Đang tải... (xem toàn văn)
mối quan hệ giữa cường độ dòng điện với lưu lượng nước và lực xát
DANH MỤC CÁC BẢNG 1 DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ 2 MỤC LỤC 3 NỘI DUNG CHÍNH CỦA BÁO CÁO 1.Mở đầu Trong quy trình chế biến lúa gạo thì công đoạn đánh bóng gạo ở ngay sau công đoạn xát trắng gạo và trước công đoạn tách thóc tinh. Như vậy công đoạn lau bóng gạo là công đoạn cuối của việc xay xát từ lúa ra gạo trắng, do đó công đoạn này quyết định chất lượng cũng như giá thành của gạo. Quá trình này áp dụng công nghệ phun sương tạo ẩm kết hợp ma sát giữa các hạt gạo với nhau và với dao máy lau bóng, bằng lực ly tâm gạo được làm sạch và đánh bóng bề mặt. Lưu lượng nước cấp vào trong buồng xát ảnh hưởng rất lớn đến đến đô bóng cũng như tỷ lệ gãy vỡ của gạo thành phẩm. Hiện nay lưu lượng nước được điều chỉnh bởi van cơ. Quá trình điều chỉnh tùy thuôc vào kĩ năng của người vận hành máy, vì vậy quá trình điều chỉnh có sai lệch sẽ ảnh hưởng đến chất lượng gạo thành phẩm cũng như năng suất của máy. Áp lực trong buồng xát máy đánh bóng được tạo nên bởi lực dọc trục vít tải gạo và lực ép tại cửa xả liệu của buồng xát. Áp lực buồng xát thay đổi khi lực dọc trục vít và lực ép tại cửa xả liệu thay đổi. Trong quá trình đánh bóng, nếu áp lực xát quá lớn hay lưu lượng nước điều chỉnh quá nhiều, các hạt gạo có xu hướng kết dính lại với nhau, cản trở chuyển đông của trục chính. Khi đó, cường đô dòng điện sẽ tăng cao. Và ngược lại, nếu áp lực xát giảm hay lưu lượng nước điều chỉnh giảm thì cường đô dòng điện cũng giảm theo. Do đó, việc theo dõi và giám sát cường đô dòng điện trong quá trình đánh bóng là quan trọng. Báo cáo trình bày mối quan hệ giữa cường đô dòng điện với lưu lượng nước và lực xát. 4 2.1.Bản chất của quá trình đánh bóng Quá trình đánh bóng gạo có thể được xem là quá trình phá hủy bề mặt bên ngoài bao bọc hạt gạo và tách nó ra khỏi phần nhân. Đồng thời quá trình đánh bóng cũng mài mòn các rãnh trên bề mặt hạt gạo do quá trình xát trắng để lại. Cấu trúc hạt gạo bao gồm phần lõi cứng của lõi (nôi nhũ) và lớp cám mềm bao phủ bên ngoài hạt nhân vì vậy quá trình đánh bóng ảnh hưởng lớn đến đô vững chắc của hạt. Mục tiêu đạt được là phải tác đông lực đủ lớn để thắng được lực bám của lớp với hạt nhân để tách lớp cám bên ngoài và tránh tác đông những lực quá mạnh làm gãy vỡ cấu trúc hạt bên trong. Quá trình bóc tách lớp cám bao bọc bên ngoài hạt gạo dựa trên nguyên lý mài mòn và ma sát giữa các hạt gạo, giữa gạo và lưới xát và giữa gạo và dao đánh bóng. Để bóc tách lớp cám bao bọc xung quanh hạt gạo, lớp cám được làm ẩm trước khi đưa vào máy đánh bóng. Do được làm ẩm đã tạo ra môt lớp hồ áo mỏng bao quanh hạt gạo. Trong quá trình đánh bóng, lớp hồ áo này được tách ra khỏi hạt gạo do lực ma sát giữa các hạt gạo với nhau và do tương tác giữa bô phận xát của máy đánh bóng và gạo. Do được mài mòn và ma sát với ẩm đô cao nên sau khi đánh bóng bề mặt hạt gạo trơn nhẵn và bóng tạo đô trắng và đô bóng cho hạt gạo. Vì vậy bản chất của quá trình đánh bóng gạo là quá trình mài mòn và quá trình ma sát diễn ra trong buồng xát. 2.2.Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình đánh bóng - Các thông số đặc trưng cho tính chất vật liệu Đô ẩm hạt gạo 5 Hàm lượng đô ẩm có thể ảnh hưởng quan trọng đến tính chất và giá trị của gạo sau khi xay xát. Gạo có hàm lượng đô ẩm ở mức thấp thì có xu hướng cứng và không đàn hồi hơn các loại gạo có đô ẩm cao. Quá trình nấu và các tính chất khác cũng bị ảnh hưởng. Hàm lượng đô ẩm thấp thường bắt đầu khi thời tiết nóng, khô của mùa hè hoặc gạo được làm khô. Đô ẩm cao thì tỷ lệ gãy vỡ cao hơn. [19] Bảng 1: Quan hệ giữa đô ẩm và tỷ lệ gãy vỡ. Tỷ lệ gãy vỡ trung bình của hệ thống xay xát tại những thành phần đô ẩm khác nhau Phần trăm đô ẩm của hạt (%wb) Tỷ lệ gãy vỡ trung bình (%) 8-10 21,64 10-12 21,26 12-14 17,09 Kết luận: Căn cứ vào cáo báo cáo khoa học trong nước và nước ngoài trên, ẩm đô để có tỷ lệ gãy vỡ thấp nhất trong quá trình xay xát cũng như xát trắng là 14 -15%. - Thông số vật lý hạt gạo Trong quá trình chế biến lúa gạo thì thông số về chiều dài, chiều rông và bề dày là ba kích thước có vai trò quyết định trong việc xác định các tiêu chuẩn thiết kế máy đánh bóng [3, 11]. Cụ thể như sau: 6 Bảng 2: Bảng tổng hợp các thông số vật lý của hạt gạo ảnh hưởng đến quá trình đánh bóng. STT 1 2 3 4 5 Thông số vật lý của hạt gạo Đường kính hạt Mức ảnh hưởng Tài liệu tham Ghi chú khảo Tỷ lệ gãy vỡ Matthews và tăng tăng Hạt gạo dài, Dễ gãy vỡ trong Spadaro (1976) Báo cáo của mảnh quá trình xay xát Hình dáng hạt Quyết định tỷ lệ gạo gãy vỡ Hạt gạo tròn 2.5 - 3mm Hạt gạo dài, mảnh Clement và Seguy (1994) I. Bagheri và M. H. Payman I. Bagheri và M. 1.5 – 2mm H. Payman I. Bagheri và M. H. Payman Với kết quả thí nghiệm của các nhà khoa học cho thấy gạo có kích thước mảnh dài thì tỷ lệ gãy vỡ cao so với các loại gạo tròn. Như vậy, đối với các hạt gạo kích thước lớn, hạt dài thì dễ bóc cám, tuy nhiên tỷ lệ gãy vỡ cao. Với các hạt gạo tròn, kích thước bé thì khó bóc cám nhưng tỷ lệ gãy vỡ thấp. - Tỷ lệ gãy vỡ ban đầu Trước khi qua máy đánh bóng gạo sẽ có môt lượng gạo gãy ban đầu, nguyên nhân gây ra tỷ lệ gãy ban đầu là: Giống lúa: Đô bạc bụng là môt đặc tính phụ thuôc rất nhiều vào giống lúa, các giống lúa khác nhau có đô bạc bụng khác nhau. Các vết bạc bụng xuất hiện ở 7 phôi nhũ ở giữa hạt hay ở môt bên hạt. Các hạt lúa bị bạc bụng này khi đem vào xay xát thường bị gãy ở vị trí này do tinh bôt ở vùng bạc bụng có cấu trúc kém chặt chẽ tạo ra các khoảng hở chứa không khí nên rất dễ gãy. (Vũ Quốc Trung) Khả năng chống lại các lực cơ học của các giống loại thóc khác nhau là khác nhau. Nó phụ thuôc vào đô cứng (đô trong suốt trong) của nhân, hình dáng và đặc điểm cấu trúc của hạt. Hạt trắng trong có khả năng chống bị vỡ nát cao hơn hạt trắng đục.Theo M. Zislin thì đô lớn lực cần thiết để phá vỡ hạt trắng trong là 21,8 – 23,2KG/cm2, còn hạt trắng đục là 19,6 – 20,5 KG/cm2. Hạt bị rạn nứt: Xảy ra khâu thu hoạch và phơi sấy. Nguyên nhân hình thành hạt rạn nứt là do sự kết hợp những thay đổi giữa gradient ẩm và nhiệt đô. Tại thời điểm nào đó mỗi hạt đều tồn tại môt chuyển tiếp và điểm này phụ thuôc vào hàm lượng ẩm và nhiệt đô. Khi nhiệt đô tăng lên trong quá trình sấy, hạt chuyển từ cấu trúc cứng (glassy texture) sang cấu trúc mềm (rubbery texture) và ngược lại khi nhiệt đô giảm. Và sự chuyển trạng thái trên không đều trong hạt giữa bên trong và bên ngoài làm phát sinh các vết nứt. Trong công đoạn xay xát không phải hạt nào cũng bị gãy và thường thì hạt gạo có kích thước trung bình và dài bị rạn nứt dễ gãy trong quá trình xay xát hơn hạt tròn mang vết nứt. Thiết bị sử dụng khi thu hoạch lúa: Việc sử dụng máy suốt điều chỉnh vận tốc trống đập >550 vòng/phút, làm mức đô gãy vỡ hạt tăng lên; đồng thời khe hở giữa guồng đập và máng đập nhỏ hơn 25mm cũng làm hạt gãy nhiều. Trong quá trình chế biến lúa gạo: tỷ lệ gãy vỡ chỉ xuất hiện trong quá trình tách sạn, tách trấu, quá trình xát trắng và đánh bóng. Tỷ lệ gãy vỡ liên quan đến quá trình bóc cám: có nhiều nghiên cứu về mối quan hệ này và đã đưa ra kết luận (kết luận này không thay đổi qua các năm) đó là tỷ lệ bóc cám cao thì tỷ lệ gãy vỡ cao. 8 Như vậy trong quá trình thu hoạch, phơi sấy sẽ tạo ra các vết nứt hoặc gạo bị gãy bên trong, nguyên nhân này làm cho tỷ lệ gãy vỡ của gạo tăng trong quá trình chế biến và xát trắng. Vì vậy bên cạnh việc cải tiến máy xát trắng để giảm tỷ lệ gãy vỡ, tăng tỷ lệ bóc cám thì có thể cải tiến phương pháp thu hoạch, tính toán thời gian thu hoạch hợp lý, phương pháp phơi sấy. - Nhóm các thông số vận hành máy đánh bóng Vận tốc trục đánh bóng Tác giả Nitat Tangpinijkul (2002) đã đưa ra ảnh hưởng giữa tốc đô quay và tỷ lệ gãy vỡ theo biểu đồ 3.1. Theo biểu đồ này gạo đạt tỷ lệ gãy vỡ thấp nhất tại tốc đô quay của trục là 300 m/phút. Vận tốc càng tăng thì tỷ lệ gãy vỡ càng giảm vì vận tốc tăng thì tốc dô dịch chuyển của gạo trong bầu xát tăng, thời gian lưu lại của gạo trong buồng xát giảm đi, năng suất thiết bị tăng lên. Nhưng nếu vận tốc trục xát tăng quá môt giới hạn nào đó thì mức bóc cám sẽ giảm và nếu gạo vào có đô ẩm cao thì lỗ rây cám dễ bị tắc, chất lượng gạo không đồng đều đồng thời sẽ gây lực ly tâm lớn, lực va đập lớn làm cho gạo bị gãy vỡ nhiều. [22] 9 Hình 1: Biểu đồ quan hệ giữa vận tốc và tỷ lệ gãy vỡ. Với các kết quả trên ta nhận thấy vận tốc trục đánh bóng ảnh hưởng đến tỷ lệ gãy vỡ gạo trong quá trình đánh bóng. Tỷ lệ gãy