Giáo trình Máy nông nghiệp - Chương 5: Thiết bị ép

  - 90 - 
Chương VI 
THIẾT BỊ ÉP 
6.1. MÁY ÉP PHÂN CHIA PHA LỎNG - RẮN 
6.1. 1. Nhiệm vụ, yêu cầu kỹ thuật và phân loại 
a) Nhiệm vụ 
Máy chà ép có nhiệm vụ tách pha lỏng trong hỗn hợp nguyên liệu rắn 
-lỏng nguyên liệu nhờ tác động cơ học. Mục đích: 
- Khai thác vật liệu: ép lấy nước đường trong thân cây mía, ép lấy 
dịch bào trong rau quả, ép lấy dầu trong các hạt có dầu (lạc, vừng, đậu 
tương,...). 
- Tạo điều kiện thuận lợi cho các quá trình chế biến tiếp theo. Ví dụ: 
ép loại bỏ bớt nước để giảm nhẹ cho giai đoạn sấy sơ bộ trong chế biến 
tinh bột gạo, sắn, khoai,... 
b) Yêu cầu kỹ thuật 
- Không làm ảnh hưởng đến chất lượng sản phẩm như: tổn thất dinh 
dưỡng, phân huỷ sinh tố, biến mầu,... 
- Khi thực hiện quá trình ép, nếu sản phẩm cần thu là chất lỏng thì 
phải đạt hiệu suất thu hồi cao, lượng chất lỏng còn sót theo bã thấp. Nếu 
sản phẩm cần thu là pha rắn thì phải có độ đậm đặc cao, lượng nước còn 
lại ít. 
- Thiết bị không gây hư hại cho sản phẩm và ngược lại sản phẩm cũng 
không gây hư hại cho thiết bị. 
c) Phân loại 
- Theo mục đích công nghệ: máy chà, máy ép. 
- Theo loại nguyên liệu : máy ép dịch rau quả, máy ép hạt có dầu, 
máy ép mía,... 
- Theo cấu tạo: máy ép kiểu vít, máy ép kiểu trục cán, máy ép thuỷ 
lực,... 
- Theo quá trình làm việc: máy ép liên tục, máy ép gián đoạn. 
6.1.2. Nguyên lý làm việc và nguyên lý cấu tạo 
Các máy ép thường làm việc theo nguyên lý chung là tạo ra áp lực ép 
  - 91 - 
cần thiết để tách chất lỏng ra khỏi vật liệu. 
Nguyên tắc chà là tạo ra cho nguyên liệu một lực cơ học cần thiết làm 
cho nó văng ra rồi ép mạnh vào mặt sàng có đục lỗ nhỏ. Phần qua sàng là 
bột chà, phần trên sàng là bã thải ra. Nguyên tắc này được dùng trong sản 
xuất cà chua cô đặc và nhiều loại nước quả có thịt quả. Theo nguyên lý 
này thì bộ phận chà được cấu tạo bởi các cánh đập hoặc roi thép lắp trên 
trục quay, bao quanh cánh đập hoặc roi thép là sàng có kích thước lỗ phù 
hợp. 
Nguyên tắc ép là tạo ra cho nguyên liệu một lực cơ học cần thiết để 
phá vỡ màng nguyên sinh chất làm cho dịch bào tiết ra. Nguyên tắc này 
được ứng dụng để sản xuất nước quả không dịch quả hoặc ép dầu trong 
hạt có dầu. Như vậy, về cấu tạo máy ép gồm có: bộ phận ép kiểu bàn ép 
với vít ép quay, bàn ép với truyền động thuỷ lực hoặc khí nén, pít tông với 
cơ cấu tay quay thanh truyền hoặc bánh lệch tâm, 
Do dịch bào trong không bào bị bao bọc bởi nguyên sinh chất. Đối 
với rau quả chất nguyên sinh có tính bán thấm, ngăn cản sự tiết dịch bào. 
Muốn nâng cao hiệu suất ép phải làm giảm tính bán thấm của nguyên sinh 
chất bằng cách làm biến tính chất nguyên sinh hay làm chết tế bào bằng 
các phương pháp phá vỡ cấu trúc tế bào, đun nóng, sử dụng nấm men 
chứa hỗn hợp pectinaza, proteaza, dùng tác dụng của dòng điện. Ngoài ra 
trong khối nguyên liệu ép, các thành tế bào tạo ra bộ khung là những ống 
mao dẫn chứa đầy dịch bào. Khi ép, dịch bào sẽ theo các ống mao dẫn mà 
chảy ra. Nếu nguyên liệu quá mềm, khi ép nó sẽ thành một khối đặc, các 
ống mao dẫn bị phá huỷ và dịch bào không chảy ra được. Chiều dày lớp 
nguyên liệu ép lớn thì ống mao dẫn cũng bị tắc. Khi ép, cần phảI tiêu hao 
năng lượng để phá vỡ các tế bào, thắng lực liên kết giữa dịch bào và bã, 
khắc phục sức cản thuỷ lực của các ống mao dẫn và của vật liệu ép. Muốn 
thu được nhiều nước ép, người ta tăng áp suất ép từ từ, vì nếu tăng đột 
ngột thì ống mao dẫn bị thắt lại và bịt kín. Người ta chỉ dùng áp suất cao ở 
giai đoạn cuối để ép kiệt. 
