyền phù mịn đôi khi không thể lắng được. Luận văn tốt nghiệp khoá 28- 2007 Trường Đại học Cần Thơ Chuyên ngành Công nghệ thực phẩm – Khoa Nông nghiệp và Sinh học ứng dụng 10 So sánh lực ly tâm với lực trọng trường như sau: Φ=== g r gm rm G C 22 . ωω G: Trọng lực Φ : gọi là yếu tố phân ly Vậy lực ly tâm lớn hơn lực trọng trường Φ lần - Khi lắng trong môi trường chảy dòng, tức Re < 2 thì vận tốc lắng được tính theo công thức: Φ=−= o 22 w r . 18 )(d w g g r ω µ ρρ Trong đó wo: tốc độ lắng trong trường trọng lực, như vậy tốc độ lắng trong trường ly tâm bằng tốc độ lắng trong trường trọng lực nhân với yếu tố phân ly. Ta có: 3 3 2 3 .)(d4Re. µ ρρρξ Φ−= grr Φ= Ar. 3 4Re. 2ξ Ar. Φ ≤ 36 → Re = 18 Ar.Φ - Lắng trong chế độ quá độ và chảy rối ρ µϕ d. Re. W = , m/s ϕ : hệ số tính đến ảnh hưởng của hình dạng hạt, hạt hình cầu ϕ = 1. + Re trong chế độ chảy quá độ 2 < Re < 500 36 ≤ Ar. Φ ≤ 84000 → 715,0 13,9 Ar. Re       Φ = Luận văn tốt nghiệp khoá 28- 2007 Trường Đại học Cần Thơ Chuyên ngành Công nghệ thực phẩm – Khoa Nông nghiệp và Sinh học ứng dụng 11 + Re trong chế độ chảy rối 500 < Re <150000 Ar. Φ > 84000 → Re = ΦAr.71,1 (Nguyễn Văn Lụa; Nguyễn Bin, 1999) 2.4.2 Xyclon thuỷ lực Các xyclon dùng phân riêng hệ huyền phù (lỏng - rắn) được gọi là xyclon thuỷ lực. Xyclon thuỷ lực thường hoạt động ở điều kiện áp suất dòng vào tương đối cao (2 ÷ 3 at). Áp suất dòng vào chỉ tăng đến một giá trị giới hạn, nếu tiếp tục tăng thì quá trình phân ly bị đình trệ. Hiệu quả của quá trình phụ thuộc chủ yếu vào tỉ số đường kính lỗ tháo bùn và lỗ tháo nước trong, tỉ số này thường vào khoảng 0,37 ÷ 0,4. Gọi d1: đường kính cửa vào xyclon thuỷ lực d2: đường kính ống tháo nước trong (ống tâm) d3: đường kính cửa tháo bùn (huyền phù đậm đặc) Như trên đã nói, thường chọn: d3/d2 = 0,37 ÷ 0,4 Và theo kinh nghiệm: d3 = (0,14 ÷ 0,3)D d2 = (0,2 ÷ 0,167)D D: đường kính xyclon thuỷ lực. Góc nón α: + Dùng xyclon với mục đích phân loại: α = 20o + Dùng làm trong huyền phù: α = 10 ÷ 15o Khi huyền phù vào xyclon với áp suất ∆P và lưu lượng Vs thì đường kính ống vào d1 được tính: h s 1 P2 . V4d ρ piϕ ∆ = , m Luận văn tốt nghiệp khoá 28- 2007 Trường Đại học Cần Thơ Chuyên ngành Công nghệ thực phẩm – Khoa Nông nghiệp và Sinh học ứng dụng 12 ϕ : hệ số lưu lượng hρ : khối lượng riêng chất lỏng, kg/m3 Mối quan hệ giữa năng suất, áp suất và kích thước của xyclon thuỷ lực như sau: Vs = KD.d3 P∆ , m3/s Trong đó: hρ ϕpi 3 2 1 D.d22 d K = Tạo áp suất cho xyclon thuỷ lực hoạt động, cần dùng máy bơm với công suất tiêu thụ được tính: η ρ 1000 .gH..V N hs= , kw Vs: lưu lượng, m3/s H: áp lực của huyền phù vào xyclon, m cột chất lỏng g. P H hρ ∆ = , m η : hiệu suất, (≈ 0,5) (Nguyễn Minh Tuyền, 1987; Nguyễn Văn Lụa) Luận văn tốt nghiệp khoá 28- 2007 Trường Đại học Cần Thơ Chuyên ngành Công nghệ thực phẩm – Khoa Nông nghiệp và Sinh học ứng dụng 13 CHƯƠNG III: PHƯƠNG TIỆN VÀ PHƯƠNG PHÁP THÍ NGHIỆM 3.1 Thời gian thí nghiệm Khảo sát được thực hiện trong thời gian từ: 26/2/2007 – 18/5/2007 3.2 Địa điểm thí nghiệm Khảo sát được thực hiện tại phòng thí nghiệm của bộ môn Công nghệ thực phẩm, khoa Nông nghiệp và Sinh học ứng dụng, trường Đại học Cần Thơ. 3.3 Phương tiện thí nghiệm 3.3.1 Dụng cụ, thiết bị thí nghiệm - Thiết bị xyclon thuỷ lực - Máy ly tâm - Cân - Cốc, thao - Pipet - Buret chuẩn độ - Đồng hồ đo thời gian 3.3.2 Hoá chất - Dung dịch NaOH 0,1N - Phenolphtalein 3.3.3 Nguyên liệu Gạo hoặc tấm, bột gạo lọc. 3.4 Nội dung thí nghiệm 3.4.2 Thí nghiệm 1: Khảo sát tốc độ lắng và ảnh hưởng của tốc độ lắng của hạt bột trong trường trọng lực. Luận văn tốt nghiệp khoá 28- 2007 Trường Đại học Cần Thơ Chuyên ngành Công nghệ thực phẩm – Khoa Nông nghiệp và Sinh