CÁC MÁY ĐỊNH LƯỢNG

1. MỤC đÍCH VÀ PHẠM VI ỨNG DỤNG

Trong các nhà máy thực phẩm, quá trình định lượng nguyên liệu, định lượng vật liệu bổ sung và thành phẩm có ý nghĩa lớn để đảm bảo năng suất và hiệu suất sản xuất cũng như mọi chỉ tiêu chất lượng của sản phẩm. 

Đối tượng định lượng rất đa dạng và phong phú như: dạng rời, lỏng ít nhớt, lỏng nhớt, đậm đặc, dẻo, nhão, quánh. Do đó, tùy theo cấu tạo và tính chất của sản phẩm cần định lượng mà có các phương pháp và các thiết bị định lượng khác nhau.

Các máy định lượng thường được lắp ngay dưới boong ke chứa, đặt trước các máy và thiết bị chế biến hoặc các máy trộn v.v... 

2. PHÂN LOẠI

2.1.Theo nguyên tắc định lượng

- Máy định lượng theo thể tích: Cấu tạo đơn giản, dễ sử dụng nhưng mức độ chính xác thấp

-  Máy định lượng theo trọng lượng: Kết cấu phức tạp, giá thành cao nhưng mức độ chính xác cao

Phương pháp định lượng thể tích có sai số từ 2-3% nên chỉ áp dụng khi đo lường sơ bộ. Phương pháp định lượng theo khối lượng có sai số định lượng thấp khoảng 0,1% nên được áp dụng khi cần đo lường chính xác các cấu tử của hốn hợp. 

2.2. Theo phương thức làm việc

- Máy định lượng  liên tục

- Máy định lượng gián đoạn (từng mẻ) 

2.3.  Theo tính chất vật liệu

- Máy định lượng vật liệu rời 

-  Máy định lượng vật liệu dẻo

- Máy định lượng  vật liệu lỏng.

3. CÁC MÁY đỊNH LƯỢNG VẬT LIỆU RỜI

Để định lượng vật liệu rời hay là các sản phẩm hạt, người ta dùng các máy định lượng thể tích và trọng lượng, định lượng liên tục và từng phần. Phương pháp định lượng theo thể tích có sai số lớn hơn nhưng kết cấu máy đơn giản hơn, sai số nằm trong giới hạn cho phép nên vẫn được sử dụng rộng rãi trong nhiều dây chuyền sản xuất.

Những máy định lượng cấp liệu liên tục thường gặp là loại thùng, đĩa, vít tải, băng tải, máy lắc, pittông, rung lắc và dao động cũng như loại trọng lượng làm việc tự động và nửa tự động.

3.1. Thùng định lượng : (Máy định lượng kiểu tang)

3.1.1. đặc điểm và phạm vi ứng dụng:

- Máy định lượng thể tích làm việc liên tục

- Định lượng các sản phẩm dạng rời, dạng hạt, bột v..v

3.1.2. Phân loại:

- Kiểu thùng hình trụ hay thùng có nhiều cạnh (hình 5.1a và 5.1 b): để điều chỉnh dòng sản phẩm nhờ lực ma sát và lực bám dính với bề mặt thùng.

- Kiểu hình quạt: loại hốc (hình 5.1c) và loại cánh ( hình 5.1d):Ở các loại thùng này thì loại thùng trụ nhẵn và có những nếp gợn nhỏ dùng cho sản phẩm bột và hạt nhỏ. Những thùng mài cạnh dùng cho sản phẩm dạng cục nhỏ và cục trung bình.

Hình 5.1. Các thùng định lượng

a) Thùng định lượng hình trụ b) Thùng định lượng có cạnh

c) Thùng định lượng có hốc d) thùng định lượng có cánh

1. Trục thùng 2. Thùng 3. Lỗ để tháo  

Cái nạo để cào vật liệu dư ở trong các ngăn 5. Ngăn

Thùng chứa liệu 7. Trục nạo

Tốc độ vòng của thùng từ 0,025 đến 1m/s. Năng suất của thùng có thể điều chỉnh bằng tấm chắn thay đổi chiều dầy của lớp sản phẩm đi vào, hoặc thay đổi số vòng quay của tang.

Năng suất thùng cấp liệu kiểu tang trơn (Hình 6.1a ) được tính theo công thức : 

Q = 3600 F v k γ γγ γ , kg/h

Trong đó: 

F : Diện tích tiết diện của lố, m2.       

v : Tốc độ trung bình của sản phẩm chảy qua lỗ, (m/s )  

(Thường lấy bằng vận tốc vòng của tang định lượng v = 0,025 - 1 m/s)        

k : Hệ số chứa đầy của cửa xuống liệu, phụ thuộc khối lượng riêng của hạt .       

γ : Trọng lượng riêng của sản phẩm kg/ m3

3.2. đĩa định lượng

3.2.1. đặc điểm và phạm vi ứng dụng:

- Máy định lượng thể tích làm việc liên tục

- Dùng để cấp và định lượng vật liệu dạng hạt nhỏ và dạng bột khô.

- đảm bảo cấp liệu đủ chính xác khi năng suất tương đối lớn.

3.2.2. Sơ đồ kết cấu:

Đĩa quay mâm định lượng (hình 5.2a) là một đĩa quay nằm ngang 1, sản phẩm ở trên đĩa được điều chỉnh bằng ống tiếp liệu di động 3 phủ bên ngoài ống tháo của boong ke. động cơ điện làm quay trục thẳng đứng 4 qua cơ cấu truyền động.

Hình 5.2a. Sơ đồ kết cấu mâm hay đĩa  định lượng

3.2.3.Cấu tạo và nguyên tắc làm việc

Cấu tạo:

1. đĩa chứa liệu 2. Trục 3. đai thang 4. Hộp giảm tốc
2. Bánh răng thẳng 6. Hộp cấp liệu 7. Ống cố định 8. Ống di động
3. Tấm gạt 10. đai ốc 11. Tay quay 12. Cặp bánh răng nón
4. Bánh răng vòng 14. Bánh răng 15. Cánh đảo

Hình 5.2b. Máy định lượng kiểu đĩa

Nguyên tắc làm việc: 

Đĩa 1 lắp cứng trên trục 2 nhận chuyển động quay từ môtơ qua đai thang 3, hộp giảm tốc 4 và cặp bánh răng thẳng 5. Liệu từ hộp chứa liệu 6 chảy qua 2 cánh đảo 15 gắn trên trục 2 (để chóng dính bết) rồi xuống đĩa 1. để điều chỉnh lượng liệu trên đĩa 1, dùng hệ thống ống chắn liệu 7 và 8. Ống 7 phía trong lắp cố định, mặt ngoài ống có tiện ren. Ống 8 lồng ngoài ống 7, đầu phía trên hàn với đai ốc 10 - ăn ren trên ống 7.

Đai ốc 10 hàn với bánh răng vòng 13 ăn khớp với bánh răng 14. Khi tay quay 11 quay truyền chuyển động qua cặp bánh răng nón 12, cặp bánh răng 14 và 13 làm đai ốc 10 quay ăn ren với ống 7 cố định. Do đó cũng làm ống 8 cùng đai 13 vừa quay vừa tịnh tiến dọc trục (lên hoặc xuống) làm thay đổi lượng liệu trên đĩa 1. Dùng gạt 9 (cũng điều chỉnh được vị trí cao thấp) để gạt liệu trên đĩa 1 xuống ống tháo liệu.

Có 2 khả năng điều chỉnh năng suất :

- Thay đổi vòng quay của trục 2 mang đĩa 1.

- Dịch chuyển vị trí ống 8 bằng tay quay 11.

3.2.4. Năng suất của đĩa định lượng :

Năng suất của đĩa định lượng được tính theo công thức: 

Trong đó:  

ρ : Khối lượng riêng của hạt hoặc bột  kg/m3. 

h : Chiều cao nâng ống tiếp liệu 8 so với đĩa (m) 

n: Số vòng quay của đĩa, vòng/phút 

R : Bán kính ống tiếp liệu 8, m. 

ϕ : Góc nghiêng tự nhiên của khối vật liệu khi chuyển động, độ

3.3. Vít định lượng

3.3.1. đặc điểm và phạm vi ứng dụng:

- Máy định lượng thể tích làm việc liên tục

- Vít định lượng dùng để cấp và định lượng sản phẩm dạng hạt, cục nhỏ và dạng bột trong những trường hợp bỏ qua hiện tượng nghiền nát.

- Máy có thể định lượng ở vị trí đặt nằm ngang hay nằm nghiêng một góc nào đó.

3.3.2. Cấu tạo vít định lượng

Hình 5.3. Vít định lượng

3.3.3. Năng suất của vít định lượng:          

Năng suất của vít định lượng được xác định theo công thức : 

Q = 47 D2 SK nγ γγ γ ( kg/h)

Trong đó: 

D : đường kính vít xoắn , m  

S : Bước vít, m    Thường thường : S  = (0,8 - 1,0)  D  

K : Hệ số đổ đầy,  K= 0,8 - 1,0  

n : Số vòng quay của vít xoắn trong 1 phút. đối với sản phẩm linh động

n = 40 - 80 v/ ph, ít linh động hơn thì n = 20 - 40 v/ph. 

γ : Khối lượng riêng của sản phẩm  (kg/m3) để tránh vật liệu tích tụ trong vít định lượng cần phải đảm bảo tỉ lệ:                              

D ≥ (4-5) DC (mm)            

Trong đó : DC : Kích thước lớn nhất của cục sản phẩm .

