Luận án Tiến sĩ: Nghiên cứu một số thông số về cấu tạo và chế độ làm việc của liên hợp máy băm ép nước dứa

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG NGHIỆP HÀ NỘI

TRẦN ĐÌNH HƯNG

NGHIÊN CỨU MỘT SỐ THÔNG SỐ

VỀ CẤU TẠO VÀ CHẾ ĐỘ LÀM VIỆC

CỦA LIÊN HỢP MÁY BĂM ÉP NƯỚC DỨA

LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT

Chuyên ngành đào tạo : Kỹ thuật cơ khí

Mã số : 62 52 01 03

Người hướng dẫn khoa học:

1. PGS.TS. TRẦN NHƯ KHUYÊN

2. GS.TS. PHẠM XUÂN VƯỢNG

HÀ NỘI - 2012

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan: Luận án “Nghiên một số thông số về cấu tạo và chế

độ làm việc của liên hợp máy băm ép nước dứa” là công trình nghiên cứu của

riêng tôi. Những số liệu, kết quả nêu trong luận án này là trung thực, khách

quan và chưa từng được ai công bố trong bất kỳ công trình nào khác.

Tôi xin cam đoan rằng mọi sự giúp đỡ trong quá trình thực hiện luận án

này đã được cảm ơn và các thông tin trích dẫn trong luận án đều được chỉ rõ

nguồn gốc.

Hà Nội, ngày 06 tháng 6 năm 2012.

Tác giả luận án

Trần Đình Hưng

LỜI CẢM ƠN

Với sự kính trọng, tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới PGS.TS Trần Như Khuyên - Trường Đại học Nông nghiệp Hà Nội và GS.TS Phạm Xuân Vượng - Hội Cơ khí Nông nghiệp Việt Nam đã tận tình hướng dẫn, giúp đỡ tôi trong nhiều năm tháng học tập cũng như trong suốt quá trình nghiên cứu, hoàn thành luận án.

Tôi xin trân trọng cảm ơn tập thể cán bộ, giảng viên bộ môn Thiết bị bảo quản và chế biến nông sản, Ban lãnh đạo khoa Cơ điện, Viện Đào tạo Sau Đại học và Ban Giám hiệu Trường Đại học Nông nghiệp Hà Nội đã luôn quan tâm giúp đỡ và đóng góp các ý kiến để tôi hoàn thành luận án.

Tôi xin chân thành cảm ơn Ban Giám hiệu, các thầy cô giáo khoa Cơ khí, khoa Công nghệ thực phẩm và các phòng ban trong Trường Cao đẳng nghề Cơ điện và Công nghệ thực phẩm Hà Nội đã quan tâm và tạo điều kiện thuận lợi để tôi hoàn thành đề tài.

Xin chân thành cảm ơn sâu sắc tới GS.TS Đặng Thế Huy - Trường Đại học Lương Thế Vinh, PGS.TS Nông Văn Vìn và TS Nguyễn Thanh Hải - Khoa Cơ điện - Trường Đại học Nông nghiệp Hà Nội, đã có các ý kiến nhận xét chuyên môn hết sức sâu sắc để tôi hoàn thiện chương trình nghiên cứu này.

Tôi xin chân thành cảm ơn Viện Công nghiệp thực phẩm Thanh Xuân - Hà Nội, các thầy cô Viện Cơ điện Nông nghiệp và Công nghệ sau thu hoạch, Công ty Cổ phần Thực phẩm xuất khẩu Đồng Giao, Phòng thí nghiệm Địa kỹ thuật công trình - LAS Xây dựng 386 - TT Viện Khoa học Công nghệ Giao thông vận tải đã giúp tôi trong việc làm thực nghiệm và đánh giá kết quả nghiên cứu của đề tài.

Tôi xin trân trọng cảm ơn các nhà khoa học, bạn bè, đồng nghiệp, gia đình đã luôn quan tâm, động viên giúp tôi vượt qua mọi khó khăn trong quá trình học tập và hoàn thành bản luận án này.

Hà Nội, ngày 06 tháng 6 năm 2012

Tác giả luận án

Trần Đình Hưng

iii

MỤC LỤC

Lời cam đoan i

Lời cảm ơn ii

Mục lục iii

Danh mục chữ viết tắt vi

Danh mục các ký hiệu toán học vii

Danh mục bảng x

Danh mục hình xii

MỞ ĐẦU 1

1 Tính cấp thiết của đề tài 1

2 Mục tiêu nghiên cứu 2

3 Nhiệm vụ nghiên cứu 2

4 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu 3

5 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài 3

6 Những đóng góp mới của luận án 4

7 Cấu trúc nội dung luận án 4

Chương 1 TỔNG QUAN NGHIÊN CỨU VỀ CÔNG NGHỆ VÀ THIẾT

BỊ BĂM ÉP NƯỚC DỨA 5

1.1 Đặc điểm cấu tạo, phân loại, thành phần hoá học và công dụng

của quả dứa 5

1.1.1 Đặc điểm cấu tạo của quả dứa 5

1.1.2 Phân loại dứa 6

1.1.3 Thành phần hóa học của quả dứa 8

1.1.4 Công dụng của quả dứa 10

1.2 Tình hình sản xuất và tiêu thụ dứa 12

1.2.1 Tình hình sản xuất và tiêu thụ dứa trên thế giới 12

1.2.2 Tình hình sản xuất và tiêu thụ dứa trong nước 13

1.3 Tình hình nghiên cứu công nghệ và thiết bị ép nước dứa 20

1.3.1 Tình hình nghiên cứu công nghệ và thiết bị ép nước dứa trên

thế giới 20

1.3.2 Tình hình nghiên cứu công nghệ và thiết bị ép nước dứa ở

Việt Nam 29

1.4 Kết luận chương 1 33

Chương 2 NGUYÊN LIỆU, ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP

NGHIÊN CỨU 35

2.1 Nguyên liệu nghiên cứu 35

2.2 Đối tượng nghiên cứu 35

2.3 Phương pháp nghiên cứu 36

2.3.1 Phương pháp nghiên cứu lý thuyết kết hợp với mô hình hóa và

mô phỏng quá trình ép nước dứa 37

2.3.2 Phương pháp nghiên cứu thực nghiệm 37

2.3.3 Phương pháp xác định các thông số của quá trình nghiên cứu 40

2.3.4 Phương pháp xử lý gia công số liệu đo đạc 48

Chương 3 MÔ HÌNH HÓA VÀ MÔ PHỎNG QUÁ TRÌNH ÉP NƯỚC DỨA 52

3.1 Mô hình hóa quá trình ép nước dứa 52

Mô hình kết cấu bộ phận ép nước dứa 52

3.1.2 Quy luật chuyển động của vật liệu trong bộ phận ép 53

3.1.3 Quy luật biến đổi áp suất của vật liệu trong bộ phận ép 59

3.2 Mô phỏng quá trình biến đổi vận tốc và áp suất trong bộ phận ép 64

3.2.1 Khảo sát sự biến đổi vận tốc của vật liệu theo chiều dọc trục 64

3.2.2 Khảo sát quy luật biến đổi áp suất của vật liệu trong quá trình ép 65

3.2.3 Khảo sát ảnh hưởng của góc nghiêng  của trục vít xoắn đến

áp suất của vật liệu 66

3.3 Lựa chọn các thông số cơ bản của bộ phận ép 67

3.4 Kết luận chương 3 68

Chương 4 KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM 69

4.1 Thí nghiệm xác định một số tham số của mô hình lý thuyết 69

4.1.1 Xác định vận tốc góc của vật liệu trong bộ phận ép 69

4.1.2 Mối quan hệ giữa hệ số giảm thể tích của vật liệu với áp suất ép 71

4.1.3 Mối quan hệ giữa nồng độ pha rắn trong hỗn hợp bã - dịch quả

với áp suất ép 74

4.1.4 Xác định ảnh hưởng của áp suất ép đến độ sót dịch quả theo bã 76

4.1.5 Xác định ứng suất cắt giới hạn của vật liệu trong quá trình ép 77

4.1.6 Khảo sát quy luật biến đổi áp suất trong vùng ép bằng thực nghiệm 79

4.2 Kết quả nghiên cứu thực nghiệm đơn yếu tố 81

82 4.2.1 Ảnh hưởng của tốc độ dao băm nd

4.2.2 Ảnh hưởng của tốc độ vít xoắn n 83

4.2.3 Ảnh hưởng của khe hở cửa thoát bã s 84

4.2.4 Ảnh hưởng của chiều rộng lỗ sàng a 86

Kết quả nghiên cứu thực nghiệm đa yếu tố 4.3 88

Kết quả nghiên cứu tối ưu tổng quát 4.4 93

4.5 Kết quả thí nghiệm ứng với giá trị tối ưu của các yếu tố vào 94

4.6 Ứng dụng các kết quả nghiên cứu để hoàn thiện thiết kế liên

hợp máy băm ép nước dứa BE-500 96

4.6.1 Hoàn thiện thiết kế liên hợp máy băm ép nước dứa BE-500 96

4.6.2 Xác định một số chỉ tiêu kinh tế - kỹ thuật của liên hợp máy

băm ép nước dứa BE-500A 97

4.6.3 Đánh giá hiệu quả kinh tế - kỹ thuật của liên hợp máy băm ép

nước dứa BE-500A. 99

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 100

Kết luận 100

Kiến nghị 101

Danh mục các công trình đã công bố có liên quan đến luận án 102

Tài liệu tham khảo 103

Phụ lục 110

DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT

Chữ viết tắt Diễn giải

BE-500 Liên hợp máy băm ép nước dứa

BE-500A Liên hợp máy băm ép nước dứa sau khi cải tiến

BNN và PTNT Bộ Nông nghiệp và Phát triển nông thôn

CNTP Công nghệ thực phẩm

Ctv Cộng tác viên

ED-500 Máy ép nước dứa

Liên minh châu Âu EU

Tổ chức Nông lương, Liên hợp quốc FAO

Công ty cổ phần J.S.C.

Công ty trách nhiệm hữu hạn Co.Ltd

Nhà xuất bản NXB

Khoa học công nghệ KHCN

Tiêu chuẩn Việt Nam TCVN

TPHCM Thành phố Hồ Chí Minh

TTXTTM Trung tâm xúc tiến thương mại

Đô la Mỹ USD

Vòng/phút vg/ph

Xuất khẩu XK

vii

DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU TOÁN HỌC

Ký hiệu Đơn vị Giải thích

a mm Chiều rộng lỗ sàng

A Nồng độ pha rắn trong hỗn hợp bã - dịch quả %

độ Góc nâng cánh vít tại đường kính trung bình của vít xoắn tb

độ Góc nghiêng của trục vít xoắn so với đường tâm vít xoắn 

% Độ sót dịch quả theo bã 

D - Hàm tối ưu tổng quát

m Đường kính ngoài của vít xoắn Dv

- Hàm “mong muốn” thành phần dj

m Đường kính trong của vít xoắn dv

m Đường kính dòng nhân chất lỏng nhớt chảy trong ống d0

d m Đường kính trong của ống dẫn

- Khoảng biến thiên của yếu tố thứ i

i Fb Tiêu chuẩn Fisher

Diện tích mặt cắt ngang của vật liệu trong vùng cấp liệu Fc

- m2 m2 Diện tích mặt cắt ngang của vật liệu trong vùng ép Fe

độ Góc ma sát giữa nguyên liệu và bề mặt cánh vít 

kg /m3 Khối lượng thể tích của vật liệu 

kg Khối lượng dịch quả thu được khi ép Gd

kg Khối lượng hỗn hợp bã - dịch quả Gh

kg Khối lượng pha rắn trong hỗn hợp bã - dịch quả Gr

- Hệ số nạp liệu thể tích 

- Hệ số giảm thể tích nạp liệu vùng ép ge

- Hệ số thể tích nạp liệu vùng cấp liệu nc

mm Chiều dài đường bao của máng vít tại tiết diện thẳng lb

góc với đường trung bình của cánh vít

viii

Ký hiệu Đơn vị Giải thích

Chiều dài vít xoắn m L

Chiều dài vít xoắn vùng cấp liệu m Lc

Chiều dài vít xoắn vùng ép m Le

- Hệ số ma sát của chất lỏng phi Newton 



d

Ns/m2 Độ nhớt động của hỗn hợp Ns/m2 Độ nhớt động của dịch quả Ns/m2 Độ nhớt động của pha rắn r

vg/ph Tốc độ quay của vít xoắn n

kWh Điện năng tiêu thụ N

kWh/tấn Chi phí điện năng riêng kG/cm2 Áp suất ép p

N Lực nén mẫu khi cắt P

% Tỷ lệ chất xơ qx

% Tỷ lệ chất khô qkh

kg Khối lượng nguyên liệu đưa vào ép q

kg/h Năng suất của liên hợp máy Q

kg/h Năng suất của bộ phận băm Qb

kg/h Năng suất của bộ phận cấp liệu Qc

kg/h Năng suất lý thuyết Qlt

N Lực cắt mẫu Q

N/m2 Ứng suất cắt giới hạn của vật liệu 

mm Bán kính trục của vít xoắn vùng cấp liệu rc

mm Bán kính trục của vít xoắn vùng ép re

mm Bán kính của trục vít xoắn rv

mm Bán kính ngoài của vít xoắn Rv

- Chuẩn số Rây nôn R’e

mm Khe hở cửa thoát bã s

Ký hiệu Đơn vị Giải thích

mm Bước vít xoắn S

s Thời gian ép t

Vận tốc vòng của vít xoắn v m/s

m/s vnc

Vận tốc của vật liệu theo chiều dọc trục trong vùng cấp liệu

m/s Vận tốc của vật liệu theo chiều dọc trục trong vùng ép vne

m/s Vận tốc vòng của vật liệu so với máng vít trong vùng cấp vqc

liệu

m/s Vận tốc vòng của vật liệu so với máng vít trong vùng ép vqe

m/s Vận tốc vòng của vật liệu so với trục vít vvl

W Độ ẩm của vật liệu

Vận tốc góc của vít xoắn 

% s-1 s-1 qc

Vận tốc góc của vật liệu so với máng vít trong vùng cấp liệu

Vận tốc góc của vật liệu so với máng vít trong vùng ép qe

s-1 s-1 Vận tốc góc của vật liệu so với trục vít vl

- Giá trị mã hóa của yếu tố thứ i xi

- Hàm thành phần Yj

z - Số bước của vít xoắn

DANH MỤC BẢNG

STT Tên bảng Trang

1.1 Đặc điểm một số giống dứa trồng ở Việt Nam 7

1.2 Đặc điểm phân loại quả dứa theo độ chín 8

1.3 Thành phần hóa học của một số giống dứa trồng ở Việt Nam 9

1.4 Thành phần hoá học của dứa Victoria nhập nội theo độ chín 10

1.5 Sản lượng dứa trên thế giới 13

1.6 Diện tích trồng, năng suất và sản lượng dứa trong nước 14

1.7 Sản lượng dứa phân theo địa phương 14

1.8 Một số sản phẩm nước dứa xuất khẩu của Việt Nam 19

2.1 Độ cứng của dứa theo độ chín 41

3.1 Mối quan hệ giữa áp suất ép ứng với góc nghiêng  khác nhau 67

3.2 Số lượng vòng vít và bước của vít xoắn 67

70 4.1 Vận tốc góc ωq của vật liệu trong bộ phận ép

4.2 Hệ số giảm thể tích vật liệu theo áp suất ép 73

4.3 Nồng độ pha rắn trong hỗn hợp bã - dịch quả theo áp suất ép 75

4.4 Kết quả thí nghiệm xác định ảnh hưởng của áp suất ép đến độ sót

dịch quả theo bã 77

4.5 Kết quả thí nghiệm xác định ứng suất cắt giới hạn của nguyên

liệu dứa theo áp suất ép 78

4.6 Hệ số giảm thể tích của các vòng vít trong vùng ép 80

4.7 Áp suất tại các vòng vít trong vùng ép 80

4.8 Áp suất ép theo chiều dài vít xoắn trong vùng ép 80

4.9 Phương sai yếu tố, phương sai thực nghiệm, tính thích ứng và

82 thuần nhất của thông số tốc độ quay của dao băm nd

4.10 Phương sai yếu tố, phương sai thực nghiệm, tính thích ứng và

thuần nhất của thông số tốc độ quay của vít xoắn n 83

4.11 Phương sai yếu tố, phương sai thực nghiệm, tính thích ứng và

thuần nhất của thông số khe hở cửa thoát bã s 85

4.12 Phương sai yếu tố, phương sai thực nghiệm, tính thích ứng và

thuần nhất của thông số chiều rộng lỗ sàng a 86

88 4.13 Mức biến thiên và giá trị mã hoá của các yếu tố xi

89 4.14 Các hệ số hồi quy có nghĩa của các hàm Yj

4.15 Kiểm tra tính thích ứng của mô hình toán 90

90 4.16 Giá trị tối ưu của các yếu tố vào xi và các hàm thành phần Yj.

4.17 Các hệ số hồi quy dạng thực 91

4.18 Kết quả thí nghiệm với các thông số tối ưu của các yếu tố vào 95

4.19 Một số chỉ tiêu hóa lý của nước dứa ép ở chế độ tối ưu 95

4.20 Đặc tính kỹ thuật của liên hợp máy băm ép nước dứa BE-500A 96

4.21 Một số chỉ tiêu kinh tế - kỹ thuật của các thiết bị ép nước dứa 98

xii

DANH MỤC HÌNH

STT Tên hình Trang

1.1 Quả dứa 5

1.2 Thực phẩm chức năng và mỹ phẩm từ dứa 12

1.3 Dứa sấy khô (a, b) và mứt dứa (c) 17

1.4 Dứa đông lạnh (a); dứa khoanh (b); dứa miếng (c) 17

1.5 Dứa nước đường đóng hộp (a); nước dứa đóng lon (b) 17

1.6 Nước dứa cô đặc 18

1.7 Quy trình công nghệ sản xuất nước dứa 24

1.8 Dây chuyền sản xuất nước dứa cô đặc (Thụy Điển) 28

1.9 Dây chuyền sản xuất nước dứa cô đặc (Italy) 28

1.10 Quy trình sản xuất nước dứa cô đặc 29

1.11 Máy ép thủy lực PA-15TL 32

1.12 Máy ép nước dứa kiểu ED-500 32

2.1 Sơ đồ cấu tạo liên hợp máy băm ép dứa BE-500 35

40 2.2 Đồ thị hàm mong muốn thành phần dj khi Yj bị chặn một phía

2.3 Thiết bị đo độ cứng trái cây FT-10 41

2.4 Thiết bị đo ứng suất cắt của vật liệu EDJ-1 (Trung quốc) 42

2.5 Sơ đồ nguyên lý đo ứng suất cắt của nguyên liệu 42

2.6 Thiết bị đo độ nhớt động lực SYD-265E (Changi, TQ) 44

2.7 Brix kế ATAGO-3T 45

2.8 Thiết bị đo số vòng quay LT-1236L 46

2.9 Thiết bị đo điện năng EM-306 (Ấn Độ) 47

2.10 Thiết bị xác định độ sót dịch quả theo bã 48

3.1 Mô kết cấu bộ phận ép 52

3.2 Đa giác vận tốc biểu diễn sự dịch chuyển của vật liệu trong vùng

cấp liệu 55

3.3 Sự biến đổi vận tốc dọc trục của vật liệu vn theo chiều dài vít

xoắn x 64

xiii

3.4 Sự thay đổi áp suất p của vật liệu theo chiều dọc trục x 65

3.5 Áp suất của vật liệu p theo chiều dọc trục khi thay đổi góc

nghiêng của trục vít xoắn  66

4.1 Cảm biến siêu âm đo vận tốc, gia tốc 69

4.2 Sơ đồ đo vận tốc bằng cảm biến siêu âm 69

4.3 Vị trí cảm biến đo vận tốc của vật liệu trong bộ phận ép 70

4.4 Đồ thị vận tốc góc của vật liệu trong bộ phận ép 71

4.5 Máy ép thủy lực Model PA-15TL 72

4.6 Giỏ ép thí nghiệm: a- sơ đồ; b- thực tế 72

4.7 Dụng cụ đo thể tích 72

4.8 Đồ thị biểu diễn mối quan hệ giữa hệ số giảm thể tích ηge vật

liệu trong buồng ép với áp suất ép p 74

4.9 Ảnh hưởng của áp suất ép đến nồng độ pha rắn trong hỗn hợp 76

4.10 Ảnh hưởng của áp suất ép p đến độ sót dịch quả  theo bã khi

dùng máy ép thủy lực 77

4.11 Quan hệ giữa ứng suất cắt giới hạn của nguyên liệu dứa với áp

suất ép 78

4.12 Khảo sát sự biến đổi áp suất của vật liệu bằng thực nghiệm 81

82 4.13 Đồ thị ảnh hưởng của tốc độ dao băm nd

4.14 Đồ thị ảnh hưởng của tốc độ quay vít xoắn n 84

4.15 Đồ thị ảnh hưởng của khe hở cửa thoát bã s 85

4.16 Đồ thị ảnh hưởng của chiều rộng lỗ sàng a 87

4.17 Ảnh hưởng của cặp yếu tố khe hở cửa thoát bã s và tốc độ vít

xoắn n đến độ sót dịch quả δ 92

4.18 Ảnh hưởng của cặp yếu tố chiều rộng lỗ sàng a và tốc độ vít xoắn

n đến năng suất máy Q 92

4.19 Ảnh hưởng của cặp yếu tố chiều rộng lỗ sàng a và khe hở cửa

thoát bã s đến chi phí điện năng riêng Nr 93

MỞ ĐẦU

1 Tính cấp thiết của đề tài

Dứa là loại trái cây quý, có giá trị dinh dưỡng và giá trị kinh tế cao,

được coi là “nữ hoàng” (Queen) của các loài quả. Diện tích trồng dứa ở nước

ta hiện nay khoảng 39.900ha, sản lượng dứa quả đạt 502.700 tấn với kim

ngạch xuất khẩu trung bình hàng năm 41,4 triệu USD, đứng đầu trong nhóm

rau quả xuất khẩu (Cục XTTM - Bộ Công Thương, 2012) [6]. Cây dứa đã góp

phần quan trọng trong việc xóa đói giảm nghèo cho hàng triệu nông dân ở

nhiều địa phương trong cả nước.

Sản phẩm dứa của nước ta một phần được tiêu thụ trong nước, còn

phần lớn dùng để xuất khẩu, trong đó nước dứa cô đặc được tiêu thụ với số

lượng lớn vì nước dứa cô đặc dễ vận chuyển và bảo quản lâu dài mà vẫn giữ

được hương vị thơm ngon, có thể pha chế thành nhiều sản phẩm khác nhau

tùy theo thị hiếu của người dùng.

Trong quy trình sản xuất nước dứa, việc tách lấy dịch quả là khâu quan

trọng vì nó ảnh hưởng lớn đến năng suất, chất lượng sản phẩm và hiệu suất

thu hồi dịch quả. Để nâng cao hiệu suất ép, người ta có thể dùng máy nạo

hoặc máy băm để làm nhỏ nguyên liệu trước khi ép. Để tách dịch quả ra khỏi

bã, người ta có thể dùng máy ép kiểu trục vít, máy ép thủy lực hoặc máy ép

kiểu vít xoắn, trong đó máy ép kiểu vít xoắn được dùng phổ biến nhất vì nó

làm việc liên tục, năng suất cao, dễ tự động hóa dây chuyền sản xuất. Hiện

nay ở nhiều nước có ngành công nghiệp chế biến dứa phát triển đã sử dụng

những dây chuyền chế biến dứa hiện đại, trong đó sử dụng thiết bị nạo-ép

hoặc băm-ép. Các dây chuyền thiết bị này hiện đại, năng suất cao, chất lượng

sản phẩm tốt nhưng cần vốn đầu tư lớn và vùng trồng dứa tập trung hàng

nghìn ha trở lên. Đặc điểm của thịt quả dứa là có nhiều xơ và dễ gẫy vụn

trong quá trình băm ép nên rất khó ép kiệt, khi ép lượng xơ gẫy vụn lẫn nhiều

trong dịch quả gây khó khăn cho quá trình lọc sau này. Vì vậy việc lựa chọn

thiết bị chế biến nước dứa cho phù hợp với đặc điểm nguyên liệu, điều kiện

sản xuất của các doanh nghiệp cũng cần được quan tâm nghiên cứu.

Tại nhiều địa phương trong nước hiện nay đang rất thiếu những thiết bị

ép nước dứa phù hợp với quy mô vùng nguyên liệu và khả năng đầu tư của

các doanh nghiệp chế biến.

Ở Việt Nam chưa có nhiều công trình nghiên cứu về thiết bị băm ép

nước dứa, thiết bị chế tạo trong nước rất ít và còn nhiều hạn chế. Vì vậy, việc

nghiên cứu thiết kế, chế tạo thiết bị băm ép nước dứa phù hợp với điều kiện

sản xuất trong nước nhằm nâng cao năng suất, chất lượng, hạ giá thành sản

phẩm, có thể triển khai áp dụng rộng rãi trong sản xuất là vấn đề rất cấp thiết.

Xuất phát từ thực tiễn trên đây, chúng tôi thực hiện đề tài “Nghiên cứu

một số thông số về cấu tạo và chế độ làm việc của liên hợp máy băm ép

nước dứa”.

2 Mục tiêu nghiên cứu

- Mục tiêu chung: Tạo ra thiết bị băm ép nước dứa phục vụ dây chuyền sản

xuất nước dứa và nước dứa cô đặc nhằm nâng cao năng suất và chất lượng sản

phẩm, tiết kiệm năng lượng điện, giảm chi phí sản xuất, góp phần giảm ô nhiễm

môi trường.

- Mục tiêu cụ thể: Xác định một số thông số về cấu tạo và chế độ làm

việc tối ưu làm cơ sở để hoàn thiện thiết kế, chế tạo liện hợp máy băm ép

nước dứa.

3 Nhiệm vụ nghiên cứu

- Xác định một số tính chất cơ lý hóa của nguyên liệu dứa liên quan đến

quá trình băm ép nước dứa.

- Xây dựng mô hình lý thuyết quá trình ép nguyên liệu dứa nhằm định

hướng cho việc thiết kế liên hợp máy băm ép nước dứa.

- Nghiên cứu thực nghiệm xác định một số thông số về cấu tạo và

chế độ làm việc tối ưu làm cơ sở cho việc hoàn thiện quy trình công nghệ

và thiết kế, cải tiến liên hợp máy băm ép nước dứa.

- Nghiên cứu ứng dụng liên hợp máy băm ép nước dứa trong sản xuất

nhằm xác định hiệu quả kinh tế - kỹ thuật của liên hợp máy để có thể triển

khai áp dụng rộng rãi trong thực tiễn sản xuất.

4 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

4.1 Đối tượng nghiên cứu

Đối tượng nghiên cứu của đề tài là một số thông số cơ bản về cấu tạo và

chế độ làm việc của liên hợp máy băm ép nước dứa kiểu vít xoắn: tốc độ dao

băm, tốc độ trục vít xoắn, khe hở cửa thoát bã, chiều rộng lỗ sàng.

4.2 Phạm vi nghiên cứu

Nghiên cứu mô hình liên hợp máy băm ép nước dứa kiểu vít xoắn BE-

500 có năng suất 500 kg/h.

5 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài

- Đã ứng dụng phương pháp mô hình hóa và mô phỏng để biểu diễn mối

quan hệ của một số thông số trong quá trình ép nước dứa và ứng dụng để xác

định một số thông số cơ bản về cấu tạo và chế độ làm việc của liên hợp máy

băm ép nước dứa, nhằm định hướng cho việc thiết kế, chế tạo liên hợp máy.

- Đã thiết kế, chế tạo thành công liên hợp máy băm ép nước dứa có bộ

phận băm và bộ phận ép lắp trên cùng một khung bệ máy, do đó đã nâng cao

năng suất, chất lượng sản phẩm, hiệu suất thu hồi sản phẩm, giảm chi phí lao

động và tiết kiệm điện năng phù hợp với quy mô của các cơ sở chế biến ở nước

ta hiện nay.

6 Những đóng góp mới của luận án

- Kết quả nghiên cứu lý thuyết kết hợp với thực nghiệm đã thiết lập

được mô hình toán và mô phỏng được mối quan hệ của một số thông số trong

quá trình ép từ đó đã xác định được một số thông số cơ bản về cấu tạo và chế

độ làm việc của liên hợp máy băm ép nước dứa nhằm định hướng cho việc

thiết kế liên hợp máy băm ép nước dứa.

- Kết quả nghiên cứu thực nghiệm đơn, đa yếu tố và nghiên cứu tối ưu

tổng quát đã xác định được giá trị tối ưu chung của các yếu tố vào: tốc độ

quay của vít xoắn, khe hở cửa thoát bã, chiều rộng lỗ sàng và giá trị tối ưu của

các thông số ra: độ sót dịch quả, năng suất máy và chi phí điện năng riêng.

Kết quả nghiên cứu trên là cơ sở quan trọng để hoàn thiện thiết kế và chế tạo

liên hợp máy băm ép nước dứa phục vụ cho các cơ sở sản xuất.

- Đã thiết kế chế tạo liên hợp máy băm ép nước dứa có bộ phận băm và

ép được lắp chung trên cùng một khung máy có bộ phận băm được kết cấu

bởi các hàng dao động và dao tĩnh bố trí xen kẽ nhau, bộ phận ép kiểu vít

xoắn có dạng hình côn với bước xoắn giảm dần nhờ đó đã giảm lượng dịch

quả sót theo bã, tiết kiệm được nhân công lao động, nâng cao năng suất, chất

lượng sản phẩm, tạo điều kiện cho việc tự động hóa dây chuyền sản xuất.

Thiết bị có cấu tạo đơn giản, dễ chế tạo, dễ vận hành, hoàn toàn có thể chế tạo

trong nước thay thế cho các thiết bị nhập ngoại đắt tiền, vì thế có thể áp dụng

rộng rãi cho các cơ sở sản xuất.

7 Cấu trúc nội dung luận án

Ngoài phần mở đầu, kết luận, kiến nghị các phụ lục, luận án gồm 4 chương:

Chương 1: Tổng quan nghiên cứu về công nghệ và thiết bị băm ép dứa.

Chương 2: Nguyên liệu, đối tượng và phương pháp nghiên cứu.

Chương 3: Mô hình hóa và mô phỏng quá trình ép nước dứa.

Chương 4: Kết quả nghiên cứu thực nghiệm.

Chương 1

TỔNG QUAN NGHIÊN CỨU VỀ CÔNG NGHỆ

VÀ THIẾT BỊ BĂM ÉP NƯỚC DỨA

1.1 Đặc điểm cấu tạo, phân loại, thành phần hoá học và công dụng của

quả dứa

1.1.1 Đặc điểm cấu tạo của quả dứa

Dứa, một số địa phương gọi là thơm hay khóm, tên khoa học Ananas

comosus, là một loại quả nhiệt đới, có xuất xứ từ Paraguay và miền nam Braxin,

được du nhập vào châu Âu khoảng thế kỷ 16 sau đó được trồng ở Hawai, và

nhiều nước châu Á khác (Dole Plantation, 2010) [50], (Phil Barnes, 1999) [61].

Quả dứa thực ra là trục của bông hoa và các lá bắc mọng nước tụ hợp lại. Còn

quả thật là các "mắt dứa" (Trần Thế Tục, Vũ Thiện Chính, 1997) [35]. Quả dứa

được ăn tươi hoặc đóng hộp dưới dạng khoanh, miếng hoặc đồ hộp nước dứa

hoặc nước quả hỗn hợp (Trần Minh Tâm, 1997) [30].