vỡ đạt giá trị thấp nhất khi vận tốc trục đạt ở mức 300 m/phút và khi tăng vận tốc trục đến môt giá trị nhất định thì không ảnh hưởng đến tỷ lệ gãy vỡ vì vậy đây là thông số có thể cài đặt ngay từ lúc vận hành máy. Hiện nay máy đánh bóng với năng suất 6-7 tấn/giờ đang hoạt đông với vận tốc trục đánh bóng 298 m/phút tương ứng với vận tốc tối ưu để đạt được tỷ lệ gãy vỡ thấp nhất vì vậy thông số này không thay đổi trong nghiên cứu cải tiến và thực nghiệm sau này. - Lưu lượng nước Trong quá trình đánh bóng, việc ngăn ngừa gãy vỡ gạo phụ thuôc vào hai yếu tố, thời gian gạo tiếp xúc với nước và lượng nước chứa trong gạo đánh bóng (trọng lượng của nước chia cho trọng lượng của gạo). Thực nghiệm đã chứng minh thời gian gạo hấp thụ nước ngắn hơn khoảng thời gian mà gạo được làm ẩm là điều kiện an toàn để ngăn ngừa hạt gãy vỡ nhưng cần phải đủ lượng nước để làm mềm bề mặt để bóc tách dễ dàng lớp aleurone trên bề mặt hạt gạo. Vì lý do này lượng nước cần được giảm thiểu thấp nhất theo điều kiện mà làm cho bề mặt hạt mềm đủ để bóc tách lớp aleurone. [15] 10 Hình 2: Đặc điểm máy đánh bóng dùng nước. Qua hình 2 (Countersy Satake 1990) ta nhận thấy máy đánh bóng ma sát dùng nước có nhiều ưu điểm hơn đối với máy đánh bóng ma sát chỉ dùng gió. Đô trong suốt tăng so với máy đánh bóng ma sát dùng gió đồng thời năng lượng tiêu thụ cũng giảm theo. [15] Bảng 3: Bảng thống kê lưu lượng nước sử dụng trong quá trình đánh bóng. Số thứ tự Lưu lượng nước Tài liệu 1 0,2 - 0,3 % [10],[23] 2 0,1- 0,3 % [13] 3 0,2 % [15], [22] 11 Từ những nghiên cứu và kết quả trên ta nhận thấy lưu lượng nước cần thiết cho quá trình đánh bóng ảnh hưởng chất lượng gạo tại đầu ra của máy đánh bóng. Đây là yếu tố chiếm 45% nghiên cứu trong số các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình đánh bóng gạo. - Áp lực trong buồng xát Áp lực trong buồng xát máy đánh bóng được tạo nên bởi lực dọc trục vít tải gạo và lực ép tại cửa xả liệu của buồng xát. Áp lực buồng xát thay đổi khi lực dọc trục vít và lực ép tại cửa xả liệu thay đổi. Áp lực lực dọc trục vít thay đổi khi diện tích lực tác dụng thay đổi và áp lực tại cửa xả liệu thay đổi khi diện tích cửa xả liệu thay đổi. Vì vậy thông số ảnh hưởng đến áp lực xát trong buồng xát gồm diện tích trong buồng xát cụ thể là khe hở giữa trục đánh bóng và lưới xát và diện tích cửa xả liệu. Hiện nay khoảng khe hở giữa trục đánh bóng và lưới xát của máy đánh bóng tại Lamico với năng suất 6-7 tấn/giờ được cài đặt là 16 mm. Khe hở này vẫn chưa là tối ưu vì người người công nhân sẽ điều chỉnh lại khi tỷ lệ gãy vỡ gạo không đạt theo yêu cầu. Điều chỉnh chỉ thực hiện khi máy ngưng hoạt đông và quá trình điều chỉnh ảnh hưởng đến toàn bô kết cấu cụm trục chính. Vì vậy cần tiến hành quy hoạch thực nghiệm để tìm ra khoảng khe hở tối ưu trong quá trình vận hành và thông số này không thay đổi trong quá trình vận hành máy. Khoảng khe hở tiến hành thực nghiệm từ 12 mm đến 16 mm dựa vào các nghiên cứu và thực tiễn đã phân tích trên. 12 Bảng 4: Bảng tổng hợp thông số áp lực trong buồng xát. Số thứ tự Áp lực (bar) 1 0,29-0,49 bar 2 0,1 bar 3 0,2 bar 4 0,2- 0,3 bar Tài liệu Ghi chú Juma Omar và Yamashita (1987) [14] Yamashita và Goto (1974) [15] Vậy áp lực trong buồng xát biến thiên trong khoảng từ 0, 1 bar đến 0, 5 bar. Bảng 5: TT 1 2 3 Các thông số ảnh hưởng đến quá trình đánh bóng Thông số Đô ẩm hạt gạo Thông số vật lí hạt gạo Tỉ lệ gãy vỡ ban đầu Chỉ số 14 – 15 % Ghi chú Với các hạt gạo kích thước lớn, hạt dài thì dễ bóc cám, tuy nhiên tỷ lệ gãy vỡ cao. Với các hạt gạo tròn, kích thước bé thì khó bóc cám nhưng tỷ lệ gãy vỡ thấp. Đô lớn lực cần thiết để phá vỡ hạt trắng trong là 21,8 – 23,2KG/cm2, còn hạt trắng đục là 19,6 – 20,5 KG/cm2 13 4 5 6 Vận tốc trục đánh bóng Lưu lượng nước Áp lực trong buồng xát 298 m/phút 2,5 l/p - 5 l/p 0,1 – 0,5 bar 2.3.Các yếu tố mục tiêu của quá trình đánh bóng Đô trong suốt Đô trong suốt là môt thuôc tính vật lý cho phép truyền ánh sáng qua môt vật liệu. Đô trong suốt của gạo được xác định bằng lượng ánh sáng xuyên qua gạo sau khi gạo được đánh bóng. Tỉ lệ gãy vỡ (%) Tỉ lệ gãy vỡ được xác định bằng tỉ số giữa tổng khối lượng tấm ở đầu ra chia cho tổng khối lượng gạo và tấm ở đầu ra của máy. Mức tiêu thụ năng lượng (kwh/tấn) Mức tiêu thụ năng lượng được xác định bằng lượng tiêu hao năng lượng khi đánh bóng môt tấn gạo nguyên liệu đầu vào 2.4.Thiết kế thí nghiệm để xác định mối quan hệ của cường độ dòng điện với lưu lượng nước và áp lực xát a. Mục tiêu thực nghiệm. Phương pháp qui hoạch thực nghiệm là phương pháp tiến hành thực nghiệm môt cách chủ đông để có thể tối thiểu hóa số thí nghiệm cần thiết trong quá trình nghiên cứu mà vẫn đảm bảo mức đô tin cậy để nhận được mô hình toán học thực nghiệm phù hợp. 14 Hàm toán được xác định bằng các phương trình hồi qui nghiên cứu ảnh hưởng của các yếu tố đến điều kiện tối ưu của đối tượng nghiên cứu. Phương pháp qui hoạch thực nghiệm cho phép chọn chiến lược nghiên cứu thích hợp trong điều kiện mà người nghiên cứu chưa hiểu biết đối tượng môt cách toàn diện. Đối tượng nghiên cứu càng phức tạp thì hiệu quả của phương pháp càng cao. Sau khi các số liệu thu được trong các thí nghiệm, xử lý và thu được hàm toán mô tả ảnh hưởng của các yếu tố ảnh hưởng đến mục tiêu cần nghiên cứu và thu được kết quả là tối ưu nhất để ứng dụng vào thực tế sản xuất. Trong đề tài này sử dụng phương pháp qui hoạch thực nghiệm để xác định mối quan hệ giữa các yếu tố ảnh hưởng đến yếu tố mục tiêu mà cụ thể ở đây là lưu lượng nước, áp lực trong buồng xát, khe hở giữa trục đánh bóng và lưới xát các yếu tố mục tiêu là tỷ lệ gãy vỡ ,đô trắng, đô bóng. Xét xem yếu tố ảnh hưởng nào tác đông trực tiếp lên các yếu tố mục tiêu đó. Để từ đó đưa ra được mô hình toán điều khiển các yếu tố ảnh hưởng hợp lí nhằm đảm bảo chất lượng gạo đầu ra theo yêu cầu của nhà sản xuất. b. Phương pháp tiến hành thực nghiệm: Vật liệu , máy và các thiết bị đo. - Vật liệu thí nghiệm. Đối tượng thực nghiệm ở đây là gạo lức từ đầu ra của máy xát trắng của ba loại giống lúa có đủ tính chất đại diện cho ba loại giống lúa dài, trung bình và tròn (ngắn). Đây là các loại lúa được trồng phổ biến ở Đồng Bằng Sông Cửu Long đặc biệt là hai tỉnh Tiền Giang và Long An. Ba loại gạo lức được chọn là: Gạo IR64, nếp và gạo Sari. Việc chọn ba loại gạo này vì nó đặc trưng cho ba loại gạo khác nhau được phân loại dựa vào chiều dài của hạt. - Máy dùng để nghiên cứu thí nghiệm. 15 Máy dùng để thí nghiệm là máy đánh bóng được dùng phổ biến ở các nhà máy chế biến lúa gạo của Đồng Bằng Sông Cửu Long với công suất máy 6 -7 tấn/giờ. Máy do công ty LAMICO chế tạo và sản xuất. Trang thiết bị và dụng cụ đo. Các loại thùng chứa. Dụng cụ đo đô ẩm. Cân điện tử. Dụng cụ đo công suất điện và đồng hồ đo điện năng tiêu thụ. Dụng cụ đo đô trắng và đô bóng. Bô thước cặp đo khe hở. Đồng hồ đo áp lực. Phương pháp tiến hành thực nghiệm. + + + + + + + Để tiến hành phương pháp qui hoạch thực nghiệm, cần định lượng hóa các yếu tố ảnh hưởng đầu vào và các yếu tố mục tiêu của quá trình đánh bóng. - Mô hình bài toán qui hoạch thực nghiệm. Bài toán qui hoạch thực nghiệm giúp xác định mối tương quan giữa các yếu tố đầu vào và các yếu tố mục tiêu đầu ra. Mức đô phức tạp của bài toán tăng lên theo số lượng các yếu tố ảnh hưởng cần xem xét, do đó chỉ quan tâm đến những thông số ảnh hưởng mạnh và nhiều nhất đến các yếu tố mục tiêu. - Xác định các chỉ tiêu nghiên cứu. Các chỉ tiêu nghiên cứu là các yếu tố mục tiêu đầu ra của quá trình xát trắng. + Tỷ lệ gãy vỡ (ký hiệu mã hóa Y 1, đơn vị %): là thông số đặc trưng cho hiệu suất của quá trình đánh bóng. Tỷ lệ gãy vỡ chịu ảnh hưởng của nhiều yếu tố đầu vào và được đo đạc dựa trên cơ sở phân tách hỗn hợp gạo, tấm sau quá trình xát và lấy khối lượng gạo gãy chia + cho tổng khối lượng gạo và tấm trong mỗi mẫu đo. Đô trắng (ký hiệu mã hóa Y2, đơn vị %) là thông số đặc trưng chất lượng gạo được đo dựa trên tính chất quang học của hạt gạo sau khi 16 đánh bóng. Đại lượng đo được là cường đô ánh sáng phản xạ từ bề + mặt hạt gạo được chuyển đổi về tín hiệu số. Đô bóng (ký hiệu mã hóa Y3, đơn vị %) là thông số đặc trưng chất lượng gạo được đo dựa trên tính chất quang học của hạt gạo sau khi đánh bóng. Đại lượng đo được là cường đô ánh sáng xuyên qua gạo + và được chuyển đổi về tín hiệu số. Năng lượng tiêu thụ trên mỗi đơn vị khối lượng gạo xát (ký hiệu mã hóa Y4, đơn vị: kWh/tấn) là thông số phản ảnh chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật của quá trình xát trắng. Chịu ảnh hưởng bởi các yếu tố đầu + + + - vào và được xác định bằng công tơ điện. Xác định các thông số ảnh hưởng cần xem xét. Lưu lượng nước trong quá trình đánh bóng (mã hóa: x 1, đơn vị: l/phút). Áp lực trong buồng xát (mã hóa: x2, đơn vị: bar). Khe hở giữa dao đánh bóng và lưới xát ( mã hóa: x3, đơn vị: mm). Nhiễu ( Là các yếu tố không kiểm soát như đô ẩm hạt gạo, thông số lý hóa của hạt gạo, loại gạo, lưu lượng gió cung cấp cho quá trình xát, thông số vật lý của hạt mài… - Bài toán hôp đen. Với các thông số nghiên cứu đã xác định, có thể mô tả đối tượng nghiên cứu như môt phần tử hôp đen với các thông số đầu vào như sau: εi Y1 (%) x1 (l) x2 (bar) x3 (mm) MÁY ĐÁNH BÓNG HỘPHỘP ĐEN ĐEN Y2 (%) Y3 (%) Y4 (kWh/tấn) 17 Hình 3: - Bài toán hôp đen. Lập mô hình thống kê thực nghiệm bậc I. - Xác định miền nghiên cứu. + Lưu lượng nước trong quá trình đánh bóng Q (l/phút). + Áp lực trong buồng xát P (bar). + Khe hở giữa dao đánh bóng và lưới xát δ (mm) Bảng 6: Bảng xác định miền nghiên cứu qui hoạch thực nghiệm bậc I Ký hiệu Khoản g Nhân tố Tự nhiên Mã biến hoá thiên εi Lưu lượng nước trong quá trình đánh bóng Áp lực trong buồng xát Khe hở giữa dao đánh bóng và lưới Q Mức giá trị Mức Mức Mức dưới cơ trên -1 sở 0 +1 x1 1 2,5 3,25 5 P (bar) x2 0,2 0,1 0,3 0,5 δ (mm) x3 2,5 11 13,5 16 (l/phút) xát - Lập ma trận thí nghiệm. Ma trận thí nghiệm ở dạng bậc nhất có tính trực giao. Số lượng thí nghiệm được xác định theo công thức: N = 2k + n0 = 23 + 6 =14 Trong đó: k - là yếu tố ảnh hưởng nghiên cứu, k = 3. 18 2k - là số lượng thí nghiệm ở mức trên và mức dưới, 23 = 8. n0 - là số lượng thí nghiệm lặp lại ở mức cơ sở, n0 = 6. Với các kết quả thực nghiệm, điền kết quả vào bảng ma trận thí nghiệm và thực hiện phân tích kết quả thu được. Bảng 7: Ma trận thí nghiệm dạng mã hóa của qui hoạch thực nghiệm bậc I Số thứ tự thí x1 x2 x3 nghiệm 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 +1 +1 -1 -1 +1 +1 -1 -1 0 0 0 0 0 0 0 0 -1 -1 +1 +1 0 0 +1 +1 -1 -1 0 0 +1 -1 0 +1 -1 0 +1 -1 0 +1 -1 0 0 0 Y1 Y2 Y3 - Kết quả thực nghiệm và xử lý kết quả thực nghiệm. Phương trình hồi qui có dạng: (6.1) Dựa theo kết quả thu được ta có các phương trình hồi qui tương ứng: Y1, Y2, Y3 Nếu kết quá tìm được sau khi phân tích và thảo luận không thỏa thì tiến hành nâng bậc với phương án bậc II 19 - Lập mô hình thống kê thực nghiệm bậc II. - Xác định miền nghiên cứu. + Lưu lượng nước trong quá trình đánh bóng Q (l/phút). + Áp lực trong buồng xát P (bar). + Khe hở giữa dao đánh bóng và lưới xát δ (mm) Bảng 8: Bảng xác định miền nghiên cứu qui hoạch thực nghiệm bậc II Ký hiệu Khoản g Nhân tố Tự nhiên Lưu lượng nước trong quá trình đánh bóng Áp lực trong buồng xát Khe hở giữa dao đánh bóng và lưới Mã hoá biến thiên Mức giá trị Mức sao dưới Mức Mức Mức dưới cơ trên -1 sở 0 +1 Mức sao trên εi -1.682 x1 1.25 1.64 2.5 3,75 5 7.88 P (bar) x2 0,2 0 0,1 0,3 0.5 0.6 δ (mm) x3 2,5 9.5 11 13,5 16 18 Q (l/phút) xát - Lập ma trận thí nghiệm. Số thí nghiệm ở phương án bậc II bất biến quay được xác định theo công thức: Trong đó, k là số yếu tố ảnh hưởng cần nghiên cứu; k =3 2k là số thí nghiệm ở mức cơ sở; 23 = 8 2k là số thí nghiệm ở mức điểm sao ±α; 2k = 6 n0 là số thí nghiệm lặp lại ở tâm phương án; n0 = 6 20 +1.682 Bảng 9: Ma trận thí nghiệm dạng mã hóa của qui hoạch thực nghiệm bậc II STT x1 1 -1 2 +1 3 -1 4 +1 5 -1 6 +1 7 -1 8 +1 9 -1.682 10 +1.68 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 x2 -1 -1 +1 +1 -1 -1 +1 +1 0 0 x3 -1 -1 -1 -1 +1 +1 +1 +1 0 0 2 0 0 -1.682 +1.68 0 0 0 0 2 0 0 -1.682 +1.68 0 0 0 0 0 0 2 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 Y1 - Kết quả thực nghiệm và xử lý kết quả thực nghiệm Phương trình hồi qui có dạng: (6.2) 21 Y2 Y3 Dựa theo kết quả thu được ta có các phương trình hồi qui tương ứng: Y1, Y2, Y3, Y4. Dự đoán kết quả đạt được. Từ phương trình hồi qui (6.1) hoặc (6.2) tiến hành phân tích kết quả đạt được bằng cách phân tích xem yếu tố mục tiêu nào ảnh hưởng nhiều nhất đến tỷ lệ gãy vỡ, đô trắng, đô bóng và năng lượng tiêu thụ. Loại bỏ yếu tố không gây ra ảnh hưởng lớn để từ đó đưa ra phương pháp điều chỉnh hợp lý. 2.5.Phương pháp xử lý số liệu và xác định mối quan hệ giữa cường độ dòng