Khái Niệm Chung Về Phân Loại – Làm Sạch

Vật liệu rời là các vật liệu dạng hạt như đường, bột, hạt ngũ cốc, v.v.. Thông thường vật liệu rời bao gồm nhiều thành phần khác nhau và thường không hoàn toàn đồng nhất. Sự phân chia khối vật liệu rời theo một tính chất vật lý nào đó được gọi chung là quá trình phân loại-làm sạch vật liệu rời. Tuy nhiên tùy theo công việc cụ thể, các máy phân loại làm sạch có thể được gọi là máy phân loại hay máy làm sạch. Máy phân loại và máy làm sạch có thể được phân biệt như sau:

Máy làm sạch tách phần vật liệu được xem là tạp chất ra khỏi khối hạt nguyên liệu ban đầu để thu được khối hạt có tính chất công nghệ như nhau. Thí dụ như tách các loại tạp chất rơm rạ ra khỏi khối hạt thóc lúa.
Máy phân loại chia khối vật liệu ban đầu thành nhiều loại khác nhau dựa trên một số đặc điểm, tinh chất nào đó, thí dụ như phân chia hạt thóc thành loại hạt dài và hạt ngắn.

Trong công nghệ thực phẩm, các máy phân loại được chia thành hai nhóm:

Nhóm đơn giản: Các máy phân loại thuộc nhóm này có nhiệm vụ phân loại hỗn hợp thành hai thành phần theo một dấu hiệu riêng, thí dụ mặt sàng với một loại lỗ (cùng kích thước và hình dạng lỗ), máy chọn theo cỡ hạt, ống phân loại,…
Nhóm phức tạp: Các máy phân loại theo nhóm này có cấu tạo gồm hai hoặc nhiều máy đơn giản trong một hệ thống hoàn chỉnh và có thể tách một hỗn hợp thành ba hoặc bốn thành phần trở len theo những tính chất riêng. Thí dụ sàng quạt có thể phân loại hỗn hợp thành nhiều thành phần theo kích thước khối lượng riêng và tính chất khí động của các cấu tử (các loại tạp chất như rác, bụi, hạt lép được tách riêng ra khỏi khối hạt chính.

Hiện nay trong sản suất, quá trình phân lọai có thể thực hiện trên một số máy theo các

nguyên lý sau:

Phân loại theo kích thước hình học của hạt: dùng các loại máy sàng, máy rây và ống phân loại hạt kiểu ống trụ.
Phân loại theo trạng thái bề mặt của hạt: máy gằn thóc khỏi gạo lức (máy sàng Pakis, máy sàng kiểu khay).
Phân lọai theo khối lượng riêng: dùng băng tải nghiêng, mặt xoắn ốc, các lọai máy gằn đá, sàng Pakis, sàng kiểu khay.
Phân loại theo tính chất khí động của hạt: dùng quạt thổi hoặc hút.
Phân lọai theo từ tính: dùng nam châm vĩnh cửu và nam châm điện để tách các tạp chất sắt.
Phân loại theo màu sắc: dùng các máy phân loại bằng điện tử và quang điện.

Phân loại theo khối lượng riêng

Các tạp chất như đất, đá, sỏi, mảnh thủy tinh v.v.. rất khó tách ra khi phân loại theo kích thước vì chúng rất gần với kích thước của hạt. Tuy nhiên do khối lượng riêng của chúng khác nhau nên có thể dựa vào sự khác nhau đó để phân loại. Nếu các cấu tử trong hỗn hợp cần phân loại có sự khác nhau rõ rệt về khối lượng riêng thì càng dễ để phân chia riêng ra. Khối lượng riêng khác nhau có thể dẫn tới sự phân lớp của hạt hoặc có hướng chuyển động khác nhau do tác động của lực quán tính. Sự phân lớp xảy ra khi khối hạt có chuyển động thích hợp sẽ làm cho thành phần khối lượng riêng nhỏ nổi lên phía trên còn thành phần khối lượng riêng lớn nằm bên dưới.