Quả dứa thuộc loại quả kép, bao gồm nhiều quả mọc trên một trục hoa.

Kích thước, màu sắc, hình dạng quả thay đổi tuỳ theo giống và điều kiện

trồng trọt. Về cấu tạo quả dứa, trừ phần chồi (hoa, vương miện) và cuống, từ

ngoài vào trong quả dứa có 3 phần: vỏ quả, thịt quả và lõi (hình 1.1) (William

Chồi (hoa)

Thịt quả

Vỏ

Lõi

Collins S., 1979) [69].

Hình 1.1 Quả dứa

- Vỏ quả: Có thành phần chủ yếu là xenlulo để bảo vệ quả. Vỏ quả chín

có màu sắc từ vàng đến da cam, được phân chia thành các mắt dứa có độ to,

nhỏ, nông, sâu khác nhau tuỳ thuộc vào giống và điều kiện trồng trọt.

- Thịt quả: Có màu vàng nhạt đến vàng sẫm, chiếm tỷ lệ lớn nhất so với

các thành phần khác của quả dứa. Các chất dinh dưỡng tập trung chủ yếu tại

thịt quả. Các sản phẩm dứa chủ yếu được chế biến từ thịt quả. Trong thịt quả

còn có một lượng xơ chiếm từ 1,61,8%.

- Lõi: Chạy dọc từ cuống quả dứa đến chồi ngọn, nhiều xơ, giá trị

dinh dưỡng thấp.

1.1.2 Phân loại dứa

Đặc điểm, tính chất, thành phần hóa học của quả dứa phụ thuộc vào

nhiều yếu tố như giống, đất đai, khí hậu, kỹ thuật chăm bón, độ chín và

mùa vụ thu hoạch dứa (Đường Hồng Dật, 2005) [7]. Có nhiều cách phân

loại dứa tùy thuộc vào yêu cầu sử dụng hoặc công nghệ chế biến dứa.

Trong công nghiệp chế biến dứa, ngoài yêu cầu về kích thước, trọng

lượng quả dứa, thông thường có cách phân loại: theo giống và theo độ

chín của dứa (Bộ NN và PTNT, 2005) [3].

a) Phân loại theo giống

Có nhiều loại dứa nhưng dứa trồng ở nước ta có thể chia thành ba nhóm

chính: Nhóm dứa Queen, nhóm dứa Cayen và nhóm dứa Tây Ban Nha

(William Collins S., 1979) [69].

Nhóm Queen (Hoàng hậu): Quả nhỏ, mắt lồi, vỏ cứng ít bị dập khi vận

chuyển, thịt quả màu vàng đậm, giòn, hương thơm, vị ngọt đậm. Các sản

phẩm chế biến từ dứa Queen thơm ngon nhưng do quả nhỏ, vỏ dày, tỷ lệ thịt

quả thấp nên thường dùng để ăn tươi, không phù hợp cho chế biến công

nghiệp. Nhóm dứa Queen gồm các giống dứa: Dứa hoa, dứa tây, dứa Victoria,

các loại dứa này được trồng nhiều ở nước ta.

Nhóm Cayen (Cayenne): Lá dài cong lòng máng, chỉ có gai ở đầu lá. Quả

to, khi chưa chín màu xanh đen, khi chín chuyển màu da đồng, mắt to và nông,

vỏ mỏng và mềm, nhiều nước, thịt vàng ngà, ít vàng, ít ngọt hơn dứa Queen,

năng suất cao, phù hợp để chế biến công nghiệp. Nhóm này trồng nhiều trên thế

giới, những năm gần đây mới được trồng nhiều ở Việt Nam.

Nhóm Tây Ban Nha (Spanish): Chịu bóng rợp, có thể trồng xen trong

vườn quả, vườn cây lâm nghiệp. Có đặc điểm quả to, mắt sâu, thịt quả vàng

nhạt có chỗ trắng, vị chua, ít thơm nhưng nhiều nước. Nhóm dứa này gồm có:

Dứa ta, dứa mật, dứa thơm. Nhóm này có chất lượng thấp hơn dứa Queen.

Các giống dứa khác nhau có nhiều đặc điểm khác nhau nên khi chế

biến cần phải điều chỉnh thiết bị và các thông số công nghệ cho phù hợp với

đặc điểm của mỗi loại dứa. Các đặc điểm chính của một số giống dứa được

thống kê trong (bảng 1.1) (Quách Đĩnh, Nguyễn Vân Tiếp, 2008) [11].

Giống dứa và nơi trồng

Dứa hoa Phú Thọ

Khối lượng quả, g 500

Chiều cao, cm 10

Đường kính quả, cm 8,5

Vỏ dày, cm 1,0

Mắt sâu, cm 1,2

Đường kính lõi, cm 2,0

Dứa hoa Tuyên Quang

490

10,5

1,0

2,35

8,7

Dứa khóm Long An

900

1,0

2,1

10,5

Dứa Cayen Phủ Quỳ

3.150

0,3

1,0

4,5

Dứa Cayen Phú Thọ

2.050

17,5

0,25

1,0

2,5

Dứa ta Hà Tĩnh

750

1,0

1,5

2,0

Dứa Mật Vĩnh Phú

1.300

1,5

2,6

Bảng 1.1 Đặc điểm một số giống dứa trồng ở Việt Nam

Khối lượng, kích thước quả, chiều dày vỏ, độ sâu mắt và đường kính

lõi quả dứa phụ thuộc nhiều vào gống và điều kiện canh tác. Các giống dứa có

năng suất cao, quả lớn, vỏ mỏng, mắt nông, lõi nhỏ được chọn trồng để phát

triển các vùng nguyên liệu dứa quy mô công nghiệp.

b) Phân loại theo độ chín

Tính chất cơ lý, thành phần hoá học và tính chất công nghệ của quả dứa

không chỉ thay đổi theo giống, điều kiện thổ nhưỡng và canh tác mà còn phụ

thuộc vào độ chín và mùa vụ thu hoạch dứa (Phạm Xuân Vượng, Trần Như

Khuyên, 2006) [41].

Thành phần hóa học và tính chất công nghệ của quả dứa phụ thuộc vào

độ chín. Dựa vào đặc điểm bên ngoài và tính chất cơ lý của quả dứa, người ta

phân loại dứa theo độ chín (bảng 1.2).

Phân loại

Đặc điểm nhận dạng

Vỏ màu xanh, chưa có hàng mắt nào màu vàng.

Đặc điểm khác Độ cứng > 4kG/cm2, thịt quả màu trắng, rất ít nước, vị nhạt, chưa có mùi thơm.

Độ 0 (dứa xanh)

Độ 1

(dứa ương)

Vỏ còn xanh, nhưng đã có 12 hàng mắt gần cuống ngả màu vàng.

Độ 2 (dứa chín)

Vỏ màu xanh - vàng, có từ 34 hàng mắt màu vàng.

Độ cứng từ 34kG/cm2, thịt quả hơi vàng, ít nước, hàm lượng đường thấp, ít mùi thơm. Độ cứng từ 23kG/cm2, thịt quả màu vàng nhạt, nhiều nước, hàm lượng đường cao, có mùi thơm mạnh.

Vỏ dứa vàng gần như chỗ có toàn, hoàn chuyển màu thâm.

Độ 3 (dứa quá chín)

Vỏ mềm, bấm ngón tay ra nước, độ cứng < 2kG/cm2, thịt quả màu vàng sẫm, có chỗ bị lên men nhũn, mùi thơm mạnh có thể có mùi chua của dứa lên men.

Bảng 1.2 Đặc điểm phân loại quả dứa theo độ chín

1.1.3 Thành phần hóa học của quả dứa

Quả dứa có hàm lượng nước, hàm lượng đường cao, giàu axit hữu

cơ, vitamin C, B1, B2, B3, nhiều khoáng chất ka li, can xi, ma giê, phốt

pho, sắt và enzim promelin (Lê Mỹ Hồng, 2005) [14], (Dennis R.H., Daryl

B.L., 1992) [47].

Các thành phần chủ yếu gồm: Nước chiếm 72 - 88%, chủ yếu tồn tại

dưới dạng nước tự do; chất khô: 12 - 28%; đường 8 - 19% (trong đó saccaroza

chiếm 70%); axit hữu cơ từ 0,3 - 0,8%, phần lớn là axit xitric, còn lại là axit

malic, axit tartaric, axit sunxinic. Hàm lượng protit có khoảng 0,5%, chất

khoáng 0,25%; vitamin C 40%mg; vitamin B1, B2, B3 ... khoảng 0,04 đến 0,09

%mg (Oxford English Dictionnary, 1971) [74], (Thai Food Composition

Tables, 1999) [76]. Trong quả dứa còn chứa enzyme promelin có tác dụng

thủy phân protit, làm mềm thịt và kích thích tiêu hóa.

Thành phần hóa học của dứa biến động theo giống, thời vụ, điều kiện

canh tác, địa bàn phát triển. Thành phần hóa học của một số giống dứa trồng

ở Việt nam (bảng 1.3) (Quách Đĩnh, Nguyễn Vân Tiếp, 2008) [11].

Giống dứa và nơi trồng

Chất khô %

Đường khử %

Saccaroza %

Độ axit %

Dứa hoa Phú Thọ

4,19

11,59

0,51

Dứa hoa Tuyên Quang

3,56

12,22

0,57

3,8

Dứa Victoria nhập nội

3,2

10,9

0,5

3,8

Dứa ta Hà Tĩnh Dứa mật Vĩnh Phú Dứa Cayen Phủ Quỳ

12 11 13

2,87 2,94 3,2

6,27 6,44 7,6

0,63 0,56 0,49

3,6 3,9 4

Dứa Cayen Cầu Hai

13,5

3,65

6,5

0,49

Dứa (khóm) Đồng Nai Dứa (khóm) Long An Dứa (khóm) Kiên Giang

15,2 14,8 13,5

3,4 3,3 2,8

9,8 8,6 7,5

0,31 0,37 0,34

4,5 4 4,1

Bảng 1.3 Thành phần hóa học của một số giống dứa trồng ở Việt Nam

Thành phần của quả dứa còn thay đổi theo độ chín (bảng 1.4) (Quách

Đĩnh, Nguyễn Vân Tiếp, 2008) [11]. Khi dứa chín do có sự chuyển hóa thành

phần trong quả dứa nên hàm lượng chất khô, lượng đường, và phần lớn các

thành phần hữu ích đều tăng, hàm lượng chất xơ giảm. Dứa chín tới (độ 2)

thích hợp cho sản xuất công nghiệp nhất vì hàm lượng các chất hữu ích đạt

khá cao, ít bị dập nát khi vận chuyển và bảo quản.

Độ chín

Chỉ tiêu

Ương (độ 1)

Chín tới (độ 2)

Chín (độ 3)

Chất khô tổng số, % Đường tổng số, % Đường khử, % Đường saccaroza, % Chất xơ (xenluloza), % Pectin hoà tan, %

13 10 2,4 7,6 1,8 0,13

15,1 11,2 3,3 7,9 1,6 0,1

17 14,1 3,2 10,9 1,6 0,08

Propectin, % Độ axit, % Độ tro, % Hàm lượng K, %mg Hàm lượng P, %mg Hàm lượng Ca, %mg

0,12 0,48 0,48 250 45 26

0,1 0,52 0,39 240 50 20

0,1 0,5 0,37 230 48 18

Bảng 1.4 Thành phần hoá học của dứa Victoria nhập nội theo độ chín

1.1.4 Công dụng của quả dứa a) Trong lĩnh vực thực phẩm và công nghiệp

Quả dứa có mùi vị thơm ngon và chứa nhiều chất dinh dưỡng cần thiết

cho cơ thể người như đường, axít hữu cơ, viatamin và khoáng chất nên được

dùng làm thực phẩm. Dứa thường dùng để ăn tươi hoặc chế biến các món ăn

ngon được nhiều người ưa thích.

Trong quả dứa có chứa enzyme bromelin, có thể phân huỷ protein và làm

mềm thịt. Do vậy, quả dứa được sử dụng trong chế biến một số món ăn như thịt

bò xào, thịt vịt xào để giúp thịt nhanh mềm và tạo hương vị đặc trưng. Enzyme

bromelin còn có tác dụng kích thích tiêu hoá, vì thế dứa được dùng làm thực

phẩm và chế ra nhiều loại thực phẩm chức năng có giá trị (Trung tâm KHCN

TPHCM, 2009) [33], (Medina L.C., Garcias H.S., 2005) [58].

Trong công nghiệp thực phẩm, dứa được chế biến thành nhiều loại thực

phẩm khác như: dứa đóng hộp, dứa đông lạnh, dứa sấy khô, mứt dứa, nước

dứa tươi, nước dứa cô đặc, trong đó nước dứa tươi và nước dứa cô đặc được

sản xuất với số lượng lớn nhất vì nước dứa tươi có màu sắc hấp dẫn, mùi vị

thơm ngon, có tác dụng bồi bổ, giải nhiệt và giải khát, giúp giảm mệt mỏi vì

nó có chứa vitamin B, C, canxi, mangan... giúp mô tránh khỏi tác hại của quá

trình oxy hóa, còn nước dứa cô đặc có thể bảo quản được lâu dài và dễ dàng

pha chế thành nhiều sản phẩm theo thị hiếu của người tiêu dùng.

Dứa và các phụ phẩm của dứa còn được dùng để sản xuất rượu quả, cồn,

dấm, thức ăn chăn nuôi và phân bón,...

b) Trong y học và mỹ phẩm

Dứa có thể được dùng để phòng và chữa bệnh. Các vitamin và khoáng

chất trong dứa có tác dụng phòng và chữa bệnh huyết áp cao, giảm

cholesterol, làm bền thành mạch máu, chống loãng xương, giảm ho, tiêu đờm,

làm tan sỏi thận... (Qín Bāo Shān, 2009) [63].

Trong quả dứa có chứa enzyme bromelin giúp tiêu hoá tốt nên dứa được

dùng để sản xuất một số thực phẩm chức năng để bồi bổ sức khỏe và chữa

bệnh. Bromelin còn có tác dụng làm giảm hiện tượng phù nề, các vết bầm tím

trên da, giảm đau nhức, chữa hư khớp, điều trị viêm mô tế bào, làm tan các u

mỡ, làm thuốc tẩy giun kim cho trẻ em.

Trong dứa còn có axit bromatic có tác dụng làm đẹp và chống nám da.

Đắp mặt nạ từ nước cốt trái dứa sẽ làm cho làn da của bạn tươi sáng hơn mỗi

ngày vì chất axit bromatic sẽ lột nhẹ lớp tế bào sừng phía ngoài làm cho da

mịn màng và trắng hơn (Vincent Corporation, 2002) [67], (Ranjit Rael,

2002) [75].

Một số thực phẩm chức năng và mỹ phẩm chiết xuất từ dứa (hình 1.2).

Hình 1.2 Thực phẩm chức năng và mỹ phẩm từ dứa a- thực phẩm chức năng từ dứa; b- mỹ phẩm từ dứa Do có hương vị thơm ngon và có nhiều công dụng nên quả dứa được coi

là một trong những cây ăn quả nhiệt đới hàng đầu, được gọi là “nữ hoàng

(Queen)” của các loại quả, được ưa chuộng ở nhiều nước trên thế giới, đặc

biệt là các nước phương Tây.

1.2 Tình hình sản xuất và tiêu thụ dứa

1.2.1 Tình hình sản xuất và tiêu thụ dứa trên thế giới

Dứa là một trong những cây ăn quả quan trọng trên thế giới, đứng thứ 3 sau

chuối và cây có múi, là loại cây trồng có khả năng chịu phèn và chịu hạn rất tốt

(Vegetexco, 2009) [66], có nguồn gốc ở Nam Mỹ, sau đó du nhập vào các châu

lục khác. Hiện nay dứa được trồng ở hầu hết các nước nhiệt đới và cận nhiệt đới

có khí hậu tương đối ẩm như đảo Hawai, Đài Loan, Trung Quốc,… trong đó các

nước châu Á chiếm trên 60% sản lượng dứa của thế giới (Vietrade, 2011) [39],

(Ministry of Agriculture - China, 2010) [54].

Theo tổ chức Nông lương Liên Hiệp quốc (FAO), sản lượng dứa quả

trên thế giới hàng năm đạt gần 20 triệu tấn. Philippin và Braxin là hai nước

sản xuất dứa lớn nhất thế giới, tiếp đến là Thái Lan, Costa Rica, Trung Quốc,

Ấn độ, Indonexia,... Bảng 1.5 giới thiệu sản lượng dứa của các nước trên thế

giới, trong đó Việt Nam xếp thứ 10 trong số các nước sản xuất dứa nhiều nhất

thế giới (Hiệp hội RQVN, 2010) [13], (Faostat, 2011) [51].

Bảng 1.5 Sản lượng dứa trên thế giới

Năm

2006

2007

2008

Đơn vị: nghìn tấn 2009

2010

19.541

19.865

19.263

19.102

19.418

TT Tổng sản lượng của thế giới

1 Philippin

1.834

2.016

2.209

2.199

2.169

2 Braxin

2.561

2.676

2.569

2.206

2.120

3 Costa Rica

1.805

1.547

1.668

1.682

1.977

4 Thái Lan

2.705

2.815

2.278

1.895

1.925

5 Trung Quốc

1.382

1.386

1.477

1.519

6 Ấn Độ

1.263

1.362

1.245

1.341

1.420

Indonexia

1.428

1.396

1.433

1.558

1.390

8 Nigeria

895

900

810

898

1.052

9 Mehico

634

671

686

749

702

10 Việt Nam

573

519

483

460

502

11 Malaysia

299

316

385

400

416

12 Colombia

397

435

436

428

398

(Nguồn: báo cáo của FAOSTAT, tháng 01 năm 2012) [51]

1.2.2 Tình hình sản xuất và tiêu thụ dứa trong nước a) Diện tích và sản lượng dứa trong nước

Ở Việt Nam, dứa được trồng từ thế kỷ 16, phổ biến là giống Queen, là

cây trồng dễ thích nghi, có thể trồng trên nhiều loại đất khác nhau thích hợp

với khí hậu và thổ nhưỡng nhiều địa phương trên cả nước (Nguyen Man,

1998) [59]. Diện tích trồng dứa năm 2010 cả nước đạt 39.900 ha, sản lượng

đạt 502.700 tấn dứa tươi, đứng thứ 10 thế giới, chiếm khoảng 2,7% tổng sản

lượng trên toàn thế giới (Tổng cục Thống kê, 2011) [31].

Theo thống kê của Bộ Nông nghiệp và Phát triển nông thôn, diện tích

trồng dứa, năng suất và sản lượng dứa của cả nước như trong (bảng 1.6).

Bảng 1.6 Diện tích trồng, năng suất và sản lượng dứa trong nước

Năm

2006

2007

2008

2009

2010

Diện tích (nghìn ha)

43,2

42,3

39,4

39,3

39,9

Năng suất (tạ/ha)

144,0

141,6

140,7

133,3

148,7

Sản lượng (nghìn tấn)

534,3

519,2

482,6

455,8

502,7

(Nguồn: Tổng cục Thống kê, 2011) [31]

Dứa được trồng ở hầu hết các tỉnh trong cả nước nhưng tập trung chủ

yếu ở các tỉnh đồng bằng sông Cửu Long chiếm 60% sản lượng của cả nước,

sau đó đến các tỉnh Trung bộ và đồng bằng Bắc bộ. Sản lượng dứa của các địa

phương được ghi trong (bảng 1.7) (Tổng cục thống kê, 2011) [31].

Bảng 1.7 Sản lượng dứa phân theo địa phương

Đơn vị: nghìn tấn

Năm

2006 2007 2008 2009 2010

Cả nước

534,3 519,3 482,6 455,8 502,7

Đồng bằng sông Hồng

51,8 54,5 54,3 52,9

53,9

Hà Nội Hà Tây Vĩnh Phúc Quảng Ninh Hải Dương Hải Phòng

0,1 1,1 2,4 1 2,6 0,7

5,6 3 0,9 2,7 0,7

6,0 3,2 1,0 2,7 0,7

6,0 3,3 1,2 2,8 0,9

0,1 0,9 3,0 0,9 2,7 0,6

0,1

Thái Bình Ninh Bình

0,1 43,5 46,5 41,3 39,3

0,1 39,6

Trung du và miền núi phía Bắc

34,2 28,7 31,1 32,9

30,8

Cao Bằng Bắc Kạn Lào Cai Yên Bái Thái Nguyên

0,3 0,3 0,3 0,5 0,5 0,3 10 13,2 15,0 0,4 0,4 0,8 1,1 1,2 0,8

0,3 0,5 12,0 0,3 1,3

0,3 0,5 6,4 4,2 0,7

Năm

2006 2007 2008 2009 2010

0,4 10,7 1,8 0,4 0,2 3,3 5,3

0,3 8,8 1,6 0,4 0,2 1,6 3,4

0,4 8,3 1,9 0,4 0,2 1 3,5

0,9 7,7 2,1 0,4 0,1 1,4 3,0

0,9 8,6 2,1 0,4 0,1 1,2 3,1

Lạng Sơn Bắc Giang Phú Thọ Điện Biên Lai Châu Sơn La Hòa Bình

Bắc Trung Bộ và duyên hải miền Trung

109,4 101,9 84,6 45,9

85,1

25,5 20,1

17 13,2

30,7

Thanh Hoá

32,5 31,3 20,2 17,9

15,3

Nghệ An

1,9

2,1

1,9

1,7

Hà Tĩnh

0,8

0,9

Quảng Bình

3,5

3,3

2,9

Quảng Trị

5,7

5,3

4,6

5,4

5,5

Thừa Thiên Huế

0,5

0,4

0,3

0,2

Đà Nẵng

30,5 30,3 31,2

23,8

Quảng Nam

2,4

1,5

1,9

Quảng Ngãi

5,1

5,3

2,8

0,9

0,8

Bình Định

0,3

0,4

0,6

Phú Yên

0,6

0,7

Khánh Hoà

0,1

Ninh Thuận

0,1

Bình Thuận

20,1 19,5 17,7 18,0

17,7

Tây Nguyên

2,7

2,5

2,2

2,3

Kon Tum

3,7

3,9

1,5

1,7

Gia Lai

2,7

2,3

2,2

1,8

1,9

Đắk Lắk

1,4

1,8

1,9

2,0

Đắk Nông

9,6

9,2

9,8

9,7 10,4

Lâm Đồng

13,2 13,0 14,6 15,3 1,0 2,0

0,9

15,8 0,7

Đông Nam Bộ Đồng Nai

Năm

2006 2007 2008 2009 2010

0,3

0,2

Bà Rịa - Vũng Tàu TP Hồ Chí Minh

0,3 11,2 11,7 13,5 14,0

0,3 14,8

Đồng Bằng sông Cửu Long

305,6 301,7 280,3 290,8 299,4

8,7

0,2 0,2

Long An Tiền Giang Trà Vinh Vĩnh Long Kiên Giang Hậu Giang

30,9 25,6 11,4 6,3 163,6 161,3 163,9 182,9 193,2 0,6 0,3 0,5 0,4 80,9 17,1

0,5 0,7 0,2 0,5 90,6 95,9 88,7 80,2 14,6 13,4 14,7 17,2

Bạc Liêu Cà Mau

4,5 0,5

4,7 0,4

0,5 0,4

0,5 0,3

(Nguồn: Tổng cục thống kê) [31].

Một số tỉnh có sản lượng dứa lớn như: Kiên Giang, Tiền Giang, Nghệ

An, Thanh Hóa, Ninh Bình... đã hình thành những vùng chuyên canh dứa tập

trung, cung cấp nguyên liệu cho các nhà máy chế biến dứa có công suất lớn,

còn các tỉnh có sản lượng dứa thấp hoặc vùng trồng dứa không tập trung thì

nguyên liệu dứa chủ yếu được tiêu thụ tại chỗ dưới dạng quả tươi không qua

chế biến.

b) Chế biến và tiêu thụ dứa trong nước

Sản phẩm dứa của Việt Nam, một phần phục vụ tiêu dùng trong nước, phần

lớn được xuất khẩu sang thị trường Nga, EU, Mỹ, Nhật bản, Hàn quốc.... Năm

2011, dứa và các sản phẩm từ dứa đứng đầu về kim ngạch xuất khẩu trong nhóm

mặt hàng rau quả, kim ngạch xuất khẩu dứa đạt 41,1 triệu USD, góp phần đưa

Việt nam vào Top 5 nước xuất khẩu rau quả lớn nhất thế giới (Cục XTTM - Bộ

Công thương, 2012) [6], (Trung tâm XTTM - Bộ Công thương, (2012) [33],

(Vietrade, 2010) [38].

Về chế biến dứa quy mô công nghiệp, hiện có các nhà máy ở Tiền Giang,

Kiên Giang, Quảng Nam, Nghệ An, Hà Tĩnh, Thanh Hóa, Ninh Bình, là những

nhà máy có quy mô lớn từ 2.000 đến 6.000 tấn sản phẩm/1 năm (Hiệp hội Rau

quả Việt Nam, 2010) [13], (Doveco, 2009) [8]. Các sản phẩm dứa bao gồm:

dứa sấy khô, mứt dứa, dứa khoanh, dứa đông lạnh, nước dứa tươi và nước dứa

cô đặc (Bạch Quốc Khang và ctv, 2004) [22], (Vietrade, 2010) [38]. Một số

hình ảnh về sản phẩm dứa của Việt nam được thể hiện trong (hình 1.3, 1.4, 1.5

và 1.6) (Doveco, 2009) [8], (Nghe An Foods JSC, 2009) [29].

Hình 1.3 Dứa sấy khô (a, b) và mứt dứa (c)

Hình 1.4 Dứa đông lạnh (a); dứa khoanh (b); dứa miếng (c)

Hình 1.5 Dứa nước đường đóng hộp (a); nước dứa đóng lon (b)

Hình 1.6 Nước dứa cô đặc

Trong các sản phẩm chế biến từ dứa, nước dứa cô đặc tiêu thụ lượng dứa

nguyên liệu nhiều nhất (trung bình cứ 8,3 tấn dứa quả mới được 1 tấn nước

dứa cô đặc) (Bộ Nông nghiệp và PTNT, 2005) [3]. Do nước dứa cô đặc có

hàm lượng chất khô cao, thể tích gọn, vận chuyển và bao gói thuận tiện, có

thể bảo quản lâu dài và dễ pha chế thành các sản phẩm khác tùy theo thị hiếu

của người tiêu dùng nên việc sản xuất nước dứa cô đặc là giải pháp tốt nhất

giải quyết tiêu thụ dứa nguyên liệu trong thời vụ dứa chín rộ. Thông thường

mỗi dây chuyền sản xuất nước dứa cô đặc có thể tiêu thụ từ 10  30 tấn dứa

nguyên liệu mỗi giờ, trong khi đó nếu chế biến các sản phẩm khác thì chỉ tiêu

thụ khoảng 20% lượng dứa đó.

Nước dứa cô đặc có hàm lượng chất khô từ 60 - 65 0Brix và các thành

phần khác theo Tiêu chuẩn Việt Nam: 10TCN 417-2000 ban hành kèm theo

Quyết định số 56/2000/QĐ-BNN-KHCN ngày 23/5/2000 của Bộ Nông

nghiệp và Phát triển nông thôn (Bộ Nông nghiệp và PTNT, 2005) [3]. Một số

sản phẩm dứa cô đặc xuất khẩu của Việt Nam được giới thiệu trong (bảng

1.8) (Doveco, 2009) [8].

Thông số kỹ thuật

Sản phẩm

Đóng gói

Chất khô Brix (%)

A xít (%)

Thịt quả (%)

260kg/thùng

65  1

1  4,5

4  8

Dứa cô đặc Nữ hoàng (Queen variety)

260kg/thùng

65  1

1  4,5

4  8

Dứa cô đặc Cayen (Cayenne variety)

≥12

210 kg/thùng

0,35  0,55 4  8

Nước dứa (Pineapple juice single strength)

≥12

25kg/bao

0,3  0,55

Dứa nghiền (Aseptic Fine Crushed Pineapple)

Bảng 1.8 Một số sản phẩm nước dứa xuất khẩu của Việt Nam

Năm 2012, dự báo xuất khẩu dứa của Việt Nam có triển vọng tốt do sản

lượng dứa của một số nước xuất khẩu hàng đầu thế giới như: Braxin,

Philippin, Indonexia suy giảm do ảnh hưởng xấu của thời tiết và khủng hoảng

kinh tế. Tuy nhiên dứa xuất khẩu của Việt Nam mới chiếm xấp xỉ 2% sản

lượng của thế giới, chưa tương xứng với tiềm năng sản xuất trong nước.

Nguyên nhân chủ yếu là do công nghiệp chế biến dứa mới chỉ đáp ứng tiêu

thụ dứa nguyên liệu của một số vùng trồng dứa tập trung. Quy hoạch vùng

nguyên liệu chưa tương xứng với quy mô của các nhà máy chế biến và tình

trạng cạnh tranh mua nguyên liệu thiếu lành mạnh dẫn đến sản xuất không ổn

định (Trung tâm XTTM - Bộ Công thương, 2012) [33].

Vào giữa vụ thu hoạch, lượng dứa thu hoạch lớn, các cơ sở chế biến dứa

không kịp, nên dứa bị rớt giá, nhiều nơi dứa bị hư hỏng phải vứt bỏ, gây thiệt

hại cho nông dân. Vì vậy, việc trang bị những thiết bị chế biến dứa có quy mô

vừa và nhỏ với giá cả phù hợp với khả năng đầu tư của các cơ sở sản xuất để

sơ chế và bảo quản tại chỗ là vấn đề cấp thiết để ổn định và phát triển cây dứa

trong giai đoạn hiện nay.

1.3 Tình hình nghiên cứu công nghệ và thiết bị ép nước dứa

1.3.1 Tình hình nghiên cứu công nghệ và thiết bị ép nước dứa trên thế giới 1.3.1.1 Một số kết quả nghiên cứu lý thuyết về quá trình ép của một số tác giả

nước ngoài

a) Nghiên cứu chuyển động của khối nguyên liệu trong quá trình ép

Quá trình ép lấy nước dứa là quá trình phá vỡ liên kết của khối nguyên

liệu để tách nước ra khỏi hỗn hợp bã - dịch quả dưới tác dụng của áp suất

trong bộ phận ép. Thông số liên quan đến chuyển động của vật liệu và quá

trình thoát dịch quả đó là độ nhớt và ứng suất tới hạn của nó. Các thông số

này phụ thuộc vào các điều kiện: nhiệt độ, độ ẩm, loại nguyên liệu, …. Đối

với dứa đã được băm nhỏ, chuyển động của khối nguyên liệu trong bộ phận

ép có thể coi như chuyển động của chất lỏng nhớt có độ nhớt cao và thay đổi

theo tỷ lệ nước quả có trong hỗn hợp nguyên liệu khi ép.

Xác định quy luật chuyển động của vật liệu thực phẩm trong quá trình ép,

một số tác giả coi khối vật liệu thực phẩm là chất lỏng có độ nhớt cao, khi

chuyển động ổn định trong ống tuân theo quy luật của chất lỏng lưu biến

(Nguyễn Bin, 2008) [2], vì vậy có thể sử dụng mối liên hệ giữa ứng suất và độ

nhớt theo định luật Newton (1686) (Lê Danh Liên, 2007) [27], (Frank M.W.,

1999) [53]:

dv  dy



 = (1.1)

gradien tốc độ trượt, s-1. Trong đó: - ứng suất, N/m2 ; - độ nhớt của khối nguyên liệu, N.s/m2; dv dy

Công thức trên dùng để xác định quy luật phân bố áp suất, vận tốc

chuyển động của khối nguyên liệu trong quá trình ép.