học ứng dụng 14 a. Khảo sát độ acid của bột thay đổi theo thời gian lắng - Mục đích: Xác định độ acid cũng như độ chua biến đổi theo thời gian lắng của bột để thấy rõ ưu điểm của việc lắng trong trường lực ly tâm - Tiến hành thí nghiệm: Bột được nghiền sau mỗi đơn vị thời gian lấy một thể tích chính xác để chuẩn độ với dung dịch NaOH 0,1N. Đồng thời lấy mẫu đo pH bằng máy đo pH. - Ghi nhận kết quả: Độ acid của bột trong từng khoảng thời gian lắng và giá trị pH. b. Khảo sát tốc độ lắng và lượng bột sót - Mục đích: Xác định tốc độ lắng của hạt bột theo thời gian và lượng bột chưa lắng trong điều kiện lắng thủ công, bình thường. - Tiến hành khảo sát: Cho huyền phù cần lắng vào ống thủy tinh, để yên xác đinh quảng đường đi được theo thời gian lắng và hàm lượng bột chưa lắng theo thời gian bằng cách trong mỗi khoảng thời gian lấy ra một thể tích nhất định đem lọc qua giấy lọc và sấy khô xác định khối lượng. Khảo sát được lặp lại 3 lần. - Ghi nhận kết quả + Tốc độ lắng của các hạt bột + Lượng bột sót theo thời gian 3.4.3 Thí nghiệm 2: Khảo sát tốc độ lắng của hạt bột trong trường lực ly tâm của máy ly tâm - Mục đích: Xác định tốc độ lắng của hạt bột trong trường lực ly tâm khi sử dụng máy ly tâm - Tiến hành thí nghiệm: Bột sau khi được nghiền cân khối lượng xác định cho vào máy ly tâm. Thay đổi thời gian ly tâm ở các mẫu khác nhau. Mỗi mẫu lấy ra một thể tích nhất định phần nước trong để xác định lượng bột sót bằng cách cho vào giấy lọc sấy khô cân khối lượng. Thí nghiệm được lặp lại 3 lần. - Ghi nhận kết quả: Khối lượng bột sót thay đổi theo thời gian. 3.4.1 Thí nghiệm 3: Khảo sát kích cỡ hạt bột và chọn kích thước cho xyclon thủy lực - Mục đích: xác định kích cỡ của các hạt bột từ đó chọn ra kích thước cho xyclon thủy lực. Luận văn tốt nghiệp khoá 28- 2007 Trường Đại học Cần Thơ Chuyên ngành Công nghệ thực phẩm – Khoa Nông nghiệp và Sinh học ứng dụng 15 d 1 d2 d3 . D . h - Tiến hành thí nghiệm: gạo được ngâm khoảng 1 giờ sau đó đem đi nghiền. Tiến hành lấy mẫu để đo kích thước hạt bột bằng máy microtrac. Đồng thời cũng lấy một lượng bột thương mại hòa vào nước để xác định kích cỡ. Sau khi có kích thước của hạt bột cần chọn kích thước cho xyclon thủy lực. Chọn kích thước cho thiết bị xyclon thuỷ lực ● Xác định đường kính cửa vào d1 (m) ● Chọn đường kính xyclon: D ● Xác định đường kính ống tháo nước trong: d2 (d2 = (0,2 ÷ 0,167)D) ● Xác định đường kính cửa tháo huyền phù đậm đặc: d3 (d3 = (0,14 ÷ 0,3)D) ● Xác định chiều cao xyclon thuỷ lực: h ● Chọn góc đáy nón α - Ghi nhận kết quả: kích thước của các hạt bột kể cả bột xay và bột thương mại. Hình 3: Mô hình xyclon thuỷ lực 3.4.4 Thí ngiệm 4: Khảo sát hiệu quả làm việc của xyclon thủy lực - Mục đích: Xác định hiệu quả phân tách cặn của xyclon đồng thời xác định năng suất làm việc của xyclon. Luận văn tốt nghiệp khoá 28- 2007 Trường Đại học Cần Thơ Chuyên ngành Công nghệ thực phẩm – Khoa Nông nghiệp và Sinh học ứng dụng 16 - Tiến hành thí nghiệm: Dùng bơm điều chỉnh tốc độ huyền phù vào xyclon. Phần bột sau khi qua xyclon được lấy mẫu để xác định kích thước các hạt nhằm xem các hạt cặn to đã được tách ra chưa. Nếu qua xyclon một lần chưa tách được cặn hoàn toàn thì tiếp tục khảo sát ở các lần kế tiếp. Sau mỗi lần qua xyclon thu hồi lượng cặn xác định thể tích để biết được % lượng cặn tách ra so với lượng bột ban đầu. Đồng thời xác định kích thước phần cặn để khảo sát lượng bột mịn lẫn vào cặn và tìm biện pháp xử lí. Xác định lưu lượng bột vào và ra để biết được vận tốc vào và năng suất làm việc của xyclon. Lưu lượng được xác định bằng cách đo thể tích thu được từ bột đi qua trong một đơn vị thời gian. - Ghi nhận kết quả + Kích thước các hạt bột