Giáo trình Máy nông nghiệp - Chương 2: Thiết bị cắt thái và nghiền đập

  -51-
Chương III 
THIẾT BỊ CẮT THÁI VÀ NGHIỀN ĐẬP 
3.1. CẮT THÁI 
3.1.1. Mục đích, yêu cầu kỹ thuật và phân loại 
a) Mục đích 
Cắt thái là quá trình phân chia nguyên liệu thành các phần tử có hình 
dạng và kích thước phù hợp với mục đích chủ yếu là chuẩn bị cho các quá 
trình chế biến tiếp theo như nấu chín, chiên, sấy,.... 
b) Yêu cầu kỹ thuật 
- Có tính vạn năng, nghĩa là có thể thái được nhiều loại vật liệu khác 
nhau. 
- Có thể điều chỉnh để thái được nhiều kích thước khác nhau phù hợp với 
từng loại gia súc gia cầm 
- Khi thái củ quả ít bị gẫy vụn, rau cỏ tươi tránh bị ép mất nước. Với 
những thân cây cứng máy có khả năng làm mềm ra. 
- Có khả năng cơ khí hoá việc cung cấp nguyên liệu vào máy và thu 
sản phẩm thái ra mà không cần nhiều người phục vụ để đảm bảo công việc 
liên tục điều hoà. 
- Năng suất cao 
- Mức tiêu thụ năng lượng riêng thấp. 
- Cấu tạo đơn giản, sử dụng thuận tiện, dễ chăm sóc điều chỉnh, dễ 
tháo lắp để mài dao. 
c) Phân loại 
- Theo nhiệm vụ: máy cắt thái rau cỏ, máy cắt thái củ quả, máy cắt 
thái thịt cá 
- Theo loại cấu tạo của bộ phận làm việc: máy thái kiểu đĩa, máy thái 
kiểu trống, máy thái kiểu li tâm 
- Theo vị trí của bộ phận làm việc: máy có bộ phận làm việc đặt thẳng 
đứng, máy có bộ phận làm việc đặt nằm ngang 
- Theo cách truyền động: máy thái tay quay, máy thái đạp chân, máy 
thái dùng động cơ 
  -52-
- Theo nguyên tắc sử dụng: máy thái tĩnh tại, máy thái di động 
3.1.2. Nguyên lý làm việc và nguyên lý cấu tạo 
a) Máy thái rau cỏ 
Máy thái rau cỏ thướng có nguyên lý làm việc của “dao cầu thái 
thuốc”, nghĩa là quá trình cắt thái được thực hiện bằng một lưỡi dao chuyển 
động quay và một lưỡi dao cố định (tấm kê) đồng thời vật thái được đưa 
vào cho dao thái (hình 3.1a). Như vậy, về nguyên lý cấu tạo, máy thái rau 
cỏ gồm: 
Hình 3.1. Sơ đồ các bộ phận thái rau cỏ 
a) sơ đồ máy; b) bộ phận thái kiểu đĩa, c) bộ phận thái kiểu trống 
1- băng chuyền; 2- trục cuốn; 3- tấm kê; 4- dao thái 
- Bộ phận cung cấp gồm cặp trục cuốn 4 kết hợp với băng chuyền 5 để 
nén và đưa rau cỏ vào bộ phận thái. 
- Bộ phận thái gồm một số dao thái 1 (thường chuyển động quay) và 
một tấm kê 2. Dao thái được lắp vào đĩa hay cánh lắp dao 3 đối với dao 
thẳng và dao cong (hình 3.1b) hoặc lắp vào trống lắp dao 6 với dao dạng 
xoắn (hình 3.1c). 
Ngoài ra máy có trang bị dây chuyền thu sản phẩm thái, bộ phận động 
lực, bộ phận truyền động và khung. Việc điều chỉnh độ dài đoạn thái được 
thực hiện bằng hai cách: hoặc thay đổi số dao lắp trên đĩa hay trống hoặc 
thay đổi vận tốc đưa rau cỏ vào bộ phận thái. Muốn có độ dài đoạn thái 
ngắn ta có thể giảm vận tốc đưa rau hoặc lắp tăng thêm số dao, muốn có 
độ dài đoạn thái dài hơn thì làm ngược lại. Ngoài ra cần phải giải quyết 
vấn đề điều chỉnh khe hở giữa lưỡi dao và tấm kê khoảng 0,5÷1mm để thái 
a) 
b)
c) 
  -53-
được gọn và dễ. Dao tháI rau cỏ có cạnh sắc dạng lưỡi thẳng, lưỡi cong 
b) máy thái củ quả 
Các máy thái củ quả thường theo nguyên lý làm việc của dao “bào gỗ” 
nghĩa là lưỡi dao được lắp ở khe thủng của thân đĩa hay trống lắp dao sẽ 
cắt nạo vật tháI đang tự vào mặt thân đĩa hay trống lắp dao đó thành những 
lát thái (dày mỏng tuỳ theo độ nhô của lưỡi dao so với mặt đĩa hay trống 
lắp dao). Lát thái sẽ trượt trên mặt dao chui qua khe thủng mà thoát ra phía 
mặt kia của thân đĩa hay trống lắp dao (hình 3.2). Như vậy, về nguyên lý 
cấu tạo, máy tháI củ quả thường có các bộ phận chính như sau: 
Bộ phận thái gồm một số lưỡi dao 1 được lắp trên đĩa 2 hay trống 4 ở 
những khe thủng (để lát thái chui qua). Muốn có lát thái có độ dày mỏng 
khác nhau người ta có thể điều chỉnh độ nhô của dao so với mặt đĩa hay 
trống Để thái thành những lát rộng bản dao tháI có dạng lưỡi thẳng liền. 