Khi ép lấy pha lỏng áp lực ép phải đạt tới trị số giới hạn nhất định tùy 
theo từng loại vật liệu để phá rách màng tế bào làm cho chất lỏng chảy ra. 
  - 92 - 
Ví dụ khi ép các loại quả, do màng tế bào chứa chất lỏng không dai nên 
lực ép chỉ cần 7 - 10at, nhưng khi ép mía áp lực cần đạt 300 - 400at. 
6.1.3. Cấu tạo và cách sử dụng một số máy chà ép 
a) Máy chà quả kiểu cánh đập KPD 
 Máy chà quả kiểu cánh đập DKP được dùng chủ yếu trong dây 
chuyền sản xuất cà chua cô đặc (hình 6.1). Cấu tạo máy gồm có trục quay 
làm bằng thép không rỉ, trên đó có gắn các cánh đập bằng gỗ, thép hoặc các 
roi thép. Các cánh đập lắp nghiêng so với đường sinh của trục quay một góc 
1,5÷2o. Do có góc nghiêng này mà nguyên liệu di chuyển theo đường xoắn 
ốc và bã được đùn ra ngoài ở cuối máy. Sàng được làm bằng đồng hay thép 
không rỉ có dạng nửa hình trụ bao quanh bộ phận chà . Trên sàng có đục 
nhiều lỗ nhỏ, kích thước lỗ của mỗi sàng: 0,5; 0,75; 1,0; 1,5 tuỳ thuộc vào 
loại nguyên liệu và yêu cầu công nghệ. Ví dụ: để sản xuất nước quả đục, 
người ta dùng lỗ sàng: 0,5÷0,75mm; để sản xuất cà chua cô đặc, mứt chuối 
mứt dứa người ta dùng sàng có lỗ 1,0÷1,5mm. Chú ý: để sản phẩm chà 
không bị đen, ít tổn thất vitamin, các bộ phận tiếp xúc với nguyên liệu 
không nên làm bằng đồng hay đồng thau mà tốt nhất là làm bằng thép 
không rỉ. Vận tốc trục quay khoảng 700vg/ph. 
Hình 6.1. Máy chà cánh đập 
1- vít xoắn cung cấp nguyên liệu; 2- phễu cấp liệu; 3- bơi chèo chuyển 
nguyên liệu; 4- cánh đập; 
5- trục quay; 6- sàng; 7- cửa tháo bã. 
  - 93 - 
Khi sử dụng máy, trước hết cần phải xem xét loại nguyên liệu đưa vào 
chà. Nếu nguyên liệu hơi cứng như cà rốt, mơ có thể chần hay hấp cho 
mềm. Nếu nguyên liệu có nhiều xơ như: dứa phải xay, nghiền nhỏ. Trong 
khi chà phải thường xuyên kiểm tra bã chà. Nếu bã quá ướt tức là còn lại 
nhiều thịt quả, nếu bã quá khô tức là có phần xơ theo bột chà, khi đó cần 
phải thực hiện điều chỉnh máy để đảm bảo năng suất, hiệu suất và chất 
lượng bột chà: 
- Điều chỉnh số vòng quay của bộ phận chà. Khi tăng số vòng quay thì 
tăng năng suất, tuy nhiên do tăng số vòng quay thì thời gian nguyên liệu 
nằm ở trong máy ngắn, tỷ lệ bột chà thoát ra theo bã nhiều. 
- Điều chỉnh góc nghiêng của cánh chà, nếu bã quá khô thì tăng góc 
nghiêng cánh chà để bã thoát ra nhanh hơn, bã ướt thì làm ngược lại. 
- Điều chỉnh khe hở giữa cánh chà và mặt sàng, nếu bã quá khô thì 
tăng khe hở, bã quá ướt thì giảm khe hở. Ví dụ: Chế độ làm việc của máy 
chà đối với cà chua được ghi trong bảng 6.1. 
Bảng 6.1. Chế độ làm việc của máy chà khi chà cà chua 
Dạng nguyên 
liệu 
Số vòng 
quay 
(vg/ph) 
Khe hở 
(mm) 
Góc nghiêng 
(độ) 
Cà chua nóng 
Cà chua nguội 
600 
700 
3 
5 
1,5 
2,0 
 Đặc tính kỹ thuật: năng suất máy 2,0 tấn/h; công suất động cơ điện 
4,5kW; đường kính sàng 300mm; chiều dài sàng 544mm; đường kính lỗ 
sàng 0,6÷1,5mm. 
b) Máy ép dịch quả H-5 
Máy ép dịch quả H-5 là loại máy ép kiểu vít, được dùng để tách dịch 
bào ra khỏi nguyên liệu rau quả (hình 6.2). 