3.4. Băng tải định lượng  

3.4.1. đặc điểm và phạm vi ứng dụng:

- Máy định lượng làm việc liên tục

- Dùng để cấp và định lượng vật liệu cục nhỏ cũng như vật liệu ẩm dính kết. Với vật liệu ẩm, dính, dùng thanh gạt làm sạch bộ phận chịu tải và bằng vải bông tẩm cao su

- Băng tải định lượng có thể đặt nằm ngang hay nằm nghiêng.

3.4.2. Phân loại:

- Băng tải định lượng theo thể tích.

- Băng tải định lượng theo trọng lượng

3.4.3.  Băng tải định lượng theo thể tích

Hình 5.4. Băng tải định lượng theo thể tích

1. Khung 2. tang dẫn 3. tang căng ( tang kéo) 

4. Băng 5. động cơ điện 6. Hộp giảm tốc dẫn động

7. điểm tựa của thùng chứa liệu 8. Phễu chứa

9. Tấm chắn điều chỉnh 10. Cơ cấu kéo căng

Nhánh băng phía trên đỡ bằng những con lăn định lượng. Dọc theo băng có đặt thanh chắn tạo thành máng nhỏ dẫn sản phẩm cấp liệu. Vật liệu từ thùng chứa liệu được cấp vào băng một cách đều đặn và có thể điều chỉnh theo chiều cao của tấm chắn. Tốc độ của băng lấy từ 0,1 - 0,5m/s.

3.4.4. Băng tải định lượng theo khối  lượng 

- Băng tải định lượng theo khối  lượng tựa trên giá đỡ bản lề

Hình 5.5. Băng tải định lượng theo khối lượng

Trên hình 5.5 cho ta sơ đồ nguyên tắc của băng tải định lượng theo khối lượng; cơ cấu này lắp trên khung, tựa trên giá đỡ bản lề. Sản phẩm cấp bằng băng tải được cân bằng đối trọng; dịch chuyển đối trọng có thể điều chỉnh được năng suất trong giới hạn 1/3. Khi thay đổi độ nghiêng của khung  máy định lượng thì do thay đổi trọng lượng sản phẩm nên hệ thống đòn bẫy tự động thay đổi vị trí điều chỉnh tấm chắn và tiết diện lỗ ra của thùng chứa liệu. 

- Băng tải định lượng theo khối  lượng điều chỉnh bằng điện

Hình 5.6a. Băng tải định lượng theo khối  lượng điều chỉnh bằng điện

1. Băng tải 2. điểm tựa 3. động cơ điện  4. Cánh tay đòn  5. Tay đòn    

6. Cơ cấu cấp liệu dao động điện 7. đối trọng 8. Công tắc điện

Băng tải định lượng theo trọng lượng có thể tự động hoá nhờ thiết bị điện khí nén thủy lực.

Trên hình 5.6a cho biết sơ đồ thiết bị điện để điều chỉnh quá trình làm việc của máy định lượng - Băng tải 1 lắc trên điểm tựa 2 được dẫn động bằng động cơ điện

Tiến hành cân bằng nhờ cơ cấu cánh tay đòn trọng lượng 4 với tay đòn 5 và đối trọng 7. Vật liệu được đưa vào bằng cơ cấu cấp liệu dao động điện 6. Ở tay đòn 5 có hệ thống công tắc điện 8 qua một thiết bị đặc biệt làm thay đổi chế độ làm việc của bộ rung, ảnh hưởng đến việc cung cấp vật liệu, sao cho khôi phục được sự cân bằng của hệ trọng lượng. 

Trên hình 5.6b là sơ đồ một kiểu băng tải định lượng điều chỉnh bằng điện khác. Sự điều chỉnh đó được thực hiện bằng cách thay đổi cơ cấu cấp liệu 7. khi thay đổi trọng lượng của băng tải 1, cơ cấu trọng lượng 2,3 và 4 làm thay đổi vị trí của hệ thống cắt điện 5. Nhờ điều khiển bằng điện mà thay đổi được tỉ số truyền của bộ biến tốc 6, làm chuyển động máy cấp liệu 7

Hình 5.6b. Băng tải định lượng theo trọng lượng điều chỉnh bằng điện để thay đổi tốc độ cấp liệu

1. Băng tải 2,3,4. Cơ cấu trọng lượng 5. Hệ thống cắt điện               

6. Bộ biến tốc 7. Máy cấp liệu

3.5 CÁC MÁY ĐỊNH LƯỢNG THEO TRỌNG LƯỢNG

3.5.1. đặc điểm:

- Máy định lượng trọng lượng loại từng phần một gồm các bộ phận: .

Bộ phận cấp liệu để cấp sản phẩm vào định lượng. .

Thùng chứa để cân. .