sau mối lần qua xyclon + Kích thước các hạt bột cặn trước và sau xử lí + Thể tích cặn và lưu lượng bột đi qua Luận văn tốt nghiệp khoá 28- 2007 Trường Đại học Cần Thơ Chuyên ngành Công nghệ thực phẩm – Khoa Nông nghiệp và Sinh học ứng dụng 17 CHƯƠNG IV: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 4.1 Khảo sát tốc độ lắng và ảnh hưởng của tốc độ lắng của hạt bột trong trường trọng lực 4.1.1 Khảo sát độ acid của bột thay đổi theo thời gian lắng Bảng 2: Độ acid thay đổi theo thời gian lắng Thời gian (giờ) Độ acid tính theo acid lactic pH 0 0,0071 6,97 2 0,0217 6,65 4 0,0384 6,17 6 0,0492 5,90 8 0,0504 5,30 Thời gian lắng càng dài thì độ acid càng tăng tức độ chua càng tăng và giá trị pH giảm, đến một giá trị giới hạn thì thời gian tăng độ acid dừng lại nhưng do điều kiện thời gian thí nghiệm trong ngày có hạn nên không thể kéo dài thời gian thí nghiệm. Như vậy ở điều kiện lắng trọng lực cần nhiều thời gian lắng sẽ làm cho bột có độ chua cao ảnh hưởng đến chất lượng sản phẩm cũng như chi phí để làm giảm độ chua. 4.1.2 Khảo sát tốc độ lắng và lượng bột sót Bột sau khi được nghiền cho vào ống thủy tinh theo dõi quá trình lắng. Sau đây là kết quả thực hiện. Bảng 3: Vận tốc lắng của hạt bột trong lắng trọng lực Thời gian (giờ) Vận tốc trung bình (m/h) 1 0,0683 2 0,0631 3 0,0566 4 0,0483 5 0,0424 6 0,0365 7 0,0298 8 0,0194 Luận văn tốt nghiệp khoá 28- 2007 Trường Đại học Cần Thơ Chuyên ngành Công nghệ thực phẩm – Khoa Nông nghiệp và Sinh học ứng dụng 18 Kết quả bảng 5 cho ta thấy trong trường lắng trọng lực vận tốc lắng của các hạt rất chậm và vận tốc lắng sẽ giảm khi các hạt tiến gần đáy. Do vậy trong qui trình sản xuất bột áp dụng lắng trọng lực sẽ mất nhiều thời gian đồng thời cũng ảnh hưởng đến chất lượng bột. Bảng 4: Lượng bột sót trong quá trình lắng trọng lực Thời gian (giờ) Lượng bột sót trung bình/1ml (g) 0 0,1244 1 0,0172 2 0,0161 3 0,0155 4 0,0121 5 0,0110 6 0,0117 7 0,0123 8 0,0119 Như vậy lượng bột sót còn lại trong nước giảm dần theo thời gian nhưng khi thời gian kéo dài các hạt tập trung về phía đáy, các hạt to tập trung xuống phần dưới đẩy các hạt mịn lên trên làm cho lượng bột sót có chiều tăng ở giờ thứ 6 và thứ 7 sau đó các hạt mịn lại lắng xuống nên lượng bột sót tiếp tục giảm. Để có thể thấy được sự khác biệt giữa độ bột sót ở lắng trọng lực và lắng ly tâm ta tiến hành khảo sát lắng ly tâm. Kết quả thể hiện ở hình 7. 4.2 Khảo sát tốc độ lắng của hạt bột trong trường lực ly tâm của máy ly tâm Thay vì lắng trọng lực các hạt bột được cho vào máy ly tâm để thực hiện quá trình lắng. Bảng 5: Lượng bột sót trong quá trình lắng ly tâm ở 1500 v/phút Thời gian (phút) Lượng bột sót trung bình/1ml (g) 0 0,1119 1 0,0195 2 0,0132 3 0,0100 4 0,0068 5 0,0048 6 0,0038 Luận văn tốt nghiệp khoá 28- 2007 Trường Đại học Cần Thơ Chuyên ngành Công nghệ thực phẩm – Khoa Nông nghiệp và Sinh học ứng dụng 19 0.0000 0.0200 0.0400 0.0600 0.0800 0.1000 0.1200 0.1400 0 1 2 3 4 5 6 7 8 Thời gian Lư ợ n g bộ t s ót (g) Lắng trọng lực (giờ) Lắng ly tâm (phút) Hình 4: Đồ thị biểu diễn độ bột sót giữa lắng trọng lực và lắng ly tâm theo thời gian Như vậy lượng bột sót ở lắng ly tâm sau 1 phút ở tốc độ 1500 v/ph bằng với lắng trọng lực sau 1 giờ. Khi tăng thời gian ly tâm thì lượng bột sót tiếp tục giảm đến một giá trị giới hạn trong khi ở lắng trọng lực thời gian kéo dài nhưng lượng bột sót giảm không đáng kể và còn lại nhiều so với lắng ly tâm. Từ đó cho ta thấy lắng trong trường lực ly tâm ngoài rút ngắn thời gian lắng còn giúp tăng hiệu suất của quá trình lắng. 4.3 Khảo sát kích cỡ hạt bột và chọn kích thước cho xyclon thủy lực Bột thương mại được chọn loại bột tốt trên thị trường. Cho bột vào nước