  - 94 - 
Hình 6.2. Máy ép dịch quả H-5 
1- phễu cấp liệu; 2- vít xoắn; 3- xylanh; 4- đoạn ống thu hẹp hình nón; 5- 
cửa thoát bã; 
6- sàng; 7- máng hứng nước ép; 8- cửa thoát nước quả. 
Máy gồm vít 2 quay trong vỏ máy 3. Nửa dưới vỏ máy được thay 
bằng sàng 6 để phân ly dịch bào. Phần cuối của vỏ máy có đoạn ống hình 
nón và mặt mút có lắp sàng 4 nhằm làm giảm tiết diện của lỗ tách bã , tăng 
được áp suất ép. 
Nguyên liệu sau khi đã được xay nghiền hoặc rau quả mềm được cho 
vào phễu cấp liệu 1. Nhờ vít 2 đẩy nguyên liệu di chuyển theo chiều dọc 
trục. Do tiết diện cửa ra nhỏ nên tạo ra lực nén ép nguyên liệu, làm cho 
dịch bào trong rau quả tiết ra, chảy qua lỗ sàng 6 xuống máng 7, qua cửa 8 
ra ngoài. Bã thoát ra qua lỗ sàng 4 và thoát ra qua cửa 5. 
Để nâng cao hiệu suất ép, nghĩa là thu được nhiều dịch bào, áp suất ép 
cần được tăng dần dần. Nếu tăng đột ngột thì ống mao dẫn dễ bị thắt lại và 
bịt kín. Vì vậy, chỉ cần tăng áp suất ở giai đoạn cuối, để ép kiệt trước khi 
đẩy bã ra ngoài cửa thoát. 
Đặc tính kỹ thuật: năng suất máy 5tấn/h; công suất động cơ điện 
10kW. 
6.1.4. Lý thuyết tính toán máy chà ép 
6.1.4.1. Tính toán công nghệ 
  - 95 - 
 a) Hiệu suất thu hồi dịch quả 
Lượng dịch bào thu được phụ thuộc vào đặc tính, tính chất sinh lý, 
hoá lý của các mô được ép (tính chất sinh lý, hoá lý của hỗn hợp nguyên 
liệu dứa chín) và phương pháp sơ chế nguyên liệu 
Khi ép nguyên liệu quả có cấu tạo tế bào chứa nguyên sinh chất thấm 
ướt làm ngăn cản sự tách dịch bào từ các tế bào. Như vậy, khả năng thấm 
ướt của tế bào là yếu tố cơ bản ảnh hưởng đến khả năng tách dịch khi ép. 
Để cho nguyên sinh chất mất hẳn khả năng giữ nước, người ta sơ chế 
nguyên liệu bằng các phương pháp như nghiền nhỏ (phá vỡ kết cấu tế 
bào), chần hấp (làm cho các protit của tế bào bị thuỷ phân), làm đông lạnh 
(bắt đầu làm chết các tế bào do nồng độ muối và axit trong tế bào bị khử 
nước), bằng dòng điện (làm nguyên sinh chất chết nhanh ),... Khi ép, tính 
thấm ướt của tế bào càng cao và sự phá huỷ của màng nguyên sinh chất 
càng lớn trong quá trình sơ chế thì lượng dịch bào chảy ra càng nhiều. 
Trong công nghiệp, ép là phương pháp cơ bản để lấy dịch bào từ quả. 
Người ta thực hiện phương pháp đó bằng cách nghiền nhỏ hoặc xé vụn 
nguyên liệu và tăng áp suất lên từ từ trong quá trình ép. Lượng dịch bào 
chảy ra khi ép phụ thuộc vào độ chặt, kết cấu và chiều dày của lớp thịt 
quả dưới vỏ trong máy ép, cũng như phụ thuộc vào tốc độ nâng cao áp 
suất. Cần tránh dùng phương pháp tăng nhanh áp suất để không làm giảm 
tiết diện và bịt kín các mao quản mà dịch bào phải chảy qua. Khi ép chỉ 
dùng áp lực cao ở giai đoạn cuối cùng để lấy ra hết dịch bào còn nằm 
trong phần dịch bào dưới vỏ trong của máy ép. 
Khi độ chặt bình thường thì lớp thịt quả dưới vỏ có những xơ xốp cấu 
tạo thành tế bào. Dịch bào nằm trong các mao quản của cơ cấu màng xốp 
khi nén nhẹ thì dễ tách ra khỏi lớp xơ xốp và chảy theo các mao quản. 
Trong khi đó những xơ xốp bị biến dạng nhưng không bị phân huỷ. 