Để thái thành những lát thái hẹp dao thái có dạng lưỡi răng lược. Hai lưỡi 
dao răng lược liên tiếp nhau được bố trí xen kẽ nhau sao cho phần có cạnh 
sắc của lưỡi dao này trùng với phần không có cạnh sắc của lưỡi dao kia. 
Như vậy, sau một vòng quay của đĩa cứ hai dao mới cắt hết một lớp vật 
thái, do đó số dao lắp trên đĩa phải chẵn. 
Bộ phận cấp liệu là một thùng đựng củ quả 3, thành thùng có độ 
nghiêng nhất định để củ quả tự cung cấp vào bộ phận thái nhờ trọng lượng 
bản thân. Thành tiếp giáp với đĩa hay trống có một khoảng diện tích hở để 
củ quả tiếp xúc với mặt đĩa và được lưỡi dao nạo thành lát. 
Bộ phận động lực có thể là động cơ hoặc quay tay, đạp chân, bộ phận 
truyền động có thể là truyền động đai hoặc bánh răng. 
  -54-
 a) b) 
Hình 3.2. Sơ đồ cấu tạo bộ phận thái củ quả 
a) bộ phận thái kiểu đĩa; b) bộ phận thái kiểu trống 
Ưu điểm: làm việc bền vững, năng xuất cao, cấu tạo đơn giản dễ sử 
dụng, điều chỉnh bề dày lát thái thuận tiện 
Nhược điểm: lát thái còn bị vụn do củ quả bị xoay khi thái độ tự ép 
của lớp củ quả chưa đủ giữ chặt cho củ quả khỏi bị xoay trượt đi. Trường 
hợp dao lưỡi răng lược thì thái ra nhiều mảnh vụn gây tăng chi phí năng 
lượng giảm năng xuất so với thái bằng lưỡi dao thẳng liền. 
Máy thái củ quả kiểu li tâm theo nguyên lý là củ quả xoay theo mâm 
1, do lực ly tâm văng ra tựa sát vào thành thùng chứa củ quả 3 gặp lưỡi 
dao 2 lắp ở khe thủng của thành thùng sẽ được nạo thành lát lọt ra ngoài 
thành thùng (hình 3.3). Kiểu ly tâm này nói chung có nhược điểm lát thái 
kém đều, mức tiêu thụ năng lượng riêng cao. 
Hình 3.3. Sơ đồ bộ phận thái củ quả kiểu ly tâm 
3.1.2.3. Máy cắt thái thịt cá 
Để phân chia thịt cá thành các mảnh, khối, khúc người ta thường dùng 
nhiều loại máy cắt thịt cá khác nhau (hình 3.4). 
  -55-
Hình 2.4. Sơ đồ cấu tạo máy cắt thịt cá 
Trên Hình 3.4a là sơ đồ máy cắt thịt, cá kiểu dao đĩa. Vật liệu cắt 2 
được cung cấp cưỡng bức vào bộ phận cắt nhờ băng truyền 4 đặt nằm 
ngang. Để vật liệu được giữ chặt không bị xoay trượt khi cắt, trên băng tải 
có gân vấu tựa 3. Dao cắt có dạng đĩa tròn, gồm một số đĩa lắp trên một 
trục đặt vuông góc với hướng chuyển động của nguyên liệu. Muốn có chất 
lượng lát cắt tốt, vật liệu ít biến dạng thì tỷ số vận tốc vòng của dao vt và 
vận tốc của vật liệu vn thường lấy bằng 20 ÷30. 
Trên hình 3.4b là sơ đồ máy cắt nhiều dao. Cấu tạo gồm trục 1 trên đó 
có lắp bộ dao đĩa 2 quay với vận tốc vòng vt. rulô 4 lắp trên trục 3 có 
nhiệm vụ cung cấp vật liệu vào cho dao cắt với tốc độ cấp liệu vn tỷ lệ vt : 
vn = 3÷5. Trên bề mặt rulô có những rãnh vòng tương ứng với mỗi rãng 
vòng có một lưỡi dao đi qua, khoảng cách giữa các rãnh vòng qui định bề 
rộng lát cắt. 
Trên hình 3.4c là sơ đồ cơ cấu làm việc của dao đĩa lắp trên một trục, 
nguyên liệu tự ăn dao qua vùng làm việc do ma sát sinh ra giữa vật liệu cắt 
và dao. Ở đây mô men lực cản cắt phải nhỏ hơn mô men lực ma sát xuất 
hiện trên bề mặt tiếp xúc của dao với vật liệu cắt. 
Trên hình 3.4e là sơ đồ cấu tạo của cơ cấu làm việc có dao đĩa lắp trên 
  -56-
2 trục song song và vật liệu cắt tự ăn dao qua vùng làm việc. Tự ăn dao 
được thực hiện nhờ ma sát sinh ra giữa vật liệu và dao. Tốc độ cho vật liệu 
ăn dao sẽ nhỏ nhất ở thời điểm ăn dao trung bình khi ngập hết nửa thứ nhất 
của đĩa suốt hành trình chuyển động và lớn nhất khi vật liệu cắt chứa đầy 
hoàn toàn tiết diện của rãnh đặt đĩa. 
Trên hình 3.4f là sơ đồ các bộ phận làm việc của máy cắt có dạng 
băng lưỡi cưa. Ở đây băng lưỡi cưa chuyển động với vận tốc vt, băng tải 
cấp vật liệu chuyển động với vận tốc là vn. Tỷ lệ giữa các tốc độ từ 50 ÷ 
5.000, trong đó tốc độ chuyển động của băng tải thường lấy trong phạm vi 
từ 10 ÷ 50m/s. Bánh đai chủ động đặt phía dưới còn bánh đai kéo căng thì 
ở phía trên. Trên máy có thể lắp một hay một số lưỡi cưa làm việc đồng 
thời hoặc liên tiếp nhau. 