khuấy sao cho các hạt bột tách nhau hoàn toàn, sau đó lấy mẫu tiến hành đo kích cỡ hạt bằng thiết bị Microtrac. Số liệu được ghi nhận ở bảng 2. Bảng 6: Kích thước các hạt bột của bột thương mại Kích cỡ (micron) % khối lượng Kích cỡ (micron) % khối lượng 1,156 0,00 6,54 11,21 1,375 0,34 7,78 9,89 1,635 1,30 9,25 8,45 1,945 1,89 11,00 6,92 2,312 3,20 13,08 9,22 2,750 1,94 15,56 8,98 3,270 1,80 18,50 5,45 3,890 2,20 22,00 2,96 4,620 7,30 26,16 1,21 5,500 15,43 31,11 0,31 Luận văn tốt nghiệp khoá 28- 2007 Trường Đại học Cần Thơ Chuyên ngành Công nghệ thực phẩm – Khoa Nông nghiệp và Sinh học ứng dụng 20 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 1. 16 1. 64 2. 31 3. 27 4. 62 6. 54 9. 25 13 . 1 18 . 5 26 . 2 kích cỡ (micron) % Kh ố i l ư ợ n g Hình 5: Đồ thị biểu diễn kích cỡ hạt của bột thuơng mại theo % khối lượng Bột chưa tách cặn: gạo được ngâm khoảng 1 giờ sau đó rửa sạch và nghiền. Sau khi nghiền ta lấy mẫu để đo kích thước các hạt. Số liệu được ghi nhận ở bảng 3. Bảng 7: Kích thước các hạt của bột chưa tách cặn Kích cỡ (micron) % khối lượng Kích cỡ (micron) % khối lượng 0,688 0,36 9,250 6,94 0,818 0,59 11,000 5,90 0,972 0,99 13,080 5,02 1,156 1,64 15,560 4,34 1,375 2,30 18,500 3,79 1,635 2,37 22,000 3,43 1,945 1,82 26,160 3,40 2,312 1,27 31,110 3,82 2,750 1,06 37,000 4,71 3,270 1,26 44,000 5,74 3,890 2,04 52,330 5,87 4,620 3,68 62,230 4,25 5,500 5,90 74,000 1,87 6,540 7,55 88,000 0,47 7,780 7,62 Luận văn tốt nghiệp khoá 28- 2007 Trường Đại học Cần Thơ Chuyên ngành Công nghệ thực phẩm – Khoa Nông nghiệp và Sinh học ứng dụng 21 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0. 69 0. 97 1. 38 1. 95 2. 75 3. 89 5. 5 7. 78 11 15 . 6 22 31 . 1 44 62 . 2 88 Kích cỡ (micron) % Kh ố i l ư ợ n g Hình 6: Đồ thị biểu diễn kích cỡ hạt của bột chưa tách cặn theo % khối lượng Từ bảng số liệu bảng 2, 3 và đồ thị hình 4, 5 ta có thể chọn kích cỡ hạt là 37 micron trở lên để loại bỏ. Dựa vào bảng III.34.Giá trị của Cy50 trang 601, tính toán quá trình, thiết bị trong công nghệ hóa chất thực phẩm (tập 1) (Nguyễn Bin) ta chọn kích thước cho xyclon là: Đường kính xyclon D = 75 mm Chiều cao cả xyclon L = 228 mm Chiều cao phần hình trụ h = 83 mm Đường kính cửa vào d1 = 16 mm Đường kính ống tháo nước trong d2 = 16 mm Đường kính cửa tháo huyền phù đậm đặc d3 = 6,4 mm Góc đáy nón α = 15o. Luận văn tốt nghiệp khoá 28- 2007 Trường Đại học Cần Thơ Chuyên ngành Công nghệ thực phẩm – Khoa Nông nghiệp và Sinh học ứng dụng 22 Hình 7: Xyclon thủy lực Luận văn tốt nghiệp khoá 28- 2007 Trường Đại học Cần Thơ Chuyên ngành Công nghệ thực phẩm – Khoa Nông nghiệp và Sinh học ứng dụng 23 4.4 Khảo sát hiệu quả làm việc của xyclon thủy lực Bảng 8: Kích thước của các hạt bột chưa qua xyclon Kích cỡ (micron) % Khối lượng Kích cỡ (micron) % Khối lượng Kích cỡ (micron) % Khối lượng 0,578 0,39 5,50 7,34 52,33 3,94 0,688 0,58 6,54 7,24 62,23 4,20 0,818 0,82 7,78 6,05 74,00 3,83 0,972 1,20 9,25 4,83 88,00 3,10 1,156 1,76 11,00 3,89 104,70 2,37 1,375 2,26 13,08 3,21 124,50 1,78 1,635 2,29 15,56 2,70 148,00 1,33 1,495 1,96 18,5 2,29 176,00 0,96 2,312 1,70 22,00 2,01 209,30 0,67 2,75 1,85 26,16 1,92 248,90 0,45 3,27 2,62 31,11 2,07 296,00 0,13 3,89 4,22 37,00 2,52 4,62 6,28 44,00 3,24 0.00 1.00 2.00 3.00 4.00 5.00 6.00 7.00 8.00 0. 58 0. 82 1. 16 1. 64 2. 31 3. 27 4. 62 6. 54 9. 25 13 . 1 18 . 5 26 . 2 37 52 . 