Lượng dịch bào chảy ra được xác định theo công thức: 
 B = abk(ϕ1+ ϕ2) 
Trong đó: a- hệ số tính tới tổn thất dịch bào do các tế bào bị bịt kín , 
a= 0,85÷0,95 
b- hàm lượng dịch bào trong nguyên liệu, % 
  - 96 - 
k- hệ số đặc trưng cho sự bảo toàn cơ cấu 
ϕ1- mức độ biến tính của nguyên sinh chất khi sơ chế, ϕ1= 
0÷1 
ϕ2- mức độ phá vỡ màng nguyên sinh khi ép, ϕ2= 0,1÷0,2 
ϕ1+ ϕ2 < 1 
b) Hiệu suất thu hồi dầu 
Trong sản xuất dầu có hai sản phẩm chính là dầu ép và khô dầu. Sản 
phẩm phụ còn có vỏ hạt. Dưới đây ương pháp tính sản phẩm chính. Các ký 
hiệu tính toán: 
Do- hàm lượng dầu của hạt ở điều kiện sản xuất, %. 
Wo- độ ẩm của hạt trước khi làm sạch, % 
Ro- hàm lượng tạp chất của hạt đưa vào sản xuất, % 
Rs- hàm lượng tạp chất của hạt sau khi làm sạch, % 
Dk- hàm lượng dầu của khô dầu, %. 
Wk- độ ẩm của khô dầu, % 
Wd- độ ẩm của dầu ép, % 
Cd - hàm lượng cặn trong dầu ép sau khi lọc, % 
Wr- độ ẩm của tạp chất tách ra từ hạt, %. 
Các công thức tính: 
- Tạp chất tách được sau khi làm sạch: 
( )
s
so
w
ww
R −
−=
100
100 
- Hiệu suất khô dàu lý thuyết: 
( )
( )kk
roo
lt wD
RwwDR
K +−
++−−=
100
100100000.10
- Tổn thất dầu theo khô dầu: 
100
klt
dk
DK
T =
- Hiệu suất dầu lý thuyết: 
dkolt TDD −= 
- Hiệu suất dầu thực tế: 
( )dd
lt
t wC
D
D +−= 100
100
  - 97 - 
- Hiệu suất khô dầu thực tế (đã kể tổn thất theo dầu): 
100
dt
lttt
CD
KK −=
- Tổn thất ẩm trong sản xuất: 
100
dirltk
osx
wDRwKw
ww
++−=
 Ví dụ: Khi ép dầu lạc nhân có Do = 48%; wo = 8%; Ro = 1%; Rs = 
1%; Dk = 5,5%; wk = 5,5%; wd = 0,2%; Cd = 0,15%; wr = 8%, ta tính 
được: Klt = 49,438%; Tdk = 2,719%; Dlt = 45,281%; Di = 45,44%; Ktt = 
49,37%; wsx = 5,194%. 
6.1.4.2. Năng suất máy 
a) Máy chà 
- Năng suất máy: 
2
0,07 DLQ n
tg
ϕα= , kg/h 
 Trong đó : D- đường kính của sàng, m 
L- chiều dài cánh đập, m 
α- góc nghiêng của cánh so với trục quay, độ 
n- số vòng quay của trục lắp cánh đập, vg/ph 
ϕ- tổng diện tích lỗ sàng so với diện tích sàng 
- Tốc độ dịch chuyển của nguyên liệu: 
 απ tgDnv
60
= 
- Thời gian nguyên liệu nằm trong máy: 
 αDntg
L
v
Lt 60== 
b) Máy ép 
- Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình ép 
Hiệu suất của quá trình ép phụ thuộc vào rất nhiều yếu tố: phẩm chất 
nguyên liệu, phương pháp sơ chế; cấu tạo, độ dày và độ chắc của nguyên 
liệu, áp suất ép,... 
Do dịch bào trong không bào bị bao bọc bởi nguyên sinh chất. Đối 
với rau quả chất nguyên sinh có tính bán thấm, ngăn cản sự tiết dịch bào. 
  - 98 - 
Muốn nâng cao hiệu suất ép phải làm giảm tính bán thấm của nguyên sinh 
chất bằng cách làm biến tính chất nguyên sinh hay làm chết tế bào bằng 
các phương pháp phá vỡ cấu trúc tế bào, đun nóng, sử dụng nấm men chứa 
hỗn hợp pectinaza, proteaza, dùng tác dụng của dòng điện. Ngoài ra trong 
khối nguyên liệu ép, các thành tế bào tạo ra bộ khung là những ống mao 
dẫn chứa đầy dịch bào. Khi ép, dịch bào sẽ theo các ống mao dẫn mà chảy 
ra. Nếu nguyên liệu quá mềm, khi ép nó sẽ thành một khối đặc, các ống 
mao dẫn bị phá huỷ và dịch bào không chảy ra được. Chiều dày lớp 
nguyên liệu ép lớn thì ống mao dẫn cũng bị tắc. 