Bộ phận điều khiển tự động máy định lượng

- thùng chứa phải có hình dạng như thế nào để nó tiếp nhận được hoàn toàn vật liệu dạng rời dưa vào và tháo liệu ra hết sau khi đã xác định trọng lượng

Các máy định lượng theo trọng lượng có các loại sau:

3.5.2. Máy định lượng bột:

Hình 5.7. Máy định lượng bán tự động dùng cho bột

1. Phễu chứa bột cần cân 6. Lăng trụ

2.Vít tải bột 7,8. Cánh tay đòn3.động cơ điện  9. đối trọng              

4.Bộ giảm tốc 10. Bộ phận đóng cắt điện 5.Thùng định lượng

Trên hình 5.7 là máy định lượng trọng lượng bán tự động dùng cho bột, chuyển bột từ thùng chứa 1 bằng vít tải 2, vít tải này được truyền chuyển động quay từ động cơ điện 3 qua bộ giảm tốc 4. Bột đi vào trong thùng chứa định lượng 5, phần cuối của thùng chứa có gắn lăng trụ 6 tựa trên các tay đòn của cơ cấu trọng lượng 7 và 8, đối trọng 9 và bộ phận đóng cắt điện 10 của động cơ vít tải cấp liệu và đình chỉ việc cấp bột. Tiến hành đóng điện lại cho vít tải cấp liệu ở nút ấn tay 11.

Để điều khiển tự động máy định lượng theo trọng lượng từng phần, người ta dùng bộ phận cơ điện hay điện và khí nén.

3.5.3. Máy định lượng điều khiển bằng khí nén hay thủy lực:

Trên hình 5.8 cho biết các bộ phận để điều chỉnh máy cấp liệu định lượng trọng lượng làm việc liên tục. Máy định lượng trọng lượng là tang có nhiều hốc 1, được cân bằng trên đòn bẩy 2 bằng đối trọng 3 (di động để chỉnh lại cơ cấu định lượng) và 4.

Khi thay đổi trọng lượng, tang 1 truyền động bằng đòn bẩy làm thay đổi vị trí của van 5, điều chỉnh việc cấp không khí nén hay dầu, làm thay đổi vị trí pít tông của động cơ trợ động 6 và cào 7, thay đổi lượng vật liệu do đĩa cấp liệu 8 cung cấp.

Đối với các máy định lượng trọng lượng thì bộ phận đóng điện đơn giản và thuận tiện hơn cả là công tắc thủy ngân; chúng được đặt trên những chi tiết tương ứng của cơ cấu định lượng trọng lượng (đòn bẩy hay thanh lắc) mà vị trí của nó thay đổi trong quá trình cân. Những trang bị định lượng đóng bao tự động thường gặp có cấu tạo khác nhau phụ thuộc vào tính chất cơ lý của sản phẩm cân (bột đường, hạt gạo, chè, kẹo, mì ống và các sản phẩm thực phẩm khác).

Hình 5.8. Máy định lượng điều chỉnh bằng khí nén hay thủy lực

3.5.4. Máy định lượng bằng tế bào quang điện 

Khi định lượng đóng bao có thể dùng máy định lượng cân một lần và các máy định lượng cân nhiều lần. Khi cân một lần thì thực hiện định lượng trọng lượng một phần sản phẩm sau một lần nhận.

Trong các máy định lượng cân nhiều lần để được phần trọng lượng đã biết thì tiến hành cân một vài lần liên tục; điều đó cho phép tăng số lần cân trong một đơn vị thời gian mà không giảm mức chính xác của việc định lượng.

Dưới đây là sơ đồ nguyên lý sự điều khiển tự động máy định lượng bằng tế bào quang điện (hình 5.9):

Bao bì rỗng đưa lên trên bàn quay và đưa về phía bộ phận cấp liệu dao động 1,2. Hộp bao bì đi vào một trong các đĩa cân của đòn cân, trên đĩa cân khác có đặt sẵn mẫu trọng lượng; lắp một màn chắn nhỏ trên đầu đòn cân này, khi đạt đến trọng lượng cân bằng thì tấm chắn đó che nguồn ánh sáng tác dụng lên tế bào quang điện. trong khi đó thì rơle quang điện bị tiêu hao, tác dụng đến các bộ phận thừa hành của thiết bị tự động, làm đình chỉ việc cấp sản phẩm vào trong bao bì. đồng thời cơ cấu bàn quay làm việc, đẩy bao bì đầy ra và đặt lên đó bao bì rỗng khác. Sau đó bộ phận cấp liệu bằng dao động lại tự động làm việc và làm đầy bao bì mới.