3 74 10 5 14 8 20 9 29 6 Kích cỡ (micron) % Kh ố i l ư ợ n g Hình 8: Đồ thị biếu diễn kích cỡ các hạt bột chưa qua tách cặn theo % khối lượng Luận văn tốt nghiệp khoá 28- 2007 Trường Đại học Cần Thơ Chuyên ngành Công nghệ thực phẩm – Khoa Nông nghiệp và Sinh học ứng dụng 24 Bảng 9: Kích thước của các hạt bột qua xyclon một lần Kích cỡ (micron) % Khối luợng Kích cỡ (micron) % Khối luợng Kích cỡ (micron) % Khối lượng 0,578 0,45 5,50 9,19 52,33 3,40 0,688 0,65 6,54 9,09 62,23 3,20 0,818 0,92 7,78 7,51 74,00 2,19 0,972 1,35 9,25 5,73 88,00 1,13 1,156 2,05 11,00 4,32 104,70 0,51 1,375 2,70 13,08 3,37 124,50 0,11 1,635 2,79 15,56 2,81 148,00 0,00 1,945 2,35 18,5 2,49 176,00 0,00 2,312 1,99 22,00 2,31 209,30 0,00 2,75 2,11 26,16 2,20 248,90 0,00 3,27 2,99 31,11 2,22 296,00 0,00 3,89 4,92 37,00 2,45 4,62 7,56 44,00 2,94 0.00 1.00 2.00 3.00 4.00 5.00 6.00 7.00 8.00 9.00 10.00 0. 58 0. 82 1. 16 1. 64 2. 31 3. 27 4. 62 6. 54 9. 25 13 . 1 18 . 5 26 . 2 37 52 . 3 74 10 5 14 8 20 9 29 6 Kích cỡ (micron) % Kh ố i l ư ợ n g Hình 9: Đồ thị biểu diễn kích thước hạt bột qua xyclon một lần theo % khối lượng Dựa vào bảng 8, hình 8 và bảng 9, hình 9 ta thấy bột sau khi qua xyclon một lần đã tách được các hạt có kích thước to, cụ thể các hạt có kích thước từ 148 micron trở lên đều được tách ra. Để tách các hạt có kích thước nhỏ hơn sao cho bột có thành phần kích thước tương đương với bột thương mại ta cần khảo sát bột qua các lần xyclon tiếp theo. Luận văn tốt nghiệp khoá 28- 2007 Trường Đại học Cần Thơ Chuyên ngành Công nghệ thực phẩm – Khoa Nông nghiệp và Sinh học ứng dụng 25 Bảng 10: Kích thước các hạt bột sau khi qua xyclon 2 lần Kích cỡ (micron) % Khối lượng Kích cỡ (micron) % Khối lượng Kích cỡ (micron) % Khối lượng 0,578 0,00 5,50 13,68 52,33 4,12 0,688 0,00 6,54 8,19 62,23 5,58 0,818 0,00 7,78 5,90 74,00 5,70 0,972 0,00 9,25 4,65 88,00 3,25 1,156 0,00 11,00 3,36 104,7 0,91 1,375 0,00 13,08 4,06 124,5 0,00 1,635 1,12 15,56 4,11 148,00 0,00 1,945 1,67 18,50 3,51 176,00 0,00 2,312 2,78 22,00 3,41 209,30 0,00 2,75 1,68 26,16 3,14 248,90 0,00 3,27 1,64 31,11 2,59 296,00 0,00 3,89 2,14 37,00 2,49 4,62 7,33 44,00 2,99 0.00 2.00 4.00 6.00 8.00 10.00 12.00 14.00 16.00 0. 58 0. 82 1. 16 1. 64 2. 31 3. 27 4. 62 6. 54 9. 25 13 . 1 18 . 5 26 . 2 37 52 . 3 74 10 5 14 8 20 9 29 6 Kích cỡ (micron) % Kh ố i l ư ợ n g Hình 10: Đồ thị biểu diễn kích cỡ hạt bột qua xyclon 2 lần theo % khối lượng Từ đồ thị hình 10, bột qua xyclon lần 2 tiếp tục loại được các hạt có kích thước to, tuy nhiên vẫn chưa đạt yêu cầu do vậy cần khảo sát ở các lần tiếp theo. Phần bột mịn bị mất một phần nhưng mục đích của thí nghiệm là loại cặn và các hạt to nên ta chỉ cần theo dõi kích thước các hạt to. Luận văn tốt nghiệp khoá 28- 2007 Trường Đại học Cần Thơ Chuyên ngành Công nghệ thực phẩm – Khoa Nông nghiệp và Sinh học ứng dụng 26 Bảng 11: Kích thước các hạt bột sau khi qua xyclon 3 lần Kích cỡ (micron) % Khối lượng Kích cỡ (micron) % Khối lượng Kích cỡ (micron) % Khối lượng 0,578 0,00 5,50 14,85 52,33 4,08 0,688 0,00 6,54 8,73 62,23 4,43 0,818 0,00 7,78 5,93 74,00 3,99 0,972 0,00 9,25 4,59 88,00 2,53 1,156 0,00 11,00 3,54 104,70 1,24 1,375 0,00 13,08 4,56 124,50 0,40 1,635 1,26 15,56 4,70 148,00 0,00 1,945 1,96 18,50 3,61 176,00 0,00 2,312 2,97 22,00 3,10 209,30 0,00 2,75 1,55 26,16 2,65 248,90 0,00 3,27 1,41 31,11 2,41 296,00 0,00 3,89 1,94 37,00 2,78 4,62 7,36 44,00 3,43 0.00 2.00 4.00 6.00 8.00 10.00 12.00 14.00 16.00 0. 58 0. 82 1. 16 1. 64 2. 31 3. 27 4. 62 6. 54 9. 25 13 . 1 18 . 5 26 . 2 37 52 . 