Năm 1919 E.Bingham và Kh.Grin (Nguyễn Doãn Ý, 2005) [43],

(Fellows P., 1996) [52], khi nghiên cứu về chất lỏng dẻo quánh (về sau được

gọi là chất lỏng phi Newton) như: bùn, bơ, kem đánh răng, mật đường, vv…

lại cho rằng quá trình dịch chuyển nguyên liệu trong buồng ép giống như vật

liệu dẻo, nhớt, đàn hồi là sự kết hợp của quá trình biến dạng dẻo và quá trình

chảy nhớt, trong đó quan hệ giữa ứng tiếp, độ nhớt, ứng suất tới hạn tuân theo

 



định luật Bingham (Nguyễn Bin, 2008) [2]:

 T

dv dy

(1.2)

Trong đó: T - ứng suất bền hay ứng suất trượt tới hạn, N/m2.

Phương trình (1.2) chỉ ra rằng: trong quá trình ép, sự dịch chuyển của

khối nguyên liệu chỉ bắt đầu khi áp suất ép lớn hơn ứng suất tới hạn hay lực liên

kết giữa các phần tử, sau đó quá trình dịch chuyển diễn ra giống như chất lỏng

có độ nhớt cao, vì vậy có thể sử dụng các quy luật dòng chảy của chất lỏng để

tính toán cho quá trình dịch chuyển của chất dẻo quánh (chất lỏng Bingham).

Phương pháp tính toán đối với chất lỏng phi Newton chuyển động ổn

định có khá nhiều nhưng phổ biến là:

* Phương pháp Metsne và Rid (Nguyễn Bin và ctv, 2006) [1]: chế độ

chuyển động của chất lỏng được xác định bằng trị số của chuẩn số Râynôn.

Hệ số ma sát  của tất cả các chất lỏng phi Newton ở chế độ chảy dòng

được xác định theo công thức:

 

64 ' R e

(1.3)

n '

Trong đó: R’e- chuẩn số Râynôn, xác định theo công thức:



' e

2n '   d n ' 1 k '.8 

(1.4)

Trong đó: d- đường kính ống, m;

- vận tốc trung bình của chất lỏng, m/s; - khối lượng riêng của chất lỏng, kg/m3; k’- chỉ số bền vững; n’- chỉ số bậc. * Phương pháp tính gần đúng của Dot và Metsne (Nguyễn Bin và ctv,

2006) [1]:

(1.5)  = C(R’e)-m

Trong đó: C, m- hàm số của n’ tra trong bảng có sẵn. Các phương pháp này được giới hạn khi tính toán đối với đường ống dẫn

dài, trong quá trình tính toán vận tốc dòng chảy được lấy bằng vận tốc trung

bình, trong khi chất lỏng quánh khi chuyển động trong ống thường có vận tốc

thay đổi theo tiết diện dòng chảy. Các chỉ số k’, n’ yêu cầu phải xác định

chính xác theo từng loại chất lỏng.

* Phương pháp xác định áp suất trong dòng chảy của chất lỏng phi



pd /(128

 





(1/ 3)(d / d)

Newton của E.K. Latưnovưtr và B.C. Philatovưm (Ñîêîëîâ Â.È., 1973) [72]:





   

 ) 1 (4 / 3)(d / d) 



  (

pd /128

 

)f (d / d) 0

(1.6)

Trong đó:

do, d- đường kính dòng nhân và đường kính ống dẫn;

Khó khăn của phương pháp này là xác định tỷ số do/d.

Quá trình chuyển động của hỗn hợp nguyên liệu dứa là hỗn hợp bã - dịch

quả trong buồng ép là quá trình rất phức tạp do tỷ lệ nước được thoát dần ra

qua lỗ sàng, độ nhớt thay đổi. Hiện nay chưa có nhiều công trình nghiên cứu lý

thuyết về quá trình ép nguyên liệu dứa được công bố, vì vậy việc áp dụng các

nghiên cứu lý thuyết trên đây đối với nguyên liệu dứa cũng còn nhiều hạn chế.

b) Nghiên cứu về máy ép vít

Khi nghiên cứu về máy ép vít dùng để sản xuất thực phẩm, A.Ia.

Xokolov (Xokolov A.Ia., 1976) [42], (Ñîêîëîâ A.ß, 1973) [71] đã nghiên

cứu mô hình mẫu trong đó nguyên liệu được nạp đầy trong buồng ép và được

coi là vật thể không chịu nén, sự liên kết giữa trục vít với khối nguyên liệu

giống như sự liên kết giữa cặp vít, đai ốc có ren hình chữ nhật, trong đó vít

đẩy là vật thể rắn còn khối nguyên liệu chuyển động trong đó là “đai ốc dẻo”.

Để xác định công suất ép và lượng nhiệt sinh ra trong buồng ép, A.Ia.

Xokolov đã sử dụng sự phụ thuộc giữa lực toàn phần P và lực động Q trong

cơ cấu ren vít và coi “đai ốc dẻo” chỉ dịch chuyển trong buồng ép theo

phương dọc trục.

Quan hệ giữa lực động Q và lực toàn phần P theo công thức:

Q P.tg(



  

)

(1.7)

Trong đó:

Q- lực tác dụng lên trục vít tại đường kính trung bình , N;

P- lực toàn phần do áp suất ép gây nên, N;

tb- góc nâng cánh vít tại đường kính trung bình, độ;

- góc ma sát giữa nguyên liệu và bề mặt cánh vít, độ.

Trong quá trình làm việc khi trục vít quay thì “đai ốc dẻo” chuyển động

tịnh tiến dọc trục, do vậy có sự trượt tương đối giữa nguyên liệu và cánh vít,

giữa nguyên liệu và bề mặt buồng ép sinh ra lực ma sát có thể làm nóng khối

nguyên liệu và làm giảm chất lượng sản phẩm.

Lý thuyết về ép trục vít xoắn đối với nguyên liệu dứa là vấn đề rất phức

tạp. Để nghiên cứu vấn đề đó, các tác giả đã phải đặt ra nhiều giả thiết, có giả

thiết gần đúng với thực tế, có giả thiết còn chưa đúng với thực tế, phụ thuộc

rất nhiều vào loại nguyên liệu và cấu tạo của bộ phận ép. Vì vậy kết quả thu

được chỉ phản ánh đúng một phần các hiện tượng xảy ra trong quá trình ép.

Từ đó khả năng ứng dụng các kết quả nghiên cứu này vào việc xác định các

thông số về cấu tạo và chế độ làm việc để nâng cao năng suất và chất lượng

sản phẩm phần nào còn bị hạn chế.

1.3.1.2 Tình hình nghiên cứu công nghệ sản xuất nước dứa trên thế giới

Hiện nay ở các nước tiên tiến trên thế giới, việc chế biến các sản phẩm

từ dứa thường được thực hiện theo quy trình công nghệ tiên tiến trên các dây

chuyền sản xuất hiện đại, mức độ cơ giới hóa và tự động hóa cao. Sản phẩm

chế biến từ dứa bao gồm nhiều loại, trong đó nước dứa được sản xuất với số

lượng lớn nhất do tiện lợi trong sử dụng và bảo quản (Bertuzzi Food

Processing, 2011) [45], (Keweijixie J.S.C, 2011) [73].

Quy trình sản xuất nước dứa ở mỗi quốc gia, mỗi nhà máy có thể có một

số đặc điểm khác nhau nhưng đều tuân theo quy trình chung (hình 1.7) (Vincent

Trích ép

Gia nhiệt

Lọc thô

Rửa, phân loại

Dứa nguyên liệu

SX nước dứa cô đặc

Cô đặc

Bảo quản

Thanh trùng

Chiết rót, đóng gói

SX nước dứa tươi

Đồng hóa

Phối trộn

Thanh trùng

Bảo quản

Lọc tinh

Chiết rót, đóng gói

Corporation, 2002) [67], (USDA, 2011) [68].

Sản phẩm nước dứa gồm có: nước dứa tươi và nước dứa cô đặc. Nước

Hình 1.7 Quy trình công nghệ sản xuất nước dứa

dứa tươi được ép từ quả dứa tươi sau đó lọc và đồng hóa, có nồng độ chất khô từ 14  160Brix được sử dụng để uống trực tiếp không cần pha chế. Nước dứa cô

đặc sau khi ép, lọc được cô đặc đến nồng độ từ 60  650Brix để bảo quản, sai đó

được pha chế thành nhiều loại sản phẩm khác nhau trước khi sử dụng (Dennis

R.H., Richard W.H., 1997) [48].

Quy trình sản xuất nước dứa tươi và nước dứa cô đặc về cơ bản là

giống nhau từ công đoạn rửa, phân loại, đến trích ép, gia nhiệt và lọc thô, các

công đoạn sau đó có sự khác biệt. Quy trình bao gồm các công đoạn như sau:

- Rửa, phân loại: Dứa tươi được thu hái và tập kết về bãi nguyên liệu,

được kiểm tra để loại bỏ những quả không đủ kích cỡ, dập nát, bẻ hoa, bẻ

cuống còn sót lại, sau đó qua bể ngâm và vòi phun nước áp suất cao để rửa

sạch các tạp chất. Quá trình này thực hiện hoàn toàn tự động ngay trên băng

truyền của nhà máy (Timothy G. Conley, Christopher R. Udry, 2010) [64].

- Trích ép: Công đoạn trích ép là tách nước dứa ra khỏi bã dứa, thường

dùng phương pháp nạo - ép hoặc băm - ép trên máy tự động. Trong đó quả

dứa được và tách hết vỏ, nạo hoặc băm nhỏ, sau đó đưa vào máy ép kiểu trục

xoắn, vỏ dứa được tháo ra máng phế liệu. Quá trình trích ép thực hiện hoàn

toàn tự động, bã dứa sau khi ép có thể được phun nước thẩm thấu và ép lại lần

nữa để nâng cao hiệu suất thu hồi dịch quả.

- Gia nhiệt: Nước dứa sau khi ép còn nhiều tạp chất, thịt quả, bã vụn,

các chất dạng keo nhớt cần phải lọc ra khỏi dung dịch (Van der Meeren P.,

2003) [65], trước khi làm lắng keo cần phải phá vỡ màng keo bằng phương pháp gia nhiệt, đun nóng hỗn hợp đến nhiệt độ 60  70oC để làm kết tủa các chất keo.

Quá trình gia nhiệt có thể được thực hiện nhiều lần, trước mỗi lần lọc thô hoặc

lọc tinh. Quá trình gia nhiệt được tiến hành trong các thiết bị gia nhiệt dùng năng

lượng nhiệt từ hơi nước được cung cấp từ bộ phận cấp hơi.

- Lọc: Sau khi gia nhiệt các chất keo kết tủa kéo theo các tạp chất. Dịch

quả được đưa qua thiết bị lọc thô kiểu lưới sàng và sau đó qua thiết bị lọc tinh

để loại bỏ hoàn toàn các tạp chất không mong muốn (Crank J., 1975) [46],

dịch quả được gia nhiệt trước mỗi lần lọc.

Sau công đoạn lọc thô, tùy theo loại sản phẩm nước dứa tươi hay nước

dứa cô đặc mà quy trình sản xuất có sự khác nhau:

 Đối với nước dứa cô đặc, quy trình sản xuất tiếp theo gồm các khâu:

- Cô đặc: Nước dứa ép có nồng độ chất khô trong khoảng 12 đến 14 0Brix, cần phải cô đặc đến nồng độ 60 đến 650Brix mới đạt tiêu chuẩn nước

dứa cô đặc . Quá trình cô đặc được tiến hành trong các nồi cô chân không để

làm tăng tốc độ bốc hơi nước và giảm nhiệt độ của dung dịch cô đặc nhằm

hạn chế quá trình biến đổi hóa thành phần học của nước dứa cô đặc.

- Thanh trùng: Nước dứa sau khi cô đặc được đưa vào thùng chứa để

chờ chiết rót vào bao bì, trước khi chiết rót được đưa qua thiết bị thanh trùng bằng phương pháp nhiệt ở nhiệt độ từ 90 đến 100oC trong thời gian khoảng 30

đến 60 giây nhằm tiêu diệt những vi khuẩn có khả năng làm hư hỏng sản phẩm

để có thể bảo quản lâu dài (Department of Food Engineering, 2005) [49].

- Chiết rót, đóng gói: Để bảo quản, vận chuyển đến nơi tiêu thụ, nước

dứa cô đặc được đóng vào các thùng chứa có khối lượng chứa từ 200 đến

300kg/1 thùng hoặc đóng vào bao bì bằng chất dẻo có khối lượng từ 15 đến

30kg/1 bao. Quá trình chiết rót và đóng bao được thực hiện trong thiết bị vô

trùng hoặc thiết bị đóng bao chân không để đảm bảo không cho vi khuẩn xâm

nhập vào sản phẩm.

- Bảo quản: Nước dứa cô đặc sau khi đóng gói được kiểm tra lần cuối,

dán nhãn kiểm tra, in ngày sản xuất và hạn dùng rồi được vận chuyển vào kho

bảo quản trước khi xuất đi tiêu thụ.

 Đối với nước dứa tươi, quy trình sản xuất tiếp theo gồm các khâu:

- Đồng hóa: Thịt quả chứa nhiều chất dinh dưỡng và vitamin tạo nên

mùi vị thơm ngon của nước dứa, nhưng thịt quả có kích thước hạt khá lớn và

không đồng nhất nên dễ bị lắng xuống tạo nên sự phân tầng làm mất mỹ quan

và gây bất tiện khi sử dụng. Để khắc phục điều đó người ta tiến hành đồng hóa bằng cách nén dịch quả dưới áp suất cao hàng trăm kG/cm2 sau đó phun

qua một lỗ nhỏ, áp suất giảm đột biến làm cho các phần tử thịt quả bị phá vỡ

đến kích thước rất nhỏ, tạo nên sự đồng nhất trong dịch quả.

- Lọc tinh: Dịch quả sau khi đồng hóa được đưa thiết bị lọc tinh để loại bỏ

hết các chất rắn lơ lửng nhằm làm trong dịch quả. Thiết bị lọc tinh thường dùng

kiểu lắng lọc hoặc kết hợp lắng với ly tâm để lọc (George D.S., Kostaropoulos A.E., 2002) [55]. Dịch quả được gia nhiệt từ 80 đến 900C trước khi đưa vào lọc

tinh để làm giảm độ keo nhớt của dung dịch.

- Phối trộn: Để nâng cao giá trị dinh dưỡng, giá trị cảm quan và mùi vị

thơm ngon của sản phẩm, người ta thường pha chế thêm đường, hương liệu và

các axit hữu cơ, thường dùng axit xitric để sản phẩm đạt độ axit từ 0,5  0,6%.

Sau khi pha chế, nồng độ chất khô tổng số của sản phẩm đạt từ 14  160Brix.

- Chiết rót, đóng gói: Nước dứa sau khi phối trộn được đưa vào thiết bị

chiết rót vào chai, lon hoặc đóng vào các túi bằng chất dẻo. Thiết bị chiết rót,

đóng bao tự động trong môi trường vô trùng hoặc chân không.

- Thanh trùng: Nước dứa sau khi đóng vào bao bì được đưa qua thiết bị thanh trùng ở nhiệt độ khoảng 900C trong thời gian 1 phút để tiêu diệt các vi

khuẩn có thể làm hư hỏng sản phẩm trong quá trình bảo quản.

- Bảo quản: Nước dứa sau khi thanh trùng được kiểm tra lần cuối, dán

nhãn sau đó được đưa vào kho bảo quản.

1.3.1.3 Thiết bị ép nước dứa trên thế giới

Trên thế giới, công nghiệp sản xuất nước dứa đã hình thành và phát triển

nhiều thế kỷ qua. Tại các nước có ngành công nghiệp chế biến dứa phát triển,

hầu như tất cả các khâu trong dây chuyền công nghệ sản xuất nước dứa đã được

cơ khí hóa và tự động hóa, trong đó khâu ép nước dứa thường được thực hiện

trên thiết bị ép kiểu vít xoắn.

Hình ảnh một dây chuyền sản xuất nước dứa cô đặc của hãng Tetra Pak

(Thụy Điển) có năng suất 10t/h (hình 1.8).

Hình 1.8 Dây chuyền sản xuất nước dứa cô đặc (Thụy Điển)

Quá trình sản xuất nước dứa cô đặc thực hiện một cách liên tục từ khâu

đầu tiên (nhập liệu) đến khâu cuối cùng (thành phẩm), có thiết bị kiểm tra

giám sát chặt chẽ các thông số công nghệ của từng khâu trong quy trình sản

xuất. Điểm chú ý trong dây chuyền thiết bị này, nguyên liệu trước khi đưa vào

ép được nạo thành các mảnh vụn rất nhỏ, thuận lợi cho quá trình ép nhưng

lượng xơ lẫn theo dịch quả nhiều gây khó khăn cho quá trình lọc.

Hình 1.9 là một dây chuyền sản xuất nước dứa cô đặc Model C.I.P-10

của hãng Bertuzzi (Italy) có năng suất 10t/h.

Hình 1.9 Dây chuyền sản xuất nước dứa cô đặc (Italy)

Dây chuyền thiết bị sản xuất nước dứa cô đặc (hình 1.9) là dây chuyền

sản xuất dứa cô đặc hiện đại khác. Quá trình sản xuất được tự động hóa hoàn

toàn (Bertuzzi Food Processing, 2011) [45]. Trong dây chuyền thiết bị này,

nguyên liệu được băm trước khi ép, vì thế hạn chế được lượng bã vụn lẫn vào

trong dịch quả trong quá trình ép.

Phần lớn các dây chuyền thiết bị chế biến nước dứa của nước ngoài đều

hiện đại, mức độ cơ khí hóa và tự động hóa cao và cần có vùng nguyên liệu

dứa tập trung hàng nghìn ha trở lên.

1.3.2 Tình hình nghiên cứu công nghệ và thiết bị ép nước dứa ở Việt Nam 1.3.2.1 Tình hình nghiên cứu công nghệ sản xuất nước dứa ở Việt Nam

Trên cơ sở công nghệ sản xuất nước dứa của các nước tiên tiến trên thế

giới, Bộ Nông nghiệp và Phát triển nông thôn đã ban hành tiêu chuẩn quy

trình công nghệ sản xuất nước dứa cô đặc số 10TCVN 612-2005 (Bộ Nông

nghiệp và PTNT, 2005) [3], có điều chỉnh bổ sung và cụ thể hóa cho phù hợp

với điều kiện sản xuất trong nước.

Do đặc điểm nguyên liệu và nhu cầu thị hiếu của người tiêu dùng, sản

phẩm nước dứa ở nước ta cũng được sản xuất dưới hai dạng: nước dứa tươi và

nước dứa cô đặc. Nước dứa tươi có thời gian bảo quản ngắn nên được tiêu thụ

nhiều trong nước, nước dứa cô đặc dễ vận chuyển và bảo quản lâu dài nên chủ

yếu dùng để xuất khẩu. Quy trình công nghệ sản xuất nước dứa cô đặc theo

Dứa nguyên liệu

Rửa

Cô đặc

Thu hồi hương liệu

Chọn, phân loại

Làm nguội

Trích ép

Phối hương

Lọc sơ bộ

Tiệt trùng

Gia nhiệt

Làm nguội

Lọc ly tâm

Đóng gói

Thanh trùng

Thành phẩm

tiêu chuẩn Việt Nam số 10TCVN 612-2005 (hình 1.10).

Hình 1.10 Quy trình sản xuất nước dứa cô đặc

Quy trình công nghệ sản xuất nước dứa cô đặc của Việt Nam về cơ bản

giống như quy trình công nghệ của nước ngoài, có cụ thể hóa một số chỉ tiêu

ở các công đoạn như sau:

- Nguyên liệu: Hàm lượng chất khô hòa tan trong dứa nguyên liệu, với

dứa Queen không nhỏ hơn 11oBrix; với dứa Cayen không nhỏ hơn 10oBrix.

- Rửa: Nước rửa theo tiêu chuẩn kèm theo Quyết định số 1392/QĐ-

BYT ngày 18/4/2002 của Bộ y tế (Bộ Nông nghiệp và PTNT, 2005) [3].

- Gia nhiệt: Nhiệt độ gia nhiệt nước dứa từ 60 đến 65oC.

- Ly tâm: Ly tâm để tách một phần thịt quả thô và tạp chất nhằm thu

được nước dứa có thịt quả mịn và hàm lượng thịt quả theo yêu cầu.

- Thanh trùng: Nhiệt độ thanh trùng từ 92 đến 100oC thời gian 30s.

- Cô đặc: Quá trình gồm nhiều nồi cô trong chân không. Sản phẩm sau

khi cô phải có hàm lượng chất khô hòa tan từ 60 đến 65oBrix đo ở 20oC.

- Làm nguội: Nhiệt độ làm nguội xuống khoảng 20 đến 30oC.

- Phối hương: Hương dứa được thu hồi và làm sạch, làm lạnh và phối

chế trở lại vào nước dứa cô đặc để lấy lại mùi thơm ngon của nước dứa.

- Thanh trùng lần 2: Nhiệt độ thanh trùng lần 2 ở 95oC thời gian 30s

sau đó làm nguội xuống 30 đến 35oC.

Yêu cầu đối với sản phẩm nước dứa cô đặc: Về cảm quan, nước dứa cô

đặc phải đồng nhất, không vón cục, màu vàng sáng, hương thơm đặc trưng.

Hàm lượng thịt quả không lớn hơn 12%, hàm lượng chất khô hòa tan từ 60 đến 65oBrix (quy về 20oC), axit từ 2,0 đến 4,0%, tỉ số Brix/Axit từ 15 đến 30

(Bộ Nông nghiệp và PTNT, 2005) [3], (Hà Duyên Tư, 1996) [37].

Quy trình sản xuất nước dứa tươi cũng tương tự như quy trình công

nghệ sản xuất nước dứa cô đặc nhưng không có công đoạn cô đặc mà thay

vào đó là công đoạn đồng hóa và trong công đoạn phối chế, thường pha thêm

nước đường để đạt yêu cầu về độ ngọt (Lưu Duẩn và ctv, 1996) [9], (Cao Văn

Hùng, 2007) [16].

1.3.2.2 Tình hình nghiên cứu thiết bị ép nước dứa ở Việt Nam

Để đáp ứng yêu cầu chế biến dứa xuất khẩu, trong những năm qua, một

số công ty chế biến rau quả trong nước đã nhập một số dây chuyền sản xuất

nước dứa của nước ngoài như: Công ty CP rau quả xuất khẩu Đồng Giao (dây

chuyền của hãng Tetra Pak - Thụy Điển), Công ty cổ phần thực phẩm Nghệ

An (dây chuyền của Italy),... Qua thực tế sử dụng cho thấy các dây chuyền

thiết bị nhập ngoại có năng suất cao, tạo ra sản phẩm nước dứa có chất lượng

tốt đáp ứng yêu cầu xuất khẩu nhưng vẫn tồn tại một số nhược điểm như: hệ

thống thiết bị có cấu tạo phức tạp vốn đầu tư ban đầu lớn từ 1 2 triệu USD

(Keweijixie J.S.C, 2011) [73], (Doveco, 2009) [8], chi phí vận hành, bảo trì

và sửa chữa lớn, giá thành sản phẩm cao. Mặt khác ở nước ta, vùng nguyên

liệu dứa không tập trung, phân bố rải rác ở nhiều địa phương trong cả nước

nên thực tế rất khó áp dụng các dây chuyền thiết bị trên.

Trong thực tế, do hạn chế về phương tiện vận chuyển và đường giao

thông xấu nên một lượng lớn sản phẩm nước dứa hiện nay vẫn được sản xuất

ngay tại địa phương do các doanh nghiệp chế biến nông sản thực phẩm đảm

nhận. Vì vậy, việc nghiên cứu cải tiến và hoàn thiện các thiết bị sản xuất nước

dứa để trang bị cho các cơ sở sản xuất vẫn đang là nhu cầu cần thiết.

Để giải quyết nhu cầu về thiết bị chế biến nước dứa cho các cơ sở sản

xuất, một số Công ty, Viện nghiên cứu, trường Đại học,... đã nghiên cứu thiết

kế và chế tạo một số thiết bị trong dây chuyền sản xuất nước dứa nhưng tập

trung chủ yếu vào việc nghiên cứu cải tiến và hoàn thiện khâu ép nước dứa,

điển hình là một số công trình nghiên cứu như sau:

Năm 2003, công ty TNHH công nghệ Sài Gòn đã sản xuất máy ép nước

dứa kiểu thủy lực PA-15TL (hình 1.11).

Hình 1.11 Máy ép thủy lực PA-15TL

Đây là loại máy ép có cấu tạo đơn giản, có thể tạo ra lực ép lớn để ép

kiệt bã nhưng có nhược điểm là làm việc gián đoạn theo từng mẻ nên năng

suất thấp, tiêu tốn nhiều nhân công phụ trong việc tháo dỡ nguyên liệu trong

khuôn ép, đặc biệt là khi lớp nguyên liệu dày thì ép không kiệt.

Năm 2005, tác giả Trần Như Khuyên (Trần Như Khuyên, 2006) [24],

trường Đại học Nông nghệp Hà Nội đã nghiên cứu, thiết kế và chế tạo máy ép

nước dứa ED-500 (hình 1.12).

Đây là máy ép kiểu vít xoắn làm việc liên tục, được sử dụng có hiệu

Hình 1.12 Máy ép nước dứa kiểu ED-500

quả để ép nước dứa và một số loại rau quả khác. Kết quả thí nghiệm khi ép

nước dứa đã xác định: ứng với tốc độ quay của vít xoắn n = 100300v/ph,

diện tích cửa thoát bã F = 614cm2, chiều rộng lỗ sàng b = 0,41,2mm thì tỷ

lệ sót dịch quả theo bã 2,083,87%, năng suất máy 0,3050,514tấn/h và chi

phí năng lượng riêng 3,845,08kWh/tấn.

Những nghiên cứu trên đây cho thấy, các nhà máy chế biến dứa mới chỉ

đáp ứng được một phần nhu cầu chế biến dứa tại các vùng nguyên liệu tập

trung. Tại nhiều địa phương trong cả nước có diện tích trồng dứa không tập

trung, đang rất cần những thiết bị chế biến dứa quy mô vừa và nhỏ chế tạo

trong nước phù hợp với điều kiện, quy mô và khả năng tài chính của các

doanh nghiệp chế biến trong nước để đáp ứng nhu cầu sản xuất.

Vì vậy, việc nghiên cứu một số thông số về cấu tạo và chế độ làm việc

nhằm thiết kế liên hợp máy băm ép nước dứa đáp ứng nhu cầu sản xuất tại các

địa phương, góp phần nâng cao năng suất, chất lượng sản phẩm, giảm bớt chi

phí sản xuất gắn với vùng nguyên liệu là nhu cầu cần thiết hiện nay.

1.4 Kết luận chương 1

Trên cơ sở nghiên cứu tổng quan về công nghệ và thiết bị chế biến dứa

trong và ngoài nước, chúng tôi đề xuất một số nhiệm vụ nghiên cứu:

1. Về công nghệ: Lựa chọn công nghệ ép nước dứa liên tục bằng liên

hợp máy băm ép nước dứa kiểu vít xoắn vì nó có ưu điểm nổi trội so với các

phương pháp lấy nước dứa khác là: Thiết bị làm việc liên tục, năng suất cao,

tiết kiệm được chi phí nhân công, giảm chi phí điện năng, độ sót dịch quả

tương đối thấp, thiết bị đơn giản dễ chế tạo, dễ vận hành có thể triển khai rộng

rãi trong thực tế nhằm nâng cao năng suất, chất lượng sản phẩm và giảm chi

phí sản xuất.

2. Về thiết bị: Cần nghiên cứu cải tiến về hình dạng và kết cấu bộ phận

ép sao cho phù hợp với quá trình thoát dịch quả trong nguyên liệu dứa nhằm

nâng cao hiệu suất thu hồi dịch quả, giảm chi phí điện năng riêng. Đồng thời

cần phải thiết kế bộ phận băm và ép trên cùng một khung máy nhằm giảm bớt

số lượng nguồn động lực, cơ cấu truyền động tạo điều kiện thuận lợi cho việc

tự động hóa dây chuyền sản xuất và giảm lao động thủ công trong sản xuất.

3. Về nghiên cứu lý thuyết: Trên cơ sở kết quả nghiên cứu của A.Ia

Xokolov về quá trình nén ép thực phẩm lỏng nhớt bằng máy ép vít xoắn, xây

dựng mô hình toán và khảo sát quy luật biến đổi vận tốc và áp suất của vật liệu

trong bộ phận ép làm cơ sở để xác định một số thông số về cấu tạo và chế độ làm

việc của liên hợp máy.

4. Về nghiên cứu thực nghiệm: Tiến hành nghiên cứu thực nghiệm để

xác định một số thông số tối ưu làm cơ sở cho việc hoàn thiện công nghệ,

thiết kế cải tiến liên hợp máy băm ép nước dứa và triển khai áp dụng rộng rãi

trong sản xuất.

Chương 2

NGUYÊN LIỆU, ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

2.1 Nguyên liệu nghiên cứu

Nguyên liệu thí nghiệm là dứa quả Cayen được trồng tại vùng Đồng

Giao (Ninh Bình). Quả dứa có đường kính trung bình 10 ÷ 12 cm, chiều dài

trung bình 12 ÷ 14 cm, khối lượng trung bình 600 ÷ 800g.

- Quả dứa sau khi bỏ chồi được rửa bằng nước sạch sau đó gọt vỏ, cắt

miếng có kích thước từ 4  6 cm trước khi đưa vào máy băm ép.

- Bã dứa, nước dứa sau khi ép được lấy mẫu phân tích để xác định độ sót

dịch quả còn lại theo bã, nồng độ chất khô trong bã và trong dịch quả.

2.2 Đối tượng nghiên cứu

Đối tượng nghiên cứu của đề tài là các thông số về cấu tạo, chế độ làm

việc của liên hợp máy băm ép dứa có năng suất 500kg/h, ký hiệu BE-500. Sơ

đồ nguyên lý cấu tạo liên hợp máy băm ép dứa (hình 2.1).

Hình 2.1 Sơ đồ cấu tạo liên hợp máy băm ép dứa BE-500 1- phễu cấp liệu; 2- bộ phận cào liệu; 3- bộ phận băm; 4- vít xoắn; 5- sàng và giá đỡ sàng; 6- cửa thoát bã; 7- bộ phận điều chỉnh khe hở cửa thoát bã; 8, 9, 12 - bộ truyền đai; 10- khung bệ máy; 11- động cơ.

Liên hợp máy băm ép nước dứa BE - 500, gồm bộ phận băm và bộ phận

ép được lắp trên một khung máy.

Bộ phận băm được cấu tạo bởi hai hàng dao băm động được hàn chặt trên

trống dao, bộ dao tĩnh có 1 hàng dao lắp cố định vào vỏ máy, các dao động và

tĩnh xen kẽ lẫn nhau.