Phân loại theo từ tính.

Tạp chất sắt có thể làm hư hỏng bộ phận làm việc của máy, đặc biệt là các máy có vận tốc làm việc lớn hoặc có khe hở làm việc nhỏ, và có thể bật tia lửa gây ra hỏa hoạn. Các loại tạp chất sắt, gang, niken, coban đều có thể dùng nam châm tách ra được, thường dùng nam châm vĩnh cữu hoặc nam châm điện để tách các tạp chất sắt. Đối với nam châm vĩnh cữu phải đảm bảo lực hút khoảng 12 kG. Lớp hạt chảy qua nam châm không được quá dày. Để đảm bảo vận tốc chảy của dòng hạt thi góc nghiêng của đường ống tự trượt nơi đặt nam châm chỉ được lớn hơn góc nghiêng tự nhiên của hạt 3- 6⁰

Phân loại theo tính chất của bề mặt nguyên liệu

Cấu tạo thiết bị phân loại hạt theo tính chất bề mặt

Các cấu tử khác nhau trong khối hạt có trạng thái bề mặt không giống nhau. Bề mặt của chúng có thể xù xì, rỗ, nhẵn bóng, có vỏ hoặc không vỏ v.v.. Những trạng thái bề mặt khác nhau ấy có thể áp dụng để phân loại trên mặt phẳng nghiêng. Khi các phần tử có trạng thái bề mặt không giống nhau chuyển động trên mặt phẳng nghiêng sẽ chuyển động với những vận tốc khác nhau. Vì vậy nên có những phần tử rơi xa hơn, có những phần tử rơi gần hơn. Nếu đặt trên quỹ đạo rơi những tấm chắn thì có thể phân lọai hỗn hợp ra làm nhiều phần khác nhau theo tính chất bề mặt. Các thiết bị phân loại cố định đều dựa vào nguyên tắc trên để phân lọai, trong đó có cả thiết bị phân loại hạt dạng cầu và hạt dẹt. Phương pháp phân loại dựa vào sự khác nhau về hệ số ma sát có ý nghĩa rất lớn trong trường hợp phân lọai hỗn hợp gồm hai hoặc nhiều dạng hạt có kích thước gần nhau (hình III-1)

Phân loại theo những tính chất khí động học.

Phương pháp phân loại này dùng sức gió, dựa vào tính chất khi động học để phân chia khối hạt thành các phần khác nhau. Những tính chất khí động phụ thuộc vào hình dạng, kích thước, khối lượng, trạng thái bề mặt và vị trí của phần tử trong dòng không khí cũng như trạng thái của không khí. Với đặc tính sức cản không giống nhau trong khi chuyển động trong dòng khí làm cho điểm rơi khác nhau, hạt có sức cản lớn, khối lượng nhỏ sẽ rơi xa còn hạt có sức cản nhỏ sẽ rơi sớm hơn. Căn cứ vào vị trí rơi của hạt có thể phân chia thành nhiều loại khác nhau Khả năng phân riêng của hỗn hợp theo một tính chất vật lý nào đó là cơ sở để chọn máy phân loại. Căn cứ vào các nghiên cứu thực nghiệm, có thể xác định được những tinh chất nào cho phep phân riêng hỗn hợp một cách tốt nhất. Hình 2 biểu diễn đồ thị phân chia hỗn hợp hai cấu tử. Trục hoành biểu diễn tính chất cơ lý x của hạt được dùng làm phương pháp phân loại. Trục y biểu diễn tần suất. Khi phân loại hỗn hợp này có 3 trường hợp xảy ra:

Hai cấu tử theo tinh chất x khác nhau hoàn toàn. Hỗn hợp này dễ phân loại
Hai cấu tử có chung một số phần tử cùng tính chất x. Hỗn hợp này khó phân loại
Hai cấu tử theo tinh chất cơ lý x hoàn toàn giống nhau. Hỗn hợp này không thể phân loại được.