Hình 5.9. Máy định lượng trọng lượng nhờ tế bào quang điện                 

1. Phễu nạp liệu 6. lá chắn. 2. Bộ rung 7. Mẫu trọng lượng

3. đèn chiếu sáng 8. bàn cân 4. Ống dẫn luồng sáng 9. Bao bì đã nạp đầy

5.Tế bào quang điện  10. Bao bì rỗng 11. Rơle quang điện

4. CÁC MÁY ĐỊNH LƯỢNG DÙNG CHO SẢN PHẨM DẠNG BỘT NHÀO

4.1. Khái niệm

Định lượng sản phẩm dạng bột nhào nghĩa là  phân chia liên tục từ khối chung ra thành các cục riêng, có thể tích xác định và có trọng lượng tương ứng bằng nhau. Trong khi đó phải đảm bảo tỷ trọng các cục cho đồng đều. Ví dụ như trong sản xuất bánh mì thì sai số định lượng không được vượt quá ± 2,5% trọng lượng trung bình các đoạn. 

4.2. Phân loại

Các máy định lượng thể tích đối với bột nhào thường gặp những dạng sau: 

a/ Các máy định lượng cắt cục bột nhào từ dạng sợi được ép đều đặn từ khuôn ép ra, những đoạn ấy phải có hình dạng xác định và được cắt bằng dao chuyển động với tần số không đổi;

b/ Máy định lượng có thùng lường được nạp đầy bột nhào và tháo ra bằng phương pháp cưỡng bức ;

c/ Các máy định lượng loại dập cắt cục bột nhào thành hình dạng và thể tích xác định từ băng chuẩn bị sơ bộ sản phẩm 

4.2.1. Máy định lượng bột nhào bằng dao lắc:

Cấu tạo và nguyên tắc làm việc:

1. phễu chứa. 2. khuôn ép. 3. dao lắc

Hinh 5.10a. Máy định lượng bột nhào có dao lắc

Trên hình 5.10a cho sơ đồ máy định lượng cắt từng phần bột nhào bằng dao lắc. Bột nhào từ phễu chứa 1 được một hay vài vít xoắn cuốn lấy và đưa đi với tốc độ không đổi qua khuôn ép 2 có profin và tiết diện xác định; trong quá trình cấp liệu thì khối sản phẩm được lèn chặt và bắt buộc phải chuyển động làm các sợi có độ đồng đều lớn về tỷ trọng. Dao 3 lắc với tần số đều cắt các sợi bột thành các thỏi có chiều dài và thể tích bằng nhau.

4.2.2. Máy định lượng bằng thùng lường:

Trên hình 5.10b cho máy định lượng có thùng lường và có pittông thúc ra từng phần. Từ phễu 1 sản phẩm được các trục cán cấp liệu 2 đưa vào trong buồng nhận 3. Trong khi đó tấm chắn cắt 4 và pittông 5 ở vị trí tận cùng bên trái. Tấm chắn 4 và pit tông 5 di chuyển chuyển sang bên phải và bắt đầu cắt khối sản phẩm trong buồng 3, rồi sau đó nó được đẩy vào thùng lường 6 của cơ cấu chia 7.

Thùng liệu chứa đầy bột nhào, còn pít tông 8 nén lò xo 9 về vị trí bên phải. Khi quay cơ cấu chia đi 900 pit tông 8 được giải phóng khỏi áp lực của pit tông 5 dưới tác dụng của lò xo 9, từng phần bột được đẩy ra băng tải 10, từng phần bột này bằng thể tích thùng liệu.

4.2.3. Máy chia có thùng lường và cơ cấu chia quay liên tục:

Được chỉ trên hình 5.11. Thùng có gân 1 cuốn bột nhào đi qua giữa nó và cơ cấu chia 2, cơ cấu chia có buồng liệu hình trụ 3, trong đó có pit tông 4 dịch chuyển. Dưới áp lực của bột nhào lùi theo chiều sâu của buồng liệu cho đến chỗ tựa của con lăn 5 trên cam định hình 6. 

Khi buồng liệu đi ngang qua mép nhọn 7 thì bột nhào được cắt ra khỏi khối sản phẩm chung; khi các con lăn lăn trên hình quạt cố định 8 thì cục bột nhào được pit tông ép từ buồng liệu lên băng chuyền 9. Quay cam 6 có thể điều chỉnh được trọng lượng phần bột nhào cần định lượng.

4.2.4. Máy định lượng mì vằn thắn 

Trên hình 5.12 cho biết sơ đồ làm việc của thiết bị định lượng đập là một bộ phận của máy tự động sản xuất mì vằn thắn. Nó gồm đĩa đập 1 với khuôn đập có hình dạng xác định, băng thép của băng chuyền 2, băng chuyền 3 và khuôn ép 4 cấp bột nhào và thịt xay.

Bột nhào và thịt xay được đưa vào khuôn ép bằng bơm hồi chuyển. Bột nhào có dạng ống và thịt xay được cấp vào trong nó thành từng phần riêng nhờ có bộ phận cắt bằng khí nén. 