Khi ép, cần phải tiêu hao năng lượng để phá vỡ các tế bào, thắng lực 
liên kết giữa dịch bào và bã, khắc phục sức cản thuỷ lực của các ống mao 
dẫn và của vật liệu ép. Muốn thu được nhiều nước ép, người ta tăng áp 
suất ép từ từ, vì nếu tăng đột ngột thì ống mao dẫn bị thắt lại và bịt kín. 
Người ta chỉ dùng áp suất cao ở giai đoạn cuối để ép kiệt. 
Khi ép lấy pha lỏng áp lực ép phải đạt tới trị số giới hạn nhất định tùy 
theo từng loại vật liệu để phá rách màng tế bào làm cho chất lỏng chảy ra. 
Ví dụ khi ép các loại quả, do màng tế bào chứa chất lỏng không dai nên 
lực ép chỉ cần 7÷10at, nhưng khi ép mía áp lực cần đạt 300÷ 400at. 
- Năng suất máy 
Năng suất ép tác động chu kỳ trong trường hợp chung: 
Q = m τρϕ
π
K
THDK
4
2
 tấn/ca 
Trong đó: 
m - số ngăn chứa vật liệu của máy ép 
DK - đường kính trong ngăn chứa 
H - Chiều cao ngăn chứa, m 
ρ - Khối lượng thể tích sản phẩm ép, tấn/m3 
ϕ - Hệ số tính tới mức độ nạp đầy ngăn chứa (đối với sản phẩm 
ϕ = 0,75; bã ϕ = 0,85) 
T – Số chu kỳ ép 
K - Hệ số tính tới sự không tránh được của máy ép đơn giản khi 
nó có tải và thoát tải và sự dịch chuyển của ngăn (máy ép 1 ngăn 
  - 99 - 
m = 1; K = 1; ép 2 ngăn m = 2; K = 1,2; ép 3 ngăn m = 3; K = 
1,3) 
τ - Thời gian thực hiện một chu kỳ ép, phút. 
τ = τ1 + τ2 + τ3 
τ1 - Thời gian nạp nguyên liệu 
τ2 - Thời gian ép. 
τ3 - Thời gian thoát tải. 
- Chi phí năng lượng cho máy ép 
Năng lượng chi phí để máy ép làm việc: truyền động, ép, tách sản 
phẩm, di chuyển sản phẩm và thắng lực ma sát. 
Trên cơ sở tính toán giải tích công suất xác định qua mômen xoắn trên 
trục máy ép để tìm công suất động cơ. 
Mômen xoắn trên vít cuối cùng: 
MKp = M1 + M2 + M3 + M4 
 Trong đó : M1 ; M2 ; M3 ; M4 - mômen lực ma sát của bã với bề mặt 
buồng ép, với trục và bề mặt trục xoắn. 
M1 = qFtg(α + ϕ)
2
CD 
 Trong đó Q - áp lực riêng cực đại ép bã. 
F - Diện tích hình chiếu cánh vít lên mặt phẳng vuông góc trục 
xoắn (bằng diện tích tiết diện ngang buồng ép) 
α - Góc nghiêng cánh xoắn 
ϕ - Góc ma sát bã với cánh vít 
DC - đường kính trung bình của vít trục xoắn 
M2 = qnf L.2
D2π 
 Trong đó : Qr - áp lực hướng tâm cực đại lên bã 
f - Hệ số ma sát giữa bã với thành trục (Buồng ép) 
D - đường kính ngoài hình trụ (Buồng ép) 
L - Chiều dài buồng ép. 
M3 = qrf1 L.2
D2π 
Trong đó : f1 - Hệ số ma sát giữa bã và trục 
  - 100 - 
D - đường kính trục vít ép. 
M4 = qf2S 2
D 
Trong đó : f2 - Hệ số ma sát giữa bã và vít của trục xoắn ; S - Bước 
vít. 
Công suất hữu ích của trục xoắn (không tính hiệu xuất bộ giảm tốc và 
động cơ) nên dùng công thức: 
Nω = 0,816.10-4ωqD3, kW 
Trong đó: ω - tốc độ góc trục xoắn, 1/s 
q - áp lực ở vòng vít cuối cùng, N/m2 
D - đường kính ngoài trục vít, m. 
6.2. MÁY ÉP TẠO HÌNH SẢN PHẨM 
6.2.1. Nhiệm vụ, yêu cầu kỹ thuật và phân loại 
a) Nhiệm vụ 
Máy ép tạo hình sản phẩm có nhiệm vụ liên kết các phần tử vật thể ở 
dạng phân tán với nhau thành những phần tử có hình dạng, kích thước và 
khối lượng xác định theo yêu cầu công nghệ chế biến. 