Như vậy, về nguyên lý cấu tạo máy cắt thịt cá gồm có các bộ phận 
chính như sau: 
- Bộ phận cấp liệu: Việc cấp liệu vào bộ phận cắt có thể là cưỡng bức 
hoặc tự kéo. Cung cấp cưỡng bức được thực hiện chủ yếu nhờ băng tải, khi 
đó vật liệu được nạp lên băng và băng sẽ vận chuyển đến bộ phận cắt (hình 
3.4a,b,e,f). Cung cấp kiểu tự kéo được thực hiện do ma sát của dao với vật 
liệu, khi đó vật liệu tự di chuyển vào bộ phận cắt. Trong một số trường 
hợp, vật liệu tự cung cấp nhờ trọng lượng của bản thân và lực ma sát xuất 
hiện khi nó tiếp xúc với bộ phận cắt có ở những máy cắt có sử dụng phễu 
cấp liệu dạng hình chóp hoặc hình nón (hình 3.4c). 
  -57-
Hình 2.5. Các loại dao cắt 
a) dao đĩa răng; b) dao đĩa trơn; c, d) dao cong; e,f) dao lưỡi cưa 
- Bộ phận cắt: Để cắt thịt, cá người ta thường dùng các loại dao như 
trên Hình 3.5. Tuỳ thuộc vào loại nguyên liệu, tính chất cơ lý và cấu trúc 
của chúng, chất lượng cắt và hình dạng sản phẩm nhận được sau khi cắt 
mà lựa chọn dạng dao, góc mài dao, độ sắc, độ dày của dao cho thích hợp. 
Để phân chia vật liệu theo mặt phẳng thành những mẩu miếng có kích 
thước xác định người ta thường dùng dao đĩa (hình 3.5a,b) và dao lưỡi cưa 
(hình 3.5e,f). Dao đĩa thường được lắp trên trục quay, người ta cũng có thể 
lắp nhiều đĩa dao song song, khi đó với cùng một lần cắt nguyên liệu được 
phân chia thành nhiều phần. Dao lưỡi cưa thường được liên kết với cơ cấu 
truyền động tay quay-thanh truyền hoặc bánh lệch tâm để thực hiện 
chuyển động tịnh tiến qua lại. 
Để băm nhuyễn thịt cá người ta thường dùng các loại dao cong (hình 
3.5c,d). Các loại dao này được lắp thành hàng trên trục quay. 
- Bộ phận truyền động: Để thực hiện quá trình cắt, dao có thể thực 
hiện chuyển động quay, tịnh tiến hay chuyển động phức tạp nhờ cơ cấu 
dẫn động tay quay- thanh truyền, bánh lệch tâm hay dẫn động bằng thuỷ 
lực và khí nén (hình 3.6). 
  -58-
Hình 3.6. Cơ cấu truyền động cho dao 
a) cơ cấu thay quay - thanh truyền; b) thanh trượt; c) dẫn động bằng khí 
nén hay thuỷ lực; 
d) một cánh tay đòn; e) hai cánh tay đòn; f) cơ cấu lệch tâm. 
2.1.3. Cấu tạo và cách sử dụng của một số máy thái 
a) Máy thái rau cỏ PCC-6. 
Là máy thái kiểu đĩa, di động được, chuyển và thu vật thái đều được 
cơ khí hoá do Liên Xô (cũ) chế tạo (hình 3.7) 
Theo kiểu chuyền bằng không khí gồm có 2 cánh quạt 3 được lắp vào 
mặt bên của thân cánh lắp dao 24 dùng để tạo nên luồng gió đẩy thức ăn 
vào ống dẫn của bộ phận thu thức ăn và ra ngoài. 
Bộ phận truyền động: truyền động từ động cơ điện 1,6kW tới trục 
chính lắp dao 25 nhờ đai chuyền 2. Truyền động quay của trục chính được 
truyền qua 3 cặp bánh răng trụ 8-9, 14-15, 16-17 một cặp bánh xích 18- 19 
để truyền chuyển động cho hai trục cuốn và băng truyền cung cấp. Để 
đóng mở bộ phận truyền động tới trục cuốn nhờ một khớp li hợp 13 bằng 
cách thay đổi cặp bánh răng 14- 15 ta có thể được 6 độ dài đoạn thái khác 
nhau 6, 15, 25, 27, 40, 104 
Khi sử dụng, rau cỏ do người phục vụ xếp lên băng truyền đều đặn tự 
động đưa rau vào hai trục cuốn, trục cuốn cuốn vào họng thái. dao sẽ thái 
thành từng đoạn rơi xuống đáy của vỏ máy các cánh quạt sẽ hất văng rau 
đã thái lên đồng thời nhờ gió do quạt tạo ra thổi theo ống dẫn đưa lên cao 
và ra ngoài. 
  -59-
Hình 3.7. Máy thái rau cỏ PCC-6 
1- khung máy; 2- băng chuyền cung cấp vật thái; 3 – vít điều chỉnh độ 
căng băng chuyền; 4- trục cuốn dưới; 5- trục cuốn trên; 6- lò xo điều chỉnh 
độ nén; 7- tấm kê thái; 8- cánh lắp dao; 9- cánh quạt; 
10- bu lông lắp dao; 11- vít điều chỉnh khe hở giữa dao và tấm kê; 12- ống 
dẫn không khí; 13- động cơ điện; 14- bánh đai; 15- bộ li hợp; 16- các cặp 
bánh răng điều chỉnh độ dài đoạn thái. 
b) Máy thái củ quả PKP-2,0 
Máy thái PKP-2,0 là loại máy thái kiểu đĩa, đặt thẳng đứng có thể 
quay tay hoặc dùng động cơ (hình 3.8). 