điện với lưu lượng nước và áp lực xát. Các phương pháp xử lý số liệu được áp dụng ở đây là: Phương pháp khử số liệu thô và phương pháp phân tích phương sai ANOVA (Analysis of Variance) Trong phần nghiên cứu thực nghiệm có nhiều giai đoạn cần đến các phương pháp xử lý số liệu khác nhau bao gồm: Áp dụng phương pháp phân tích phương sai (ANOVA) để đánh giá mức đô ảnh hưởng của thông số nghiên cứu đến quá trình nghiên cứu chỉ là ngẫu nhiên hay thực sự có ảnh hưởng. Phương pháp này giúp loại bỏ các yếu tố ảnh hưởng kém đến quá trình nghiên cứu cũng như mức đô tương quan. Ngoài ra, còn giúp kiểm tra các giả thiết đồng nhất phương sai, đô tin cậy của các hệ số hồi qui và mức đô phù hợp của mô hình lựa chọn theo tiêu chuẩn Fisher khi thực nghiệm. Áp dụng phương pháp khử sai số thô của Aknazarova khi thực hiện thí nghiệm nhận thông tin để loại bỏ sai số thô. Sử dụng phần mềm STATGRAPHICS – 7.0 để xây dựng và kiểm tra mô hình hồi qui thực nghiệm. Nôi dung xử lý số liệu gồm các bước: Bước 1: Xác định giá trị các hệ số hồi qui ở dạng đầy đủ 22 Bước 2: Phân tích phương sai để loại bỏ các hệ số hồi qui không bảo đảm đô tin cậy với mức ý nghĩa α = 0.05 Bước 3: Xác định lại giá trị các hệ số hồi qui theo hàm toán mới sau khi đã loại bỏ các hệ số hồi qui không đủ đô tin cậy Bước 4: Phân tích phương sai trên hàm toán mới. Kiểm tra lại đô tin cậy của các hệ số hồi qui mới. Nếu vẫn không bảo đảm tin cậy, cần thiết thì cải tiến mô hình. Bước 5: Kiểm tra đô tương thích của mô hình theo chuẩn Fisher: Ft = MSLf ≤ Fb MSEp Trong đó, MSLf - Phương sai do không tương thích (Mean Square Lack -of-fit) MSEp – Phương sai sai số ngẫu nghiên đích thực (Mean Square Error-pure) Fb – Giá trị tra bảng phân bố chuẩn F với α= 0.05 Sau khi xây dựng được mô hình hồi qui thực nghiệm, tiếp tục dùng phân mềm STATGRAPHICS – 7.0 để vẽ đồ thị các hàm mục tiêu theo từng cặp hai thống số vào làm cơ sở cho việc tìm cực trị trong miền thực nghiệm. 2.6.Các kết quả đạt được Báo cáo đã phân tích, hoàn thiện thiết kế quy hoạch thực nghiệm và xử lý số liệu xác định mối quan hệ giữa cường đô dòng điện và lưu lượng nước với các nôi dung: - Xác định các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình đánh bóng. - Thiết kế thí nghiệm xác định mối quan hệ giữa cường đô dòng điện với - lưu lượng nước và áp lực xát. Xử lý số liệu, xác định mối quan hệ giữa cường đô dòng điện với lưu lượng nước và áp lực xát. 23 1 Kết luận Báo cáo trình bày các bước phân tích và thiết kế thí nghiệm xác định mối quan hệ giữa cường đô dòng điện với lưu lượng nước và áp lực xát đạt yêu cầu. Có thể tiến hành tích hợp vào bô điều khiển máy đánh bóng để điều khiển. 4.Danh mục tài liệu tham khảo [1] Nguyễn Hay, Máy chế biến lúa gạo, NXB ĐHQG TP.HCM, 2004. [2] Tôn Thất Minh, Giáo trình Máy và thiết bị chế biến lương thực thực phẩm, NXB ĐHQG TP.HCM, 2010. [3] Đoàn Dụ, Bùi Đức Hợi, Mai Văn Lê, Nguyễn Như Thung, Công nghệ và các máy chế biến lương thực, NXB Khoa học và kỹ thuật, 1983. [4] Sadegh Afzalinia, Mohammad Shaker, Ebrahim Zare, Comparison of different rice milling methods, University of Saskatchewan, Department of Agricultural and Bioresource Engineering, 2004. [5] Satake, Toshihiko, Kagawa Kiyoto Ariji, Shigeru, Pressure plate adjusting device for grain whitening apparatus, Satake Engineering Co, Ltd, 1984. [6] Nguyễn Đắc Lôc, Lê Văn Tiến, Ninh Đức Tốn, Trần Xuân Việt, Sổ tay công nghệ chế tạo máy tập 1, NXB Khoa học và kỹ thuật, 2001. [7] Nguyễn Đắc Lôc, Lê Văn Tiến, Ninh Đức Tốn, Trần Xuân Việt, Sổ tay công nghệ chế tạo máy tập 2, NXB Khoa học và kỹ thuật, 2001. [8] Nguyễn Hồng Ngân - Nguyễn Danh Sơn, Kỹ thuật nâng chuyển-tập 2: Máy vận chuyển liên tục, NXB ĐHQG TP.HCM, 2005. [9] Bô Nông Nghiệp và phát triển nông thôn, Tuyển tập tiêu chuẩn thóc gạo của Việt Nam, môt số nước và tổ chức quốc tế, Trung Tâm Thông Tin Nông Nghiệp Và Phát Triển Nông Thôn, 2002. 