3 74 10 5 14 8 20 9 29 6 Kích cỡ (micron) % Kh ố i l ư ợ n g Hình 11: Đồ thị biểu diễn kích thước hạt bột qua xyclon 3 lần theo % khối lượng Ở lần này các hạt cỡ to chỉ được tách một phần nên ta thấy % các hạt có kích thước từ 37 micron trở lên đã giảm xuống. Điều này cho thấy bột sau khi qua xyclon 3 lần hiệu quả tách cặn đã có nhưng còn thấp. Luận văn tốt nghiệp khoá 28- 2007 Trường Đại học Cần Thơ Chuyên ngành Công nghệ thực phẩm – Khoa Nông nghiệp và Sinh học ứng dụng 27 Bảng 12: Kích thước các hạt bột sau khi qua xyclon 4 lần Kích cỡ (micron) % Khối lượng Kích cỡ (micron) % Khối lượng Kích cỡ (micron) % Khối lượng 0,578 0,00 5,50 18,68 52,33 1,68 0,688 0,00 6,54 11,08 62,23 1,02 0,818 0,00 7,78 7,91 74,00 0,40 0,972 0,00 9,25 6,15 88,00 0,00 1,156 0,00 11,00 4,32 104,70 0,00 1,375 0,43 13,08 4,94 124,50 0,00 1,635 1,35 15,56 4,34 148,00 0,00 1,945 2,01 18,50 2,92 176,00 0,00 2,312 3,85 22,00 2,31 209,30 0,00 2,75 2,72 26,16 1,96 248,90 0,00 3,27 2,75 31,11 1,72 296,00 0,00 3,89 3,31 37,00 1,84 4,62 10,34 44,00 1,97 0.00 2.00 4.00 6.00 8.00 10.00 12.00 14.00 16.00 18.00 20.00 0. 58 0. 82 1. 16 1. 64 2. 31 3. 27 4. 62 6. 54 9. 25 13 . 1 18 . 5 26 . 2 37 52 . 3 74 10 5 14 8 20 9 29 6 Kích cỡ (micron) % Kh ố i l ư ợ n g Hình 12: Đồ thị biểu diễn kích thước hạt bột qua xyclon 4 lần theo % khối lượng Bột sau khi qua xyclon 4 lần thì các hạt to đã được tách loại gần hết tuy nhiên các hạt từ 30 micron trở lên vẫn còn chiếm trên 5 % trong khi bột thuơng mại không có điều này được thể hiện rõ ở đồ thị hình 8 và hình 12. Luận văn tốt nghiệp khoá 28- 2007 Trường Đại học Cần Thơ Chuyên ngành Công nghệ thực phẩm – Khoa Nông nghiệp và Sinh học ứng dụng 28 Bảng 13: Kích thước các hạt bột sau khi qua xyclon 5 lần Kích cỡ (micron) % Khối lượng Kích cỡ (micron) % Khối lượng Kích cỡ (micron) % Khối lượng 0,578 0,00 5,50 23,29 52,33 0,00 0,688 0,00 6,54 13,60 62,23 0,00 0,818 0,00 7,78 9,08 74,00 0,00 0,972 0,00 9,25 6,39 88,00 0,00 1,156 0,00 11,00 3,88 104,70 0,00 1,375 0,38 13,08 3,88 124,50 0,00 1,635 1,53 15,56 3,11 148,00 0,00 1,945 2,58 18,5 1,87 176,00 0,00 2,312 5,10 22,00 1,15 209,30 0,00 2,75 3,48 26,16 0,61 248,90 0,00 3,27 3,39 31,11 0,00 296,00 0,00 3,89 4,02 37,00 0,00 4,62 12,66 44,00 0,00 0.00 5.00 10.00 15.00 20.00 25.00 0. 58 0. 82 1. 16 1. 64 2. 31 3. 27 4. 62 6. 54 9. 25 13 . 1 18 . 5 26 . 2 37 52 . 3 74 10 5 14 8 20 9 29 6 Kích cỡ (micron) % Kh ố i l ư ợ n g Hình 13: Đồ thị biểu diễn kích thước hạt bột qua xyclon 5 lần theo % khối lượng Như vậy bột sau khi qua xyclon 5 lần đã tách loại đuợc hết các hạt to và các hạt lúc bấy giờ có kích thước tương đồng với bột thương mại.Ở từng kích cỡ các hạt ở hai loại bột có tỉ lệ % khác nhau, bột thương mại tỉ lệ % giữa các kích cỡ phân bố đều hơn ở bột qua xyclon 5 lần do vậy đỉnh của đồ thị cũng không cao và không tập trung về một kích thước như là ở bột qua xyclon 5 lần. Tuy nhiên ở bột qua xyclon 5 lần các hạt chiếm phần lớn từ 5 – 6 micron nên vẫn đảm bảo được bột mịn và vẫn giữ chất lượng so với bột thương mại. Luận văn tốt nghiệp khoá 28- 2007 Trường Đại học Cần Thơ Chuyên ngành Công nghệ thực phẩm – Khoa Nông nghiệp và Sinh học ứng dụng 29 Phần bột to được tách ra tạm gọi là cặn vẫn còn lẫn bột mịn do đó ta thu gom ở các lần thu được sau đó pha loãng để tiến hành thu hồi bột mịn lại bằng cách tiếp tục cho qua xyclon. Bảng 14: Kích thước các hạt của bột cặn chưa qua xử lí Kích cỡ (micron) % Khối lượng Kích cỡ (micron) % Khối lượng Kích cỡ (micron) % Khối lượng 1,375 0,32 9,25 4,21 62,23 6,72 1,635 0,93 11,00 2,76 74,00 10,44 1,945 1,31 13,08 3,40 88,00 6,92 2,312 2,41 15,56 4,22 104,70 1,62 2,75 1,62 18,50 4,26 124,50 0,00 3,27 1,55 22,00 4,10 148,00 0,00 3,89 1,81 26,16 2,70 176,00 0,00 4,62 5,73 31,11 1,62 209,30 0,00 5,50 11,62 37,00 1,27 248,90 0,00 6,54 7,90 44,00 1,64 296,00 0,00 7,78 5,80 52,33 3,12 0.00 2.00 4.00 6.00 8.00 10.00 12.00 14.00 1. 38 1. 95 2. 75 3. 89 5. 5 7. 78 11 15 . 6 22 31 . 1 44 62 . 