Bộ phận ép kiểu vít xoắn, mặt ngoài hình trụ tròn, trục của vít xoắn dạng

côn có đường kính tăng dần về phía cửa thoát bã, vít xoắn được lắp chặt trên

trục. Bao quanh vít xoắn là sàng và giá đỡ sàng. Trục vít xoắn có thể di

chuyển dọc trục để thay đổi khe hở cửa thoát bã nhờ cụm điều chỉnh khe hở

cửa thoát bã. Bộ phận băm và ép được dẫn động từ một động cơ qua bộ

truyền động đai để đảm bảo lượng cấp liệu từ bộ phận băm luôn đảm bảo đủ

cung cấp cho bộ phận ép khi thay đổi tốc độ.

Với kết cấu như trên, liên hợp máy băm ép nước dứa BE-500 có những ưu

điểm nổi bật như sau:

- Thực hiện đồng thời hai nguyên công băm và ép trên cùng một thiết bị

nên tiết kiệm được lao động, giảm được nguồn động lực và cơ cấu truyền

động, tạo điều kiện thuận lợi cho việc tự động hóa dây chuyền sản xuất.

- Trục trong của vít xoắn có dạng hình côn, đường kính tăng dần và bước

xoắn giảm dần phù hợp với việc giảm thể tích hỗn hợp do dịch quả thoát qua

lỗ sàng, tạo ra áp suất ép tăng lên từ từ, nhờ đó bã được ép kiệt, hiệu suất thu

hồi dịch quả cao.

- Có thể sử dụng để ép các loại nước quả khác có tính chất cơ lý tương tự.

2.3 Phương pháp nghiên cứu

Để giải quyết nhiệm vụ khoa học của đề tài, chúng tôi sử dụng phương

pháp nghiên cứu kết hợp giữa lý thuyết và thực nghiệm.

2.3.1 Phương pháp nghiên cứu lý thuyết kết hợp với mô hình hóa và mô

phỏng quá trình ép nước dứa

Bản chất quá trình băm ép trong liên hợp máy băm ép nước dứa là quá

trình vật lý diễn ra rất phức tạp phụ thuộc vào nhiều yếu tố và rất khó xác

định. Vì vậy, trong nội dung nghiên cứu của đề tài, chúng tôi áp dụng phương

pháp nghiên cứu lý thuyết kết hợp với phương pháp mô hình hóa và mô

phỏng để xây dựng mô hình toán biểu diễn quá trình nén ép vật liệu trong bộ

phận ép. Thông qua mô hình toán có thể xác định một số thông số về cấu tạo

và chế độ làm việc nhằm định hướng cho việc thiết kế liên hợp máy. Do mô tả

các quá trình vật lý bằng mô hình toán học đôi khi phải sử dụng các giả thiết

khác nhau nên kết quả nghiên cứu lý thuyết bao giờ cũng có sự khác biệt nhất

định khi áp dụng vào đối tượng thực (Đặng Thế Huy, 1995) [18]. Vì vậy,

trong quá trình nghiên cứu, mô hình toán sẽ được hiệu chỉnh, bổ sung thông

qua việc xác định các tham số của mô hình bằng thực nghiệm để có được độ

chính xác mong muốn.

2.3.2 Phương pháp nghiên cứu thực nghiệm 2.3.2.1 Phương pháp nghiên cứu thực nghiệm đơn yếu tố

Có nhiều yếu tố ảnh hưởng đến các chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật trong quá

trình băm ép nước dứa bao gồm: dạng dao, kích thước, tốc độ quay của dao

băm; dạng vít, tốc độ quay của vít xoắn; dạng lỗ và kích thước lỗ sàng thoát

dịch quả; khe hở cửa thoát bã; tính chất cơ lý của dứa,...

Áp dụng phương pháp nghiên cứu thực nghiệm đơn yếu tố (Phạm Văn

Lang, Bạch Quốc Khang, 1998) [26], (Nguyễn Minh Tuyển, 2005) [36] để

nghiên cứu ảnh hưởng riêng của từng yếu tố đến các chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật

của quá trình ép nước dứa như: chất lượng sản phẩm, năng suất máy, chi phí

điện năng, ...

Có nhiều yếu tố ảnh hưởng đến các chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật trong quá

trình ép nước dứa bao gồm: dạng dao, kích thước, tốc độ quay của dao băm;

dạng vít, tốc độ quay của vít xoắn; dạng lỗ và kích thước lỗ sàng thoát dịch

quả; khe hở cửa thoát bã; tính chất cơ lý của dứa,...

Để lựa chọn các yếu tố ảnh hưởng nhiều nhất đến quá trình ép, bằng

phương pháp thu thập các thông tin qua các tài liệu tham khảo, xin ý kiến của

các chuyên gia có kinh nghiệm, chúng tôi đã lựa chọn được 4 yếu tố có ảnh

hưởng nhiều nhất đến các chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật của quá trình ép bao gồm:

tốc độ quay của dao băm, tốc độ quay của vít xoắn, khe hở cửa thoát bã và

chiều rộng lỗ sàng (Lê Công Huỳnh, 1992) [20], (Trần Như Khuyên, 1997)

[23]. Các yếu tố vào và các thông số ra được lựa chọn và ký hiệu như sau:

Các yếu tố vào:

- Tốc độ quay của dao băm nd, vg/ph;

- Tốc độ quay của vít xoắn n, vg/ph;

- Khe hở cửa thoát bã s, mm;

- Chiều rộng lỗ sàng a, mm.

Các thông số ra:

- Độ sót dịch quả theo bã δ, %;

- Năng suất máy Q, kg/h;

- Chi phí điện năng riêng Nr, kWh/t.

2.3.2.2 Phương pháp nghiên cứu thực nghiệm đa yếu tố

Áp dụng phương pháp nghiên cứa thực nghiệm đa yếu tố để nghiên

cứu ảnh hưởng đồng thời của các yếu tố vào tới từng thông số ra, nhằm

xác định được phương trình hồi quy biểu diễn mối quan hệ giữa các yếu

tố vào xi (i=1m, m-số yếu tố vào) với các thông số ra Yj (j=1p, p-số

thông số ra) làm cơ sở xác định giá trị tối ưu của các thông số (Phạm Văn

Lang, Bạch Quốc Khang, 1998) [26].

2.3.2.3 Phương pháp nghiên cứu tối ưu tổng quát

Phương pháp tối ưu tổng quát được dùng trong các công trình nghiên cứu

có nhiều hàm mục tiêu (Đào Quang Triệu, 1993) [32], (Nguyễn Minh Tuyển,

2005) [36]. Từng chỉ tiêu riêng biệt có tọa độ tối ưu riêng, khi chọn giá trị các

thông số để đạt cực trị của một chỉ tiêu nào đó, thường làm cho các chỉ tiêu

khác nhận giá trị khác xa cực trị của chúng. Vấn đề đặt ra là thương lượng mức

giá trị hợp lý của các chỉ tiêu, để cuối cùng có được giá trị tối ưu tổng hợp làm

cơ sở để hoàn thiện quy trình công nghệ và thiết kế cải tiến thiết bị.

Sau khi xác định được mô hình hồi quy của các hàm thành phần Yj theo

phương pháp nghiên cứu thực nghiệm đa yếu tố, tiến hành giải tối ưu tổng

quát theo phương pháp của E.C.Harrington gồm các bước sau:

a) Đồng nhất hoá các hàm Yj

Các hàm thành phần Yj có các thứ nguyên khác nhau và chúng có thể là

hàm cực đại hay cực tiểu (tùy theo mục đích nghiên cứu). Do đó phải đồng

nhất các hàm Yj chuyển chúng sang dạng đặc trưng gọi là hàm “mong muốn”



exp



thành phần dj = f(Yj) không có thứ nguyên theo công thức sau:

 exp( Y ) j

 

 

 Y Y

jmin(max)

(2.1)



Y ' j



Y j0

jmin(max)

(2.2)

Yj min(max)- giá trị xấu nhất trong số các giá trị thực nghiệm của hàm Yj khi dj

= 0,37, trong đó Yj min ứng với hàm cực đại và Yj max ứng với hàm cực tiểu;

Yj0- giá trị tốt nhất hay mong muốn của hàm các hàm thành phần Yj;

k- hệ số ưu tiên cho những hàm (hay chỉ tiêu) quan trọng.

Khi các hàm Yj bị chặn một phía Yj < Yj max hoặc Yj > Yj min đồ thị hàm

“mong muốn” thành phần dj = f(Yj) được biểu diễn trên đồ thị (hình 2.2).

Hình 2.2 Đồ thị hàm mong muốn thành phần dj khi Yj bị chặn một phía

b) Lập hàm mong muốn tổng quát

Sau khi đã có hàm thành phần dj tương ứng với Yj ta lập hàm mong muốn

tổng quát D dạng tích theo công thức sau:



p Π d  j 1

(2.3)

Dựa vào số liệu thí nghiệm của các hàm thành phần Yj ta xác định được

giá trị hàm “mong muốn” thành phần dj và giá trị hàm "mong muốn” tổng quát

D cho từng thí nghiệm của ma trận. Kết quả giải tối ưu tổng quát hàm "mong

muốn” tổng quát D sẽ xác định được giá trị tối ưu chung của các yếu tố vào

cho tất cả các thông số ra trong nghiên cứu thực nghiệm

2.3.3 Phương pháp xác định các thông số của quá trình nghiên cứu 2.3.3.1 Xác định một số tính chất cơ lý hóa của vật liệu

Một số chỉ tiêu hóa lý của vật liệu và sản phẩm ép được xác định tại

phòng thí nghiệm của trường Cao đẳng nghề Cơ điện và Công nghệ thực

phẩm Hà Nội.

a) Xác định độ chín của dứa

Độ chín của dứa được đánh giá bằng độ cứng của phần thịt quả dứa. Để

xác định độ cứng của quả dứa, chúng tôi dùng máy đo độ cứng trái cây cầm

tay, mã hiệu Fruit test - FT10 của hãng Wagnerinstruments - USA (hình 2.3).

Hình 2.3 Thiết bị đo độ cứng trái cây FT-10

Cách đo như sau: gọt sạch vỏ sau đó ấn đầu đo của đồng hồ đo độ cứng

trái cây thẳng góc với bề mặt quả đến khi đạt chiều sâu 10mm (vạch sẵn trên đầu đo), đọc giá trị độ cứng trên đồng hồ, đơn vị là kG/cm2. Theo tiêu chuẩn

quy định, độ chín của dứa theo độ cứng được ghi trong (bảng 2.1).

Bảng 2.1 Độ cứng của dứa theo độ chín

Độ chín Độ 0 Độ 1 Độ 2 Độ 3

Độ cứng (kG/cm2) trên 4 2 đến dưới 3 dưới 2 3  4

Để xác định nhanh trong thực tế sản xuất người ta thường kết hợp với

phương pháp cảm quan dựa theo màu sắc bên ngoài của quả dứa, số hàng mắt

đã chuyển sang màu vàng (thường gọi là mắt dứa mở). Các tiêu chuẩn cảm

quan được ghi trong (bảng 1.2, chương 1).

b) Xác định ứng suất cắt giới hạn của vật liệu

Ứng suất cắt của hỗn hợp vật liệu dứa được xác định bằng thiết bị đo

ứng suất cắt của vật liệu EDJ-1 (hình 2.4) tại Phòng thí nghiệm Địa kỹ thuật

và kiểm định công trình LAS xây dựng 386 thuộc Viện Khoa học Công nghệ

Giao thông vận tải.

1

2

3

4

Hình 2.4 Thiết bị đo ứng suất cắt của vật liệu EDJ-1 (Trung quốc) 1- hộp điều khiển và động cơ điện; 2- bộ khuôn cắt; 3- đồng hồ

đo lực cắt ; 4- trọng vật để tạo lực nén mẫu.

Lực nén

Lực cắt

Qτ

Thí nghiệm được tiến hành theo sơ đồ nguyên lý như (hình 2.5):

Hình 2.5 Sơ đồ nguyên lý đo ứng suất cắt của nguyên liệu 1- tấm đệm trên; 2- khối nguyên liệu; 3- khuôn cắt nửa trên (di động);

4- khuôn cắt nửa dưới (cố định); 5- tấm đệm dưới; 6- giá định vị khuôn

Trước khi thí nghiệm phải tạo mẫu đo bằng cách đưa vật liệu vào

khuôn tạo hình có đường kính bằng đường kính trong của khuôn cắt 3 và 4

(hình 2.4). Sau đó đặt khuôn tạo hình lên trên khuôn cắt và tống khối vật liệu

vào khuôn cắt. Đậy tấm đệm 1 vào khuôn cắt, đặt lực nén Pn lên tấm đệm để

tạo áp suất nén cần thiết. Khởi động cho máy cắt làm việc, động cơ của máy

cắt chạy tạo lực cắt Q tăng dần tác động lên nửa khuôn cắt trên làm cho nửa

khuôn trên dịch chuyển cho tới khi mẫu bị phá hủy (Cao Văn Chí, Trịnh Văn

Cương, 2003) [5], (Nguyễn Trọng Hiệp, Nguyễn Văn Lẫm, 1999) [12], (Punmia



B.C., et al, 2005) [62]. Ứng suất cắt giới hạn được tính theo công thức :

 

Q F 

, N/m2 (2.4)

Trong đó :  - ứng suất cắt giới hạn của vật liệu, N/m2 ;

Qτ - lực cắt mẫu, N ; Fτ - diện tích mặt cắt mẫu vật liệu thí nghiệm, m2.

c) Xác định độ nhớt động lực của dịch quả

Độ nhớt động lực đặc trưng cho tính chất nhớt của chất lỏng và được

xác định bởi công thức Newton (1686) (Nguyễn Bin và ctv, 2006) [1], (Lê

Danh Liên, 2007) [27] :

 

F S

  

(2.5) , Ns/m2

Trong đó:

- độ nhớt động lực của chất lỏng, Ns/m2 ;

 - khoảng cách giữa 2 lớp chất lỏng, m ;

F- lực nhớt giữa 2 lớp chất lỏng, N ; S- diện tích của lớp chất lỏng, m2 ;

- chênh lệch vận tốc giữa 2 lớp chất lỏng.

Để xác định độ nhớt động lực của chất lỏng có thể dùng nhiều thiết bị

khác nhau. Trong nghiên cứu này chúng tôi dùng máy đo độ nhớt động SYD-

265E (hình 2.6) tại phòng thí nghiệm hóa thực phẩm trường Cao đẳng nghề

Cơ điện và Công nghệ thực phẩm Hà Nội.

Phương pháp đo: Dịch quả thu được sau khi ép được lọc bỏ hết các xơ

Hình 2.6 Thiết bị đo độ nhớt động lực SYD-265E (Changi, TQ)

bã vụn, rót vào ống đựng mẫu sau khi đã rửa sạch và sấy khô. Cho máy chạy

và đọc kết quả trên màn hiển thị số của thiết bị đo (Kenneth J.V., et al, 1997)

[57].

d) Xác định hàm lượng chất khô tổng số trong nguyên liệu

Để xác định tổng hàm lượng chất khô trong nguyên liệu dứa, lấy mẫu

dứa nguyên liệu có khối lượng q1 = 100g, đưa vào tủ sấy chân không ở nhiệt độ từ 105120oC đến khi khối lượng không đổi, lấy mẫu ra khỏi tủ sấy, cân

xác định khối lượng q2 của mẫu sau khi sấy.

Hàm lượng chất khô qk trong nguyên liệu được tính theo công thức:



.100

q 2 q 1

% (2.6)

Hàm lượng chất khô trong nguyên liệu dứa thường từ 12 ÷ 18%.

e) Xác định hàm lượng chất xơ trong nguyên liệu

Để xác định hàm lượng chất xơ trong nguyên liệu, dùng phương pháp

chưng cách thủy trong bình ép tương tự như phương pháp xác định độ sót

dịch quả theo bã:

Nguyên liệu dứa tươi sau khi gọt vỏ được băm nhỏ, trộn đều, lấy mẫu

có khối lượng q1 = 100g rồi xay nhỏ bằng máy xay HR-1858 (Trung Quốc)

sau đó tiến hành chưng cách thủy và sấy khô tương tự như phương pháp xác

định độ sót dịch quả theo bã. Khối lượng chất xơ còn lại sau khi sấy là q2.

Hàm lượng chất xơ qx trong nguyện liệu được tính theo công thức:



.100

q 2 q 1

% (2.7)

Hàm lượng chất xơ trong nguyên liệu dứa thường từ 1,6 ÷ 1,8%.

f) Xác định hàm lượng chất khô hòa tan trong dịch quả

Hàm lượng chất khô hòa tan trong dịch quả được xác định bằng

phương pháp đo Brix bằng thiết bị Brix kế ATAGO-3T (hình 2.7).

Hình 2.7 Brix kế ATAGO-3T

Để xác định hàm lượng chất khô hòa tan trong dịch quả, lấy dịch quả

(không pha nước), đem lọc bỏ hết bã lẫn trong dịch, sau đó đo nồng độ chất

khô hòa tan trong dung dịch bằng Brix kế. Do độ Brix phụ thuộc vào nhiệt độ

nên để đảm bảo kết quả đo được chính xác, chúng tôi sử dụng nhiệt kế để đo nhiệt độ dung dịch. Kết quả đo hiển thị trên Brix kế (gọi là 0Brix đọc), mỗi 0Brix tương đương với 1% chất khô hòa tan có trong dịch quả (Lương Minh

Châu, 1999) [4], (Trần Mạnh Hùng, Phạm Thanh Sơn, 1999) [15]. Nồng độ

chất khô trong dịch quả được tính như sau:

Nồng độ chất khô = 0Brix đọc ± hệ số hiệu chỉnh nhiệt độ.

Hệ số hiệu chỉnh nhiệt độ được tra trong bảng của tài liệu kèm theo thiết bị, nếu t0 > 200C thì dùng dấu (+), nếu t0 < 200C thì dùng dấu (-).

2.3.3.2 Phương pháp xác định các yếu tố vào

a) Xác định tốc độ vòng quay vít xoắn, dao băm

Tốc độ quay của vít xoắn và dao băm được đo bằng đồng hồ đo tốc độ

kỹ thuật số hiệu Lutron LT-1236L (hình 2.8). Đây là thiết bị đo theo nguyên

lý không tiếp xúc, phạm vi đo từ 0,5 ÷ 99.999 vg/ph, sai số ±0,1%.

Hình 2.8 Thiết bị đo số vòng quay LT-1236L

b) Xác định khe hở cửa thoát bã

Khe hở cửa thoát bã được xác định bằng dưỡng chuyên dùng. Điều

chỉnh khe hở cửa thoát bã bằng cách di chuyển trục của vít xoắn theo chiều

trục nhờ tay quay của bộ phận điều chỉnh khe hở.

c) Lựa chọn hình dạng và kích thước của sàng

Chọn sàng kiểu lỗ dài có chiều rộng lỗ từ 0,6÷2,2mm, hệ số rơi của

sàng bằng 0,3; chiều dày 1,0mm để đảm bảo độ bền và thông thoáng của

sàng.

2.3.3.3 Xác định một số chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật của quá trình ép

a) Xác định năng suất máy và chi phí điện năng riêng

Để xác định năng suất ép và chi phí điện năng riêng trong mỗi lần thí

nghiệm, chúng tôi dùng cân đồng hồ loại 30kg, sai số 0,1kg, đồng hồ bấm giây

điện tử cấp chính xác 0,01 giây và thiết bị đo điện năng mã hiệu EM-306 do Ấn

Độ sản xuất (hình 2.9) kiểu điện tử hiển thị số, có độ chính xác 0,01kWh.

Hình 2.9 Thiết bị đo điện năng EM-306 (Ấn Độ)

Năng suất máy Q được tính theo công thức:



3600.q t

, kg/h. (2.8)

Trong đó:

q- khối lượng nguyên liệu ép được trong thời gian t, kg;

t- thời gian ép, s.

Chi phí điện năng riêng Nr tính theo công thức:



1000.N q

, kWh/t. (2.9)

Trong đó:

N- chỉ số điện năng tiêu thụ trên điện kế điện tử, kWh.

b) Xác định lượng dịch quả còn lại trong bã

Lượng dịch quả còn lại trong bã được xác định bằng phương pháp nấu

bã. Thiết bị thí nghiệm bao gồm: bếp chưng cách thủy (Trung Quốc), tủ sấy

chân không Model 867-1 (Thượng Hải), cân phân tích điện tử SA510 (Mỹ),

phạm vi cân 510g, sai số 0,0001g (hình 2.10).

c) b) a)

Hình 2.10 Thiết bị xác định độ sót dịch quả theo bã a- bếp chưng cách thủy; b- tủ sấy chân không; c- cân phân tích

Phương pháp tiến hành: lấy mẫu bã sau khi ép có khối lượng q1 = 100g

cho vào bình chưng cách thủy, sau đó cho tiếp 500ml nước nóng có nhiệt độ khoảng 700C vào bình rồi đặt lên bếp đun cách thủy, đun sôi trong 1 giờ.

Trong quá trình chưng, khuấy bã để cho dịch quả tan ra hết. Sau khi nấu bã

xong để nguội, cho bã vào một túi vải (dùng loại vải trơn để chống dính làm

mất bã), ép hết nước, tiếp tục rửa dưới vòi nước cho đến khi hết chất hoà tan. Cho túi bã vào tủ sấy chân không ở nhiệt độ 125-1300C khoảng 1 giờ sao cho

bã không dính vào túi vải, tiến hành trút hết bã trong túi vải ra đĩa nhôm và

tiếp tục đưa vào sấy cho đến khi khối lượng không đổi. Cân xác định khối

lượng q2 của bã sau khi sấy (Lương Minh Châu, 1999) [4].

q 1

Lượng dịch quả còn lại trong bã được xác định theo công thức :

.100

  b

 q 1

, % (2.10)

2.3.4 Phương pháp xử lý gia công số liệu đo đạc

Trong nghiên cứu thực nghiệm máy, các kết quả đo đạc thường là các

đại lượng ngẫu nhiên. Trong kỹ thuật nông nghiệp, công nghiệp thực phẩm,…

xác suất tin cậy thường dùng trong khoảng 0,7 - 0,9, xác suất của dụng cụ đo

trong khoảng 0,95 - 0,99. Vì vậy để đảm bảo độ tin cậy, các thí nghiệm phải

được lặp lại ít nhất 3 lần. Nếu trong quá trình khảo nghiệm thấy các số liệu có

sai lệch bất thường, phải tiến hành đo lại để đảm bảo độ tin cậy cao (Đặng

Thế Huy, 1998) [19], (Lê Công Huỳnh, Trần Như Khuyên, 1995) [21]. Để xử

lý và gia công các số liệu thí nghiệm, chúng tôi áp dụng qui tắc của lý thuyết

xác xuất và thống kê toán học.

a) Phương pháp xử lý số liệu đo đạc

Sau khi đã lặp lại n lần thí nghiệm, ta nhận được các giá trị Xi (i=1 n).

Giá trị trung bình của mỗi lần đo được tính theo công thức sau:

1   n  i 1

(2.11)



x ) i



 i 1

 

Sai lệch bình phương trung bình:

 n 1

(2.12)

Sai số trung bình:

  tb

 n

(2.13)

Giá trị độ tin cậy được tính theo tiêu chuẩn Student với mức ý nghĩa  =

0,05, số bậc tự do f = n-1. Khi đó giá trị tin cậy sẽ là:

  x

t .

 tb

(2.14)

Đối với các số liệu chưa đáng tin cậy (số liệu nghi ngờ) cần kiểm tra lại

theo tiêu chuẩn 3 như sau:

Nếu Xnghi ngờ - X > 3 thì loại bỏ; trường hợp Xnghi ngờ- X ≤ 3 thì chấp

nhận được.

b) Phương pháp gia công số liệu

Sau khi thí nghiệm cần phải tiến hành gia công số liệu theo phương pháp

phân tích phương sai nhằm xác định độ tin cậy về mức độ ảnh hưởng của các

yếu tố tới các thông số mục tiêu và xác định tính đồng nhất của phương sai để

kiểm định độ tin cậy của kết quả đo đạc. Thuật toán của phân tích phương sai

như sau:

Phương sai yếu tố là tổng bình phương sai lệch ở từng thí nghiệm, giữa

giá trị trung bình tổng thể ( y..) với các giá trị trung bình của yj ứng với mỗi

mức yếu tố xi (Tạ Văn Đĩnh, 2002) [10], (Phạm Văn Lang, Bạch Quốc



y..)



 j 1

Khang, 1998) [26]:

2 yt

 k 1

(2.15)

Phương sai thí nghiệm là tổng bình phương các sai lệch giữa giá trị trung

j.Y ứng với mỗi mức yếu tố xi với giá trị

ijY ứng với mỗi lần đo lặp lại

bình



y. ) j

với mỗi mức yếu tố. Phương sai thí nghiệm được xác định như sau:



 j 1 i 1 



2 tn

 N k

(2.16)

Với N-k = k(n-1): là số bậc tự do.

Dùng tiêu chuẩn Fisher để đánh giá tỷ số:



2 S yt 2 tn

(2.17)

Để kiểm nghiệm “ giá trị không” xem hai phương sai đó khác nhau nhiều

hay ít. Đối chiếu với giá trị Fb (tra bảng tiêu chuẩn Fisher với  = 0,05 và bậc

tự do f1 = k-1; f2 = N-k).

Nếu F> Fb thì yếu tố đó có ảnh hưởng đáng kể đến thông số mục tiêu.

Nếu F< Fb thì yếu tố đó ảnh hưởng không đáng kể đến thông số mục tiêu

(Trần Như Khuyên, 1997) [23].

Để đánh giá tính thuần nhất của phương sai ta phải tính phương sai thí 2 ở mỗi mức biến thiên của yếu nghiệm ngẫu nhiên đối với mỗi thí nghiệm Sj



y. ) j



tố xi:



2 j

ij  n 1

(2.18)

2 Cooren để đánh giá tỷ số G giữa phương sai cực đại Sj

max với tổng phương sai

2 j

 có đảm bảo không vượt quá tiêu chuẩn Gb (tra bảng tiêu chuẩn Cooren

 j 1

Vì số thí nghiệm lặp lại lớn hơn 2 (n = 3) nên có thể áp dụng tiêu chuẩn

2 jmax

với  = 0,05 và f1 = n-1; f2 = N- k).



S k

2 S i

(2.19)



 j 1

Nếu G< Gb thì các giá trị phương sai được coi là đồng nhất, không

phương sai nào vượt quá nhiều so với các phương sai khác, khi đó kết quả đo

đạc đảm bảo độ tin cậy.

Chương 3

MÔ HÌNH HÓA VÀ MÔ PHỎNG QUÁ TRÌNH ÉP NƯỚC DỨA

Trong liên hợp máy băm ép nước dứa, băm và ép là hai quá trình diễn

ra liên tục và kế tiếp nhau, trong đó ép là quá trình chính có tính chất quyết

định đến năng suất, chất lượng và chi phí năng lượng riêng, băm là quá trình

phụ nhằm làm nhỏ sơ bộ vật liệu tạo điều kiện thuận lợi cho quá trình ép. Vì

vậy trong nội dung này chúng tôi chỉ nghiên cứu mô phỏng quá trình ép.

3.1 Mô hình hóa quá trình ép nước dứa

Ép nước dứa là quá trình cơ học phức tạp diễn ra trong bộ phận ép. Tuy

nhiên có thể mô phỏng quy luật biến đổi các thông số trong quá trình ép bằng

các hàm toán học dựa trên các quy luật thay đổi áp suất và vận tốc chuyển động

của vật liệu, qua đó có thể xác định được một số thông số về cấu tạo và chế độ

làm việc nhằm định hướng cho việc thiết kế.

Mô hình kết cấu bộ phận ép nước dứa

Ép là quá trình tách pha lỏng (dịch quả) ra khỏi hỗn hợp hai pha lỏng -

rắn (bã - dịch quả) ở bộ phận băm chuyển xuống. Có thể phân chia quá trình

ép trong bộ phận ép thành hai vùng có chức năng khác nhau: Lc là chiều dài



v v r R

vùng cấp liệu và Le là chiều dài vùng ép (hình 3.1).

Lc

Le

L

Hình 3.1 Mô hình kết cấu bộ phận ép

Vùng cấp liệu là vùng tiếp nhận vật liệu từ bộ phận băm chuyển sang

vùng ép dưới dạng hỗn hợp rắn, lỏng, khí. Vùng cấp liệu cấu tạo không có

lưới sàng nên không có sự thoát dịch quả ra khỏi hỗn hợp bã - dịch quả. Quá

trình chuyển động của vật liệu trong vùng này diễn ra giống như trong vít vận

chuyển, vật liệu được tự do chuyển động, các lớp vật liệu tiến lại gần nhau,

mật độ tăng dần nhưng tạo ra áp suất không đáng kể. Chiều dài vùng cấp liệu

Lc là thông số phụ thuộc vào số vòng vít xoắn, bước vít xoắn, tốc độ quay của

vít xoắn, hệ số thể tích nạp liệu,... Các thông số này sẽ được lựa chọn sau khi

mô phỏng sao cho lượng cấp liệu ở vùng cấp liệu phải bằng lượng cấp liệu ở

bộ phận băm.

Vùng ép là vùng công nghệ thực hiện quá trình phân chia pha lỏng, rắn,

khí. Khác với vùng cấp liệu, trong vùng ép, pha lỏng và khí được thoát dần ra

ngoài qua lỗ sàng làm giảm thể tích hỗn hợp vật liệu, pha rắn được dồn ép và

nén chặt lại. Để bù trừ cho phần pha lỏng và khí mất đi đảm bảo cho áp suất

tác động lên hỗn hợp vật liệu tăng từ từ trong quá trình ép, phù hợp với quá

trình thoát dịch quả trong các ống mao dẫn của tế bào vật liệu thì điều kiện

cần thiết là phải giảm dần thể tích buồng chứa liệu và giảm dần vận tốc của

vật liệu theo chiều dọc trục. Như vậy, chiều dài vùng ép Le là thông số phụ

thuộc vào số vòng vít xoắn, bước vít xoắn, độ côn của vít xoắn,... Các thông

số này sẽ được lựa chọn khi mô phỏng quá trình ép sao cho pha rắn (bã) di

chuyển đến mặt cắt cuối của vùng ép nhận được áp suất lớn nhất để được ép

kiệt nước trước khi thoát ra ngoài qua cửa thoát.

3.1.2 Quy luật chuyển động của vật liệu trong bộ phận ép a) Lượng cấp liệu

Theo nguyên lý kết cấu của máy, mặt ngoài của vít xoắn có dạng hình

trụ, máng vít cũng có dạng hình trụ. Quá trình dịch chuyển vật liệu trong

máng vít xoắn cũng tương tự như quá trình vận chuyển vật liệu của vít tải

(Trần Như Khuyên, 2007) [25]. Để đảm bảo quá trình nạp liệu được liên tục

từ bộ phận băm sang bộ phận ép, năng suất vận chuyển tính theo lý thuyết Qlt



2 r ) v

của vít xoắn ở vùng cấp liệu phải bằng năng suất của bộ phận băm Qb.



S.n.

 , kg/h

2  v 60

(3.1)

Trong đó:

Rv, rv- bán kính ngoài và trong của vít xoắn, m;

S- bước vít xoắn, m;

n- tốc độ quay của vít xoắn, vg/ph; - khối lượng riêng của vật liệu, kg/m3.

0     ( - vận tốc góc của

Tuy nhiên, khi vít xoắn quay thì vật liệu có thể quay theo và vận tốc góc

của vật liệu vl có thể dao động trong giới hạn

vít xoắn).

Nếu vận tốc góc của vật liệu vl = 0 thì năng suất thực tế Qc của vít xoắn ở

vùng cấp liệu bằng năng suất lý thuyết Qlt, và bằng năng suất của bộ phận



băm Qb:

(3.2)

vl   thì năng suất

Nếu vật liệu quay cùng với vít xoắn với vận tốc góc

thực tế của vít xoắn Qc = 0 vì không có sự dịch chuyển vật liệu dọc trục.