Ống bột nhào được cắt bằng dây để tách không khí. Khuôn dập cắt ở ống bột nhào ra những thỏi vằn thắn mì có chứa phần thịt xay. để tránh dính bột nhào, người ta bôi trơn khuôn dập bằng dầu mỡ. 

Thiết bị định lượng tương tự được dùng để phân lượng mỡ, men, làm bánh bích quy, kẹo và những sản phẩm khác trong sản xuất thực phẩm.

Hình 5.12. Sơ đồ máy định lượng mì vằn thắn

1. đĩa dập. 2,3. băng chuyền. 4. Khuôn ép

5. NHỮNG MÁY đỂ đỊNH LƯỢNG SẢN PHẨM THỰC PHẨM LỎNG

5.1. Mục đích và phạm vi ứng dụng

- định lượng sản phẩm lỏng bằng máy được phổ biến rộng rãi trong nhiều ngành sản xuất thực phẩm. Ưu điểm khi định lượng bằng máy :

.  Cải tiến được điều kiện vệ sinh.

. Đảm bảo được năng suất cao.

. Định lượng sản phẩm một cách chính xác.

- Có ba phương pháp định lượng cơ bản: Trọng lượng, thể tích và định lượng theo mức trong đó  phổ biến nhất đối với sản phẩm lỏng là hai phương pháp  định lượng thể tích và định lượng theo mức. 

- Các yêu cầu đối với những máy để rót sản phẩm thực phẩm lỏng chủ yếu là do những tính chất vật lý khác nhau của chúng quyết định (tạo bọt, độ nhớt, độ bay hơi); Ví dụ như bia, săm pa và các đồ uống khác có chứa khí, để giảm tổn thất khí cacbonnic thì phải rót dưới áp suất cao hơn áp suất khí quyển. Người ta tạo nên trong bao bì một áp suất cao bằng áp suất trong bình đựng chất lỏng chảy ra. 

Những sản phẩm có chứa vitamin (nước ép hoa quả và rau) nên rót dưới chân không, trong trường hợp này giảm được hàm lượng oxy trên mặt sản phẩm trong bao bì kín.

Đối với những máy rót các chất lỏng có bọt thì cần các yêu cầu đặc biệt.

5.2. Phân loại các máy rót

Những máy để phân lượng sản phẩm thực phẩm lỏng có thể phân loại theo những dấu hiệu khác nhau. Trong bảng 5.1 nêu ra sự phân loại của máy rót phụ thuộc vào phương pháp rót chất lỏng, cấu tạo của máy và các bộ phận rót.  Bảng 

Bảng 5.1. Phân loại các loại máy rót

- Đối với những sản phẩm có độ nhớt nhỏ: khối lượng riêng từ 0,9 ñến 1,0g/cm3, và ñộ nhớt 0,8 - 8,5 centipoize nhớt như: sữa, crem, rượu, nước, rượu mùi, bia, rượu vang xi rô, nước ép, dầu thực vật, dầu cá, dấm ...  thì có thể dùng các bộ phận rót trong đó chất lỏng cần phân lượng chảy dưới tác dụng của trọng lượng (thiết bị rót, trọng lực). 

- Đối với những sản phẩm có ñộ nhớt cao hơn (hàng chục lần): như dịch cà chua, váng sữa, dịch rau, mứt nhừ, kem cốc ... người ta phân lượng những sản phẩm ấy nhờ ép cưỡng bức chúng trong những dụng cụ ñặc biệt của máy định lượng.

5.3. Các cơ cấu rót của máy định lượng 

5.3.1. Cơ cấu rót kiểu van

a.Cấu tạo:

1. Bình lường

2. Van 3 chiều

3,4. Ống

5. Ống rót nguyên liệu vào bao bì

Trên hình 5.13a, chỉ cơ cấu rót kiểu van đơn giản nhất, nó gồm có bình lường 1, van ba chiều 2, ống 3, ống nối 4 để nạp đầy bình lường và ống nối 5 ñể rót thể tích đã đo lường vào bao bì chứa.

b.Nguyên tắc làm việc: Thể tích chất lỏng đi vào trong bình lường 1 phụ thuộc vào vị trí đầu bên dưới của ống 3 hở cả hai đầu.  Khi nút của van ba chiều tại vị trí chỉ ở phần bên phải của hình vẽ, chất lỏng dưới áp suất thủy tinh đi vào trong bình lường, đẩy không khí trong bình ra qua ống 3. Khi chất lỏng dâng đến mép dưới của ống thì không khí không ra được nữa, còn chất lỏng ở trong bình lường được dâng lên cao hơn mép dưới của ống một đoạn, phụ thuộc vào mực chất lỏng ở trong thùng rót. Áp suất không khí trên chất lỏng sẽ ngăn cản việc nạp tiếp tục vào bình lường, còn lối ra của chất lỏng bị đóng; chất lỏng trong ống 3 sẽ dâng lên và theo quy tắc bình thông nhau nó được xác định bằng mực chất lỏng ở trong thùng rót. Như thế là chấm dứt một chu trình định lượng. Thể tích được điều chỉnh bằng cách nâng lên hoặc hạ ống 3 xuống.

