Máy nghiền cacao ba cối: nguyên lý và ứng dụng trong chế biến

Nguyên liệuCacao, bơ cacao, đường

Trạng thái liệuDạng sệt, bột nhão

Độ mịn sản phẩm3 - 18 µm

Công suất5 - 430 kg/h

Nhiệt độ khối nghiền≤ 45 °C

Đặc điểm và yêu cầu kỹ thuật

Máy nghiền ba cối cấu tạo gồm ba trục bằng thép hợp kim hoặc đá hoa cương đặt nằm ngang, đường kính từ 65 mm cho máy nhỏ tới 405 mm cho máy sản xuất lớn, chiều dài làm việc theo tỉ lệ tương ứng. Ba trục quay cùng chiều nhưng khác tốc độ: trục sau chậm, trục giữa nhanh hơn, trục trước nhanh nhất. Khe hở giữa các trục điều chỉnh bằng tay quay, càng về trục cuối khe càng hẹp. Nguyên liệu dạng sệt được cấp vào khe đầu, bị ép và trượt qua ba khe, hạt nhỏ dần và được phân tán đều rồi được dao gạt ra khỏi trục cuối.

Với cacao và sô-cô-la, mục tiêu độ mịn rất cụ thể. Khối cacao sau nghiền thô có hạt cỡ vài chục tới vài trăm µm; qua máy ba cối, hỗn hợp cacao, bơ cacao, đường và sữa được kéo xuống khoảng 20 - 30 µm, có loại xuống 10 - 15 µm để đạt cảm giác mịn như tan trên lưỡi. Công suất nhỏ nhất chỉ vài kg mỗi giờ cho cơ sở thủ công, lớn nhất tới vài trăm kg mỗi giờ cho dây sản xuất công nghiệp.

Nguyên lý và quy trình

Cacao hạt được rang, tách vỏ lấy nhân, nghiền sơ bộ thành khối cacao sệt, sau đó phối trộn với bơ cacao, đường và sữa theo công thức.
Kiểm tra và đặt khe hở ba trục theo độ mịn mục tiêu; khe nhỏ dần từ trục cấp liệu sang trục ra liệu.
Mở hệ thống nước làm mát tuần hoàn trước khi chạy máy, giữ nhiệt độ khối nghiền ổn định.
Chạy máy, quan sát dòng liệu trên mặt trục; nếu thấy liệu dày ở giữa hoặc hai mép không đều thì chỉnh lại khe hở và lưu lượng nước mát.
Liệu ra khỏi trục cuối được dao gạt sạch, thu vào khay và chuyển sang công đoạn ủ, đảo trộn và đổ khuôn.

Điểm giống với nghiền khô trong dây khoáng là cả hai đều cần cấp liệu đều và tránh quá tải cục bộ. Điểm khác là ở máy ba cối, vật liệu không bị thổi bằng luồng khí mà được kéo qua khe, nên kiểm soát nhiệt và độ nhớt quan trọng hơn kiểm soát lưu lượng gió.

Thông số tham chiếu máy nghiền ba cối theo quy mô
Quy mô	Đường kính trục	Công suất	Độ mịn ra	Ghi chú
Phòng thí nghiệm, thử công thức	65 - 100 mm	5 - 30 kg/h	3 - 18 µm sau 3 lần	Động cơ 0,55 - 1,5 kW
Cơ sở nhỏ	150 - 200 mm	60 - 100 kg/h	10 - 20 µm	Động cơ 2,2 - 4 kW
Sản xuất vừa	260 - 315 mm	180 - 250 kg/h	10 - 18 µm	Động cơ 7,5 - 11 kW
Sản xuất lớn	405 mm	350 - 430 kg/h	10 - 15 µm	Động cơ 15 - 22 kW, làm mát mạnh

Cấu hình thiết bị

Để chế biến cacao và sô-cô-la, máy ba cối thường đứng sau khâu nghiền thô và trộn, và trước khâu ủ tinh (conching). Với dây sản lượng lớn, máy năm trục kiểu trục xếp tầng cho phép liệu đi một lần từ thô tới mịn liên tục, giảm nhân công và tăng độ ổn định. Nếu cần hạt siêu mịn dưới 15 µm cho dòng sản phẩm cao cấp, người ta bổ sung máy nghiền bi đứng dùng hạt nghiền zirconia để tránh lẫn kim loại.

Chọn vật liệu trục phụ thuộc yêu cầu vệ sinh: trục đá hoa cương và trục thép hợp kim mạ đều được dùng, nhưng với thực phẩm cần kết cấu dễ tháo vệ sinh, gioăng kín thực phẩm và khay hứng liệu bằng thép không gỉ. Trong khi đó, nếu mục tiêu là nghiền vật liệu khoáng khô, nên xem nhóm thiết bị nghiền khô tại danh mục máy nghiền và các giải pháp theo vật liệu ở mục giải pháp nghiền.

Kinh nghiệm vận hành

Tuyệt đối không chạy máy khi chưa mở nước làm mát; ma sát ở khe hẹp làm trục nóng nhanh và có thể kẹt liệu hoặc hỏng trục.
Nếu lớp liệu dày ở giữa và mỏng hai mép, trục có thể bị phồng nhẹ; tăng lưu lượng nước làm mát để khắc phục.
Không để vật cứng lọt vào khe như mảnh kim loại hay sỏi, vì có thể làm xước hoặc mẻ mặt trục; dừng máy ngay khi phát hiện tiếng lạ.
Vệ sinh dao gạt và khe trục sau mỗi ca để tránh liệu khô đóng cứng, gây lệch khe hở ở lần chạy sau.

Câu hỏi thường gặp

Máy nghiền ba cối là gì và khác gì máy nghiền bột khô?

Máy nghiền ba cối dùng ba trục hình trụ quay lệch tốc độ, ép và miết khối nguyên liệu dạng sệt hoặc dạng bột nhão để phân tán hạt mịn, thường áp dụng cho cacao, sô-cô-la, mực in và bột màu. Máy nghiền bột khô kiểu con lăn hay bi lại nghiền vật liệu rắn thành bột khô nhờ va đập và ép lớp đệm, nên hai nhóm này phục vụ hai trạng thái nguyên liệu khác nhau.

Ba trục quay khác tốc độ để làm gì?

Chênh lệch tốc độ giữa các trục tạo lực cắt lớn ở khe hẹp. Nguyên liệu đi từ khe rộng sang khe hẹp, bị ép và trượt nên hạt bị phân tán và nhỏ dần. Ba trục quay nhanh dần theo chiều đi của vật liệu, giúp vừa nghiền vừa đẩy sản phẩm ra khỏi khe cuối.

Vì sao máy nghiền ba cối cần làm mát?

Khe nghiền rất hẹp nên ma sát sinh nhiệt lớn. Với cacao và sô-cô-la, nhiệt cao làm biến đổi bơ cacao và mùi vị, nên hệ thống nước tuần hoàn luôn phải chạy để giữ nhiệt độ khối nghiền dưới khoảng 45 độ C. Không mở nước làm mát khi vận hành là lỗi nghiêm trọng.

Ba cối có dùng cho lĩnh vực công nghiệp khác không?

Có. Ngoài cacao và sô-cô-la, máy nghiền ba cối còn dùng cho mực in, sơn màu, thuốc mỡ và các loại bột nhão cần hạt rất mịn và phân tán đều. Trong dây chuyền khoáng, thiết bị tương đương là máy nghiền bi hoặc máy nghiền keo dùng cho nghiền ướt.