2 88 12 5 17 6 24 9 Kích cỡ (micron) % Kh ố i l ư ợ n g Hình 14: Đồ thị biểu diễn kích thước các hạt bột cặn chưa qua xử lí theo % khối luợng Rõ ràng tuy phần cặn đã được tách ra nhưng phần mịn vẫn còn lẫn theo nhiều từ 31,1 microns trở xuống chiếm 68,27%. Do vậy để đạt hiệu quả kinh tế cao ta cần Luận văn tốt nghiệp khoá 28- 2007 Trường Đại học Cần Thơ Chuyên ngành Công nghệ thực phẩm – Khoa Nông nghiệp và Sinh học ứng dụng 30 thu hồi lại lượng bột mịn còn sót. Ta thấy các hạt có kích thước to chiếm tỉ lệ không cao tuy nhiên ở đây ta cần chú ý đến hiệu quả thu hồi bột mịn do vậy ta chỉ cần chú ý đến độ còn lại của các hạt bột mịn. Do phần bột cặn được thu gom có nồng độ đậm đặc nên cần pha loãng để chạy qua xyclon. Sau khi pha loãng cho chạy qua 5 lần xyclon (căn cứ vào kết quả tách cặn phía trên) xem như 1 lần thu hồi. Bảng 15: Kích thước các hạt bột cặn sau khi thu hồi 1 lần Kích cỡ (micron) % Khối lượng Kích cỡ (micron) % Khối lượng Kích cỡ (micron) % Khối lượng 1,375 0,00 9,25 0,14 62,23 12,60 1,635 0,00 11,00 0,13 74,00 15,36 1,945 0,00 13,08 0,39 88,00 10,66 2,312 0,00 15,56 0,46 104,70 7,92 2,75 0,00 18,50 0,48 124,50 9,41 3,27 0,00 22,00 0,40 148,00 14,33 3,89 0,00 26,16 0,00 176,00 14,74 4,62 0,00 31,11 0,00 209,30 5,62 5,50 0,00 37,00 0,40 248,90 0,81 6,54 0,00 44,00 1,23 296,00 0,00 7,78 0,12 52,33 4,80 0.00 2.00 4.00 6.00 8.00 10.00 12.00 14.00 16.00 18.00 1. 38 1. 95 2. 75 3. 89 5. 5 7. 78 11 15 . 6 22 31 . 1 44 62 . 2 88 12 5 17 6 24 9 Kích cỡ (micron) % Kh ố i l ư ợ n g Hình 15: Đồ thị biểu diễn kích thước các hạt bột cặn qua xử lí 1 lần theo % khối luợng Luận văn tốt nghiệp khoá 28- 2007 Trường Đại học Cần Thơ Chuyên ngành Công nghệ thực phẩm – Khoa Nông nghiệp và Sinh học ứng dụng 31 Phần bột cặn sau khi thu hồi bột mịn 1 lần thì các hạt bột mịn phần lớn đã được thu hồi, các hạt từ 31,1 micron trở xuống chỉ còn chiếm 2,12% trong bột cặn. Như vậy sau 1 lần thu hồi độ sót các hạt bột mịn còn rất ít nhưng để tăng hiệu suất thu hồi ta tiếp tục pha loãng luợng bột cặn thu gom được để tiến hành thu hồi lần hai. Bảng 16: Kích thước các hạt bột cặn sau khi thu hồi 2 lần Kích cỡ (micron) % Khối lượng Kích cỡ (micron) % Khối lượng Kích cỡ (micron) % Khối lượng 1,375 0,00 9,25 0,00 62,23 8,57 1,635 0,00 11,00 0,00 74,00 13,21 1,945 0,00 13,08 0,00 88,00 11,29 2,312 0,00 15,56 0,00 104,70 8,49 2,75 0,00 18,50 0,00 124,50 8,33 3,27 0,00 22,00 0,00 148,00 11,52 3,89 0,00 26,16 0,00 176,00 16,20 4,62 0,00 31,11 0,00 209,30 13,16 5,50 0,00 37,00 0,00 248,90 4,67 6,54 0,00 44,00 0,77 296,00 0,80 7,78 0,00 52,33 2,99 0.00 2.00 4.00 6.00 8.00 10.00 12.00 14.00 16.00 18.00 1. 38 1. 95 2. 75 3. 89 5. 5 7. 78 11 15 . 6 22 31 . 1 44 62 . 2 88 12 5 17 6 24 9 Kích cỡ (micron) % Kh ố i l ư ợ n g Hình 16: Đồ thị biểu diễn kích thước các hạt bột cặn qua xử lí 2 lần theo % khối luợng Luận văn tốt nghiệp khoá 28- 2007 Trường Đại học Cần Thơ Chuyên ngành Công nghệ thực phẩm – Khoa Nông nghiệp và Sinh học ứng dụng 32 Như vậy phần cặn sau khi thu hồi bột mịn 2 lần thì các hạt bột mịn (từ 31,1 micron trở xuống) đã được thu hồi hoàn toàn. Dựa vào đồ thị hình 16, các hạt được giữ lại ở cỡ 37; 44; 52,33; 62,23 và 74 micron đã giảm so với đồ thị hình 15 điều này cho thấy lượng bột mịn thu hồi còn sót lại các hạt cỡ này Phần cặn tách ra qua 5 lần xyclon và phần bột thu được được đo thể tích như sau. Bảng 17: Thể tích cặn được tách ra Thể tích bột (ml) Thể tích cặn (ml) Hiệu suất (%) 6300 380 6,031746 Như vậy phần bột cặn được thu hồi sau khi bột qua 5 lần xyclon chỉ chiếm khoảng 6% so với phần bột ban đầu. Tuy thể tích này còn phụ thuộc chất lượng nguyên liệu và điều kiện nghiền nhưng nó cho ta thấy việc thu hồi bột mịn ở cặn sẽ được giảm nhẹ công sức cũng như chi phí. Bảng 18: Năng suất làm việc của xylon Lưu lượng (m3/s) Năng suất qua 1 xyclon (m3/h) 0,000708 2,5488 Với năng