0     thì vật liệu có vận tốc quay trung bình khác với vận tốc góc

Nếu

của vít xoắn, khi đó năng suất vít xoắn được tính theo công thức (Xokolov

A.Ia, 1976) [42], (Ñîêîëîâ A.ß, 1960) [70]:

Q  nc

(3.3)

  

Trong đó: ηnc - hệ số thể tích nạp liệu:

 vl 

(3.4)

Từ các kết quả trên cho thấy, khi thiết kế chế tạo vít xoắn cần chú ý một số

đặc điểm sau:

- Để nâng cao năng suất cần phải giảm chuyển động quay của vật liệu theo

vít xoắn, nghĩa là hình dạng và tính chất bề mặt của vít xoắn phải đảm bảo sự

liên kết nhỏ nhất với sản phẩm.

- Bề mặt trong của máng vít phải hãm được sản phẩm quay, nghĩa là ma

sát theo chiều quay giữa vật liệu với máng vít phải lớn, nhưng ma sát theo

chiều dọc trục phải nhỏ để không cản trở sự di chuyển theo phương dọc trục

của vật liệu.

Vì vậy cần phải gia công vít xoắn có độ nhẵn bóng cao, buồng vít có thể

tạo các gờ theo hướng dọc trục để hạn chế chuyển động quay của vật liệu theo

vít xoắn nhưng không cản trở chuyển động dọc trục của vật liệu (Trần Thị

Nhị Hường, Nguyễn Đại Thành, 1995) [17], (John A.C., 1990) [56].

b) Vận tốc của vật liệu trong vùng cấp liệu

Sự chuyển động của vật liệu trong vùng cấp liệu bao gồm chuyển động

quay và chuyển động tịnh tiến theo phương dọc trục. Để xác định các thành

phần vận tốc của vật liệu, ta xét một phần tử vật liệu M tại điểm A nằm trên

bán kính trung bình của vít xoắn. Nếu cắt mặt trụ trên đó có điểm A chuyển

động dọc theo đường sinh rồi trải phẳng ra thì đường xoắn vít sẽ trở thành

những đường thẳng nghiêng với mặt cắt ngang trục vít xoắn một góc  (gọi là

góc nâng cánh vít), ta được đa giác vận tốc biểu diễn sự dịch chuyển của vật

liệu trong vùng cấp liệu (hình 3.2).

Hình 3.2 Đa giác vận tốc biểu diễn sự dịch chuyển của vật liệu trong vùng cấp liệu

Như đã phân tích ở trên, quá trình dịch chuyển vật liệu trong buồng ép

giống như quá trình dịch chuyển từng lớp dọc theo cánh vít, nhanh hay chậm

phụ thuộc vào bước vít S, dạng vít xoắn. Do đó có thể giả thiết rằng, trong

quá trình dịch chuyển không có quá trình xáo trộn giữa các lớp trên cánh vít,

khi đó quỹ đạo chuyển động của các phần tử vật liệu trên mỗi đường vít là

chuyển động phức tạp, bao gồm:

- Chuyển động quay tương đối của vật liệu quanh trục của vít xoắn với vận

tốc góc vl:

(3.5) vl =  - qc

Trong đó:

qc- vận tốc góc của vật liệu so với máng vít, s-1, - vận tốc góc của vít xoắn, s-1.

- Chuyển động tịnh tiến của vật liệu dọc theo trục vít xoắn với vận tốc vnc:

Nếu bước vít không đổi, thì mọi điểm của vật liệu trong rãnh vít xoắn

sẽ có quỹ đạo đường xoắn ốc. Vận tốc chuyển động vM của vật liệu tại điểm A

trên bề mặt cánh vít, cách đường tâm trục vít xoắn một khoảng Rtbc sẽ gồm

vận tốc tịnh tiến theo chiều trục vnc và vận tốc tiếp tuyến vqc = Rtbc.qc vuông

góc với trục của vít xoắn do chuyển động quay tạo ra, do đó:



2 v - v M

2 qc

2 v - R . tbc

2 M

2  qc

(3.6)

Giả sử phần tử vật liệu M tại vị trí bán kính trung bình Rtbc di chuyển từ

điểm A đến A3. Từ điểm A vẽ đoạn thẳng AA2 vuông góc với đường tâm của

vít xoắn biểu diễn vận tốc vòng của vít xoắn, từ A2 vẽ đoạn thẳng biểu diễn

vận tốc trượt trên cánh vít khi không có trượt quay A2A0 và khi có trượt quay

A2A3 nghiêng với AA2 một góc  (góc nâng cánh vít), từ các điểm A0, A3 dựng

đoạn thẳng vuông góc với AA2 ta được các đoạn thẳng A1A3 và AA0 biểu diễn

vận tốc dọc trục của vật liệu, trong đó:

AA3 = vM biểu diễn vận tốc tuyệt đối của chất điểm vật liệu M (gọi tắt

là vận tốc tuyệt đối của vật liệu);

AA2 = v biểu diễn vận tốc vòng của vít xoắn v = Rtb.;

A2A3 = vt biểu diễn vận tốc trượt của vật liệu trên rãnh vít khi có trượt

quay;

A2A0 = vto biểu diễn vận tốc trượt của vật liệu trên rãnh vít khi không

có trượt quay.

AA1 = vqc biểu diễn vận tốc vòng của vật liệu so với máng vít;

A1A2= vvlc biểu diễn vận tốc vòng của vật liệu so với vít xoắn.

AAo = vno biểu diễn vận tốc dọc trục của vật liệu khi không có trượt

quay.

A1A3 = vnc biểu diễn vận tốc dọc trục của vật liệu khi có trượt quay;

Từ đa giác vận tốc ta có thể xác định được vận tốc của vật liệu khi

không có trượt quay và có trượt quay như sau:

- Khi không có trượt quay, vận tốc dọc trục của vật liệu được xác định

theo công thức:



Q c  3600. .F c

(3.7)

vno- vận tốc dọc trục của vật liệu khi không có trượt quay, m/s;

Qc- năng suất vận chuyển vật liệu của vít xoắn trong vùng cấp liệu,

kg/h;

γ- khối lượng riêng của vật liệu, kg/m3; Fc- diện tích tiết diện ngang của vật liệu trong vùng cấp liệu, m2.

- Khi có trượt quay, vận tốc dọc trục của vật liệu được xác định từ đồ

v = v .tg

 v v

 







vlc

v R . tbc

(3.8) thị tam giác vận tốc A1A2A3: 







Trong đó:

vnc- vận tốc dọc trục của vật liệu trong vùng cấp liệu, m/s,

vvlc- vận tốc vòng của vật liệu so với vít xoắn, m/s,

v- vận tốc vòng của vít xoắn, m/s,

vqc- vận tốc vòng của vật liệu so với máng vít, m/s,

Rtbc- bán kính trung bình của cánh xoắn trong vùng cấp liệu, m,

- góc nâng cánh vít, độ.

Trong thực tế, vật liệu dứa sau khi băm bao gồm cả pha lỏng (dịch quả)

pha rắn (bã) và pha khí, do pha lỏng có độ nhớt nên có hiện tượng trượt quay

của vật liệu so với trục vít, do đó vận tốc dọc trục của vật liệu được xác định

theo công thức (3.8).

Từ công thức (3.8) cho thấy muốn tăng vận tốc dọc trục vnc của vật liệu

có thể tăng vận tốc vòng của vít xoắn v, tăng góc nâng  hoặc giảm vận tốc

vòng của vật liệu so với máng vít vqc.

c) Vận tốc của vật liệu trong vùng ép

Việc tính toán vận tốc của vật liệu trong vùng ép cũng tương tự như

trong vùng cấp liệu nên có thể dùng công thức (3.8) để xác định vận tốc di

chuyển của vật liệu. Tuy nhiên do đường kính trục vít xoắn có dạng hình côn

với góc nghiêng so với đường tâm của vít xoắn là  nên vận tốc di chuyển dọc

trục được xác định như sau:

(3.9) vne = (v - vqe)tg.cos

Trong đó:

vne- vận tốc dọc trục của vật liệu trong vùng ép, m/s;

v- vận tốc vòng của vít xoắn so với máng vít, m/s;

- góc nghiêng của trục vít xoắn so với đường tâm vít xoắn, độ;

vqe - vận tốc vòng của vật liệu tại bán kính trung bình của cánh vít so

với máng vít ở bộ phận ép, phụ thuộc vào góc nghiêng  và được tính theo

công thức:







)

R . tbe

  qe

tbc



x.tg 2

(3.10)

ωqe- vận tốc góc của vật liệu trong vùng ép, s-1;

x- khoảng cách theo chiều trục của điểm đang xét đến gốc tọa độ.

Thay công thức (3.10) vào (3.9), ta xác định được vận tốc di chuyển





[v-(R



)



 ].tg .cos

tbc



của vật liệu theo chiều dọc trục:

x.tg 2

(3.11)

Công thức (3.11) cho phép ta khảo sát mối quan hệ giữa vận tốc di

chuyển của vật liệu vne theo chiều dọc trục với chiều dài vít xoắn x. Do góc

nghiêng  của trục vít (tính bằng radian) rất nhỏ nên khi tính toán có thể tính

1  .

gần đúng tg   và cos

3.1.3 Quy luật biến đổi áp suất của vật liệu trong bộ phận ép

Quá trình biến đổi áp suất, chuyển động của vật liệu và thoát dịch quả

diễn ra khi ép nguyên liệu dứa trong máy ép kiểu vít xoắn là quá trình rất

phức tạp, đến nay chưa có công trình nghiên cứu lý thuyết nén ép vật liệu dứa

trong máy ép kiểu vít xoắn được công bố. Vì vậy việc nghiên cứu để đưa ra

một phương trình lý thuyết biểu diễn quá trình nén ép riêng cho loại vật liệu

này gặp nhiều khó khăn. Những giả thiết sau đây có thể thích hợp cho việc

vận dụng một số kết quả nghiên cứu lý thuyết nén ép các loại thực phẩm khác

vào nghiên cứu quá trình ép nước dứa:

1) Nhiệt độ của vật liệu thay đổi không đáng kể trong quá trình ép, do tỉ

lệ nước quả trong hỗn hợp lớn và thời gian vật liệu trong buồng ép rất ngắn;

2) Thể tích pha khí trong nguyên liệu dứa trong buồng ép không đáng

kể, không ảnh hưởng đến quá trình khảo sát và tính toán;

3) Vật liệu trong buồng ép gồm hai pha lỏng và rắn chuyển động tuân

theo quy luật của chất lỏng nhớt.

a) Áp suất trong vùng cấp liệu

Áp dụng kết quả nghiên cứu lý thuyết của A.Ia. Xokolov về quá trình

nén ép thực phẩm được coi là vật liệu lỏng nhớt, phương trình vi phân biểu

diễn mối quan hệ giữa áp suất ép theo chiều dọc trục với hệ số thể tích nạp



 

x L

liệu trong vùng cấp liệu có dạng như sau (Ñîêîëîâ A.ß, 1960) [70]:

.1, 23.10 sin

0,33

  nc

  tb

1 F .cos c   .R

 l

tbc

dp F c . 2 dx l b

  

  

, ( ) (3.12)

Trong đó:

nc - hệ số thể tích nạp liệu; c - hệ số độ nhớt động lực của vật liệu, Ns/m2; Fc- diện tích tiết diện của vật liệu trong vùng cấp liệu, m2;  - vận tốc góc của vít xoắn, s-1;

Rtbc- bán kính trung bình của vít xoắn, m;

p- áp suất ép theo chiều trục của vít xoắn, N/m2;

x- khoảng cách theo chiều dọc trục từ điểm được xét đến gốc tọa độ, m;

tb - góc nâng cánh vít theo bán kính trung bình, rad;

lb - chiều dài đường bao của máng vít tại tiết diện thẳng góc với đường

xoắn ốc, m;

 - ứng suất cắt giới hạn của vật liệu, N/m2.

b) Áp suất trong vùng ép

Khác với vùng cấp liệu, vùng ép có lưới sàng bao quanh vít xoắn để

cho dịch quả thoát ngoài. Do dịch quả thoát qua các lỗ sàng nên thể tích vật

liệu giảm dần. Vì vậy, ta có thể vận dụng công thức (3.12) để xây dựng

phương trình biểu diễn quy luật biến đổi áp suất trong vùng ép có bổ sung hệ

số giảm thể tích vật liệu trong vùng ép do có sự thoát dịch quả qua lỗ sàng:



x L

  ) (3.13)

. 1,23.10 sin

0,33

   ge

  tb

1 F .cos e   .R

 l

tbe

dp F e 2 dx l b

  

  

Trong đó:

ge - hệ số giảm thể thể tích vật liệu trong vùng ép do có sự thoát dịch

quả qua lỗ sàng.

Trong phương trình (3.12) và (3.13), chỉ số “c” biểu diễn các thông số

của vùng cấp liệu, chỉ số “e” biểu diễn các thông số của vùng ép.

Từ các phương trình (3.12) và (3.13), sau khi biến đổi ta được phương

trình biểu diễn quy luật thay đổi áp suất trong vùng cấp liệu và vùng ép như



2 l ( b

 0,33 ) l

 

x L





dp dx

   . . R nc c tbc 2 2 r ) cos    (R v v 5 2   1,23.10 (R v

tb 2 r )sin v

tbe



0,33

2 b

  l 

  ) x L

, ( ) (3.14)





dp dx

.R     .  ge nc  2 2 x.tg ) ].cos      [R (r  v tb v 2 5 2     1,23.10 [R x.tg ) ].sin (r v v

(3.15) , ( cL

Phương trình (3.14) và (3.15) biểu diễn quy luật biến đổi áp suất p

trong vùng cấp liệu và vùng ép theo chiều dài vít xoắn x. Đây là cơ sở lý

thuyết quan trọng để khảo sát ảnh hưởng của một số thông số về cấu tạo và

chế độ làm việc của bộ phận ép.

Các tham số trong các phương trình (3.14) và (3.15) được xác định: - Vận tốc góc của vật liệu trong vùng cấp liệu ωqc và vùng ép ωqe theo chiều

qc = 1,01, s-1

7,8155x

dài vít xoắn được xác định bằng thực nghiệm (mục 4.1) có dạng như sau:

0,9407.e

  qe

, s-1 (3.16)

  

- Hệ số nạp liệu nc được xác định theo công thức:

  1

   nc 1

 vlc 



(3.17)

- Hệ hệ số giảm thể tích vật liệu trong vùng ép ge do có sự thoát dịch quả qua lỗ sàng được xác định theo kết quả thí nghiệm (mục 4.1) là hàm của áp suất

0,0491p

ép p theo công thức:

92,468.e

  ge

(3.18)

- Hệ số độ nhớt động lực của hỗn hợp bã – dịch quả  được xác định theo

công thức (Nguyễn Bin và ctv, 2006) [1], (Trương Vĩnh và ctv, 2005) [40]:

 

 (1 A.

)

 d  1 A

15  r    d

(3.19) , N.s/m2

Trong đó: d- độ nhớt của dịch quả, Ns/m2; r- độ nhớt của pha rắn, Ns/m2.

A- nồng độ pha rắn trong hỗn hợp bã - dịch quả, được xác định

theo công thức:



G G

(3.20)

Gr- khối lượng pha rắn trong hỗn hợp, kg;

Gh- khối lượng hỗn hợp bã - dịch quả, kg.

Do độ nhớt của dịch quả d nhỏ hơn rất nhiều so với độ nhớt của bã r

nên có thể bỏ qua, khi đó công thức (3.19) có dạng:

 

(1 15A)



 d  1 A

, N.s/m2 (3.21)

Độ nhớt của dịch quả d được xác định bằng thiết bị đo độ nhớt (mục

2.3.3) là d = 1,5.103N.s/m2.

Nồng độ pha rắn trong hỗn hợp bã – dịch quả A phụ thuộc vào hàm

lượng dịch quả trong hỗn hợp. Kết quả thí nghiệm (mục 4.1) đã xác định được

nồng độ pha rắn trong hỗn hợp bã - dịch quả như sau:

Trong vùng cấp liệu Ac = 0,1579;

Trong vùng ép hệ số Ae là hàm số của áp suất ép p được biểu diễn bằng

phương trình hồi quy thực nghiệm:

 

0,0002p



0,0267p



 0,155p 16,179

(3.22)

- Diện tích tiết diện của vật liệu trong vùng cấp liệu Fc được tính:



 π(R r )

F c

2 v

, m2 (3.23)

Rv, rv- bán kính ngoài và bán kính trong của vít xoắn ở vùng cấp liệu, m.

- Diện tích tiết diện của vật liệu trong vùng ép Fe được tính theo công thức:

 



 





2  x.tg ) ]

F e

2 v

2 r ) ve

2 v

(r v

, m2 (3.24)

Trong đó:

rve - bán kính trong của vít xoắn trong vùng ép:

(3.25) rve = rv + x.tg, m

x- khoảng cách từ gốc tọa độ đến điểm đang xét ở vùng ép, m

 - góc nghiêng của trục vít xoắn, rad.

r v

- Bán kính trung bình của vít xoắn Rtbc ở vùng cấp liệu:



tbc

 2

, m (3.26)



 x.tg )

r ev

- Bán kính trung bình của vít xoắn Rtbe ở vùng ép:



tbe

 2

 (r v 2

, m (3.27)

- Vận tốc góc của vít xoắn  được xác định theo công thức:

 

 n 30

, s-1 (3.28)

n- tốc độ quay của trục vít xoắn, vg/ph.

- Ứng suất cắt giới hạn  của vật liệu được xác định bằng thực nghiệm (mục

0,0483p

4.1) là hàm phụ thuộc vào áp suất ép theo phương trình:

 

408,36.e

, N/m2 (3.29)

- Chiều dài của đường bao của máng vít lb tại tiết diện thẳng góc với đường xoắn phụ thuộc vào góc nâng của cánh vít tb và được xác định theo công thức:



2 R   cos

, m (3.30)

Trong đó tb là góc nâng của cánh vít theo bán kính trung bình, độ.

  tb

S  2 .R

vtb

(3.31)

3.2 Mô phỏng quá trình biến đổi vận tốc và áp suất trong bộ phận ép

Để khảo sát sự biến đổi vận tốc theo chiều dọc trục và giải các phương

trình vi phân (3.15) và (3.16), chúng tôi dùng phương pháp số, ứng dụng ngôn

ngữ lập trình Matlab (Phạm Thị Ngọc Yến và ctv, 2009) [44].

3.2.1 Khảo sát sự biến đổi vận tốc của vật liệu theo chiều dọc trục

Tiến hành khảo sát quy luật biến đổi vận tốc của vật liệu trong vùng

cấp liệu và vùng ép theo chiều dọc trục theo phương trình (3.8) và (3.11). Kết

quả khảo sát đã vẽ được đồ thị biểu diễn sự biến đổi vận tốc dọc trục của vật

Van toc vat lieu theo chieu dai truc v = f(x)

0.24

0.23

0.22

0.2

liệu vn theo chiều dài vít xoắn x (hình 3.3).

Vung cap lieu

0.18

0.16

0.14

Vung ep

] s / m [ c o t n a V

0.12

0.1

0.08

0.06

0.048

0.04

0.05

0.1

0.15

0.2

0.25

0.3

0.35

0.4

0.45

0.5

Chieu dai truc x[m]

x [m]

Hình 3.3 Sự biến đổi vận tốc dọc trục của vật liệu vn theo chiều dài vít xoắn x

Trong vùng cấp liệu, vận tốc vn không đổi, trong vùng ép vận tốc vn

giảm dần về phía cửa thoát bã, thời gian vật liệu lưu lại trong buồng ép lâu

hơn nên bã được ép kiệt hơn.

3.2.2 Khảo sát quy luật biến đổi áp suất của vật liệu trong quá trình ép

Quy luật biến đổi áp suất trong bộ phận ép là quá trình biến đổi liên tục

trong vùng cấp liệu và trong vùng ép theo phương trình vi phân (3.15) và

(3.16). Phương trình vi phân (3.15) có thể giải dưới dạng tường minh nhưng

phương trình vi phân (3.16) là phương trình phi tuyến không thể giải được

dưới dạng tường minh, vì vậy để giải phương trình này chúng tôi áp dụng

phương pháp số theo ngôn ngữ lập trình MATLAB với thông số đầu vào như

sau: x = 0, thì p = 0; x = Lc = z.S = 2.0,102 = 0,204m, giá trị các thông số

khác theo (phụ lục 3).

Giải phương trình vi phân (3.15) và (3.16) đã xác định được quy luật

biến đổi áp suất của vật liệu trong bộ phận ép theo chiều dọc trục (hình 3.4).

kG/cm2

Quan he Ap suat voi chieu dai truc vit p=f(x)

]

50.0

m c / G k [

a u s p A

Vung cap lieu

Vung ep

0.05 0.1 0.15 0.2 0.25 0.3 0.35 0.4 0.45 0.5

x [m]

Kết quả đó làm cơ sở để khảo sát một số thông số cơ bản của quá trình ép.

Hình 3.4 Sự thay đổi áp suất p của vật liệu theo chiều dọc trục x

Trong vùng cấp liệu, ứng với chiều dài L1 thì áp suất phụ thuộc tuyến

tính theo chiều dài x của vít xoắn. Trong vùng ép, áp suất biến đổi theo dạng

hàm mũ, khi chiều dài vít xoắn tăng thì áp suất sẽ tăng rất nhanh. Để lựa chọn

chiều dài vít xoắn tương ứng với áp suất ép cần thiết đảm bảo tỷ lệ sót dịch

quả là thấp nhất, chúng tôi đã tiến hành thí nghiệm ép nguyên liệu dứa trên

máy ép thủy lực tại phòng thí nghiệm trường Cao đẳng nghề Cơ điện và Công

nghệ thực phẩm Hà Nội. Kết quả thí nghiệm đã xác định mối quan hệ giữa áp

suất ép với tỷ lệ sót dịch quả theo bã (mục 4.1). Từ kết quả thí nghiệm ta có thể

chọn được áp suất ép cần thiết để có thể ép kiệt bã mà áp suất không quá lớn

ảnh hưởng đến độ bền của các chi tiết máy và làm tăng chi phí năng lượng cho

quá trình ép (Lê Minh Lư, 2003) [28]. Áp suất ép lớn nhất được chọn là pe = 50kG/cm2, tương ứng với độ sót dịch quả theo bã có thể chấp nhận được là 2,91%. Ứng với áp suất ép đạt 50kG/cm2 thì chiều dài vít xoắn là L = 0,46m.

3.2.3 Khảo sát ảnh hưởng của góc nghiêng  của trục vít xoắn đến áp suất

của vật liệu

Tiến hành khảo sát sự thay đổi của áp suất ép theo chiều dài vít xoắn

Quan he Ap suat voi chieu dai vit xoan voi goc nghieng  = 4.5; 5.0; 5.5; 6.0; 6.50

82.38

kG/cm2 85 80

]

61.64

m c / G k [

tang 

50.00 45.43 41.35

a u s p A

0 0.05 0.1 0.15 0.2 0.25 0.3 0.35 0.4 0.45 0.5 x [m]

ứng với góc nghiêng  khác nhau của trục vít xoắn (hình 3.5).

Trên đồ thị cho thấy khi tăng góc nghiêng β của trục vít xoắn thì áp

Hình 3.5 Áp suất của vật liệu p theo chiều dọc trục khi thay đổi góc nghiêng của trục vít xoắn 

suất ép tăng. Trong khoảng x  0,40m thì sự khác biệt về áp suất khi thay đổi

góc nghiêng β không đáng kể, khi x > 0,40m thì sự khác biệt mới rõ rệt, đặc

biệt khi x  0,45m thì áp suất tăng rất lớn khi góc nghiêng β tăng. Ứng với

chiều dài vít xoắn L = 0,46m ta xác định được mối quan hệ giữa áp suất ép

ứng với sự thay đổi của góc nghiêng  (bảng 3.1).

Bảng 3.1 Mối quan hệ giữa áp suất ép ứng với góc nghiêng  khác nhau

4,5 5,0 5,5 6,0 6,5  (độ)

p (kG/cm2) 41,35 45,43 50,00 61,64 82,38

Khi góc nghiêng β tăng, đường kính trong của trục vít xoắn tăng, làm

diện tích mặt cắt ngang của khối bã giảm, thể tích chứa bã giảm nên áp suất

tăng. Đặc biệt khi góc  tăng tới 6,50 thì áp suất ép tăng lên rất lớn có khả

năng gây kẹt bã ở cửa thoát.

3.3 Lựa chọn các thông số cơ bản của bộ phận ép

Căn cứ mối quan hệ giữa áp suất ép và chiều dài vít xoắn đã xác định

được chiều dài cần thiết của vít xoắn L = 0,46m, đồng thời căn cứ vào kết quả

khảo sát mối quan hệ giữa áp suất ép với góc nghiêng , để đảm bảo khả năng

ép kiệt bã với áp suất ép không quá lớn làm tăng chi phí năng lượng và gây

kẹt bã ở cửa thoát, chúng tôi chọn góc nghiêng  = 5,50.

Căn cứ vào kết quả khảo sát mối quan hệ giữa vận tốc di chuyển theo

chiều dọc trục và chiều dài vít xoắn (hình 3.3), để vận tốc chuyển động của

nguyên liệu trong bộ phận ép liên tục và chậm dần đều về phía cửa thoát bã,

bước xoắn vít S và số vòng vít xoắn z được lựa chọn theo bảng 3.2.

Bảng 3.2 Số lượng vòng vít và bước của vít xoắn

Vùng ép Vùng cấp liệu

Thứ tự vòng vít 1 2 3 4 5 6 7

Bước vít S (mm) 102 102 86 68 51 34 17

Tổng chiều dài của vít xoắn là 460mm, gồm có 7 vòng xoắn, trong đó

vùng cấp liệu có 2 vòng với chiều dài là Le= 204mm và vùng ép có 5 vòng vít

với chiều dài Le=256mm.

3.4 Kết luận chương 3

- Ứng dụng kết quả nghiên cứu quá trình ép thực phẩm lỏng nhớt trong

máy ép kiểu vít xoắn của A.Ia Xokolov, đã xây dựng được mô hình toán biểu

diễn quy luật biến đổi áp suất trong bộ phận ép. Kết quả tính toán là cơ sở

khoa học cho việc khảo sát các tham số ảnh hưởng đến quá trình ép.

- Kết quả khảo sát mối quan hệ của một số thông số đến quá trình ép đã

xác định được: góc nghiêng của trục vít xoắn  = 5,50, chiều dài vít xoắn

vùng cấp liệu Lc = 204mm, chiều dài vít xoắn ở vùng ép Le = 256mm, số

lượng vòng xoắn z = 7 với chiều dài bước vít giảm dần theo chiều trục từ cửa

nạp liệu đến cửa thoát bã phù hợp với quá trình ép dịch quả trong nguyên liệu

dứa. Các thông số nghiên cứu trên là cơ sở để việc thiết kế bộ phận ép.

Chương 4

KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM

4.1 Thí nghiệm xác định một số tham số của mô hình lý thuyết

4.1.1 Xác định vận tốc góc của vật liệu trong bộ phận ép

Để xác định vận tốc góc của vật liệu so với máng vít q, chúng tôi sử

dụng thiết bị cảm biến đo vận tốc bằng siêu âm mã hiệu E4DA-LS6 (Omron

Corporation, 2009) [60], do Nhật Bản chế tạo (hình 4.1).

Hình 4.1 Cảm biến siêu âm đo vận tốc, gia tốc

Đây là loại thiết bị được sử dụng để đo vận tốc chuyển động của vật

liệu rắn, lỏng trong đường ống kín, khoảng cách đo từ 6 200mm, sai số

±0,1%. Sơ đồ nguyên lý đo vận tốc bằng siêu âm (hình 4.2).

Hình 4.2 Sơ đồ đo vận tốc bằng cảm biến siêu âm

Đặt 8 bộ cảm biến ở phía ngoài máng vít của mô hình máy ép nước dứa để đo vận tốc vòng của vật liệu so với máng vít trong vùng cấp liệu vqc và trong vùng ép vqe theo sơ đồ (hình 4.3).

Hình 4.3 Vị trí cảm biến đo vận tốc của vật liệu trong bộ phận ép

Tiến hành thí nghiệm ép nguyên liệu dứa với tốc độ vít xoắn 200 vg/ph.

Do thiết bị đo vận tốc bằng siêu âm này chỉ đo được vận tốc dài, vì vậy vận tốc

góc q được tính toán từ giá trị vận tốc dài vq theo công thức:

  q

q R

, s-1 (4.1)

Kết quả thí nghiệm và tính toán được ghi trong bảng 4.1.

Vùng cấp liệu

Vùng ép

Thông số

Sensor

Vị trí đo x

0,07

0,139

0,204

0,289

0,357

0,408

0,442

0,460

(m)

0,056

0,053

0,055

0,028

0,013

0,009

0,008

0,007

Vận tốc vòng vq(10-3m/s)

1,01

1,033

0,99

1,01

0,53

0,25

0,17

0,16

Vận tốc góc q (s-1)

Bảng 4.1 Vận tốc góc ωq của vật liệu trong bộ phận ép

Bằng phần mềm Excel ta vẽ được đồ thị biểu diễn mối quan hệ giữa

vận tốc góc của vật liệu với chiều dài vít xoắn x (hình 4.4).

Hình 4.4 Đồ thị vận tốc góc của vật liệu trong bộ phận ép

Trong vùng cấp liệu, quan hệ giữa vận tốc góc qc với chiều dài vít

xoắn x là hằng số:

(4.2) qc = 1,01, s-1

Trong vùng ép, quan hệ giữa vận tốc góc qe với chiều dài vít xoắn x

7,8786 x

được biểu diễn bởi phương trình hồi quy dạng hàm mũ:

0,9747.e

  qe

, s-1 (4.3)

4.1.2 Mối quan hệ giữa hệ số giảm thể tích của vật liệu với áp suất ép

Để xác định mối quan hệ giữa hệ số giảm thể tích với áp suất ép, chúng

tôi đã sử dụng các thiết bị và dụng cụ thí nghiệm như sau:

- Máy ép thủy lực PA-15TL có lực ép 15tấn, áp suất ép từ 0 đến

400kG/cm2 (hình 4.5).

- Giỏ ép thí nghiệm (hình 4.6) được chế tạo bằng thép không rỉ dày

2mm để có thể chịu được áp suất ép lớn, đường kính trong giỏ 114mm, chiều

cao 280mm, mặt xung quanh và đáy giỏ có các lỗ thoáng để không cản trở

dịch quả thoát ra ngoài. Mặt trong giỏ và 2 đáy có lót lưới dày 1,0mm, chiều

rộng lỗ lưới 1,4mm, hệ số rơi của sàng bằng 0,30 để thoát dịch quả ra ngoài

và ngăn không cho bã lọt ra theo dịch quả.

1 2

4 5

Hình 4.5 Máy ép thủy lực Model PA-15TL

Hình 4.6 Giỏ ép thí nghiệm: a- sơ đồ; b- thực tế

1- trục ép; 2- giỏ ép có lưới, 3- nguyên liệu, 4- thùng hứng dịch quả, 5- van tháo dịch quả.