  -60-
Hình 3.8. Máy thái củ quả PKP-2,0 
1- thùng đựng củ quả; 2- đĩa lắp dao; 3- dao thái; 4- máng thoát sản phẩm 
thái; 5- trục quay; 
6- tay quay; 7- bánh đai. 
Máy gồm có thùng đựng củ quả 1 có dạng nón cụt, phần dưới lắp về 
một bên trục máy, cửa cấp liệu kề sát với vùng quay của dao. Củ quả chất 
vào thùng, do trọng lượng bản thân sẽ ép sát vào mặt đĩa lắp dao. Đĩa dao 
2 bằng gang, đường kính 600mm, trên đó có lắp 4 dao lưỡi thẳng ở 4 khe 
thoát lát thái. Dao thái có 2 lưỡi: lưỡi thẳng liền dùng để thái thành lát 
rộng, lưỡi răng lược dùng để thái thành lát hẹp (bề rộng lát thái 15-20mm). 
Các dao thái lắp nghiêng 30o so với mặt đĩa. Máng thoát sản phẩm thái 4 
đặt phía dưới đĩa dao gắn liền với vỏ bao đĩa. Trục quay 5 có hai gối đỡ bi. 
Tay quay 6 lắp với bánh đai 7. 
Để điều chỉnh chiều dày lát thái, trên dao có các lỗ dài vặn bu lông để 
có thể dịch vị trí dao so với mặt đĩa. Khi sử dụng có thể cho máy chạy 
bằng động cơ hoặc quay tay. Đổ đầy củ quả vào thùng chứa. Củ quả sẽ dồn 
vào cửa cấp liệu, ép vào mặt đĩa, được các dao nạo thành lát. Các lát thái 
chiu qua khe hở, thoát ra ngoài qua máng thoát 4. Khi cần thái lát hẹp thì 
thao lắp dao cho các lưỡi răng lược làm việc. Chú ý trong trường hợp này, 
cứ hai dao răng lược mới cắt hết một lớp vật thái, nghĩa là phải lắp số dao 
chẵn. Máy thái PKP-2,0 có khả năng thái tốt đối với nhiều loại củ quả. Tuy 
nhiên khi thái lát hẹp thì bị gãy vụn nhiều. 
c) Máy cắt nghiền thịt kiểu vít xoắn 
Máy cắt nghiền thịt kiểu vít xoắn là loại máy này làm việc liên tục 
dùng để cắt nghiền nhỏ thịt và đùn thành sợi (hình 3.9). 
  -61-
Hình 3.9. Máy nghiền thịt kiểu vít xoắn 
1- vít xoắn; 2- vỏ máy; 3- bộ lưỡi dao; 4- lưới sàng; 5- vòng ép; 6- đai ốc 
điều chỉnh. 
Bộ phận cung cấp là vít xoắn 1 có bước xoắn giảm dần theo hướng 
chuyển động để vừa nạp liệu tốt ở phía phễu cấp liệu vừa tăng khả năng 
nén ép ở phía sản phẩm đi ra. 
Vít xoắn quay trong vỏ máy 2 đảm bảo việc đẩy vật liệu di chuyển 
theo chiều dọc trục, tạo ra lực ép cần thiết để đùn sản phẩm qua bộ phận 
cắt và lưới sàng ra ngoài. Bộ phận nghiền gồm các lưỡi dao quay 3 lắp 
từng cặp với các lưới sàng kim loại 4 có kích thước lỗ sàng giảm dần theo 
hướng chuyển động của sản phẩm. 
Ở cửa ra có đặt vòng ép 5, khi vặn đai ốc 6 vào thì sẽ xiết chặt dao 
trên lưới sàng đảm bảo cắt tốt hơn và có thể cắt được cả các màng mỏng 
của thịt. 
2.1.4. Tính toán máy cắt thái 
a) Tính toán máy thái rau cỏ 
¾ Năng suất của máy thái rau cỏ 
Năng suất lý thuyết được tính như sau: 
 Q = 60atbblkγn 
 Trong đó atb - chiều cao trung bình của họng thái, atb = 2
maxmin aa + , 
m; 
 b - chiều rộng của họng thái, m; 
 l - độ dài đoạn thái, m; 
 k - số dao; 
 γ - khối lượng thể tích của lớp rau cỏ được trục cuốn nén, 
  -62-
kg/m3; 
 n - số vòng quay của máy, vg/ph. 
Năng suất thuần tuý và năng suất thực tế được xác định bằng đo cụ thể 
khi cho máy làm việc. 
¾ Độ dài đoạn thái 
Độ dài đoạn thái l tính theo lý thuyết bằng công thức sau đây: 
 2. . (1 ) ;
.
crl mm
i k
π ε−= 
 Trong đó rc - bán kính của trục cuốn, mm; 
 ε - độ trượt của trục cuốn trên lớp rau cỏ (ε ≈ 0,05); 
 i - tỷ số truyền từ trục máy tới trục cuốn. 
Đo thực tế: xác định bằng trị số độ dài trung bình ltb của các đoạn thái 
được phân loại theo các trị số li (ví dụ, phân loại theo l0 = 0, l1 = 10mm, l2 
= 20mm,), rồi tính theo công thức: 
1
2 ;
i i
i
tb
l lP
l mm
P
++
=
∑
 P - khối lượng mẫu rau cỏ đã thái, P = ΣPi (có thể lấy P = 
100g); 
 Pi - khối lượng các đoạn thái có độ dài từ li đến li+1 (ví dụ, P0 
gồm các đoạn từ 0÷10mm, P1 từ 10÷20mm). 
b) Tính toán máy thái củ quả 
¾ Năng suất lý thuyết 
Công thức tính năng suất chung cho các máy thái củ qu ... áy: 
 Q = 2r L h k k1 Z n γ 60, t/h 
Chú ý: Hệ số k thường bằng 0,30÷0,40, hệ số k1 có thể tính bằng tỷ số 
khối lượng thể tích γ của củ quả và khối lượng riêng γ’ của nó k1 = 'γ
γ , 
thường k1 = 0,75÷0,85. 