Để tháo chất lỏng vào bao bì chứa, thì quay nút của van ba chiều ngược kim đồng hồ một góc 900, như đã chỉ ở phần bên trái hình vẽ. 

Tuỳ theo cách quay van mà những máy dùng cơ cấu rót này thuộc loại quay tay, bán tự ñộng và tự ñộng.

Chất lỏng chảy ra càng nhanh, thì năng suất máy càng lớn, trong những ñiều kiện khác giống nhau.

c. Tính toán năng suất chất lỏng:Trên hình 5.13b cho sơ ñồ ñể xác ñịnh năng suất chất lỏng chảy ra :

Ký hiệu :  

E - Diện tích tiết diện của bình lường  

f - Diện tích lỗ ở đáy bình   H - Chiều cao bình ñựng  

Hx - Mức chất lỏng trong bình ở thời điểm ñang xét 

τ - Thời gian chảy hết chất lỏng  

µ - Hệ số lưu lượng  

dω - Thể tích chất lỏng vô cùng nhỏ chảy ở trong bình ra trong thời gian d 

dH - Mức biến ñổi chất lỏng vô cùng nhỏ sau thời gian d  

dτ - Khoảng thời gian vô cùng nhỏ  

g - Gia tốc trọng trường.

5.3.2. CƠ CẤU RÓT KIỂU VAN XOÁY đỂ RÓT đẲNG ÁP CHẤT LỎNG CÓ NẠP KHÍ .

Để tránh tổn thất khí khi rót chất lỏng có nạp khí người ta nạp đầy bằng cơ cấu rót đẳng áp đặc biệt. Trên hình 5.14a cho mặt cắt của van để rót đẳng áp chất lỏng có nạp khí ( ví dụ như bia) 

- Chu trình làm việc của cơ cấu rót đẳng áp : 

a/ Nạp đầy khí vào bao bì, áp suất của khí bằng áp suất dư, chất lỏng sẽ được rót ở áp suất đó .

b/ Mở lỗ nạp chất lỏng.

c/ Chất lỏng chảy vào bao bì chứa không có chênh lệch áp suất (dưới tác dụng của trọng lượng bản thân) 

d/ Nạp vào đầy bao bì đến mực chất lỏng đã định trước (thông thường thì không có thiết bị định lượng).

e/ đóng lỗ nạp chất lỏng.

- Cấu tạo và nguyên tắc làm việc:

Trong thân van 4 có ba lỗ khoan dưới những góc khác nhau. Ở trong vỏ van 11 cũng có 3 rãnh 1,2,3 tương ứng. Phần bên trên của vỏ van nối liền với đáy 12 của thùng rót còn phần bên dưới thì nối với khớp trục 5, tiếp dưới là hình nón định tâm 9 có vành cao su 10.

Các ống 6, 8, 13, 14 thông với thùng rót để nạp chất lỏng vào bao bì. Rãnh vòng 15 nối khoang trong của bao bì cần nạp đầy với ống 13; ống hình ô van 8, như ta thấy ở mặt cắt A -A, đi trong ống 6, kết thúc bằng lỗ 7. Tay gạt 16 quay thân van 4 một cách liên tục, hợp lý. Trong những máy rót tự động thì tay quay có prôfin phức tạp (cam); khi quay bàn quay thì tay quay được lăn trên tấm định lượng cố định; nhờ đó mà thân van được quay theo với quy tắc đã quy định theo thời gian và không gian. 

Các vị trí tiếp nhau của thân van chỉ trên hình 5.14b.

Ở vị trí làm việc thứ nhất, rãnh 2 mở và chai được nạp đầy khí từ ở thùng khí có áp suất. Ở vị trí làm việc thứ hai thì các rãnh 1 và 3 mở và chai được nạp đầy chất lỏng qua rãnh 1. Khi bị chất lỏng đẩy ra khỏi chai đi vào thùng chứa khí theo rãnh 3. 

Chất lỏng nạp đầy vào chai đến mực h1, chỗ có lỗ 7 của ống 8. Bên trên chất lỏng còn có khí không có chỗ ra, chất lỏng sẽ được nâng lên theo ống 3 và theo quy tắc bình thông nhau, nó được xác định bằng mực chất lỏng ở trong thùng áp lực.