Hình 4.7 Dụng cụ đo thể tích

Lấy khối lượng mẫu hỗn hợp sau khi băm Gh = 1.000g (tương đương

với thể tích Vh = 1.050ml) cho vào giỏ ép. Dịch quả thoát ra trong quá trình

ép được chảy vào ống đong có vạch chia thể tích (1 vạch = 1ml) đặt trên cân

đồng hồ để xác định khối lượng dịch quả thoát ra. Khởi động cho máy ép thủy lực làm việc, tăng áp suất ép từ từ, cứ 10kG/cm3 thì ghi khối lượng Gd và thể

tích dịch quả Vd thoát ra.

Hệ số giảm thể tích của vật liệu trong buồng ép được xác định theo



công thức:



  ge

G h 

  G

V V V b d V h

 V h

(4.4)

Trong đó:

Vb- thể tích bã còn lại tại thời điểm thí nghiệm, ml;

Vh, Gh- thể tích và khối lượng hỗn hợp bã - dịch quả ban đầu, ml;

Vd, Gd- thể tích và khối lượng dịch quả thu được tại thời điểm thí

nghiệm, ml;

γh, γd- khối lượng riêng của hỗn hợp và của dịch quả, g/ml.

Do khối lượng riêng của hỗn hợp và của dịch quả chênh lệch nhau

không đáng kể, có thể coi γh  γd, vì vậy hệ số giảm thể tích được tính theo

công thức:

  ge

 G G h G

(4.5)

Kết quả thí nghiệm xác định hệ số giảm thể tích theo áp suất ép (bảng 4.2).

Áp suất ép p (kG/cm2)

1,0 0,657 0,308 0,227 0,120 0,055 0,045 0,043

Hệ số giảm thể tích ηge

Bảng 4.2 Hệ số giảm thể tích vật liệu theo áp suất ép

Dùng phần mềm Excel ta vẽ được đồ thị biểu diễn ảnh hưởng của áp

suất ép đến hệ số giảm thể tích (hình 4.8).

Hình 4.8 Đồ thị biểu diễn mối quan hệ giữa hệ số giảm thể tích ηge vật liệu trong buồng ép với áp suất ép p

Trong khoảng áp suất ép từ 0  30kG/cm2, thì hệ số giảm thể tích giảm

rất nhanh do lượng dịch quả trong hỗn hợp còn nhiều nên tốc độ thoát dịch quả qua lỗ sàng lớn. Khi áp suất lớn hơn 30 kG/cm2 thì ηge giảm, thể tích giảm nhanh, khi áp suất p 50kG/cm2 thì ηge giảm không đáng kể bởi vì lượng

dịch trong bã còn rất ít. Quan hệ giữa hệ số giảm thể tích và áp suất ép theo

0,0491p

98,468.e

(4.6)

  ge

phương trình hồi quy:

4.1.3 Mối quan hệ giữa nồng độ pha rắn trong hỗn hợp bã - dịch quả với

áp suất ép

Trên cơ sở thí nghiệm xác định mối quan hệ giữa hệ số giảm thể tích

vật liệu với áp suất trong buồng ép, chúng tôi tiến hành xác định nồng độ pha

rắn A trong hỗn hợp bã - dịch quả theo công thức:



G G

G .A G .A  0  G G h

(4.7)

Trong đó:

Gh- khối lượng hỗn hợp của mẫu bã - dịch quả ban đầu, g;

Gd- khối lượng dịch quả thu được tại thời điểm thí nghiệm, g;

A0- hàm lượng pha rắn trong hỗn hợp ban đầu;

Ad- hàm lượng chất rắn hòa tan trong dịch quả.

Giá trị của A0 và Ad được xác định bằng phương pháp và dụng cụ (mục

2.3) là: A0 = 0,1579; Ad = 0,126.

Giá trị của Gh và Gd được xác định từ thí nghiệm xác định mối quan hệ

giữa hệ số giảm thể tích vật liệu với áp suất trong buồng ép (mục 4.1.2).

Nồng độ pha rắn A trong hỗn hợp bã - dịch quả (bảng 4.3).

Bảng 4.3 Nồng độ pha rắn trong hỗn hợp bã - dịch quả

theo áp suất ép

Áp suất ép p (kG/cm2) Nồng độ pha rắn trong hỗn hợp bã - dịch quả A (%)

0 15,79

10 17,10

20 24,00

30 27,80

40 35,70

50 48,00

60 53,22

70 55,80

Bằng phần mềm Excel đã xây dựng được đồ thị biểu diễn mối quan hệ

)

(

% A n ắ r a h p ộ đ g n ồ N

A = -0,0002p3 + 0,0267p2 - 0,155p + 16,179 R2 = 0,9914

40 Áp suất ép (kG/cm2)

giữa nồng độ pha rắn trong hỗn hợp bã - dịch quả với áp suất ép (hình 4.9).

Hình 4.9 Ảnh hưởng của áp suất ép đến nồng độ pha rắn trong hỗn hợp

Quan hệ giữa nồng độ pha rắn trong hỗn hợp bã - dịch quả với áp suất

ép có thể biểu diễn bằng phương trình hồi quy:

 

0,0002p



0,0267p



 0,155p 16,179

(4.8)

4.1.4 Xác định ảnh hưởng của áp suất ép đến độ sót dịch quả theo bã

Để khảo sát ảnh hưởng của áp suất ép đến độ sót dịch quả theo bã,

chúng tôi đã tiến hành thí nghiệm trên máy ép thủy lực PA-15TL (hình 4.5).

Nguyên liệu dứa sau khi được băm nhỏ, cân lấy 1000g cho vào giỏ ép.

Cho máy ép thủy lực làm việc ở các mức áp suất 30, 40, 50, 60, 70kG/cm2.

Độ sót dịch quả theo bã sau mỗi lần thí nghiệm ở mỗi mức áp suất được

xác định theo phương pháp và thiết bị (mục 2.3). Như đã khảo sát ở trên, thể

tích của khối bã chỉ giảm xuống chậm khi áp suất ép  30kG/cm2, như vậy

vùng ép kiệt nằm trong khoảng áp suất p  30kG/cm2, vì thế ta chỉ khảo sát

trong khoảng áp suất đó, kết quả thí nghiệm (bảng 4.4).

Bảng 4.4 Kết quả thí nghiệm xác định ảnh hưởng của áp suất ép đến độ sót

dịch quả theo bã

Áp suất ép p (kG/cm2) 30 40 50 60 70

8,8 4,8 2,92 2,71 2,58 Độ sót dịch quả theo bã (%)



)

 = -0,0002p3+0,0322p2-2,0346p+45,446 R2 = 0,9844

(  ả u q h c ị d t ó s ộ Đ

10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0

50 Áp suất ép p(kG/cm2)

Kết quả thí nghiệm được biểu diễn trên đồ thị (hình 4.10).

Hình 4.10 Ảnh hưởng của áp suất ép p đến độ sót dịch quả  theo bã khi dùng máy ép thủy lực

Trong khoảng áp suất ép từ 30 ÷ 50kG/cm2, độ sót dịch quả theo bã giảm rất nhanh, khi áp suất ép tăng lớn hơn 50÷ 70kG/cm2 thì độ sót dịch quả giảm

không đáng kể (từ 2,92% đến 2,58%), trong khi đó để đạt được áp suất ép này

thì công suất chi phí cho động cơ sẽ tăng lên rất lớn. Vì vậy, để đảm bảo độ sót

dịch quả theo bã thấp và chi phí năng lượng cho máy ép không quá lớn, ta có thể chọn áp suất ép tối đa 50kG/cm2 là phù hợp đối với quá trình ép nước dứa.

4.1.5 Xác định ứng suất cắt giới hạn của vật liệu trong quá trình ép

Ứng suất cắt giới hạn của hỗn hợp nguyên liệu dứa sau khi băm được

xác định trên thiết bị đo ứng suất cắt EDJ-1 tại Phòng thí nghiệm Địa kỹ thuật

và kiểm định công trình LAS xây dựng 386 thuộc Viện Khoa học Công nghệ

Giao thông vận tải.

Vật liệu dùng trong thí nghiệm xác định ứng suất cắt cần được ép ở các mức áp suất 10; 20; 30; 40; 50; 60 và 70 kG/cm2 để tỷ lệ bã trong hỗn hợp đạt đến

mức độ tương ứng với các giá trị của áp suất ép. Cho vật liệu sau khi ép (đã mất

bớt lượng dịch quả) vào khuôn hình trụ tròn đường kính 60mm để tạo hình rồi đưa

vào khuôn chứa mẫu của thiết bị đo ứng suất cắt EDJ-1 (hình 2.4). Lực nén mẫu

được tạo ra bằng cách đặt các trọng vật thông qua cánh tay đòn sao cho áp suất

nén mẫu có giá trị bằng mức áp suất cần khảo sát. Khởi động cho máy làm việc,

ghi giá trị lực cắt trên đồng hồ cho tới khi mẫu vật liệu bị phá hủy. Kết quả đo ứng

suất cắt giới hạn của vật liệu tương ứng với các giá trị áp suất (bảng 4.5).

Bảng 4.5 Kết quả thí nghiệm xác định ứng suất cắt giới hạn của nguyên liệu

0,029 0,082 0,138 0,154 0,322 0,437 0,748 1,080

Áp suất ép p (kG/cm2) Ứng suất cắt giới hạn  (104 N/m2)

dứa theo áp suất ép

Bằng phần mềm Excel ta vẽ được đồ thị biểu diễn mối quan hệ giữa

 (104N/m2)

)

m2 N

 = 408,36e0,0483p R2 = 0,9729

Thực nghiệm

Đường hồi qui

( n ạ h i ớ i g t ắ c t ấ u s g n Ứ

1,2 1,1 1,0 0,9 0,8 0,7 0,6 0,5 0,4 0,3 0,2 0,1 0,0

Áp suất nén p (kG/cm2)

ứng suất cắt giới hạn của vật liệu với áp suất ép (hình 4.11).

Hình 4.11 Quan hệ giữa ứng suất cắt giới hạn của nguyên liệu dứa

với áp suất ép

Quan hệ giữa ứng suất cắt giới hạn của vật liệu với áp suất ép được

0,0483p

biểu diễn bởi phương trình hồi quy dạng hàm mũ:

 

408,36.e

(4.9)

4.1.6 Khảo sát quy luật biến đổi áp suất trong vùng ép bằng thực nghiệm

Để đánh giá mức độ phù hợp của mô hình toán, chúng tôi tiến hành khảo

sát sự biến đổi áp suất theo chiều dài vít xoắn bằng cách phối hợp giữa tính

toán lý thuyết và thực nghiệm.

Căn cứ các kích thước của vít xoắn: Bước vít (bảng 3.3), đường kính



0,064

m; bán kính của cánh vít xoắn m; trục vít vùng cấp liệu r 0,032

 

05,5

ge của các

góc nghiêng trục vít . Ta tính được hệ số giảm thể tích

vòng vít theo công thức:

.100%

  ge

V b V h

(4.10)

Trong đó:

Vb- thể tích không gian chứa vật liệu của một vòng vít trong vùng ép,

được tính theo các thông số kết cấu của vùng ép:

 







)

V b

2 v

(r v

2  x.tg ) ].(S e

b cos



(4.11)

Vh- thể tích vật liệu của vòng vít cuối ở vùng cấp liệu trước khi vào

vùng ép và được tính theo các thông số kết cấu của vùng cấp liệu:

 



)

V h

2 v

2 r ).(S v c

b cos



(4.12)

ge của các vòng vít trong vùng ép (bảng 4.6).

Hệ số giảm thể tích

Số hiệu bước vít

1+2

0  0,204

0,204  0,290

0,290  0,358

0,358  0,409

0,409  0,443

0,443  0,460

0,086 0,154 0,205 0,239

0,256

0,102 0,086 0,068 0,051 0,034

0,017

100

66,37 40,76 22,48 10,93

4,91

Chiều dài vít xoắn (vùng cấp liệu + vùng ép, m) Chiều dài vít xoắn vùng ép x (m) Chiều dài bước vít S (m) Hệ số giảm thể tích ηge (%)

Bảng 4.6 Hệ số giảm thể tích của các vòng vít trong vùng ép

Căn cứ đồ thị thực nghiệm biểu diễn quan hệ giữa áp suất ép p với hệ số

giảm thể tích  ge (hình 4.8, mục 4.1.2) ta xác định được giá trị áp suất p

tương ứng với hệ số giảm thể tích của các vòng vít (bảng 4.7).

Số hiệu bước vít

1+2

100

66,37 40,76 22,48 10,93

4,91

0  8,2

8,2  17,6

17,6  30,9

30,9  43,2

43,2  58,6

Hệ số giảm thể tích ηge (%) Áp suất ép so với mặt cuối của vùng cấp liệu p (kG/cm2)

Bảng 4.7 Áp suất tại các vòng vít trong vùng ép

Tổng hợp số liệu trong bảng 4.6 và bảng 4.7 ta được quan hệ giữa áp

suất theo theo chiều dài trục vít (bảng 4.8)

Số hiệu bước vít

1+2

0,086 0,154 0,205 0,239

0,256

100

66,37 40,76 22,48 10,93

4,91

0  8,2

8,2  17,6

17,6  30,9

30,9  43,2

43,2  58,6

Chiều dài vít xoắn vùng ép x (m) Hệ số giảm thể tích ηge (%) Áp suất ép so với mặt cuối của vùng cấp liệu p (kG/cm2)

Bảng 4.8 Áp suất ép theo chiều dài vít xoắn trong vùng ép

Đồ thị biểu diễn mối quan hệ giữa áp suất ép theo chiều dài trục vít xoắn

p [kG/cm2]

] 2 m c / G k [ p u ệ

i l p ấ c g n ù v i ố u c t ặ m

ớ v o s t ấ u s p Á

0,025

0,05

0,075

0,1

0,125

0,15

0,175

0,2

0,225

0,25

Chiều dài vít xoắn vùng ép x[m]

trong vùng ép (hình 4.12).

Hình 4.12 Khảo sát sự biến đổi áp suất của vật liệu bằng thực nghiệm

Đồ thị (hình 4.12) cho thấy quy luật biến đổi áp suất theo chiều dài vít

xoắn khi khảo sát bằng thực nghiệm cũng có dạng tương tự như khảo sát từ

mô hình toán (mục 3.2.2). Về giá trị tuyệt đối, do điều kiện nghiên cứu thí

nghiệm không hoàn toàn giống như trong thực tế, vì vậy giữa kết quả tính

toán bằng lý thuyết và thí nghiệm có sai số: áp suất tại mặt cuối của vùng ép

so với áp suất tại mặt cuối của vùng ép khi khảo sát từ mô hình toán có sai số

khá lớn.

4.2 Kết quả nghiên cứu thực nghiệm đơn yếu tố

Chúng tôi đã tiến hành nghiên cứu thực nghiệm đơn yếu tố để xác định

ảnh hưởng riêng của các yếu tố tốc độ quay dao băm nd (vg/ph), tốc độ quay

của vít xoắn n (v/ph), khe hở của thoát bã s (mm) và chiều rộng lỗ sàng a

(mm) đến độ sót dịch quả theo bã  (%), năng suất máy Q (kg/h) và chi phí

điện năng riêng Nr (kWh/tấn).

4.2.1 Ảnh hưởng của tốc độ dao băm nd

Điều kiện thí nghiệm: Tốc độ quay của vít xoắn n = 200v/ph; Khe hở cửa

thoát bã s = 15mm; Chiều rộng lỗ sàng a = 1,4mm. Kết quả thí nghiệm được ghi

trong (bảng phụ lục 1.1).

Kết quả tính toán phương sai yếu tố và phương sai thực nghiệm, kiểm

tra tính thích ứng và thuần nhất (bảng 4.9).

Bảng 4.9 Phương sai yếu tố, phương sai thực nghiệm, tính thích ứng và

0,37681 0,013119

28,721873

0,033716

Độ sót dịch quả 

Thích ứng

Thuần nhất

Năng suất máy Q

48,89700 1,286000

38,022551

0,444184

Thích ứng

Thuần nhất

3,321316

0,232575

Chi phí điện năng riêng Nr 0,46432 0,139800

Không thích ứng Thuần nhất

thuần nhất của thông số tốc độ quay của dao băm nd

Từ số liệu trong bảng phụ lục 1.1, ta vẽ được đồ thị biểu diễn mối quan

hệ giữa tốc độ quay dao băm nd với các hàm , Q và Nr (hình 4.13).

Nr (kW h/t)

q (kg/h)

 (%)

4.5

600

6.5

4.0

560

6.0

3.5

520

5.5

3.0

480

5.0

2.5

440

4.5

2.0

400

4.0

300

500

600

700

Nd (v/ph)

Nr

400 

Hình 4.13 Đồ thị ảnh hưởng của tốc độ dao băm nd

Khi tốc độ dao băm tăng, vật liệu được băm có kích thước nhỏ hơn, do đó

dịch quả tách ra được thuận lợi hơn, độ sót dịch quả giảm. Tuy nhiên trong khoảng

tốc độ dao băm từ 500 700v/ph thì độ sót dịch giảm không đáng kể (giảm 0,09%)

trong khi đó chi phí điện năng riêng lại tăng rất lớn (tăng 24,9%). Vì thế có thể chọn

tốc độ quay của dao băm là 500vg/ph.

Kết quả phân tích phương sai yếu tố (bảng 4.9) cho thấy: các giá trị

phương sai thực nghiệm đều thuần nhất theo tiêu chuẩn Coocren. Kiểm tra

tính thích ứng theo tiêu chuẩn Fisher thì hàm độ sót dịch quả và hàm năng suất

máy thích ứng, còn hàm chi phí năng lượng riêng không thích ứng.

Mặt khác yếu tố này luôn phụ thuộc vào tốc độ quay vít xoắn n nghĩa là

khi tốc độ quay vít xoắn tăng thì tốc độ quay của dao băm nd cũng phải tăng

theo nên chúng tôi không đưa yếu tố này vào trong chương trình nghiên cứu

thực nghiệm đa yếu tố.

4.2.2 Ảnh hưởng của tốc độ vít xoắn n

Điều kiện thí nghiệm: Tốc độ dao băm nd = 500v/ph; Khe hở cửa thoát bã s = 15mm; Chiều rộng lỗ sàng a = 1,4mm. Kết quả thí nghiệm được ghi trong bảng phụ lục 1.2.

Kết quả tính toán phương sai yếu tố và phương sai thực nghiệm, kiểm

tra tính thích ứng và thuần nhất (bảng 4.10).

Bảng 4.10 Phương sai yếu tố, phương sai thực nghiệm, tính thích ứng và

0,66072

0,00168

393,28571

0,00093

Độ sót dịch quả ()

Thích ứng Thuần nhất

Năng suất máy (Q)

3415,84300

0,99000

3450,34646

0,59073

Thích ứng Thuần nhất

0,63268

0,00128

494,28125

0,00122

Chi phí điện năng riêng (Nr)

Thích ứng Thuần nhất

thuần nhất của thông số tốc độ quay của vít xoắn n

Kết quả phân tích phương sai yếu tố cho thấy: các giá trị phương sai

thực nghiệm đều thuần nhất theo tiêu chuẩn Coocren và thích ứng theo tiêu

chuẩn Fisher. Như vậy ảnh hưởng của yếu tố tốc độ quay của vít xoắn n

(vg/ph) đến , Q và Nr đều đảm bảo độ tin cậy.

Từ số liệu trong bảng phụ lục 1.2, ta vẽ được đồ thị biễu diễn mối quan

hệ giữa tốc độ quay của vít xoắn n với các hàm , Q và Nr (hình 4.14).

Nr (kW h/t)

q (kg/h)

 (%)

4.5

600

6.5

4.0

560

6.0

3.5

520

5.5

3.0

480

5.0

2.5

440

4.5

2.0

400

4.0

100

150

200

250

300

n (v/ph)

Nr



Khi tốc độ quay của vít xoắn dưới 200vg/ph, độ sót dịch theo bã lớn,

Hình 4.14 Đồ thị ảnh hưởng của tốc độ quay vít xoắn n

khi tốc độ tăng từ 200 500vg/ph thì độ sót dịch quả thay đổi rất nhỏ. Đối

với hàm năng suất máy, khi tốc độ vít xoắn tăng từ 0 250vg/ph thì năng

suất máy tăng nhanh, trên 250vg/ph thì năng suất giảm chút ít do vận tốc của

vật liệu quay theo vít xoắn tăng lên. Đối với hàm chi phí điện năng, khi tăng

tốc độ vít xoắn trong khoảng từ 0 250vg/ph thì chi phí điện năng riêng

giảm do năng suất máy tăng, khi tốc độ trên 250vg/ph thì chi phí điện năng

tăng do năng suất giảm.

4.2.3 Ảnh hưởng của khe hở cửa thoát bã s

Điều kiện thí nghiệm: Tốc độ quay vít xoắn n = 200 vg/ph; chiều rộng lỗ

sàng a = 1,4mm. Kết quả thí nghiệm được ghi trong (bảng phụ lục 1.3).

Kết quả tính toán phương sai yếu tố và phương sai thực nghiệm, kiểm

tra tính thích ứng và thuần nhất (bảng 4.11).

Bảng 4.11 Phương sai yếu tố, phương sai thực nghiệm, tính thích ứng và

Độ sót dịch quả ()

0,79163

0,084860

9,329

0,284110

Thích ứng

Thuần nhất

Năng suất máy (Q)

3420,57500 0,444000

7703,998

0,281126

Thích ứng

Thuần nhất

0,67468

0,053720

12,559

0,036342

Chi phí điện năng riêng (Nr)

Thích ứng

Thuần nhất

thuần nhất của thông số khe hở cửa thoát bã s

Kết quả phân tích phương sai yếu tố cho thấy: các giá trị phương sai

thực nghiệm đều thuần nhất theo tiêu chuẩn Coocren và thích ứng theo tiêu

chuẩn Fisher. Như vậy ảnh hưởng của yếu tố khe hở cửa thoát bã s (mm) đến

, Q và Nr đều đảm bảo độ tin cậy.

Từ kết quả số liệu trong (bảng phụ lục 1.3), ta vẽ được đồ thị biễu diễn

mối quan hệ giữa khe hở cửa thoát bã s với các hàm , Q và Nr (hình 4.15).

Nr (kW h/t)

q (kg/h)

 (%)

4.5

600

6.5

4.0

560

6.0

3.5

520

5.5

3.0

480

5.0

2.5

440

4.5

2.0

400

4.0

S (mm)

Nr



Hình 4.15 Đồ thị ảnh hưởng của khe hở cửa thoát bã s

Đồ thị (hình 4.16) cho thấy, khi tăng khe hở cửa thoát bã trong khoảng

từ 0 18mm, độ sót dịch quả theo bã tăng rất ít, khi khe hở lớn hơn 18mm thì

độ sót dịch tăng lên rất nhanh. Đối với năng suất máy và chi phí điện năng

riêng, khi khe hở tăng từ 0 20mm thì năng suất máy tăng nhanh, chi phí điện

năng riêng giảm nhanh, khi khe hở trên 20mm thì năng suất tăng không đáng

kể và chi phí điện năng hầu như không thay đổi.

Như vậy khi tăng chiều rộng cửa thoát bã thì độ sót dịch quả tăng là yếu tố

có hại, năng suất máy tăng và chi phí điện năng riêng giảm là yếu tố có lợi, vì

vậy phải chọn khoảng làm việc sao cho thương lượng được giữa yếu tố có lợi và

yếu tố có hại đó. Vấn đề đó sẽ được thực hiện bằng phương pháp thực nghiệm

tối ưu tổng quát. Khi thiết kế máy đã bố trí bộ phận điều chỉnh khe hở cửa thoát

bã cho phù hợp với nguyên liệu và để chọn được vùng làm việc hiệu quả nhất.

4.2.4 Ảnh hưởng của chiều rộng lỗ sàng a

Điều kiện thí nghiệm: Tốc độ vít xoắn n = 200 vg/ph; Khe hở cửa thoát

bã s = 15mm. Kết quả thí nghiệm xác định ảnh hưởng của chiều rộng lỗ sàng

được (bảng phụ lục 1.4).

Kết quả tính toán phương sai yếu tố và phương sai thực nghiệm, kiểm

tra tính thích ứng và thuần nhất (bảng 4.12).

Bảng 4.12 Phương sai yếu tố, phương sai thực nghiệm, tính thích ứng và

0,54650

0,001160 471,120690

0,001657

Độ sót dịch quả ()

Thích ứng Thuần nhất

Năng suất máy (Q)

1164,14800 0,65 1790,996923 0,2895077

Thích ứng Thuần nhất

0,34843

0,001840 189,364130

0,004879

Chi phí điện năng riêng (Nr)

Thích ứng Thuần nhất

thuần nhất của thông số chiều rộng lỗ sàng a

Kết quả phân tích phương sai yếu tố cho thấy: các giá trị phương sai

thực nghiệm đều thuần nhất theo tiêu chuẩn Coocren và thích ứng theo tiêu

chuẩn Fisher. Như vậy ảnh hưởng của yếu tố chiều rộng lỗ sàng a (mm) đến ,

Q và Nr đều đảm bảo độ tin cậy.

Từ kết quả số liệu trong (bảng phụ lục 1.4), ta vẽ được đồ thị biễu diễn

mối quan hệ giữa chiều rộng lỗ sàng a với các hàm , Q và Nr (hình 4.16).

Nr (kW h/t)

q (kg/h)

 (%)

4.5

600

6.5

4.0

560

6.0

3.5

520

5.5

3.0

480

5.0

4.5

2.5

440

2.0

400

4.0

0.6

1.0

1.4

1.8

2.2

a (mm)

Nr



Hình 4.16 Đồ thị ảnh hưởng của chiều rộng lỗ sàng a

Khi tăng chiều rộng lỗ sàng trong khoảng từ 0,6 1,8mm (hệ số rơi của

sàng không thay đổi), thì độ sót dịch quả theo bã giảm, năng suất máy tăng và

chi phí điện năng riêng giảm. Khi chiều rộng lỗ sàng lớn hơn 1,8mm thì chi

phí điện năng riêng giảm không đáng kể, năng suất máy tăng rất ít, độ sót dịch

quả theo bã có xu thế tăng do chiều rộng lỗ sàng tăng nhưng hệ số rơi không

thay đổi thì khoảng cách giữa các lỗ sàng tăng lên, khoảng cách giữa các lỗ

sàng lớn đã cản trở việc thoát dịch ra khỏi lớp bã, mặt khác thực tế khi tháo

lưới sàng sau mỗi lần ép cho thấy khi chiều rộng lỗ sàng lớn thì lượng xơ bã

giắt vào các lỗ sàng càng nhiều làm hệ số rơi thực tế của sàng giảm, cản trở

dịch quả thoát ra ngoài nên độ sót dịch theo bã tăng.

4.3 Kết quả nghiên cứu thực nghiệm đa yếu tố

Dựa vào kết quả nghiên cứu thực nghiệm đơn yếu tố, chúng tôi đã lựa

chọn được 3 yếu tố có ảnh hưởng nhiều nhất đến quá trình băm ép để đưa vào

quy hoạch thực nghiệm là: tốc độ quay của vít xoắn, khe hở cửa ra sản phẩm

và chiều rộng lỗ sàng. Các yếu này được ký hiệu lại như sau:

Các yếu tố vào:

x1, n - tốc độ quay vít xoắn, vg/ph;

x2, s - khe hở cửa thoát bã, mm;

x3, a - chiều rộng lỗ sàng, mm.

Các thông số ra:

Y1, - độ sót dịch quả theo bã, %;

Y2, Q- Năng suất máy, kg/h;

Y3, Nr- chi phí điện năng riêng, kWh/tấn.

Kết quả nghiên cứu đơn yếu tố cho thấy mối quan hệ của yếu tố x1; x2;

x3 đối với các hàm Y1, Y2, Y3 là phi tuyến. Vì vậy ta có thể bỏ qua phương án

quy hoạch thực nghiệm bậc 1 chuyển sang phương án quy hoạch thực nghiệm

bậc 2 (Đào Quang Triệu, 1993) [32], (Nguyễn Minh Tuyển, 2005) [33].

Mức biến thiên, khoảng biến thiên và giá trị mã hoá của các yếu tố vào

(bảng 4.13).

Bảng 4.13 Mức biến thiên và giá trị mã hoá của các yếu tố xi

Các mức biến thiên

Giá trị mã hoá

Mức sao dưới Mức dưới

-1,68 -1,00

Các yếu tố ảnh hưởng x2 (mm) 11,6 10

x3 (mm) 0,73 1,0

x1 (vg/ph) 116 150

Mức cơ sở Mức trên Mức sao trên

0,00 1,00 1,68

200 250 284

15 20 23,4

1,4 1,8 2,07

1,00

0,4

Khoảng biến thiên

iε

Ma trận và kết quả thí nghiệm theo phương án quy hoạch thực nghiệm

bậc 2 của Box - Willson đối với các hàm độ sót dịch theo bã Y1, năng suất

máy Y2, chi phí điện năng riêng Y3 được ghi trong phụ lục (2.1 ÷ 2.3). Mô

hình toán được biểu diễn bằng các phương trình hồi quy. Các bước tính toán

được thực hiện trên máy vi tính nhờ lập trình Pascal, kết quả tính toán được

trình bày ở phụ lục (2.1 ÷ 2.3).

Sau khi loại bỏ các hệ số hồi quy không có nghĩa ta xác định được mô

hình toán của các hàm Yj với các hệ số hồi quy có nghĩa (bảng 4.14).

Bảng 4.14 Các hệ số hồi quy có nghĩa của các hàm Yj

Y1 2,1887495 -0,2577739 0,2365018

Y2 520,8316549 20,4833885 15,7247987

Y3 4,2005463 -0,3141164 -0,3198756

0,2494844 -0,0075000 -0,0100000 -0,0075000 0,1711192 0,1940945 0,1410746

6,1693857 -4,1375000 -2,1125000 0,3875000 -7,4340143 -6,6210418 -5,0127701

-0,1952988 -0,0225000 -0,0225000 -0,0225000 0,2386020 0,2545080 0,2279980

Các hệ số hồi quy b0 b 1 b 2 b 3 b12 b13 b23 b 11 b 22 b 33

Mô hình toán biểu diễn hàm độ sót dịch theo bã Y1, năng suất máy Y2 , chi

2 +

Y1 = 2,1887495 – 0,2577739x1 + 0,2365018x2 + 0,2494844x3 + 0,1711192x1

(4.13)

0,1940945x2

2 + 0,1410746x3

Y2 = 520,8316549 + 20,4833885x1 + 15,7247987x2 + 6,1693857x3 - 4,1375x1x2 -

(4.14)

2,1125x1x3 - 7,4340143x1

2 -6.6210418x2

2 -5,0127701x3

2 +

Y3 = 4,2005463 - 0,3141164x1 -0,3198756x2 -0,1952988x3 + 0,2386020x1

(4.15)

0,2545080x2

2 2 + 0,2279980x3

phí điện năng riêng Y3 được biểu diễn bằng các phương trình hồi quy sau:

Kết quả tính toán kiểm tra theo tiêu chuẩn Fisher (bảng 4.15). Các giá trị tính toán F của các hàm Y1, Y2, Y3 đều nhỏ hơn giá trị tra bảng Fb. Vì vậy,

các mô hình toán trên đều đảm bảo tính thích ứng.