Trường hợp dùng dao lưỡi răng lược thì cứ hai dao mới thái hết một 
lớp củ dày là h, vì vậy trong các công thức trên phải thay Z bằng 
2
Z . 
¾ Công suất cần thiết 
Công suất cần thiết cho máy thái củ quả được tính theo công thức: 
 Nct = N1 + N2 + N3 + N4 
Công suất N1 tiêu thụ để thái củ quả có thể tính theo công thức: 
 N1 = 1000
vkk L p 1 , kW 
 p - lực cản cắt thái riêng, N/cm; 
 L - chiều dài lưỡi dao, cm; 
 v - vận tốc cắt thái, m/s. 
Công suất N2 để khắc phục ma sát của củ quả vào mặt đĩa dao có bán 
kính r và coi như lực ma sát đặt ở điểm cách tâm quay một đoạn cánh tay 
đòn là 
3
2 r. Như vậy: 
  -64-
 N2 = 30.1000
nr
3
2Gf. π
 , kW 
f - hệ số ma sát 
G - áp lực của củ quả vào mặt đĩa, có thể tính theo Hình 2.38 như sau: 
 G = Qsinβcosβ, N 
Q - trọng lượng của củ quả trong thùng máy, (N) 
β - góc nghiêng của hành sau thùng với mặt thẳng đứng. 
Công suất N3 chi phí cho truyền động được tính theo hiệu suất truyền 
động mη . 
Công suất N4 dùng để hất văng lát thái ra ngoài thường lấy sơ bộ theo 
thực nghiệm. Thường thường ta có: N1 + N4 ≈ 60%Nct; N2 ≈10÷15%Nct 
và N3 ≈ 25÷30% Nct. 
c) Máy cắt thái thịt cá 
¾ Năng suất máy 
- Đối với các máy cắt 
Năng suất máy cắt có thể xác định theo phương trình động học của 
quá trình cắt hay theo khả năng cho vật liệu đi qua cơ cấu cắt. 
Đối với bất kỳ máy cắt nào, trong quá trình làm việc đều tạo ra các bề 
mặt mới của vật liệu đem gia công. Vì vậy, năng suất máy được xác định 
theo công thức: 
Q = 
)1(
3600
α
ϕ
+rF
f kg/h 
Trong đó : F- khả năng cắt của dao, được xác định bằng diện tích dao 
cắt được trong một đơn vị thời gian, m2/s. 
ϕ - hệ số sử dụng khả năng cắt của dao. 
Fr- bề mặt mới được tạo thành khi cắt 1kg sản phẩm, m2/kg; 
α - tỉ lệ thời gian của các nguyên công phụ với thời gian cắt, với 
máy cắt liên tục α = 0. 
Khi tính toán thiết kế máy cắt thì kích thước, số dao, tốc độ chuyển 
động của chúng được xác định theo F thông qua các biểu thức sau: 
- Đối với máy cắt nhiều đĩa (hay nhiều băng): 
  -65-
F = hvnz, m2/s 
Trong đó h - là chiều dài trung bình của nguyên liệu cắt, m; 
vn- tốc độ cấp liệu, m/s; 
z- số dao. 
- Đối với máy cắt dao nhiều lưỡi: 
F = 60Szn 
Trong đó : S- diện tích cắt của một lớp vật liệu trong chậu hay trong 
máng của máy cắt, m2 
z- số dao cắt; 
n- tốc độ quay của dao, v/ph. 
- Đối với máy có dao phẳng thực hiện cắt ngang sản phẩm : 
F = abvnc-1 ; m2/s 
Trong đó 
a,b - kích thước tiết diện ngang của vật liệu đưa vào cắt, m; 
c- khoảng cách giữa các dao theo chiều dài của vật liệu cắt, m; 
vn- tốc độ cấp liệu, m/s. 
- Đối với máy cắt đùn thành sợi: 
F = ),....(
60.4 2211
2
zz kkkn
d ϕϕϕπ +++ m2/s 
Trong đó a- đường kính lỗ sàng, m 
n- tốc độ quay của dao, v/ph 
zϕ - hệ số sử dụng diện tích của lỗ sàng (ϕ = 0,2÷0,5). 
kz- số sàng trên một dao. 
¾ Công suất máy 
Công suất máy cần thiết của động cơ đối với máy cắt được xác định 
theo công thức: 
N =
cd
rn QFW
ηη1000 , kW 
 Trong đó : Wn- lực cản cắt pháp tuyến, N/m; 
Q- năng suất máy, kg/s 
dη - hiệu suất của dao phụ thuộc chủ yếu vào chi phí năng 
  -66-
lượng do ma sát của dao với vật liệu cắt. 
cη - hiệu suất cơ khí phụ thuộc chủ yếu vào ma sát trong các 
bộ phận truyền động, bánh răng, xích, gối đỡ, 
3.2. MÁY NGHIỀN 
3.2.1. Nhiệm vụ, yêu cầu kỹ thuật 
a) Nhiệm vụ 
Máy nghiền có nhiệm vụ làm nhỏ nguyên liệu thành dạng bột có độ 
nhỏ nhất định, đáp ứng được những yêu cầu công nghệ cần thiết cho các 
ngành sản xuất lương thực và thực phẩm. 