suất 2,5 m3/h đã có thể tăng năng suất hơn so với làm thủ công, giảm nhẹ công lao động rút ngắn thời gian trong qui trình sản xuất bột điều này ảnh huởng quan trọng đến hiệu quả kinh tế và chất lượng bột thành phẩm. Luận văn tốt nghiệp khoá 28- 2007 Trường Đại học Cần Thơ Chuyên ngành Công nghệ thực phẩm – Khoa Nông nghiệp và Sinh học ứng dụng 33 Hình 17: Sơ đồ tóm tắt công đoạn lắng bằng lực ly tâm Bột chưa tách cặn Bột hết cặn Cặn chưa xử lí Cặn 1 lần xử lí Cặn 2 lần xử lí Bột thu hồi Bột thu hồi Ly tâm Luận văn tốt nghiệp khoá 28- 2007 Trường Đại học Cần Thơ Chuyên ngành Công nghệ thực phẩm – Khoa Nông nghiệp và Sinh học ứng dụng 34 CHƯƠNG V: KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ 5.1. Kết luận Sau quá trình khảo sát tốc độ lắng của hạt bột trong trường trọng lực và trường ly tâm và sự ảnh hưởng bởi tốc độ lắng đến chất lượng bột đã cho ta rút ra một số kết luận như sau: - Lắng trong trường trọng lực tốc độ lắng chậm, thời gian lắng dài, các hạt bột mịn rất khó lắng nên độ bột sót còn lại theo thời gian vẫn cao dẫn đến hiệu suất thu hồi bột cũng thấp. Thời gian lắng của bột càng kéo dài thì độ chua của bột càng cao, chất lượng bột càng giảm bao gồm cả lắng tách cặn và lắng thu hồi bột trong khi lắng trong trường lực ly tâm sử dụng máy ly tâm và xyclon thủy lực rút ngắn được các công đoạn lắng nên bột không bị chua. - Sử dụng lực ly tâm trong lắng tách cặn bằng xyclon thủy lực cần phải qua 5 lần xyclon thì mới có thể tách được hết cặn. Như vậy hiệu quả làm việc của xyclon chưa cao nhưng so với công đoạn lắng tách cặn (múc) ở qui trình thủ công có nhiều ưu điểm hơn hẳn: rút ngắn thời gian lắng, giảm nhẹ sức lao động và không cần sử dụng chất trợ lắng. - Lắng trong trường lực ly tâm bằng máy ly tâm chỉ cần thời gian rất ngắn so với lắng trọng lực thì có thể thu hồi bột mà vẫn đảm bảo hiệu suất thu hồi cao (độ bột sót thấp). Như vậy có thể thay thế thao tác múc bằng cách sử dụng xyclon thủy lực và công đoạn lắng bằng cách sử dụng máy ly tâm để giảm nhẹ công lao động, rút ngắn thời gian trong qui trình sản xuất bột, giảm độ chua cho bột. 5.2. Đề nghị - Ở xyclon thủy lực cần nghiên cứu ở nhiều vận tốc đầu vào khác nhau và thay đổi kích thước xyclon để tăng hiệu quả làm việc của xyclon. - Thay đổi vận tốc ly tâm như ở: 2000 v/ph, 2500 v/ph… để tìm ra vận tốc tối ưu. - Nghiên cứu kích thước xyclon thuỷ lực cho quá trình tách cặn thu hồi bột triệt để hơn. Luận văn tốt nghiệp khoá 28- 2007 Trường Đại học Cần Thơ Chuyên ngành Công nghệ thực phẩm – Khoa Nông nghiệp và Sinh học ứng dụng 35 TÀI LIỆU THAM KHẢO Bùi Huy Đáp (1980), Cây lúa Việt Nam, NXB Khoa học và kĩ thuật Hà Nội. Đoàn Dụ và ctv (1983), Công nghệ và các máy chế biến lương thực, NXB Khoa Học và Kỹ Thuật Hà Nội. Nguyễn Bin (1999), Tính toán quá trình và thiết bị trong công nghệ hoá chất và thực phẩm (tập 1), NXB Khoa Học và Kỹ Thuật Hà Nội. Nguyễn Minh Tuyền (1987), Các máy lắng lọc và ly tâm, NXB Khoa Học và Kỹ Thuật Hà Nội. Nguyễn Văn Lụa, Các quá trình và thiết bị cơ học (quyển 1): Khuấy - lắng lọc, Trường Đại học Kỹ Thuật TP. HCM. Nguyễn Văn Luật (2003), Cây lúa Việt Nam thế Kỉ 20 (III), NXB Nông Nghiệp Hà Nội. Nguyễn Xuân Phương và Nguyễn Văn Thoa, Cơ sở lý thuyết và kỹ thuật sản xuất thực phẩm, NXB Giáo Dục. Nhan Minh Trí và Vũ Trường Sơn (2000), Bài giảng chế biến lương thực, Trường Đại học Cần Thơ. Trần Minh Tâm (1998), Các quá trình công nghệ trong chế biến nông sản thực phẩm, NXB Nông Nghiệp TP. HCM. Văn Minh Nhựt và Nhan Minh Trí (2006), Tài liệu phổ biến nâng cao hiệu suất và chất lượng trong sản xuất bột gạo tại Thị xã Sa Đéc, Phòng kinh tế Thị xã Sa Đéc. Trang web (cập nhật 20/1/2007) 8&sa=N&tab=wi sa=N