24 [10] Satake, Toshihiko, Saijonishihonmachi, Polished-rice humidifying apparatus and rice mill system, Satake Engineering Co, Ltd, 1982. [11] PGS.TS.Phạm Ngọc Tuấn, Quản lý bảo trì công nghiệp, NXB ĐHQG TP.HCM, 2010. [12] Nguyễn Hữu Lôc, Cơ sở thiết kế máy, NXB ĐHQG TP.HCM, 2008. [13] Toshihiko Satake, Higashi Hiroshima, Apparatus for rice polishing machine, Satake Engineering Co, Ltd, 1982. [14] Satake Toshihiko, Rice pearling machine with humidifier, Satake Engineering Co, Ltd, 1979. [15] Robert S.Satake, New method and equipment for processing rice (Rice science and technology), pp.231. [16] Nitat Tangpinijkul, Whitening and polishing, Post-harvest Engineering Research Group. [17] Ninh Đức Tốn, Dung sai và lắp ghép, NXB Giáo Dục, 2006. [18] Nguyễn Bin, Các quá trình, thiết bị trong công nghiệp hóa chất và thực phẩm tập 1 - NXB Khoa Học Và Kỹ Thuật. [19] Satake Toshihiko, Apparatus for producing rice of superhigh gloss, Satake Engineering Co, Ltd, 1977. [20] Burak Aksoy, Margaret K. Joyce and Paul D. Fleming, Comparative Study of Brightness/Whiteness Using Various Analytical Methods on Coated Papers Containing Colorants, Department of Paper and Printing Science and Engineering, Western Michigan University, Kalamazoo, MI, 49008 [21] Trần Hùng Dũng, Nguyễn Văn Lục, Hoàng Minh Nam, Vũ Bá Minh, Các quá trình và thiết bị trong công nghiệp hóa chất và thực phẩm tập 1, NXB ĐHQG TP.HCM. 25 [22] Nitat Tangpinijkul, Rice milling system, Post-harvest Engineering Research Group Agricultural Engineering Research Institute. [23] Ahmet Hascalıka, Sami Ekicib, Polished rice humidifying and rice milling system, Expert Systems with Applications, pp.6135–6139, 2009. [24] Satake, Whitening apparatus for super-glossy white rice, patent US4323006. [25] Trịnh Chất, Lê Văn Uyển, Tính toán thiết kế hệ dẫn đông cơ khí tập 1, NXB Giáo dục, 2006. [26] Trịnh Chất, Lê Văn Uyển, Tính toán thiết kế hệ dẫn đông cơ khí tập 2, NXB Giáo dục, 2006. [27] Wayne E. Marshall, James I.Wadsorth, Rice science and technology, NXB New Orleans, 1994. [28] Debabandya Mohapatra, Satish Bal, Wear of Rice in an Abrasive Milling Operation, Part I : Prediction of Degree of Milling, Biosystems Engineering, 2004. [29] Saeed Firouzi, Mohammad Reza Alizadeh and Saeed Minaei, Effect of the size of perforated screen and blade-rotor clearance on the performance of Engleberg rice whitener, African Journal of Agricultural Research, pp.941–946, 2010. [30] Nguyễn Đăng Bình, Phan Quang Thế, Ma sát, mòn và bôi trơn trong kỹ thuật, Nhà xuất bản KH&KT Hà Nôi, 2006. [31] Guha D.Roy Chowdhuri S K, The effect of surface roughness on the temperature at the contact between sliding bodies, 1996. [32] Var. Sazandegi, Some engineering properties of paddy, Int, J. Agri. Biol, Vol. 9, No. 5, 2007. [33] Xie Y,Williams J A, The prediction of friction and wear when a soft surface slides against a harder rough surface, 1996. 26 [34] Sumit Kumar, Luận án thạc sỹ công nghệ Kỹ thuật cơ khí- Viện Công nghệ Quốc gia, Rourkela, 2011. [35] Trần Xuân Tùy, Giáo trình thủy lực và khí nén, NXB Đại học Bách Khoa Đà Nẵng, 2005. [36] George G. Chase, Solids notes, The University of Akron, 2004. [37] Tôn Thất Minh, Máy và thiết bị vận chuyển – định lượng, NXB Bách Khoa Hà Nôi, 2010. [38] Trevisan, R., Colorimetry notes,EMBRAPA Clima Temperado, Pelotas, 2005. [39] Lange, B., Operating instructions of Micro Color, Dr. Lange, Düsseldorf, 1990. [40] Leggett, G., How to Measure Translucent Materials, HunterLab, Reston, 2005. [41] Malvino, A. P., Eletrônica, McGraw-Hill, São Paulo, 1987. [42] Boylestad, R., Nashelsky, L., Dispostivos Eletrônicos e Teoriade Circuitos, Prentice-Hall do Brasil, Rio de Janeiro, 1984. [43]HunterLab, Applications Note: Whiteness Index, HunterLab, Reston. 1996. [44]Kitchin, Christopher Robert, Stars, Nebulae and the Interstellar Medium: Observational Physics and Astrophysics, CRC Press, 1987. [45] Elias, M. C., Rice Milling Process Clarifications, Faculdade de Agronomia, UFPEL, Pelotas, Galli, R., Santos, M., Project Orientation, CEFET-RS, Pelotas, 2005. [46] www.wikipedia.com 27 [...]