Hiện nay máy nghiền được sử dụng phổ biến trong nhiều lĩnh vực 
công nghiệp thực phẩm như : nghiền hạt ngũ cốc, rau cỏ khô, muối cục 
,xương, bánh khô dầu, cá khô,...thành bột. 
b) Yêu cầu kỹ thuật 
- Phải nghiền được nguyên liệu có độ nhỏ phù hợp với yêu cầu kỹ 
thuật chế biến tiếp theo. 
- Có tính vạn năng, nghĩa là có thể nghiền được nhiều loại nguyên liệu 
có hình dạng và kích thước khác nhau : dạng hạt, dạng cục, thân cây, rau 
cỏ,... 
- Không làm quá nóng sản phẩm nghiền. Yêu cầu nhiệt độ nhỏ hơn 
40oC. Khi nhiệt độ cao sẽ làm phân hủy một số chất có trong sản phẩm đặc 
biệt là các sinh tố. 
- ít sinh ra bụi bột. Khi bột nghiền quá nhỏ sẽ tạo ra nhiều bụi bột, dễ 
bay lọt gây lãng phí, mất vệ sinh cho người phục vụ, bay dính vào các bộ 
phận truyền động của máy làm tăng ma sát, tăng hao mòn chi tiết và tăng 
công suất chi phí cho động cơ. 
- Phải nghiền được nguyên liệu có độ ẩm cao 18 ÷ 20% mà các chỉ 
tiêu về chất lượng sản phẩm, năng suất và chi phí điện năng riêng không 
quá chênh lệch so với khi nghiền ở độ ẩm bình thường. Như vậy có thể 
giảm được công phơi sấy lại nguyên liệu đã để lâu trong kho. 
- Có bộ phận để thu tạp chất rắn lẫn trong nguyên liệu như các mảnh 
kim loại vụn, đá sỏi,...để đảm bảo an toàn cho máy khi làm việc. 
  -67-
- Có năng suất cao, chi phí điện năng riêng thấp, Dễ sử dụng, điều 
chỉnh và chăm sóc kỹ thuật. 
3.2.2. Phân loại 
Theo nguyên tắc làm việc và nguyên tắc cấu tạo bộ phận nghiền có : 
máy nghiền kiểu búa, máy nghiền kiểu đĩa, máy nghiền kiểu trục cuốn. 
Theo nhiệm vụ có : máy nghiền vạn năng (nghiền được nhiều loại 
nguyên liệu khác nhau); máy nghiền chuyên dùng (chuyên nghiền hạt, 
chuyên nghiền bánh dầu và chuyên nghiền muối cục, xương,...). 
Theo kết cấu : máy nghiền có quạt, máy nghiền trốn quạt. 
3.2.3 Nguyên lý làm việc và nguyên lý cấu tạo 
Quá trình nghiền nhỏ vật liệu trong các máy nghiền được thực hiện 
nhờ các lực cơ học. Các dụng tác dụng các lực cơ học nhằm phá vỡ vật 
liệu đem nghiền như trên Hình 3.10. Tuỳ theo kết cấu của từng loại máy 
nghiền mà lực phá vỡ vật liệu đem nghiền có thể là lực nén ép, cắt bổ, va 
đập, chà sát hoặc do một vài tác dụng trên tác dụng đồng thời. 
- Nguyên lý ép dập: vật thể bị phá vỡ nhờ lực nén ép và dịch trượt khi 
chúng đi qua khe hở giữa 2 trục trơn đặt song song và chuyển động quay 
ngược chiều nhau với vận tốc vòng như nhau. Loại này áp dụng cho các 
máy nghiền hạt kiểu trục, máy cán (hình 2.41a). 
- Nguyên lý cắt nghiến: vật thể bị phá vỡ bởi lực cắt khi chúng đi vào 
khe hở giữa 2 trục, bề mặt trục có các rãnh khía ngược chiều nhau với vận 
tốc vòng khác nhau đặt song song, chuyển động quay (hình 2.41b). 
Nguyên lý này áp dụng trong các máy nghiền hạt kiểu trục cuốn. 
- Nguyên lý va đập: vật thể bị phá vỡ nhờ động năng va đập cần thiết 
(35-80)m/s tuỳ theo tính chất của vật nghiền và kết cấu bộ phận nghiền 
(hình 2.41c). Nguyên lý này được ứng dụng trong các máy nghiền kiểu 
búa, máy nghiền răng. 
  -68-
Hình 3.10. Các dạng lực tác dụng vào vật liệu nghiền 
a) ép; b) bổ; c) va đập; d) chà xát 
 - Nguyên lý chà sát: vật thể bị phá vỡ nhờ lực nén ép và chà sát bởi 
hai bề mặt nhám của đĩa trong đó có một đĩa chuyển động quay (hình 
2.41d). Nguyên lý này được áp dụng trong các máy xay kiểu đĩa, máy 
nghiền chậu. 
Dựa theo các nguyên lý phá vỡ vật thể nêu trên người ta đã chế tạo ra 
nhiều loại máy nghiền khác nhau. Dưới đây giới thiệu một số loại máy 
nghiền được dùng nhiều trong công nghệ thực phẩm và chế biến thức ăn 
chăn nuôi. 
3.2.3.1 Nguyên lý va đập 
Theo nguyên tắc này, người ta thường chế tạo máy nghiền kiểu búa 
(hình 3.11). Về cấu tạo, máy có các bộ phận chính như sau : 
- Bộ phận cung cấp gồm phễu cấp liệu 5 có van để điều chỉnh tải. Nếu 
nghiền nguyên liệu thô cần phải thái trước khi nghiền thì có thêm bộ phận 
thái và băng chuyền, trục cuốn để đưa nguyên liệu vào. 
Hình 3.11 Sơ đồ máy nghiền kiểu búa 
  -69-
a) sơ đồ máy; b) đĩa nghiền; c) trống nghiền; d) búa nghiền. 