Bảng 4.15 Kiểm tra tính thích ứng của mô hình toán

Y1 Y2 Y3

Tính toán (F) 1,65 2,23 1,76

Tra bảng (Fb) 3,70 4,0 3,70

Kết luận Thích ứng Thích ứng Thích ứng

- Xác định các giá trị tối ưu các hàm Y1, Y2, Y3 bằng cách lấy đạo hàm

riêng đối với mỗi yếu tố đầu vào và cho đạo hàm đó bằng 0, ta được một hệ

phương trình tuyến tính. Giải hệ phương trình này ta được giá trị tối ưu của

các yếu tố vào xi. Thay các giá trị này vào các hàm Y1, Y2, Y3 ta được giá trị

tối ưu của thông số ra. Giải mã theo công thức (2.1), ta được giá trị thực của

mỗi yếu tố xi và các hàm thành phần Yj (bảng 4.16).

Bảng 4.16 Giá trị tối ưu của các yếu tố vào xi và các hàm thành phần Yj.

Y1(%)

Y2(kg/h)

Y3(kWh/tấn)

Các yếu tố vào

- Giá trị mã hoá:

0,75319990

0,65824340

1,08682813 0,84790639

-0,60924392

0,62841947

x 2

0,38635936

-0,88422898

0,42829061

x 3

- Giá trị thực:

n (vg/ph)

237,65999520

254,34140648

232,91217010

s (mm)

11,95378042

19,23953196

18,14209734

a (mm)

1,04630841

1,55454374

1,57131625

1,90932753

539,82099492

3,95483347

Các thông số ra

- Chuyển phương trình hồi quy từ dạng mã sang dạng thực, trong đó mức

cơ sở của các yếu tố là: x1 = 200 vg/ph, x2= 15mm và x3 = 1,4mm, khoảng biến

thiên của các yếu tố là: ε1 = 50 vg/ph, ε2 = 5mm và ε3 = 0,4mm. Các hệ số của

phương trình hồi quy dạng thực (bảng 4.17).

Bảng 4.17 Các hệ số hồi quy dạng thực

Y1

Y2

Y3

7,85006505

50,96581675

16,00136529

C0

-0,03253455

1,99523505

-0,04445865

C1

-0,18561304

14,40020987

-0,36938473

C2

-1,84509361

124,27194106

-4,47821280

C3

0,00000000

-0,01655000

0,00000000

C12

0,00000000

-0,10562500

0,00000000

C13

0,00000000

C23

0,00006845

-0,00297361

0,00009544

C11

0,00776378

-0,26484167

0,01018032

C22

0,88171595

-31,32981314

1,42498775

C33

Phương trình hồi quy dạng thực cho các hàm độ sót dịch theo bã  (%),

 = 7,85006505 – 0,03253455n – 0,18561304s – 1,84509361a +

(4.16)

Q = 50,96581675 + 1,99523505n + 14,40020987s + 124,27194106a –

0,00006845n2 + 0,00776378s2 + 0,88171595a2 0,01655ns – 0,105625na – 0,00297361n2 – 0,26484167s2 – 31,32981314a2 (4.17)

Nr = 16,00136529 – 0,04445865n – 0,36938473s – 4,47821280a +

0,00009544n2 + 0,01018032s2 + 1,42498775a2

(4.18)

năng suất máy Q (kg/h), chi phí điện năng riêng Nr (kWh/t) như sau:

Từ các phương trình hồi quy (4.164.18), ứng dụng phần mềm Matlab ta

vẽ được đồ thị 3D biểu diễn ảnh hưởng của các cặp 2 yếu tố đến các hàm mục

tiêu Y1, Y2, Y3 .

Xét ảnh hưởng của cặp yếu tố tốc độ vít xoắn n và khe hở cửa thoát bã s

)

(

4.5

3.5

2.5

(cid:0) a b g n o r t a u q h c d t o s o D

2 25

300

250

200

150

100

Khe ho cua thoat ba s (mm)

Toc do vit xoan n (v/ph)

tới các thông số đầu ra, ta có các đồ thị (hình 4.174.19):

550

500

) h / g k (

450

Q y a m

400

t a u s g n a N

350 25

300

250

200

150

100

Khe ho cua thoat ba s(mm)

Toc do vit xoan n(v/ph)

Hình 4.17 Ảnh hưởng của cặp yếu tố khe hở cửa thoát bã s và tốc độ vít xoắn n đến độ sót dịch quả δ

Hình 4.18 Ảnh hưởng của cặp yếu tố khe hở cửa thoát bã s và tốc độ vít xoắn n đến năng suất máy Q

) t /

h W k ( r

N g n e i r g n o u

g n a n

h p

h C

4 25

300

250

200

150

Khe ho cua thoat ba s(mm)

100

Toc do vit xoan n(v/ph)

Hình 4.19 Ảnh hưởng của cặp yếu tố khe hở cửa thoát bã s và tốc độ vít xoắn n đến chi phí điện năng riêng Nr

Đồ thị (hình 4.174.19) cho thấy hàm độ sót dịch quả  và hàm chi phí

điện năng riêng Nr là các hàm cực tiểu, hàm năng suất máy Q là hàm cực đại,

các đồ thị trên cho thấy giá trị tối ưu của các thông số ra nằm trong miền

nghiên cứu của các yếu tố ảnh hưởng.

4.4 Kết quả nghiên cứu tối ưu tổng quát

Đồng nhất các hàm Yj (j =1- 3) chuyển sang dạng đặc trưng là hàm mong

muốn thành phần dj = f(Yj):

Căn cứ vào số liệu thí nghiệm trong phụ lục 2.22.4, các thông số tính

toán hàm dj được lựa chọn như sau:

Y10 = 1,5 % Y20 = 600 kg/h Y30 = 4,0 kWh/t

Hàm Y1 == > Y1max = 3,67 %; Hàm Y2 == > Y2min = 454,5 kg/h; Hàm Y3 == > Y3max = 5,97kWh/t; Sau khi đã có hàm thành phần dj tương ứng với Yj ta lập hàm mong muốn

tổng quát D. Giá trị tính toán các hàm thành phần dj và hàm tổng quát D được

thể hiện phụ lục 2.4.

Mô hình toán của hàm tối ưu tổng quát D như sau:

D = 0,8554745 + 0,0985749x1 + 0,0404240x2 + 0,0042361x3 – 2 – 0,0206065x1x2 – 0,0085303x1x3 – 0,0069373x2x3 – 0,0514644x1

2 2 – 0,0352044x3

(4.19) 0,0603807x2

Sau khi xác định được mô hình toán của hàm D, ta cũng tiến hành giải

tối ưu tương tự như với các hàm thành phần Yj . Kết quả giải tối ưu tổng quát

đã xác định được giá trị tối ưu của các yếu tố vào. Thay giá trị tối ưu này vào

các hàm thành phần Yj ta xác định được giá trị tối ưu tổng quát của các thông

số ra. Kết quả giải bài toán tối ưu tổng quát theo phương pháp E.C.Harrington

(phụ lục 2.5) đã xác định được giá trị tối ưu của các yếu tố vào và các thông

số ra như sau:

Giá trị tối ưu của các yếu tố vào:

Giá trị mã hoá Giá trị thực

n = 246,3 vg/ph; x1

*= 0,92735905 *= 0,18051928 *= -0,06997476

s = 15,9 mm ; x2

a = 1,37 mm. x3

Giá trị tối ưu của các thông số ra:

 = 2,13 %;

Q = 535,05 kg/h;

Nr = 4,08 kWh/t.

4.5 Kết quả thí nghiệm ứng với giá trị tối ưu của các yếu tố vào

Trên cơ sở các thông số tối ưu đã tìm được, chúng tôi tiến hành thí

nghiệm ở chế độ tối ưu của các yếu tố vào (mỗi thí nghiệm thực hiện 3 lần lấy

giá trị trung bình để loại trừ các sai số ngẫu nhiên): Tốc độ vít xoắn n = 246

vg/ph, khe hở cửa thoát bã s = 15,9mm, chiều rộng lỗ sàng a = 1,4mm. Kết

quả thí nghiệm xác định các chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật của liên hợp máy ở chế

độ tối ưu đối với các yếu tố vào (bảng 4.18).

Bảng 4.18 Kết quả thí nghiệm với các thông số tối ưu của các yếu tố vào

Thí nghiệm Tốc độ vít xoắn n

Khe hở cửa thoát bã S 16 16 16 Chiều rộng lỗ sàng a 1,40 1,40 1,40 TN1 TN2 TN3

So sánh số liệu trong bảng 4.15 và bảng 4.14 cho thấy sai số giữa tính

246 246 246 Giá trị trung bình Độ sót dịch quả theo bã  2,07 2,31 2,21 2,18 Năng suất máy Q 570,5 521,2 552,7 539,1 Chi phí năng lượng riêng Nr 4,01 4,25 4,17 4,03

toán và thực nghiệm đối với hàm độ sót dịch theo bã  là 2,3%, năng suất máy

Q là 0,75% và chi phí năng lượng riêng Nr là 1,2 % đều nhỏ hơn 3%, quá

trình tính toán và thực nghiệm có sai số chấp nhận được.

Kết quả phân tích các chỉ tiêu hoá lý của nước dứa ép ở các thông số tối

ưu (thực hiện tại Phòng kiểm nghiệm thực phẩm thuộc khoa Công nghệ thực

phẩm trường Cao đẳng nghề Cơ điện và Công nghệ thực phẩm Hà Nội - Bộ

Nông nghiệp và Phát triển nông thôn) của nước dứa ép bằng liên hợp máy

băm ép nước dứa BE-500 (bảng 4.19).

Bảng 4.19 Một số chỉ tiêu hóa lý của nước dứa ép ở chế độ tối ưu

Mẫu thí nghiệm

Màu sắc, mùi vị

Chất xơ (%)

Protein (%)

Vitamin C (%mg)

Thịt quả (%)

Đường tổng số (%)

Màu vàng, thơm đặc trưng

5,06

Mẫu 1 Mẫu 2 Mẫu 3 Giá trị trung bình

Chất khô hòa tan (0Brix) 17,98 18,27 18,47 18,24

Axít hữu cơ (%) 0,546 5,205 0,615 11,45 0,519 0,559 5,107 0,636 11,32 0,547 0,618 11,37 0,551 0,554 0,553 5,124 0,623 11,38 0,539

36,34 37,94 37,89 37,39

Từ kết quả phân tích một số chỉ tiêu hóa lý của nước dứa khi ép ở chế độ

tối ưu ta thấy nước dứa ép vẫn giữ được màu sắc, mùi vị đặc trưng, các chỉ

tiêu hóa lý khác đảm bảo trong mức cho phép. Liên hợp máy cho sản phẩm

nước dứa ép đạt chất lượng tốt, có thể dùng để sản xuất nước dứa tươi hoặc

nước dứa cô đặc.

4.6 Ứng dụng các kết quả nghiên cứu để hoàn thiện thiết kế liên hợp

máy băm ép nước dứa BE-500

4.6.1 Hoàn thiện thiết kế liên hợp máy băm ép nước dứa BE-500

Kết quả nghiên cứu tối ưu tổng quát xác định các thông số cơ bản về cấu

tạo và chế độ của liên hợp máy băm ép nước dứa như sau: Tốc độ vít xoắn

n = 246 vg/ph, khe hở cửa thoát bã s = 15,9mm, chiều rộng lỗ sàng a = 1,4mm.

Chúng tôi đã thiết kế chế tạo và chọn chế độ làm việc của liên hợp máy băm

ép nước dứa BE-500A trên cơ sở các thông số kỹ thuật của thiết bị như trên. Các

thông số cơ bản của liên hợp máy băm ép nước dứa BE-500A trong (bảng 4.20).

Bảng 4.20 Đặc tính kỹ thuật của liên hợp máy băm ép nước dứa BE-500A

Đơn vị kg/h kW

vg/ph mm mm hàng cái mm mm

Giá trị 500 4,0 500 195 91/136 2 8 52/4 4

Thông số kỹ thuật TT 1 Năng suất thiết kế liên hợp máy 2 Công suất động cơ điện Bộ phận băm 1 Tốc độ quay của dao băm 2 Đường kính đầu dao băm 3 Đường kính/ chiều dài trống lắp dao băm 4 Số hàng dao băm 5 Số lượng dao băm trên một hàng 6 Chiều dài/ chiều dầy dao băm 7 Khe hở giữa dao tĩnh và dao động Bộ phận ép 1 Tốc độ quay của vít xoắn 2 Khe hở trung bình cửa thoát bã 3 Chiều rộng lỗ sàng 4 Chiều dài vít xoắn:

- Chiều dài vít xoắn vùng cấp liệu - Chiều dài vít xoắn vùng ép

vg/ph mm mm mm mm mm mm mm độ

246 16 1,4 460 204 256 128 64 5,5

5 Đường kính ngoài vít xoắn 6 Đường kính trục vít xoắn đoạn hình trụ 7 Góc nghiêng trục vít xoắn 8 Bước vít xoắn (mm)

102; 102; 86; 68; 51; 34; 17

4.6.2 Xác định một số chỉ tiêu kinh tế - kỹ thuật của liên hợp máy băm ép

nước dứa BE-500A

Để đánh giá hiệu quả kinh tế - kỹ thuật của liên hợp máy băm ép nước dứa

BE-500A, vào tháng 7 năm 2011, chúng tôi tiến hành khảo nghiệm trong điều

kiện sản xuất tại trường Cao đẳng nghề Cơ điện và Công nghệ thực phẩm Hà Nội.

Cùng thời gian đó, chúng tôi đã tiến hành khảo nghiệm xác định một số chỉ

tiêu kinh tế kỹ thuật của một số máy ép nước dứa thông dụng trong sản xuất

để so sánh:

1. Tổ hợp máy ép M-221A kiểu thủy lực và máy băm MY-255 (LB

Nga), công suất động cơ tổng cộng 4,4kW (trong đó động cơ máy ép 2,2kW, máy

băm 2,2kW), tại Nhà máy thực phẩm Sannamfood Hòa Bình (xã Phú Minh, Kỳ

Sơn, Hòa Bình).

2. Tổ hợp máy ép nước dứa ZJ-500LZ và máy băm UDA-202F (Shanghai,

China), máy ép kiểu vít xoắn có năng suất thiết kế 500kg/h, công suất động cơ

tổng cộng 5,7kW (trong đó động cơ máy ép 3,5kW, máy băm 2,2kW), tại Nhà

máy thực phẩm Sannamfood - Ba Vì (xã Văn Hòa, Ba Vì, Hà Nội).

3. Tổ hợp máy ép nước dứa AMS-1SZ và máy băm AMC-3A (Henan,

China), có năng suất thiết kế 1.000kg/h, công suất động cơ tổng cộng 7,5kW

(trong đó động cơ máy ép 4,5kW, máy băm 3,0kW), tại Nhà máy CBTPXK Như

Thanh (Xã Hải Long, Như Thanh, Thanh Hóa).

Tiến hành khảo nghiệm tại các mẫu máy đều dùng dứa Cayen, chín độ 2,

với các thiết bị đo đạc dùng trong khảo nghiệm đối với liên hợp máy BE-

500A. Kết quả xác định một số chỉ tiêu kinh tế - kỹ thuật và chất lượng sản

phẩm ép (bảng 4.21).

Thiết bị

Tổ hợp máy: M-221A

Tổ hợp máy: ZJ-500LZ

Liên hợp máy băm ép BE-500A

Tổ hợp máy: AMS-1SZ AMC-3A (Trung Quốc)

Các chỉ tiêu KT-KT

MY-255 (LB Nga)

UDA-202F (Trung Quốc)

Đặc điểm kết cấu

Băm - ép riêng Băm - ép riêng

Băm - ép kết hợp

Băm - ép riêng

Kiểu bộ phận ép

Vít xoắn

Thủy lực

Vít xoắn

Công suất động cơ điện (kW)

4,0

4,4

5,7

7,5

- Công suất động cơ băm

2,2

3,0

- Công suất động cơ ép

2,2

3,5

4,5

Năng suất (kg/h)

525

315

492

939

Độ sót dịch quả theo bã (%)

2,22

1,52

2,43

2,56

Chi phí điện năng riêng

4,9

9,3

7,1

5,3

(kWh/tấn)

Chi phí nhân công (công/tấn)

0,48

1,19

0,76

0,53

Thành phần hóa học của nước

dứa ép:

- Chất xơ (%)

0,553

0,217

0,551

0,555

- Thịt quả (%)

5,124

4,964

5,119

5,127

- Đường tổng số (%)

11,38

11,41

11,40

11,36

- Axít hữu cơ (%)

0,539

0,536

0,541

0,539

- Vitamin C (%mg)

37,39

37,41

37,38

37,35

Bảng 4.21 Một số chỉ tiêu kinh tế - kỹ thuật của các thiết bị ép nước dứa

So với các loại máy băm ép nước dứa khác thì liên hợp máy băm ép

nước dứa BE-500A có ưu nhược điểm như sau: Chi phí nhân công cho một

tấn sản phẩm là 0,48 công, chỉ bằng 40,0% so với tổ hợp máy ép M-221A,

1SZ; Chi phí điện năng riêng là 4,9kWh/tấn, chỉ bằng 52,4% so với tổ hợp

bằng 62,5% so với tổ hợp máy ép ZJ-500LZ, bằng 89,4% so với tổ hợp AMS-

máy ép M-221A, bằng 68,7% so với tổ hợp máy ép ZJ-500LZ, bằng 91,6% so

với tổ hợp AMS-1SZ; Độ sót dịch quả theo bã là 2,22% thấp hơn 0,21% so với tổ

hợp máy ép ZJ-500LZ, thấp hơn 0,34% so với tổ hợp máy AMS-1SZ nhưng

lại cao hơn 0,7% so với tổ hợp máy ép M-221A. Thành phẩn hóa học của

nước dứa ép đối với bốn tổ hợp máy khảo nghiệm về cơ bản là giống nhau,

riêng tỷ lệ xơ và thịt quả của tổ hợp máy ép thủy lực M-221A thấp nhất do

nguyên liệu ít bị xáo trộn trong quá trình ép.

Như vậy liên hợp máy băm ép nước dứa BE-500A có ưu điểm nổi bật:

Chi phí nhân công và chi phí điện năng riêng thấp nhất, độ sót dịch quả chấp

nhận được, đặc biệt liên hợp máy có kết cấu gọn, giảm được số lượng động

cơ điện và cơ cấu truyền động, tạo điều kiện thuận lợi để cơ khí hóa và tự

động hóa dây chuyền sản xuất.

4.6.3 Đánh giá hiệu quả kinh tế - kỹ thuật của liên hợp máy băm ép nước

dứa BE-500A. Việc ứng dụng liên hợp băm ép nước dứa BE-500A trong thực tiễn sản

xuất sẽ mang lại hiệu quả kinh tế, xã hội như sau:

- Giảm được giá thành sản phẩm do giảm được độ sót dịch quả theo bã,

giảm chi phí điện năng và nhân công phục vụ cho việc vận hành thiết bị.

- Thiết bị có cấu tạo đơn giản, hoàn toàn chế tạo được ở trong nước nên

giá thành hạ, dễ triển khai áp dụng rộng rãi cho các cơ sở sản xuất ở trong

nước.

- Có thể dùng để ép nhiều loại rau quả khác có tính chất cơ lý tương tự,

vì thế có thể nâng cao hiệu quả sử dụng liên hợp máy.

100

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ

Kết luận

1. Ứng dụng kết quả nghiên cứu quá trình ép thực phẩm lỏng nhớt trong

máy ép kiểu vít xoắn của A.Ia Xokolov, đã xây dựng được mô hình toán biểu

diễn quy luật biến đổi áp suất trong bộ phận ép. Kết quả tính toán là cơ sở

khoa học cho việc khảo sát các tham số ảnh hưởng đến quá trình ép.

2. Kết quả khảo sát mối quan hệ của một số thông số đến quá trình ép đã

xác định được: góc nghiêng của trục vít xoắn  = 5,50, chiều dài vít xoắn

vùng cấp liệu Lc = 204mm, chiều dài vít xoắn ở vùng ép Le = 256mm, số

lượng vòng xoắn z = 7 với chiều dài bước vít giảm dần theo chiều trục từ cửa

nạp liệu đến cửa thoát bã phù hợp với quá trình ép dịch quả trong nguyên liệu

dứa. Các thông số nghiên cứu trên là cơ sở để việc thiết kế bộ phận ép.

3. Kết quả thực nghiệm đơn yếu tố đã xác định được ảnh hưởng riêng

của từng yếu tố vào: tốc độ dao băm nv (vg/ph), tốc độ vít xoắn n (vg/ph), khe

hở của thoát bã s(mm) và chiều rộng lỗ sàng a (mm) đến các thông số ra: độ

sót dịch quả theo bã  (%), năng suất máy Q(kg/h) và chi phí điện năng riêng

Nr (kWh/tấn), trong đó khe hở cửa thoát bã là yếu tố có ảnh hưởng nhiều nhất.

Vì vậy để đảm bảo độ sót dịch quả theo bã thấp nhất việc điều chỉnh khe hở

cửa thoát bã sẽ mang lại hiệu quả cao nhất.

4. Kết quả nghiên cứu thực nghiệm đa yếu tố và phương pháp tối ưu

tổng quát của E.C. Harrington đã xác định được giá trị tối ưu chung của các

yếu tố vào: tốc độ quay của vít xoắn n = 246vg/ph, khe hở cửa thoát bã s =

16mm, chiều rộng lỗ sàng a = 1,4mm và giá trị tối ưu của các thông số ra:  =

2,13%, năng suất máy Q = 535,1kg/h, chi phí điện năng riêng Nr =

4,08kWh/t. Kết quả nghiên cứu trên là cơ sở quan trọng để hoàn thiện thiết kế

và chế tạo liên hợp máy băm ép nước dứa phục vụ cho các cơ sở sản xuất.

101

5. Đã thiết kế chế tạo hoàn chỉnh liên hợp máy băm ép nước dứa BE-500A,

có bộ phận băm và ép được lắp chung trên cùng một khung máy với bộ phận

băm được kết cấu bởi các hai hàng dao động bố trí xen kẽ với dao tĩnh, bộ phận

ép kiểu vít xoắn có dạng hình côn và bước xoắn giảm dần nhờ đó đã nâng cao

được hiệu suất thu hồi dịch quả, tiết kiệm được nhân công lao động, tạo điều

kiện thuận lợi cho tự động hóa dây chuyền sản xuất.

Kiến nghị

1. Tiếp tục nghiên cứu ứng dụng liên hợp máy băm ép dứa BE-500A để

ép các loại rau quả khác nhằm nâng cao hiệu quả sử dụng liên hợp máy trong

thực tiễn sản xuất.

2. Ứng dụng lý thuyết mô hình đồng dạng để thiết kế chế tạo các cỡ liên

hợp máy băm ép nước dứa có năng suất khác nhau phù hợp với quy mô của các

cơ sở sản xuất.

102

DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH ĐÃ CÔNG BỐ

CÓ LIÊN QUAN ĐẾN LUẬN ÁN

1. Trần Đình Hưng, Trần Như Khuyên, Trần Như Khánh (2011), “Nghiên

cứu thiết kế liên hợp máy băm ép nước dứa”, Tạp chí Cơ khí Việt

Nam, số 12, tr. 17 - 23.

2. Trần Đình Hưng, Trần Như Khuyên, Trần Như Khánh (2011), “Ứng dụng

quy hoạch thực nghiệm trong nghiên cứu liên hợp máy băm ép nước

dứa BE - 500”, Tạp chí Cơ khí Việt Nam, số 12, tr. 30-36.

103

TÀI LIỆU THAM KHẢO

I. TIẾNG VIỆT

1. Nguyễn Bin, Đỗ Văn Đài, Long Thanh Hùng, Đinh Văn Huỳnh, Nguyễn

Trọng Khuông, Phan Văn Thơm, Phạm Xuân Toản, Trần Xoa (2006),

Sổ tay quá trình và thiết bị công nghệ hóa chất - Tập I, NXB Khoa học

và kỹ thuật, Hà Nội.

2. Nguyễn Bin (2008), Các quá trình, thiết bị trong công nghệ hóa chất và

thực phẩm, NXB Khoa học kỹ thuật, Hà Nội.

3. Bộ Nông nghiệp và Phát triển nông thôn (2005), Tuyển tập tiêu chuẩn rau

quả - Quyển 3, Trung tâm Tin học Nông nghiệp và Phát triển nông

thôn, Hà Nội.

4. Lương Minh Châu (1999), Phân tích hóa học trong công nghệ sản xuất

đường mía, NXB Nông nghiệp, Hà Nội.

5. Cao Văn Chí, Trịnh Văn Cương (2003), Cơ học đất, NXB Xây dựng, Hà

Nội.

6. Cục xúc tiến thương mại - Bộ Công Thương (2012), Việt nam lọt vào Top

5 nước xuất khẩu rau quả, Bản tin xuất khẩu, tháng 3 năm 2012.

7. Đường Hồng Dật (2005), Cây dứa và kỹ thuật trồng, NXB Lao động - Xã

hội, Hà Nội.

8. Doveco (2009), Các sản phẩm dứa xuất khẩu, Thông tin sản phẩm, Đồng

Giao, Ninh Bình.

9. Lưu Duẩn, Lê Bạch Tuyết, Hà Văn Thuyết (1996), Các quá trình công

nghệ cơ bản trong sản xuất thực phẩm, NXB Giáo dục, Hà Nội.

10. Tạ Văn Đĩnh (2002), Phương pháp sai phân và phương pháp phần tử hữu

hạn, Nhà xuất bản Khoa học và kỹ thuật, Hà Nội.

104

11. Quách Đĩnh, Nguyễn Vân Tiếp (2008), Bảo quản và chế biến rau quả,

Nhà xuất bản Khoa học và kỹ thuật, Hà Nội.

12. Nguyễn Trọng Hiệp, Nguyễn Văn Lẫm (1999), Thiết kế chi tiết máy,

NXB Giáo dục, Hà Nội.

13. Hiệp hội Rau quả Việt Nam (2010), Báo cáo tình hình xuất khẩu rau quả

năm 2009.

14. Lê Mỹ Hồng (2005), Công nghệ chế biến thực phẩm đóng gói, Trường

Đại học Cần thơ.

15. Trần Mạnh Hùng, Phạm Thanh Sơn (1999), Công nghệ sản xuất đường

mía, NXB Nông nghiệp, Hà Nội.

16. Cao Văn Hùng (2007), Nghiên cứu bảo quản một số rau quả bằng kỹ

thuật bao gói khí điều khiển, Luận án Tiến sỹ kỹ thuật, Trường Đại học

Bách Khoa Hà Nội, Hà Nội.

17. Trần Thị Nhị Hường, Nguyễn Đại Thành (1995), Giáo trình Chi tiết máy,

Trường Đại Học Nông Nghiệp I, Hà Nội.

18. Đặng Thế Huy (1995), Một số phương pháp toán học trong cơ học nông

nghiệp, NXB Nông nghiệp, Hà Nội.

19. Đặng Thế Huy (1998), Phương pháp nghiên cứu khoa học cơ khí nông

nghiệp, NXB Nông nghiệp, Hà Nội.

20. Lê Công Huỳnh (1992), Phương pháp nghiên cứu khoa học thực nghiệm,

Giáo trình cao học, NXB Nông nghiệp.

21. Lê Công Huỳnh, Trần Như Khuyên (1995), Tối ưu tổng quát trong

nghiên cứu thực nghiệm máy và ứng dụng vào máy đánh bóng hạt nông

sản, Thông báo khoa học của các trường Đại học.

22. Bạch Quốc Khang (2004), Nghiên cứu xây dựng quy trình công nghệ và

thiết bị bảo quản chế biến một số rau quả tươi có quy mô vừa và nhỏ,

Báo cáo tổng kết đề tài cấp nhà nước, Viện Cơ điện và Công nghệ sau

105

thu hoạch, Hà Nội.

23. Trần Như Khuyên (1997), Nghiên cứu một số thông số về cấu tạo và chế

độ làm việc của máy đánh bóng hạt nông sản, Luận án PTS khoa học

kỹ thuật, Đại Học Nông Nghiệp I, Hà Nội.

24. Trần Như Khuyên (2006), Nghiên cứu thiết kế chế tạo máy ép nước dứa

kiểu vít xoắn, Tạp chí Nông nghiệp và Phát triển nông thôn, số 2-2006,

Hà Nội.

25. Trần Như Khuyên (2007), Giáo trình Thiết bị trong công nghệ chế biến

nông sản thực phẩm, Đại Học Nông Nghiệp Hà Nội.

26. Phạm Văn Lang, Bạch Quốc Khang (1998), Cơ sở lý thuyết quy hoạch

thực nghiệm và ứng dụng trong kỹ thuật nông nghiệp, NXB Nông

nghiệp, Hà Nội.

27. Lê Danh Liên (2007), Cơ học chất lỏng ứng dụng, NXB Khoa học kỹ

thuật, Hà Nội.

28. Lê Minh Lư (2003), Giáo trình Sức bền vật liệu - Tập 1, Trường Đại Học

Nông nghiệp I, Hà Nội.

29. Nghe An Foods J.S.C (2009), Tiêu chuẩn nước dứa ép, nước dứa cô đặc,

Thông tin sản phẩm, TP. Vinh, Nghệ An.

30. Trần Minh Tâm (1997), Bảo quản chế biến nông sản sau thu hoạch, NXB

Nông nghiệp, Hà Nội.

31. Tổng cục thống kê (2011), Diện tích trồng, diện tích cho thu hoạch, năng

suất và sản lượng dứa phân theo vùng ở Việt Nam năm 2001-2010, Báo

cáo .

32. Đào Quang Triệu (1993), Phương pháp thực nghiệm cực trị và vấn đề tối

ưu khi nghiên cứu các quá trình kỹ thuật phức tạp, Trường đại học

Nông nghiệp I, Hà Nội.

33. Trung tâm KHCN TPHCM (2009), Công nghệ sản xuất nước ép cô đặc,

106

Bản tin Khoa học công nghệ, số 4/2009.

34. Trung tâm xúc tiến thương mại, Bộ Công thương (2012), Xuất khẩu trái

cây tươi năm 2012 tăng mạnh, Bản tin tháng 3 năm 2012.

35. Trần Thế Tục, Vũ Thiện Chính (1995 -1997), Kết quả nghiên cứu khoa

học về rau và quả, NXB Nông nghiệp, Hà Nội.

36. Nguyễn Minh Tuyển (2005), Quy hoạch thực nghiệm, NXB Khoa học và

kỹ thuật, Hà Nội.

37. Hà Duyên Tư (1996), Quản lý và kiểm tra chất lượng của sản phẩm, Đại

học Bách khoa, Hà Nội.

38. Vietrade (2010), Sản xuất và tiêu thụ dứa trên thị trường EU, Phần I, II,

Bản tin tháng 1 năm 2010, Hà Nội.

39. Vietrade (2011), Dự báo thị trường dứa thế giới năm 2011, Bản tin tháng

8 năm 2011, Hà Nội.

40. Trương Vĩnh, Lương Hồng Quang, Phan Tại Huân, Hoàng Thị Thu Nga,

Đỗ Việt Hà, Vũ Thùy Anh (2005), Thực hành Các quá trình cơ bản

trong công nghệ thực phẩm, Đại học Nông Lâm TP Hồ Chí Minh.

41. Phạm Xuân Vượng, Trần Như Khuyên (2006), Giáo trình Kỹ thuật bảo

quản nông sản, Nhà xuất bản Nông nghiệp.

42. Xokolov A.Ia (1976), Cơ sở thiết kế máy sản xuất thực phẩm, (Tài liệu

dịch), NXB Khoa học kỹ thuật, Hà Nội.

43. Nguyễn Doãn Ý (2005), Giáo trình lưu biến học, NXB Xây dựng, Hà

Nội.

44. Phạm Thị Ngọc Yến, Ngô Hữu Tình, Lê Tấn Hùng, Nguyễn Thị Lan

Hương (2009), Cơ sở Matlap và ứng dụng, NXB Khoa học và Kỹ

thuật, Hà Nội.