Ở vị trí thứ ba, thân van ngừng nạp chất lỏng và làm thông thể tích bên trong của bao bì cần nạp đầy với thể tích ở thùng rót theo hai đường ống 2 và 3. Lúc này chất lỏng ở trong ống 3 chảy ra làm dâng mực chất lỏng ở trong chai lên đến h2, còn lượng khí tương ứng lại từ chai theo đường ống 2 quay ngược về thùng.

Ở vị trí thứ 4 khâu van phân cách hoàn toàn bao bì với thùng rót và chất lỏng ở trong ống 1 lại chảy vào chai làm dâng mực chất lỏng trong chai đến h3. 

Điều chỉnh vị trí của lỗ 7 theo chiều cao, có thể nạp đầy bao bì tới mức sai số cho phép trong thực tế.

5.3.3. CƠ CẤU RÓT KIỂU VAN CÓ BÌNH LƯỜNG CỐ ĐỊNH

a. Cấu tạo:

Trên hình 5.15 chỉ ra thùng rót 1, nối với đáy là bình lường 2 gồm hai ngăn a và b. Van nút 3 cho phép cắt ngăn b trong những trường hợp phải giảm lượng chất lỏng đổ vào bao bì (thường thì thể tích a và b bằng nhau, bởi vậy khi cắt ngăn b thì việc nạp giảm đi một nữa). Hình nón 4 để định tâm miệng chai bắt buộc nâng các khung 10, 12, 13 do các chai 5 bị dâng lên, khi đó lò xo 11 bị nén. 

b. Nguyên tắc làm việc: Khi nâng khung 10, 12, 13, lò xo nén 6 có thể giãn dài và van 8 ép lên đế 9, tách bình lường khỏi thùng rót.

Khi thanh ngang bên trên 13 đi đến vòng kẹp 14 thì nâng vòng kẹp này lên, thanh 15 có lắp van 7 ở đầu dưới cũng được nâng lên cùng với chúng. đúng lúc đó chất lỏng bắt đầu ở trong bình lường chảy ra. 

Sau khi hạ chai xuống lò xo 11 dưa hệ thống về vị trí ban đầu, bình lường được đổ đầy chất lỏng và chu trình làm việc đã mô tả được lặp lại như cũ.

Khác với cơ cấu có bình lường di động đã mô tả trong thiết bị ấy không yêu cầu bít kín bằng đệm giữa đáy thùng rót và bình lường.

5.3.4. CƠ CẤU RÓT KIỂU VAN TRƯỢT

a.Cấu tạo:

Trên hình 5.16 chỉ van trượt hình trụ dùng như cơ cấu đóng kín của máy rót. Thùng rót 1 nối với thân rỗng 2, bên trong có đặt van trượt hình trụ 3. Van trượt được nâng lên hay hạ xuống là nhờ tay gạt 4, đảm bảo việc nạp hoặc không nạp chất lỏng từ thùng 1.

b. Nguyên tắc làm việc:

Trên hình vẽ chỉ ra hai vị trí của van trượt, có lỗ tương ứng với sự mở lỗ chảy (bên phải) và đóng lỗ chảy (bên trái) để nạp chất lỏng từ thùng rót vào chai.

Trong các máy có chi tiết che kiểu van trượt mới, thực hiện được những chức năng phức tạp nhất, phản ánh kịp thời khi có hay không có bao bì dưới cơ cấu rót. Van trượt tự động nhận vị trí cần thiết (mở, đóng), còn hốc trong thân van trượt hình trụ cho phép chất lỏng đong bằng chi tiết định lượng quay trở về thùng rót.

Lượng chất lỏng chảy ra hay thời gian nạp đầy bao bì khi mực chất lỏng ở trong thùng rót không đổi có thể tính toán theo công thức.         

5.3.5.CƠ CẤU RÓT CÓ BÌNH LƯỜNG VÀ VAN TRƯỢT

a. Cấu tạo:

Lò xo 9 và con lăn 10 dịch chuyển theo cơ cấu cam có profin tương ứng đảm bảo sự dịch chuyển thẳng đứng của van trượt

b. Nguyên tắc làm việc: Khi nâng van trượt lên một đại lượng H thì bình lường 2 dùng chứa chất lỏng được nâng lên, mép bên trên của nó nằm cao hơn mực chất lỏng như đã chỉ bằng đường chấm chấm. đồng thời xảy ra sự trùng khít các lỗ 4 và 6 của cặp van trượt, nhờ đó mà chất lỏng ở trong bình lường chảy vào bao bì chứa.

Sau khi chảy hết chất lỏng thì bình lường được hạ xuống lại được nạp chất lỏng và lặp lại chu trình làm việc đã mô tả. 

Sưu tầm và biên soạn bởi: Valve Men Team./.

Xem lại: Thiết bị thực phẩm - Các máy ép

Xem tiếp: Thiết bị thực phẩm - Các máy để rửa bao bì sản phẩm lỏng