1. Búa nghiền; 2. Đĩa (trống) nghiền; 3. Sàng; 4. Tấm nhám; 5. Phễu cấp 
liệu; 
- Bộ phận nghiền gồm các búa 1 lắp lỏng trên trục lắp búa thành từng 
hàng, tất cả được lắp trên đĩa nghiền hoặc trống nghiền 2. Bao quanh đĩa 
hoặc trống là các tấm sàng 3 và tấm nhám 5 (sàng thường bao góc 180o ÷ 
270o phần còn lại là tấm nhám). Trong quá trình làm việc đĩa hay trống 
quay với tốc độ cao, đảm bảo vận tốc đầu búa đạt được khoảng 35 ÷ 
80m/s, khi đó mới tạo ra được động năng va đập đủ lớn để phá vỡ vật thể. 
Để làm việc tốt với những vật liệu nghiền khác nhau, búa nghiền thường 
có nhiều dạng khác nhau (hình. Búa dạng hình chữ nhật dùng để nghiền 
các loại hạt thông thường; loại cắt nấc bậc thang dùng để nghiền hạt có 
nhiều màng vỏ; loại cắt nấc bậc thang nhọn cạnh dùng để nghiền nguyên 
liệu có nhiều thớ sợi và cỏ khô; loại búa chữ T và búa ghép hình, đầu búa 
nặng hơn dùng để nghiền thức ăn cục to ( bánh dầu, nguyên liệu đóng 
bánh, muối cục, xương,...). Độ nhỏ của bột nghiền được điều chỉnh bằng 
cách thay đổi sàng có kích thước lỗ to nhỏ khác nhau. 
- Bộ phận thu sản phẩm nghiền gồm có cửa thoát bột, quạt gió hút và 
thổi bột vào bình thu bột để tách gió và phân ly riêng bột nghiền. Để đơn 
giản về cấu tạo có những máy nghiền không trang bị quạt và bình thu bột. 
Máy nghiền làm việc theo nguyên tắc va đập, đáp ứng tốt các yêu cầu kỹ 
thuật hơn so với các nguyên tắc nghiền khác nên được sử dụng rộng rãi. 
3.2.3.2 Nguyên lý chà xát 
Nguyên tắc này được ứng dụng để chế tạo các máy nghiền theo kiểu 
đĩa hay còn gọi máy xay 
Bộ phận xay của máy gồm hai thớt phẳng (đĩa), thường làm bằng đá 
nhân tạo hoặc đá thạch anh thiên nhiên, bề mặt làm việc có nhiều hạt sắc. 
Thớt 1 được lắp cố định, thớt 2 chuyển động quay với vận tốc vòng 10 ÷ 
12m/s và được đặt lên thớt thứ nhất, tạo thành khe hở nhỏ giữa các bề mặt 
làm việc. Để tạo khả năng thoát bột tốt, bề mặt làm việc có khía các rãnh 
cong hoặc thẳng chéo từ tâm ra ngoài. 
  -70-
Nguyên liệu từ phễu cấp liệu, qua lỗ trung tâm của một thớt, lọt vào 
khe hở giữa hai bề mặt làm việc được, chà xát bằng các rãnh và mặt nhám 
của thớt thành bột, dưới tác dụng của lực ly tâm chuyển dần từ tâm ra rìa 
và ra ngoài. 
Độ to nhỏ của hạt bột được điều chỉnh bằng cách thay đổi độ lớn khe 
hở giữa bề mặt làm việc của các thớt. Các thớt có thể bố trí thẳng đứng. 
Trong trường hợp này việc nghiền kém đều hơn nguyên nhân do một phần 
nguyên liệu kịp thoát nhanh xuống dưới nhờ trọng lượng bản thân. Năng 
suất máy xay này lớn gấp đôi so với máy có thớt đặt nằm ngang. 
Hình 3.12. Sơ đồ máy nghiền theo nguyên lý chà xát 
a) máy xay kiểu đĩa ngang; b) máy xay kiểu đĩa đứng; c) máy xay kiểu 
cánh khía. 
1. Thớt cố định; 2. Thớt chuyển động 
Loại máy này có ưu điểm : tương đối vạn năng, nghiền được nhiều độ 
nhỏ khác nhau, công suất chi phí nhỏ, cấu tạo đơn giản, làm việc bền 
vững, sử dụng tốt nguồn động lực sức gió, sức nước,...Nhược điểm : bột 
nghiền quá nóng và tạo ra nhiều bụi bột trong quá trình làm việc; nghiền 
hạt có dầu dễ bị dính. 
3.2.3.3. Nguyên lý cắt nghiến 
Bộ phận nghiền, gồm hai trục cuốn có những răng vấu hay rãnh khía, 
quay ngược chiều nhau với vận tốc vòng khác nhau để các cạnh răng mấu 
hay đỉnh khía kẹp hạt và nghiến vỡ. Ngoài việc cắt vỡ bằng răng khía còn 
có hiện tượng chà xát vỡ do sự khác nhau về vận tốc vòng giữa hai trục 
cuốn. 
  -71-
Hình 3.13. Máy nghiền kiểu cắt nghiến 
Nguyên tắc này khó thực hiện nghiền nhỏ, khó nghiền các hạt ẩm và 
hạt có nhiều dầu vì dễ bị dính răng khía. Tuy vậy, chi phí năng lượng riêng 
giảm, ít sinh ra bụi bột thường dùng để nghiền khô dầu, thức ăn đóng 
bánh,...Đôi khi máy nghiền loại này được chế tạo kết hợp với bộ phận 
nghiền kiểu búa để nghiền được nhiều loại nguyên liệu hơn, đạt chất lượng 
cao hơn. 