Đối với một số loại sản phẩm việc ép tạo hình là cần thiết, như : ép 
đậu phụ, bơ, phomát, ép mì sợi, mì ống, bánh bích qui, ép lương khô, bánh 
rau; ép viên thức ăn cho vật nuôi,... Khi sản phẩm có hình dạng thích hợp 
sẽ tạo điều kiện thuận lợi cho những quá trình tiếp theo, như : phơi sấy, 
nướng hoặc bao gói, vận chuyển và bảo quản. Đặc biệt khi sản phẩm có 
hình dáng đẹp, kích thước và khối lượng phù hợp với khả năng tiêu thụ sẽ 
thu hút được cảm tình và kích thích sức mua của người tiêu dùng. 
b) Yêu cầu kỹ thuật 
- Máy phải tạo được sản phẩm ép có hình dạng thích hợp để tạo điều 
kiện thuận lợi cho các quá trình chế biến tiếp theo như: sấy, nướng, bao 
gói, vận chuyển, 
- Phải đảm bảo được các tiêu chuẩn về hình dạng, kích thước, khối 
lượng, độ chặt, độ bền đồng thời phải tạo ra hình dáng đẹp, mới lạ, gợi 
cảm nhằm kích thích nhu cầu và thị hiếu của người tiêu dùng. 
c) Phân loại 
  - 101 - 
- Theo mục đích công nghệ: máy ép viên, máy ép bánh,. 
- Theo phương pháp ép: phương pháp ép khô, phương pháp ép ẩm 
- Theo cấu tạo : máy ép kiểu vít, máy ép kiểu trục cán, máy ép kiểu 
băng, máy ép kiểu pít tông, máy ép thuỷ lực, máy ép khí nén,... 
- Theo quá trình làm việc: máy ép liên tục, máy ép gián đoạn. 
6.2.2. Nguyên lý làm việc và nguyên lý cấu tạo 
Việc tạo hình sản phẩm có thể tiến hành bằng thủ công với những 
công cụ đơn giản. Trong công nghiệp, việc tạo hình cho sản phẩm thường 
được cơ khí hoá và tự động hoá. Dựa trên yêu cầu về thành phẩm và trạng 
thái vật lý của nguyên liệu người ta có thể chọn một trong các nguyên tắc 
tạo hình sau đây: 
- Nguyên tắc nén ép: dùng áp lực để nén ép nguyên liệu thành hình 
dạng nhất định hoặc thành băng dải rồi cắt viên. 
- Nguyên tắc dập khuôn: dùng khuôn có hình mẫu được lựa chọn dập 
xuống khối sản phẩm chia chúng thành từng phần có hình dạng nhất định. 
Khi nén ép hoặc dập khuôn, để liên kết được các phần tử vật liệu dạng 
bột rời, dạng bột nhuyễn, dạng rắn lỏng, tùy thuộc vào độ ẩm của nguyên 
liệu mà trị số áp lực ép khác nhau, có thể tới 1000at và độ ẩm đạt tối thiểu 
là 20÷30%. Trong một số trường hợp để giảm áp lực ép người ta có thể gia 
nhiệt ở nhiệt độ cao trên điểm nóng chảy của hỗn hợp. Dưới tác dụng của 
nhiệt độ cao hỗn hợp chuyển từ pha rắn sang lỏng có độ nhớt cao, khi hạ 
nhiệt độ chúng lại chuyển từ pha lỏng về rắn. 
Về cấu tạo bộ phận ép chủ yếu là vít xoắn, pít tông, trục cán, bộ phận 
chứa tải là khuôn có dạng trụ, phẳng, cầu, 
Hình 6.3 trình bày nguyên lý cấu tạo của một số bộ phận tạo viên. Các 
bộ phận đó thường gồm khuôn ép đục lỗ theo các cỡ đường kính viên, có 
con lăn ép, dao cắt để cắt thành các viên trụ theo chiều cao cần thiết. Có 
bộ phận ép dập kiểu trục cán gồm hai bánh trụ, trên mặt trụ có các hõm 
(nửa hình cầu để tạo viên cầu, hoặc nửa hình trụ để tạo viên trụ, hoặc nửa 
hình hộp để tạo bánh). Bộ phận ép đùn gồm một trục vít ép nguyên liệu 
trong ống trụ, đùn qua khuôn có các lỗ định hình để thành dạng sợi, ống, 
  - 102 - 
hoặc kết hợp bộ dao cắt thành dạng viên trụ. Khi ép hoặc đùn có thể áp 
dụng cách ép ẩm hoặc ép khô. 
 Hình 6.3. Nguyên lý cấu tạo của các bộ phận tạo viên 
nguyên liệu 
1, 2- kiểu pitông; 3; 4- kiểu đóng khuôn; 5, 6, 7- kiểu con lăn; 8- kiểu băng 
ép; 9- vít ép; 10- kiểu vít đùn; 11, 12- kiểu trục cán; 13, 14, 15, 16- trục 
cán có khuôn trụ; 17, 18- trục cán có khuôn phẳng 
Phương pháp ẩm : hỗn hợp nguyên liệu có độ ẩm 35÷50% với độ ẩm 
ban đầu 12 ÷ 14%, được làm ẩm bằng nước nóng 70÷800C. Khi nguyên 
liệu được ép hay đùn ra khỏi khuôn ép sẽ có độ ẩm tới 17%, nhiệt độ tới 
800C. Sau khi ép, các viên phải được làm lạnh và khô, tới nhiệt độ 
50÷600C và độ ẩm nhỏ nhơn 14%. Để tăng độ bền của viên và đôi khi cần 
tăng dinh dưỡng, người ta trộn thêm các chất kết dính như mật, đường, bột 
hồ... 