II. TIẾNG ANH

45. Bertuzzi Food Processing (2011), Pineapple Plants, Italy.

107

46. Crank J. (1975), The Mathematics of Diffusion, Clarendon press, Oxford,

England.

47. Dennis R.H., Daryl B.L. (1992), Handbook of Food Engineering, Marcel

dekker Inc, New York, USA.

48. Dennis R.H., Richard W.H. (1997), Principles of food processing, Aspen

publication, New York.

49. Department of Food Engineering (2005), Effect of thermal processing on

the quality loss of pineapple, Journal of Food Engineering, Pages 259–

265.

50. Dole Plantation (2010), The history of the pineapple, Fact sheet of

Company, Hawaii, U.S.A.

51. Faostat (2011), The situation of the world's pineapple production in 2010,

Report on agricultural production in 2010, Washington D.C, U.S.A.

52. Fellows P. (1996), Food processing technology Principles and Practice,

by Ellis Horwood.

53. Frank M.W. (1999), Fruid Mechanics, Fourth Edition, McGraw-Hill,

USA.

54. General Statistical Office, Ministry of Agriculture, China (2010),

Pineapple production in China 2006 - 2010, Newsletter April 2011.

55. George D.S., Kostaropoulos A.E. (2002), Handbook of Food Processing

Equipment, Kluwer Academic/Plennum Publishers, New York, U.S.A.

56. John A.C. (1990), How to apply response surface methodology, Amer

Society for Quality, pp 1 - 45.

57. Kenneth J.V., Enrique R., Paul Singh P. (1997), Food Engineering

Practice, CRC Press LLC, USA.

58. Medina L.C., Garcias H.S. (2005), Pineapple: Post-harvest Operations,

Instituto Tecnologico de Veracruz, Mexico.

108

59. Nguyen Man (1998), “Some ideas on the export market of fresh and

producessed fruits in the south Vietnam”, Workshop

Commercialisation of tropical fruits in South Vietnam, SOFRI, 12-

13/6/1998.

60. Omron Corporation (2009), Utrasonic Displacement Sensor E4PA-N,

Kyoto, Japan.

61. Phil Barnes (1999), Pineapples Arrive in Hawaii, A Concise History of

the Hawaiian Islands, Petroglyph Press, Hawaii, U.S.A.

62. Punmia B.C., Ashok Kr. J., Arun Kr. J. (2005), Soil Mechanics &

Foundations, Laxmi Publications (P) LTD, New Delhi.

63. Qín Bāo Shān (2009), Uses pineapple and pineapple products, Beijing

Publishing, China.

64. Timothy G. Conley, Christopher R. Udry (2010), Learning about a New

Technology: Pineapple in Ghana, Journal of the American Economic

Review, American Economic Association, vol. 100(1), pages 35-69.

65. Van der Meeren P. (2003), Food Colloids, textbook for Master degree,

U.Gent – Belgium.

66. Vegetexco (2009), “Some information on the export of fresh and

producessed horticultural products in Vietnam”, Workshop

Commercialisation of tropical fruits in South Vietnam, SOFRI, 12-

2009.

67. Vincent Coporation (2002), Pineapple and Pineapple Beverage Juice,

Products, Florida, U.S.A.

68. USDA (2011), Total production, exports and export value (2011) for

countries eligible to ship pineapples to the United States, reports of

fresh fruit and vegetable imports in December 2011, Washington D.C.,

U.S.A.

109

69. William Collins S. (1979), The definition of pineapple, Harper Collins

Publishers, New York, U.S.A.

IV. TIẾNG NGA

70. Coкoлoв А.Я. (1960), Вычислительной техники и проектирования

оборудования и производства растительной пищи,

Maøèíocòpîåíèå, Mocêâà

(1973), Ïðåññû ïèùåâûõ è êîðìîâûõ 71. Ñîêîëîâ A.ß

ïðîèçâîäñòâ, Maøèíocòpîåíèå, Mocêâà.

72. Ñîêîëîâ Â.È (1973), Ocíoâû pac÷eòa è êoícòpyèpoâaníèÿ

äeòaëeé è yçëoâ ïèùeâoão oáopyäoâaíèÿ, Maøèío-

còpîåíèå, Mocêâà.

IV. TRANG WEB

73. Keweijixie J.S.C (2011), Technology equipment processing vegetables,

November 2011.

74. Oxford English Dictionary (1971), Pineapple, origin, nutrition and

function, November 2011.

75. Ranjit Rael (2002), pineapple fruit history; pineapple processing,

October 2011.

76. Thai Food Composition Tables (1999), Pineapple's nutrition fact :

pineapple is high in vitamin C, Institute of Nutrition, Mahidol

University (INMU), October 2010.

110

PHỤ LỤC

Phụ lục 1 Kết quả nghiên cứu thực nghiệm đơn yếu tố

1.1 Giá trị thí nghiệm xác định ảnh hưởng của tốc độ quay của dao băm

nd (x1) đến các yếu tố ra Y1, Y2, Y3.



)y j.

j 

2)y ..

1 

Y1 1 2 3 S2  x1

300 3,82 3,69 3,86 3,79 1,0282 0,0158 0,0079

400 3,02 3,08 2,68 2,93 0,0225 0,0941 0,0470

500 2,46 2,51 2,36 2,44 0,1102 0,0113 0,0057

600 2,35 2,36 2,40 2,37 0,1648 0,0014 0,0007

700 2,34 2,29 2,42 2,35 0,1815 0,0086 0,0043



)y j.

j 

2)y ..

1 

Y2 1 2 3 S2  x1

300 494,5 495,9 493,4 494,6 84,2724 3,140000 1,570

400 498,8 498,9 496,6 498,1 32,2624 3,380000 1,690

500 507,9 505,9 506,9 506,9 9,7344 2,000000 1,000

600 510,4 508,1 509,1 509,2 29,3764 2,660000 1,330

700 511,1 509,9 509,3 510,1 39,9424 1,680000 0,840



)y j.

j 

2)y ..

1 

Y3 1 2 3 S2  x1

300 4,34 4,62 4,87 4,61 0,1936 0,1406 0,0703

400 4,98 4,79 4,27 4,68 0,1369 0,2702 0,1351

500 4,56 4,88 4,99 4,81 0,0576 0,0998 0,0499

600 5,41 5,29 4,87 5,19 0,0196 0,1608 0,0804

700 5,74 5,84 6,30 5,96 0,8281 0,1784 0,0892

111

1.2 Giá trị thí nghiệm xác định ảnh hưởng của tốc độ quay vít xoắn n (x2)



)y j.

đến các yếu tố đầu ra Y1, Y2, Y3.

j 

2)y ..

1 

1 2 3 S2  Y1 x1

100 3,98 4,05 4,00 4,01 1,8171 0,0026 0,0013

150 2,81 2,88 2,83 2,84 0,0317 0,0026 0,0013

200 2,21 2,30 2,27 2,26 0,1616 0,0042 0,0021

250 2,09 2,15 2,12 2,12 0,2938 0,0018 0,0009



)y j.

300 2,02 2,12 2,10 2,08 0,3387 0,0056 0,0028

j 

2)y ..

1 

1 2 3 S2  Y2 x1

100 404,8 405,0 403,7 404,5 7562,0416 0,9800 0,4900

150 464,8 465,8 465,0 465,2 689,5876 0,5600 0,2800

200 524,4 525,2 522,7 524,1 1065,3696 3,2600 1,6300

250 555,8 556,1 553,7 555,2 4062,7876 3,4200 1,7100



300 509,1 508,5 507,3 508,3 283,5856 1,6800 0,8400

)y j.

j 

2)y ..

1 

1 2 3 S2  Y3 x1

100 6,18 6,25 6,20 6,21 1,4787 0,0026 0,0013

150 5,29 5,37 5,39 5,35 0,1267 0,0056 0,0028

200 4,64 4,59 4,60 4,61 0,1475 0,0014 0,0007

250 4,18 4,22 4,23 4,21 0,6147 0,0014 0,0007

300 4,56 4,62 4,59 4,59 0,1632 0,0018 0,0009

112

1.3 Giá trị thí nghiệm xác định ảnh hưởng của khe hở cửa thoát bã s

đến các yếu tố đầu ra Y1, Y2, Y3.



)y j.

j 

2)y ..

1 

Y1 1 2 3 S2  x2

5 2,49 2,53 1,49 2,17 0,3672 0,6944 0,3472

2,12 2,10 2,32 2,18 0,3552 0,0296 0,0148 10

2,30 2,21 2,33 2,28 0,24602 0,0078 0,0039 15

3,09 3,20 2,74 3,01 0,0548 0,1154 0,0577 20

4,21 4,25 4,26 4,24 2,1433 0,0014 0,0007 25



)y j.

j 

2)y ..

1 

Y2 1 2 3 S2  x2

5 411,2 410,3 410,6 410,7 8136,0400 0,4200 0,2100

10 473,8 474,2 474,3 474,1 718,2400 0,1400 0,0700

15 527,1 525,9 527,4 526,8 670,8100 1,2600 0,6300

20 545,2 543,5 544,8 544,5 1900,9600 1,5800 0,7900

25 547,8 549,2 548,2 548,4 2256,2500 1,0400 0,5200



)y j.

j 

2)y ..

1 

Y3 1 2 3 S2  x2

5 6,19 6,25 6,22 6,22 1,7530 0,0018 0,0009

5,28 5,39 4,81 5,16 0,0697 0,1898 0,0949 10

4,77 4,54 4,25 4,52 0,1414 0,1358 0,0679 15

4,24 4,64 4,02 4,30 0,3552 0,1976 0,0988 20

4,24 4,23 4,37 4,28 0,3795 0,0122 0,0061 25

113

1.4 Giá trị thí nghiệm xác định ảnh hưởng của chiều rộng lỗ sàng a đến

các yếu tố khảo sát đầu ra Y1, Y2, Y3.



)y j.

j 

2)y ..

1 

Y1 1 2 3 S2  x3

0,6 3,96 3,99 3,99 3,98 1,5129 0,0006 0,0003

1,0 2,89 2,94 2,90 2,91 0,0256 0,0014 0,0007

1,4 2,34 2,30 2,32 2,32 0,18490 0,0008 0,0004

1,8 2,18 2,25 2,29 2,24 0,2601 0,0062 0,0031

2,2 2,26 2,31 2,33 2,30 0,2025 0,0026 0,0013



)y j.

j 

2)y ..

1 

Y2 1 2 3 S2  x3

0,6 455,5 453,8 454,2 454,5 2823,8596 1,5800 0,7900

1,0 494,2 492,9 494,0 493,7 194,3236 0,9800 0,4900

1,4 519,8 521,1 520,6 520,5 165,3796 0,8600 0,4300

1,8 534,6 532,7 533,2 533,5 668,7396 1,9400 0,9700

2,2 535,3 536,8 536 536 804,2896 1,1400 0,5700



)y j.

j 

2)y ..

1 

Y3 1 2 3 S2  x3

0,6 5,78 5,83 5,82 5,81 0,8911 0,0014 0,0007

1,0 5,11 5,07 5,06 5,08 0,0458 0,0014 0,0007

1,4 4,58 4,54 4,56 4,56 0,0936 0,0008 0,0004

1,8 4,42 4,47 4,46 4,45 0,1731 0,0014 0,0007

2,2 4,41 4,36 4,52 4,43 0,1901 0,0134 0,0067

114

Phụ lục 2: QUY HOACH THUC NGHIEM LIEN HOP MAY BAM EP NUOC DUA

2.1 QUY HOACH THUC NGHIEM HAM Y1 DO SOT DICH QUA THEO BA He so phuong trinh hoi quy dang ma bo = 2.1887495 t0 = 59.6036318 Co nghia b1 = -0.2577739 t1 = 10.5807219 Co nghia b2 = 0.2365018 t2 = 9.7075751 Co nghia b3 = 0.2494844 t3 = 10.2404669 Co nghia b12 = -0.0075000 t12= 0.2356053 Khong Co nghia b13 = -0.0100000 t13= 0.3141404 Khong Co nghia b23 = -0.0075000 t23= 0.2356053 Khong Co nghia b11 = 0.1711192 t11= 7.2162060 Co nghia b22 = 0.1940945 t22= 8.1850895 Co nghia b33 = 0.1410746 t33= 5.9492044 Co nghia He so phuong trinh hoi quy dang thuc Co = 7.85006505 C1 = -0.03253455 C2 = -0.18561304 C3 = -1.84509361 C12 = 0.00000000 C13 = 0.00000000 C23 = 0.00000000 C11 = 0.00006845 C22 = 0.00776378 C33 = 0.88171595

MA TRAN THI NGHIEM VA KET QUA TINH TOAN HAM Y1 DO SOT DICH QUA THEO BA ( XAY DUNG THEO PHUONG AN BOX-WILSON ) ________________________________________________________________________ | | | | | HAM Y1 DO SOT DICH QUA THEO BA | | N | X1 | X2 | X3 |---------------------------------------------| | | | | | THI NGHIEM | TINH TOAN |DO LECH BINH PHUONG | |-----------------------------------------------------------------------| | 1 |-1.000|-1.000|-1.000| 2.31 | 2.4668 | 0.0245942 | | 2 | 1.000|-1.000|-1.000| 2.14 | 1.9513 | 0.0356161 | | 3 |-1.000| 1.000|-1.000| 2.70 | 2.9398 | 0.0575179 | | 4 | 1.000| 1.000|-1.000| 2.47 | 2.4243 | 0.0020902 | | 5 |-1.000|-1.000| 1.000| 2.64 | 2.9658 | 0.1061419 | | 6 | 1.000|-1.000| 1.000| 2.40 | 2.4502 | 0.0025247 | | 7 |-1.000| 1.000| 1.000| 2.97 | 3.4388 | 0.2197714 | | 8 | 1.000| 1.000| 1.000| 2.73 | 2.9233 | 0.0373456 | | 9 |-1.682| 0.000| 0.000| 3.67 | 3.1064 | 0.3175969 | |10 | 1.682| 0.000| 0.000| 2.10 | 2.2393 | 0.0194020 | |11 | 0.000|-1.682| 0.000| 2.40 | 2.3401 | 0.0035915 | |12 | 0.000| 1.682| 0.000| 3.50 | 3.1357 | 0.1327415 | |13 | 0.000| 0.000|-1.682| 2.12 | 2.1682 | 0.0023265 | |14 | 0.000| 0.000| 1.682| 3.48 | 3.0075 | 0.2232566 | |15 | 0.000| 0.000| 0.000| 2.20 | 2.1887 | 0.0001266 | |16 | 0.000| 0.000| 0.000| 2.12 | 2.1887 | 0.0047265 | |17 | 0.000| 0.000| 0.000| 2.08 | 2.1887 | 0.0118265 | |18 | 0.000| 0.000| 0.000| 2.27 | 2.1887 | 0.0066016 | |19 | 0.000| 0.000| 0.000| 2.29 | 2.1887 | 0.0102517 | |20 | 0.000| 0.000| 0.000| 2.10 | 2.1887 | 0.0078765 | |-----------------------------------------------------------------------|

115

Se =0.040533 Sr = 1.225926 KIEM TRA TINH TUONG THICH CUA MO HIMH TOAN Bac tu do f1 = 8.00 Phuong sai thich ung Stu = 0.1482 Ty so giua phuong sai thich ung/ phuong sai thi nghiem F = 1.65 Gia tri Fb tra bang theo tieu chuan Fisher Fb : 3.70 *** KET LUAN : Mo hinh thich ung XAC DINH GIA TRI TOI UU CUA HAM Y1 DO SOT DICH QUA THEO BA Cac thong so vao toi uu dang ma: x[1] = 0.75319990 x[2] = -0.60924392 x[3] = -0.88422898 Cac thong so vao toi uu dang thuc: xt[1] = 237.65999520 xt[2] = 11.95378042 xt[3] = 1.04630841 Gia tri toi uu cua HAM Y1 DO SOT DICH QUA THEO BA la : 1.90932753 2.2 QUY HOACH THUC NGHIEM MAY HAM Y2 NANG SUAT MAY He so phuong trinh hoi quy dang ma bo = 520.8316549 t0 = 1022.4283825 Co nghia b1 = 20.4833885 t1 = 60.6089835 Co nghia b2 = 15.7247987 t2 = 46.5286328 Co nghia b3 = 6.1693857 t3 = 18.2548018 Co nghia b12 = -4.1375000 t12 = 9.3695925 Co nghia b13 = -2.1125000 t13 = 4.7838705 Co nghia b23 = 0.3875000 t23= 0.8775147 Khong Co nghia b11 = -7.4340143 t11= 22.5991685 Co nghia b22 = -6.6210418 t22= 20.1277578 Co nghia b33 = -5.0127701 t33= 15.2386627 Co nghia He so phuong trinh hoi quy dang thuc Co = 50.96581675 C1 = 1.99523505 C2 = 14.40020987 C3 = 124.27194106 C12 = -0.01655000 C13 = -0.10562500 C23 = 0.00000000 C11 = -0.00297361 C22 = -0.26484167 C33 = -31.32981314

116

MA TRAN THI NGHIEM VA KET QUA TINH TOAN HAM Y2 NANG SUAT MAY

( XAY DUNG THEO PHUONG AN BOX-WILSON ) ________________________________________________________________________ | | | | | HAM Y2 NANG SUAT MAY | | N | X1 | X2 | X3 |---------------------------------------------| | | | | | THI NGHIEM | TINH TOAN |DO LECH BINH PHUONG| |-----------------------------------------------------------------------| | 1 |-1.000|-1.000|-1.000| 454.50 | 453.1363 | 1.8597980 | | 2 | 1.000|-1.000|-1.000| 507.90 | 506.6030 | 1.6821237 | | 3 |-1.000| 1.000|-1.000| 493.80 | 492.8609 | 0.8819967 | | 4 | 1.000| 1.000|-1.000| 530.20 | 529.7776 | 0.1783962 | | 5 |-1.000|-1.000| 1.000| 470.20 | 469.7000 | 0.2499727 | | 6 | 1.000|-1.000| 1.000| 514.70 | 514.7168 | 0.0002824 | | 7 |-1.000| 1.000| 1.000| 510.60 | 509.4246 | 1.3815072 | | 8 | 1.000| 1.000| 1.000| 539.00 | 537.8914 | 1.2289903 | | 9 |-1.682| 0.000| 0.000| 463.80 | 465.3468 | 2.3927364 | |10 | 1.682| 0.000| 0.000| 533.40 | 534.2530 | 0.7275513 | |11 | 0.000|-1.682| 0.000| 474.60 | 475.6508 | 1.1041709 | |12 | 0.000| 1.682| 0.000| 527.20 | 528.5490 | 1.8198498 | |13 | 0.000| 0.000|-1.682| 494.70 | 496.2730 | 2.4743288 | |14 | 0.000| 0.000| 1.682| 516.20 | 517.0268 | 0.6836205 | |15 | 0.000| 0.000| 0.000| 519.40 | 520.8317 | 2.0496358 | |16 | 0.000| 0.000| 0.000| 522.60 | 520.8317 | 3.1270443 | |17 | 0.000| 0.000| 0.000| 519.70 | 520.8317 | 1.2806428 | |18 | 0.000| 0.000| 0.000| 521.80 | 520.8317 | 0.9376922 | |19 | 0.000| 0.000| 0.000| 520.50 | 520.8317 | 0.1099950 | |20 | 0.000| 0.000| 0.000| 521.40 | 520.8317 | 0.3230161 | |-----------------------------------------------------------------------| Se =7.800000 Sr = 24.493351 KIEM TRA TINH TUONG THICH CUA MO HIMH TOAN Bac tu do f1 = 6.00 Phuong sai thich ung Stu = 2.7822 Ty so giua phuong sai thich ung/ phuong sai thi nghiem F = 2.23 Gia tri Fb tra bang theo tieu chuan Fisher Fb : 4.00 *** KET LUAN : Mo hinh thich ung XAC DINH GIA TRI TOI UU CUA HAM Y2 NANG SUAT MAY Cac thong so vao toi uu dang ma x[1] = 1.08682813 x[2] = 0.84790639 x[3] = 0.38635936 Cac thong so vao toi uu dang thuc xt[1] = 254.34140648 xt[2] = 19.23953196 xt[3] = 1.55454374 Gia tri toi uu cua HAM Y2 NANG SUAT MAY la : 539.82099492

117

2.3 QUY HOACH THUC NGHIEM HAM Y3 CHI PHI DIEN NANG RIENG He so phuong trinh hoi quy dang ma bo = 4.2005463 t0 = 139.9386082 Co nghia b1 = -0.3141164 t1 = 15.7732826 Co nghia b2 = -0.3198756 t2 = 16.0624773 Co nghia b3 = -0.1952988 t3 = 9.8068856 Co nghia b12 = -0.0225000 t12= 0.8646920 Khong Co nghia b13 = -0.0225000 t13= 0.8646920 Khong Co nghia b23 = -0.0250000 t23= 0.9607689 Khong Co nghia b11 = 0.2386020 t11= 12.3094726 Co nghia b22 = 0.2545080 t22= 13.1300619 Co nghia b33 = 0.2279980 t33= 11.7624131 Co nghia He so phuong trinh hoi quy dang thuc Co = 16.00136529 C1 = -0.04445865 C2 = -0.36938473 C3 = -4.47821280 C12 = 0.00000000 C13 = 0.00000000 C23 = 0.00000000 C11 = 0.00009544 C22 = 0.01018032 C33 = 1.42498775

MA TRAN THI NGHIEM VA KET QUA TINH TOAN HAM Y3 CHI PHI DIEN NANG RIENG ( XAY DUNG THEO PHUONG AN BOX-WILSON ) ________________________________________________________________________ | | | | | HAM Y3 CHI PHI DIEN NANG RIENG | | N | X1 | X2 | X3 |--------------------------------------------| | | | | | THI NGHIEM | TINH TOAN|DO LECH BINH PHUONG | |----------------------------------------------------------------------| | 1 |-1.000|-1.000|-1.000| 5.27 | 5.7509 | 0.2313084 | | 2 | 1.000|-1.000|-1.000| 4.89 | 5.1227 | 0.0541551 | | 3 |-1.000| 1.000|-1.000| 4.93 | 5.1112 | 0.0328313 | | 4 | 1.000| 1.000|-1.000| 4.55 | 4.4830 | 0.0044942 | | 5 |-1.000|-1.000| 1.000| 5.04 | 5.3603 | 0.1026226 | | 6 | 1.000|-1.000| 1.000| 4.66 | 4.7321 | 0.0052005 | | 7 |-1.000| 1.000| 1.000| 4.69 | 4.7206 | 0.0009361 | | 8 | 1.000| 1.000| 1.000| 4.13 | 4.0924 | 0.0014165 | | 9 |-1.682| 0.000| 0.000| 5.86 | 5.4039 | 0.2080045 | |10 | 1.682| 0.000| 0.000| 4.32 | 4.3472 | 0.0007419 | |11 | 0.000|-1.682| 0.000| 5.97 | 5.4586 | 0.2615179 | |12 | 0.000| 1.682| 0.000| 4.30 | 4.3826 | 0.0068146 | |13 | 0.000| 0.000|-1.682| 5.52 | 5.1741 | 0.1196650 | |14 | 0.000| 0.000| 1.682| 4.60 | 4.5171 | 0.0068743 | |15 | 0.000| 0.000| 0.000| 4.18 | 4.2005 | 0.0004222 | |16 | 0.000| 0.000| 0.000| 4.24 | 4.2005 | 0.0015566 | |17 | 0.000| 0.000| 0.000| 4.28 | 4.2005 | 0.0063129 | |18 | 0.000| 0.000| 0.000| 4.15 | 4.2005 | 0.0025549 | |19 | 0.000| 0.000| 0.000| 4.07 | 4.2005 | 0.0170423 | |20 | 0.000| 0.000| 0.000| 4.21 | 4.2005 | 0.0000894 | |----------------------------------------------------------------------| Se =0.027083 Sr = 1.064561

118

KIEM TRA TINH TUONG THICH CUA MO HIMH TOAN Bac tu do f1 = 8.00 Phuong sai thich ung Stu = 0.1297 Ty so giua phuong sai thich ung/ phuong sai thi nghiem F = 1.76 Gia tri Fb tra bang theo tieu chuan Fisher Fb : 3.70 *** KET LUAN : Mo hinh thich ung XAC DINH GIA TRI TOI UU CUA HAM Y3 CHI PHI DIEN NANG RIENG Cac thong so vao toi uu dang ma x[1] = 0.65824340 x[2] = 0.62841947 x[3] = 0.42829061 Cac thong so vao toi uu dang thuc xt[1] = 232.91217010 xt[2] = 18.14209734 xt[3] = 1.57131625 Gia tri toi uu cua HAM Y3 CHI PHI DIEN NANG RIENG la : 3.95483347 2.4 MA TRAN THI NGHIEM VA KET QUA TINH TOAN HAM D TOI UU TONG QUAT ________________________________________________________________________ | | | | | | | N | X1 | X2 | x3 |--------------------------------------------| | | | | | y1 | y2 | y3 | d1 | d2 | d3 | D | |----------------------------------------------------------------------| | 1 |-1.000 |-1.000|-1.000| 2.31 | 454.5| 5.3 | 0.86| 0.35| 0.71| 0.599| | 2 | 1.000 |-1.000|-1.000| 2.14 | 507.9| 4.9 | 0.89| 0.71| 0.82| 0.804| | 3 |-1.000 | 1.000|-1.000| 2.70 | 493.8| 4.9 | 0.77| 0.63| 0.81| 0.735| | 4 | 1.000 | 1.000|-1.000| 2.47 | 530.2| 4.6 | 0.83| 0.81| 0.89| 0.841| | 5 |-1.000 |-1.000| 1.000| 2.64 | 470.2| 5.0 | 0.79| 0.47| 0.78| 0.663| | 6 | 1.000 |-1.000| 1.000| 2.40 | 514.7| 4.7 | 0.84| 0.74| 0.87| 0.817| | 7 |-1.000 | 1.000| 1.000| 2.97 | 510.6| 4.7 | 0.68| 0.72| 0.87| 0.755| | 8 | 1.000 | 1.000| 1.000| 2.73 | 539.0| 4.1 | 0.76| 0.84| 0.94| 0.843| | 9 |-1.682 | 0.000| 0.000| 3.67 | 463.8| 5.9 | 0.37| 0.42| 0.43| 0.406| |10 | 1.682 | 0.000| 0.000| 2.10 | 533.4| 4.3 | 0.89| 0.82| 0.92| 0.876| |11 | 0.000 |-1.682| 0.000| 2.40 | 474.6| 6.0 | 0.84| 0.50| 0.37| 0.538| |12 | 0.000 | 1.682| 0.000| 3.50 | 527.2| 4.3 | 0.45| 0.80| 0.92| 0.694| |13 | 0.000 | 0.000|-1.682| 2.12 | 494.7| 5.5 | 0.89| 0.64| 0.60| 0.700| |14 | 0.000 | 0.000| 1.682| 3.48 | 516.2| 4.6 | 0.46| 0.75| 0.88| 0.675| |15 | 0.000 | 0.000| 0.000| 2.20 | 519.4| 4.2 | 0.88| 0.76| 0.94| 0.856| |16 | 0.000 | 0.000| 0.000| 2.12 | 522.6| 4.2 | 0.89| 0.78| 0.93| 0.864| |17 | 0.000 | 0.000| 0.000| 2.08 | 519.7| 4.3 | 0.89| 0.77| 0.93| 0.860| |18 | 0.000 | 0.000| 0.000| 2.27 | 521.8| 4.2 | 0.87| 0.77| 0.94| 0.857| |19 | 0.000 | 0.000| 0.000| 2.29 | 520.5| 4.1 | 0.86| 0.77| 0.95| 0.856| |20 | 0.000 | 0.000| 0.000| 2.10 | 521.4| 4.2 | 0.89| 0.77| 0.93| 0.864| |----------------------------------------------------------------------|

119

2.5 QUY HOACH THUC NGHIEM HAM D TOI UU TONG QUAT He so phuong trinh hoi quy dang ma bo = 0.8554745 t0 = 610.7675503 Co nghia b1 = 0.0985749 t1 = 106.0803637 Co nghia b2 = 0.0404240 t2 = 43.5018602 Co nghia b3 = 0.0042361 t3 = 4.5586369 Co nghia b12 = -0.0206065 t12 = 16.9715408 Co nghia b13 = -0.0085303 t13 = 7.0255209 Co nghia b23 = -0.0069373 t23 = 5.7135747 Co nghia b11 = -0.0514644 t11 = 56.8996124 Co nghia b22 = -0.0603807 t22 = 66.7576018 Co nghia b33 = -0.0352044 t33 = 38.9223527 Co nghia He so phuong trinh hoi quy dang thuc Co = -1.91257816 C1 = 0.01203931 C2 = 0.10188303 C3 = 0.76399941 C12 = -0.00008243 C13 = -0.00042651 C23 = -0.00346866 C11 = -0.00002059 C22 = -0.00241523 C33 = -0.22002736

MA TRAN THI NGHIEM VA KET QUA TINH TOAN HAM D TOI UU TONG QUAT

_________________________________________________________________________ | | | | | | | N | X1 | X2 | X3 |---------------------------------------------| | | | | | THI NGHIEM | TINH TOAN |DO LECH BINH PHUONG | |-----------------------------------------------------------------------| | 1 |-1.000|-1.000|-1.000| 0.60 | 0.5291 | 0.0048236 | | 2 | 1.000|-1.000|-1.000| 0.80 | 0.7845 | 0.0003718 | | 3 |-1.000| 1.000|-1.000| 0.73 | 0.6651 | 0.0048371 | | 4 | 1.000| 1.000|-1.000| 0.84 | 0.8380 | 0.0000085 | | 5 |-1.000|-1.000| 1.000| 0.66 | 0.5685 | 0.0088677 | | 6 | 1.000|-1.000| 1.000| 0.82 | 0.7898 | 0.0007586 | | 7 |-1.000| 1.000| 1.000| 0.75 | 0.6767 | 0.0060541 | | 8 | 1.000| 1.000| 1.000| 0.84 | 0.8156 | 0.0007639 | | 9 |-1.682| 0.000| 0.000| 0.41 | 0.5441 | 0.0190648 | |10 | 1.682| 0.000| 0.000| 0.88 | 0.8757 | 0.0000006 | |11 | 0.000|-1.682| 0.000| 0.54 | 0.6167 | 0.0061318 | |12 | 0.000| 1.682| 0.000| 0.69 | 0.7526 | 0.0034772 | |13 | 0.000| 0.000|-1.682| 0.70 | 0.7488 | 0.0024041 | |14 | 0.000| 0.000| 1.682| 0.67 | 0.7630 | 0.0077866 | |15 | 0.000| 0.000| 0.000| 0.86 | 0.8555 | 0.0000009 | |16 | 0.000| 0.000| 0.000| 0.86 | 0.8555 | 0.0000649 | |17 | 0.000| 0.000| 0.000| 0.86 | 0.8555 | 0.0000165 | |18 | 0.000| 0.000| 0.000| 0.86 | 0.8555 | 0.0000030 | |19 | 0.000| 0.000| 0.000| 0.86 | 0.8555 | 0.0000004 | |20 | 0.000| 0.000| 0.000| 0.86 | 0.8555 | 0.0000650 | |-----------------------------------------------------------------------| Se =0.000059 Sr = 0.065501

120

: 0.90468214

: 2.12911341 : 535.04495949 : 4.07977652