3.2.3.4. Nguyên tắc ép dập 
Nguyên tắc ép dập được áp dụng để chế tạo máy nghiền kiểu trục cán. 
Bộ phận làm việc thường là hai trục cuốn nhẵn quay ngược chiều nhau với 
vận tốc vòng như nhau. 
Hạt được lôi vào khe hở giữa hai trục cuốn (nhờ ma sát giữa hạt với bề 
mặt của trục cuốn), rồi được ép dập vỡ ra. Nguyên tắc này không nghiền 
nhỏ, chỉ làm vỡ hạt thành mảnh tấm to nên phạm vi sử dụng rất hẹp. 
  -72-
Hình 3.14. Máy nghiền kiểu ép dập 
3.2.4. Tính toán sử dụng 
a) Chất lượng nghiền 
Để đánh giá chất lượng nghiền, người ta dùng khái niệm độ nhỏ. Độ 
nhỏ của bột nghiền được xác định bằng trị số kích thước trung bình M của 
các hạt bột đo ở mặt cắt ngang hoặc tính bằng đường kính trung bình của 
các lỗ mà hạt bột lọt qua. Để xác định độ nhỏ, người ta thường dùng 
phương pháp phân tích bằng sàng. 
Dùng một bộ sàng gồm nhiều sàng có kích thước lỗ khác nhau xếp 
chồng lên nhau, từ đáy (coi như sàng có đường kính lỗ do = 0) lần lượt 
sàng có đường kính lỗ di tăng dần. 
Trong sản xuất thường dùng bộ sàng gồm 3 sàng có đường kính lỗ 1; 
2; 3mm. Trong phòng thí nghiệm có thể dùng bộ sàng gồm nhiều sàng 
hơn. 
Hình 3.15. Dụng cụ đo độ nhỏ của bột nghiền 
Lấy khối lượng P = 100g bột cho lên sàng trên cùng, đậy nắp và cho 
bộ sàng vừa chuyển động tịnh tiến lên xuống vừa chuyển động quay với số 
  -73-
vòng quay 250v/ph trong thời gian 5 phút. Đem cân để xác định lượng bột 
có ở đáy và ở trên từng sàng. Độ nhỏ M được xác định theo công thức : 
M = 
P
d d
P
i
i i
i
n
i
i
n
+ +
=
=
∑
∑
1
0
0
2 
 Nếu dùng ba sàng có đường kính 1; 2; 3m.m thì độ nhỏ được xác định 
là : 
M
P
d d
P
d d
P
d d
p
d d
o
o
=
+ + + + + + +1 1 1 2 2 2 3 3 3 42 2 2 2
100
 M P P P Po= + + +0 5 1 5 2 5 3 5
100
1 2 3, , , , 
Sau khi đã xác định được M, để đánh giá mức độ nghiền người ta qui 
định như sau 
M = 0,2 ÷ 1,0 nghiền nhỏ; 
M = 1,0 ÷ 1,8 nghiền vừa; 
M = 1,8 ÷ 2,6 nghiền to. 
Nếu M > 2,6 hoặc trên sàng có quá 6 hạt nguyên thì coi như không đạt 
yêu cầu. Nếu M quá nhỏ sẽ tạo ra nhiều bụi bột cũng không có lợi về mặt 
kỹ thuật, vệ sinh và kinh tế. Để xác định lượng bụi bột ta dùng thêm một 
sàng đường kính lỗ 0,2mm (lắp ở dưới sàng lỗ 1mm) để lọc bụi bột trong 
mẫu. Lượng bụi bột lọt qua sàng 0,2mm nhỏ hơn 10% là đạt yêu cầu. 
b) Năng suất lý thuyết máy nghiền 
¾ Máy nghiền đĩa 
Qlt = 60K12K2 ϕ ρ D2 δ n (kg/h) 
Trong đó: 
 K1 = d/D ; d- kích thước lỗ tâm của đĩa, (m); 
D- đường kính ngoài của đĩa, (m); thường K1 =0,7; 
K2 : hệ số thực nghiệm được xác định bằng tỷ số giữa tốc độ 
hướng tâm của sản phẩm với tốc độ vòng của đĩa trên khoảng 
cách d/2 kể từ trục quay; thường K2 = 0,01; 
ϕ : hệ số chứa của vật liệu nghiền giữa các đĩa, ϕ = 0,7 ÷ 
0,8; 
  -74-
γ : khối lượng thể tích của sản phẩm nghiền, (kg/m3); 
δ : khe hở giữa các đĩa; 
n : số vòng quay của đĩa trong một phút. 
¾ Máy nghiền trục 
Qlt = 3,6 106δLγvtbk (kg/h) 
Trong đó : 
δ : chiều rộng khe nghiền, (m.m); 
L : chiều dài trục nghiền, (m.m); 
γ : khối lượng thể tích của sản phẩm nghiền, (kg/m3); 
k : hệ số chỉ hiệu quả của vùng nghiền, k<1; 
vtb : vận tốc trung bình của vật liệu đi qua khe nghiền, (m/s); 
2
n c
tb
v vv += 
vn , vc : vận tốc vòng của trục nhanh và trục chậm, (m/s). 
¾ Máy nghiền kiểu búa 
cDLvQ rlt γπ
603600= 
Trong đó : 
D : đường kính đĩa hay trống nghiền, (m); 
L : chiều dài của đĩa hay trống nghiền, (m); 
vr : vận tốc vòng của đĩa hay trống nghiền, (m/s); 
γ : khối lượng thể tích của sản phẩm nghiền, (kg/m3); 
c : hệ số thực nghiệm phụ thuộc vào tính chất cơ lý của sản 
phẩm nghiền, hình dạng và kích thước lỗ sàng, khe hở giữa 
búa và sàng, chiều dày và số lượng búa trên đĩa hay trống.