Phương pháp khô: có nhiều ưu điểm hơn so với phương pháp ẩm, 
không cần sấy viên, các viên được tạo có thể giữ tốt chất dinh dưỡng, sinh 
tố kháng sinh, với công nghệ đơn giản hơn, vẫn bảo đảm được năng suất 
cao (có thể đạt tới10÷15tấn/h). kích thước các viên thường được tạo với 
  - 103 - 
dạng cầu, trụ,... với đường kính từ 3÷20mm, hình trụ có bề cao 10÷30mm, 
với khối lượng riêng1000÷1300kg/m3. 
6.2.3. Cấu tạo và cách sử dụng một số máy ép tạo hình sản phẩm 
a) Máy ép viên OGM-0,8A 
Máy dùng để tạo viên từ nguyên liệu bột cỏ khô (hình 6.4). Máy gồm 
bộ phận ép 1 kiểu trục quay (khuôn trụ và hai con lăn quay trong khuôn), 
dao cắt. Máy được liên hợp với máy định mức kiểu vít 2 và máy trộn 3 
kiểu cánh ngang, gầu chuyền 4 để chuyền hạt lên bình làm nguội 5 có quạt 
6 hút vụn và bột trở lại thùng cấp liệu 7, sàng 8 để lọc vụn, bột do hạt 
vỡ,... 
Khi sử dụng, hỗn hợp nguyên liệu qua máy định mức 2 được trộn ở 
máy trộn , vào máy ép 1 nhờ gầu chuyền 4 lên bình 5, làm nguội bằng 
luồng không khí của quạt hút 6 qua sàng 8: hạt nguyên trên sàng chảy theo 
máng thu vào bao chứa, bột sót và vụn vỡ lọt xuống theo ống 9 được quạt 
hút lên xiclôn 10, đổ trở lại thùng cấp liệu 7. 
Khi nguyên liệu từ máy định mức xuống máy trộn, được phun nước 
làm ẩm có pha chất kết dính và chất chống ôxy hoá.Viên được máy ép tạo 
ra có nhiệt độ tới 1000C, vì vậy phải được làm nguội. 
  - 104 - 
Hình 6.4. Máy ép viên OGM - 0,8A 
1- bộ phận ép; 2- máy định mức kiểu vít; 3- máy trộn; 4- gầu chuyền; 5- 
bình làm nguội; 
6- quạt hút; 7- thùng cấp liệu; 8- sàng; 9- ống trụ. 
Đặc điểm kỹ thuật của máy ép OGM - 0,8A : 
 - Năng suất : 0,9 ÷1,2 t/h 
 - Vận tốc khuôn ép : 200 v/ph 
 - Công suất của máy ép : 40 kW (của toàn bộ liên hợp máy: 60 kW) 
 - Mức tiêu thụ nước (làm ẩm) : 60÷85 kg/h. 
b) Máy ép bàn quay 
Máy ép bàn quay dùng để ép viên hay đóng bánh sản phẩm bằng chày 
dập, có thể thực hiện ép một phía hoặc hai phía (hình 6.5). Loại máy này 
làm việc tự động, thực hiện liên tục các nguyên công: đưa nguyên liệu vào 
trong khuôn cối, ép sơ bộ, ép lần cuối và đẩy thành phẩm ra. Bàn tròn 1 
chuyển động quay với tốc độ thấp. Bàn có 10 lỗ, trong đó có lắp khuôn cối 
bằng thép. Nguyên liệu được đưa tự động vào trong các khuôn cối đó để 
ép. Trên một trục của bàn quay có đặt bàn nâng 2 (hình 6.5b). 
Các đầu của 10 chày dập dưới 3 tựa lên nó, còn 10 chày dập 4 nằm 
phía trên bàn quay. Người ta lồng khuôn dập 5 vào chày dập, hình dạng 
của chúng phù hợp với hình dạng khuôn cối. Ở dưới bàn quay có đặt các 
con lăn lệch tâm 6. Trên những chày dập lăn, các con lăn nhận chuyển 
động hướng trục và ép sơ bộ sản phẩm. Ra khỏi con lăn các chày dập trượt 
trên bề mặt nằm ngang, từ đấy chuyển sang con lăn thứ hai và ép tiếp tục. 
Cuối cùng đi qua hai bề mặt đỡ, các chày dập trượt trên con lăn lệch tâm 
sau cùng và kết thúc việc ép bánh (trên hình không thể các con lăn ép). 