... kế thí nghiệm xác định mối quan hệ giữa cường đô dòng điện với - lưu lượng nước và áp lực xát Xử lý số liệu, xác định mối quan hệ giữa cường đô dòng điện với lưu lượng nước và áp lực xát 23 1 Kết luận Báo cáo trình bày các bước phân tích và thiết kế thí nghiệm xác định mối quan hệ giữa cường đô dòng điện với lưu lượng nước và áp lực xát đạt yêu cầu Có thể tiến hành tích hợp vào bô điều khiển máy... được xác định bằng tỉ số giữa tổng khối lượng tấm ở đầu ra chia cho tổng khối lượng gạo và tấm ở đầu ra của máy Mức tiêu thụ năng lượng (kwh/tấn) Mức tiêu thụ năng lượng được xác định bằng lượng tiêu hao năng lượng khi đánh bóng môt tấn gạo nguyên liệu đầu vào 2.4.Thiết kế thí nghiệm để xác định mối quan hệ của cường độ dòng điện với lưu lượng nước và áp lực xát a Mục tiêu thực nghiệm Phương pháp... Loại bỏ yếu tố không gây ra ảnh hưởng lớn để từ đó đưa ra phương pháp điều chỉnh hợp lý 2.5.Phương pháp xử lý số liệu và xác định mối quan hệ giữa cường độ dòng điện với lưu lượng nước và áp lực xát Các phương pháp xử lý số liệu được áp dụng ở đây là: Phương pháp khử số liệu thô và phương pháp phân tích phương sai ANOVA (Analysis of Variance) Trong phần nghiên cứu thực nghiệm có nhiều giai đoạn cần... đổi khi lực dọc trục vít và lực ép tại cửa xả liệu thay đổi Áp lực lực dọc trục vít thay đổi khi diện tích lực tác dụng thay đổi và áp lực tại cửa xả liệu thay đổi khi diện tích cửa xả liệu thay đổi Vì vậy thông số ảnh hưởng đến áp lực xát trong buồng xát gồm diện tích trong buồng xát cụ thể là khe hở giữa trục đánh bóng và lưới xát và diện tích cửa xả liệu Hiện nay khoảng khe hở giữa trục... nghiên cứu và kết quả trên ta nhận thấy lưu lượng nước cần thiết cho quá trình đánh bóng ảnh hưởng chất lượng gạo tại đầu ra của máy đánh bóng Đây là yếu tố chiếm 45% nghiên cứu trong số các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình đánh bóng gạo - Áp lực trong buồng xát Áp lực trong buồng xát máy đánh bóng được tạo nên bởi lực dọc trục vít tải gạo và lực ép tại cửa xả liệu của buồng xát Áp lực buồng xát thay... xử lý và thu được hàm toán mô tả ảnh hưởng của các yếu tố ảnh hưởng đến mục tiêu cần nghiên cứu và thu được kết quả là tối ưu nhất để ứng dụng vào thực tế sản xuất Trong đề tài này sử dụng phương pháp qui hoạch thực nghiệm để xác định mối quan hệ giữa các yếu tố ảnh hưởng đến yếu tố mục tiêu mà cụ thể ở đây là lưu lượng nước, áp lực trong buồng xát, khe hở giữa trục đánh bóng và lưới xát các... chuẩn F với α= 0.05 Sau khi xây dựng được mô hình hồi qui thực nghiệm, tiếp tục dùng phân mềm STATGRAPHICS – 7.0 để vẽ đồ thị các hàm mục tiêu theo từng cặp hai thống số vào làm cơ sở cho việc tìm cực trị trong miền thực nghiệm 2.6.Các kết quả đạt được Báo cáo đã phân tích, hoàn thiện thiết kế quy hoạch thực nghiệm và xử lý số liệu xác định mối quan hệ giữa cường đô dòng điện và lưu lượng nước với. .. định bằng công tơ điện Xác định các thông số ảnh hưởng cần xem xét Lưu lượng nước trong quá trình đánh bóng (mã hóa: x 1, đơn vị: l/phút) Áp lực trong buồng xát (mã hóa: x2, đơn vị: bar) Khe hở giữa dao đánh bóng và lưới xát ( mã hóa: x3, đơn vị: mm) Nhiễu ( Là các yếu tố không kiểm soát như đô ẩm hạt gạo, thông số lý hóa của hạt gạo, loại gạo, lưu lượng gió cung cấp cho quá trình xát, thông số vật... điểm máy đánh bóng dùng nước Qua hình 2 (Countersy Satake 1990) ta nhận thấy máy đánh bóng ma sát dùng nước có nhiều ưu điểm hơn đối với máy đánh bóng ma sát chỉ dùng gió Đô trong suốt tăng so với máy đánh bóng ma sát dùng gió đồng thời năng lượng tiêu thụ cũng giảm theo [15] Bảng 3: Bảng thống kê lưu lượng nước sử dụng trong quá trình đánh bóng Số thứ tự Lưu lượng nước Tài liệu 1 0,2 - 0,3... Khe hở giữa dao đánh bóng và lưới xát δ (mm) Bảng 6: Bảng xác định miền nghiên cứu qui hoạch thực nghiệm bậc I Ký hiệu Khoản g Nhân tố Tự nhiên Mã biến hoá thiên εi Lưu lượng nước trong quá trình đánh bóng Áp lực trong buồng xát Khe hở giữa dao đánh bóng và lưới Q Mức giá trị Mức Mức Mức dưới cơ trên -1 sở 0 +1 x1 1 2,5 3,25 5 P (bar) x2 0,2 0,1 0,3 0,5 δ (mm) x3 2,5 11 13,5 16 (l/phút) xát - Lập ... định mối quan hệ cường đô dòng điện lưu lượng nước với nôi dung: - Xác định yếu tố ảnh hưởng đến trình đánh bóng - Thiết kế thí nghiệm xác định mối quan hệ cường đô dòng điện với - lưu lượng nước. .. Mức tiêu thụ lượng xác định lượng tiêu hao lượng đánh bóng môt gạo nguyên liệu đầu vào 2.4.Thiết kế thí nghiệm để xác định mối quan hệ cường độ dòng điện với lưu lượng nước áp lực xát a Mục tiêu... lực xát Xử lý số liệu, xác định mối quan hệ cường đô dòng điện với lưu lượng nước áp lực xát 23 Kết luận Báo cáo trình bày bước phân tích thiết kế thí nghiệm xác định mối quan hệ cường đô dòng