Khi chày dập rời khỏi con lăn sau cùng thì bánh ép được đẩy ra khỏi 
khuôn cối nhờ con lăn đặc biệt nâng phía dưới chày dập (hình 6.5c). Loại 
  - 105 - 
máy ép này đã làm tăng áp suất ép tới 15÷20MN/m2 
Hình 6.5. Máy ép bàn quay 
a) sơ đồ cấu tạo máy; b) sơ đồ làm việc; c) sơ đồ ép một phía và hai phía 
6.2.4. Lý thuyết tính toán máy ép tạo hình sản phẩm 
6.2.4.1. Tính toán công nghệ 
a) Độ nén ép 
  - 106 - 
Độ nén ép λ được tính theo công thức: 
 λ =V / V1 
V và V1 - thể tích của hỗn hợp trước và sau khi nén ép. 
Nếu buồng ép có tiết diện S không đổi thì : 
 λ = S.h0/ S.h1 = h0 / h1 
 h0 và h1 - chiều cao lớp hỗn hợp trước và sau khi ép. 
Ta cũng có thể tính : λ = ρ1 / ρ0 
 ρ0 và ρ1- khối lượng thể tích của hỗn hợp trước và sau khi 
ép, kg/m3. 
b) Độ rỗng của khối hỗn hợp 
Độ rỗng P của khối hỗn hợp được xác định theo công thức: 
 P = V0 / V = 1 - VV
r 
 V - thể tích của toàn bộ khối hỗn hợp 
 V0- thể tích của các khoảng trống giữa các phần tử 
 Vr - thể tích phần chất rắn trong hỗn hợp. 
Độ hổng P' của các viên đã được ép cũng được tính tương tự như sau : 
 P' = V0' / V' = 1 - VV
r '
'
V' - thể tích của cả khối đã nén ép 
V0' - thể tích của các khoảng trống giữa các phần tử 
 Vr' - thể tích phần chất rắn trong khối đã ép. 
Đối với rau cỏ, thể tích V0' còn gồm cả phần nước trong khối rau cỏ. 
Để xác định độ hổng có thể dùng dụng cụ theo sơ đồ hình 6.6. Dụng 
cụ gồm hai bình kín 5 và 9, nối bằng ống 3 với bình khí nén 1. Bình 5 
dùng để làm nguồn tiếp khí nén, bình 9 chứa khối cần đo. Trên ống 3 có 
các khoá 4, 7, 8 và áp kế 6. 
  - 107 - 
Hình 6.6 Sơ đồ dụng cụ đo độ hổng của khối hỗn hợp nguyên liệu 
Cách đo: Trước hết ta xác định độ nén của khối nguyên liệu, rồi cho 
nó vào bình 6. Đóng khoá 7, mở khoá 4 để nạp khí nén vào bình 5 từ bình 
1. Khi đạt áp suất cần thiết (0,2 MPa), thì đóng khoá 4 và ghi chỉ số P1 của 
áp kế 6. Sau đó đóng khoá 8 và mở khoá 7, rồi ghi chỉ số P2 của áp kế 6. 
Độ rỗng P được tính theo công thức : 
 P = P P
P
1 2
2
− 100(%) =
V
V0 100 (%) 
Độ hổng liên quan chặt chẽ với khối lượng thể tích ρ của nguyên liệu 
tơi, giảm theo tuyến tính khi tăng ρ. Đối với các viên hay bánh có ρ = 
600÷800kg/m3 thì độ hổng P = 45÷ 60%. 
d) Hệ số dãn nở đàn hồi 
Hệ số dãn nở đàn hồi k là tỷ số giữa thể tích Vd sau khi nén nở ra với thể 
tích Vn dưới áp lực nén : 
 k = Vd / Vn 
Để bảo đảm cho viên ép được chắc, không bị vỡ hoặc nứt thì k = 
1,1÷1,15. 
e) Độ bền của viên 
Người ta thường dùng 1 hộp khối chữ nhật (300 x 300 x 450mm), 
xung quanh bao lưới sàng có kích thước lỗ bằng 0,8 kích thước viên 
(đường kính) (hình 6.7). Cho một lượng viên đã ép vào hộp và quay trong 
  - 108 - 
3 ÷10 phút với tần số 15 ÷ 50/ph. 
Hình 6.13. Dụng cụ xác định độ bền B của viên và sự phụ thuộc của B 
với ρ 
Cân lại khối lượng trong hộp là Mn rồi so với khối lượng M0 trước 
khi đo và tính độ bền B của viên theo công thức : 
 B = M
M
n
0
.100% 
Theo Pôđkôlzin I.V. có thể tính độ bền B theo công thức : 
 B = 98,5÷ 44.103.e-0,011ρ 
ρ - khối lượng riêng của khối nguyên liệu, kg/m3. 
Từ đó ta cũng có thể đánh giá chất lượng tạo viên bằng "độ vụn" : 
 V = 100 – B 
Trên hình 6.7 ta thấy khối lượng riêng ρ < 800kg/m3 thì độ bền giảm 
nhanh. Độ bền của viên hay bánh nguyên liệu phải đạt trên 80 ÷ 90%.