Báo cáo Thiết kế máy tách hạt cacao năng suất 400kg trái tươi/ngày (Phần 1)

Nội dung text: Báo cáo Thiết kế máy tách hạt cacao năng suất 400kg trái tươi/ngày (Phần 1)

1. BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH CÔNG TRÌNH NGHIÊN CỨU KHOA HỌC CẤP TRƯỜNG THIẾT KẾ MÁY TÁCH HẠT CACAO NĂNG SUẤT 400KG TRÁI TƯƠI / NGÀY MÃ SỐ: T2015 - 13 S KC 0 0 5 6 0 4 Tp. Hồ Chí Minh, tháng 10/2015
2. BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH BÁO CÁO TỔNG KẾT ĐỀ TÀI KH&CN CẤP TRƯỜNG THIẾT KẾ MÁY TÁCH HẠT CACAO NĂNG SUẤT 400KG TRÁI TƯƠI / NGÀY Mã số : T2015 - 13 Chủ nhiệm đề tài : GV. NGUYỄN TẤT TOẢN TP. HCM, Tháng 10 / Năm 2015
3. TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH KHOA CƠ KHÍ CHẾ TẠO MÁY BÁO CÁO TỔNG KẾT ĐỀ TÀI KH&CN CẤP TRƯỜNG THIẾT KẾ MÁY TÁCH HẠT CACAO NĂNG SUẤT 400KG TRÁI TƯƠI / NGÀY Mã số : T2015 - 13 Chủ nhiệm đề tài : GV. NGUYỄN TẤT TOẢN TP. HCM, Tháng 10 / Năm 2015
4. T2015 - 13 Danh sách những thành viên tham gia nghiên cứu đề tài : 1. Chủ trì đề tài : GV. Nguyễn Tất Toản Đơn vị phối hợp chính : Khoa Cơ Khí Máy – Trƣờng Đại học Sƣ Phạm Kỹ Thuật Tp.HCM Trang 1
5. T2015 - 13 MỤC LỤC Phần I : Mở đầu 5 Phần II : Nội dung Chương 1 : Tổng quan về cây cacao và máy tách hạt cacao 8 Chương 2 : Tính toán máy tách hạt cacao từ trái cây tươi 21 Chương 3 : Tính toán giá thành máy 32 Chương 4 : Kết luận và kiến nghị 36 Tài liệu tham khảo 37 Trang 2
6. T2015 - 13 DANH MỤC HÌNH & BẢNG Hình Hình 1.1 Tách hạt 11 Hình 1.2 Hạt cacao khi ủ 12 Hình 1. Hạt cacao khi phơi 12 Hình 1.4 Quy trình công nghệ sản xuất bột cacao 13 Hình 1.5 Sàng thùng 18 Hình 1.6 Sàng lắc ngang 18 Hình 1.7 Sàng lắc vòng 19 Hình 1.8 Sàng rung có hướng 19 Hình 1.9 Sàng rung vô hướng 20 Hình 1.10 Sơ đồ máy tách hạt cacao 20 Hình 2.1 Máy tách hạt cacao 21 Hình 2.2 Minh họa sơ đồ máy sàng lắc 31 Hình 2.3 Kết cấu khung sàng 31 Bảng Hình 3.1 Bảng báo giá 35 Trang 3
7. T2015 - 13 TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM KỸ THUẬT CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH Độc lập - Tự do - Hạnh phúc KHOA CƠ KHÍ MÁY Tp. HCM, Ngày 8 tháng 10 năm 2015 THÔNG TIN KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU 1. Thông tin chung : Tên đề tài : “THIẾT KẾ MÁY TÁCH HẠT CA CAO NĂNG SUẤT 400KG TRÁI TƢƠI / NGÀY” - Mã số : T2015-13; - Chủ nhiệm : Nguyễn Tất Toản - Cơ quan chủ trì : Trƣờng Đại học Sƣ Phạm Kỹ Thuật Tp.HCM - Thời gian thực hiện : 8 tháng - 3/2015 – 11/2005 2. Mục tiêu : - Thiết kế máy tách hạt cacao năng suất 400 kg trái tƣơi / ngày 3. Kết quả nghiên cứu: - Máy tách hạt cacao năng suất 400 kg trái tƣơi / ngày 4. Sản phẩm : - 1 Bộ hồ sơ thiết kế máy + 1 bản vẽ lắp + 1 tập bản vẽ chi tiết + 1 bài báo đăng tập san khoa - 1 Đĩa CD lƣu các kết quả nghiên cứu 5. Hiệu quả, phƣơng thức chuyển giao kết quả nghiên cứu và khả năng áp dụng: - Khoa Cơ Khí Máy, trƣờng Đại học SPKT Tp.HCM. Trƣởng Đơn vị Chủ nhiệm đề tài Nguyễn Tất Toản Trang 4
8. T2015 - 13 PHẦN I : MỞ ĐẦU I. Tổng quan tình hình nghiên cứu Cacao Việt Nam - Triển vọng phát triển Sau 5 năm (2005 -2010) ngành cacao đã đạt đƣợc những thành tựu đáng kể góp phần nâng cao thu nhập và cải thiện đời sống của ngƣời dân, nhất là những ngƣời dân nghèo ở Tây Nguyên và Nam Bộ. Theo báo cáo của Ban Điều phối Phát triển cacao Việt Nam (VCC), tính đến tháng 6/2011 tổng diện tích cacao cả nƣớc đạt khoảng 20.589 ha, tăng 4.404 ha so với năm 2010; trong đó có khoảng 7.000 ha cacao đang cho thu hoạch, với năng suất bình quân 0,7 tấn/ha, sản lƣợng đạt 4.873 tấn hạt. Tuy nhiên, năng suất cacao bình quân cả nƣớc còn thấp (khoảng 3,5 tạ/ha), chênh lệch khá lớn giữa các vùng trồng. Ƣớc tính, nếu đƣợc thâm canh tốt thì nhiều diện tích có thể cho năng suất từ 1-2 tấn/ha. Về sản lƣợng, đến cuối năm 2005, cả nƣớc có khoảng 35 tấn hạt và đến hết năm 2010, sản lƣợng cacao Việt Nam ƣớc đạt 2.500 tấn hạt khô/năm. Nhƣ vậy, về diện tích trồng cacao tại Việt Nam đã đƣợc mở rộng 4 lần giai đoạn 2005-2010, trong khi đó sản lƣợng cacao tăng hơn 70 lần. Cacao phần lớn đƣợc trồng xen trong các vƣờn dừa, vƣờn cây ăn trái ở vùng ĐBSCL và trồng trong các vƣờn cây công nghiệp ở vùng Đông Nam Bộ và Tây Nguyên. Cacao là loại cây trồng không quá khắt khe về kỹ thuật chăm sóc, cho trái nhanh, năng suất ổn định; đặc biệt có thể phát triển thích hợp trên nhiều loại đất, nhiều vùng sinh thái khác nhau ở phía Nam. Tuy nhiên, diện tích cacao trồng mới ở các địa phƣơng hiện vẫn gặp không ít khó khăn do đến nay vẫn chƣa có đề án quy hoạch phát triển ca cao cụ thể. Nhiều mô hình sản xuất ca cao còn manh mún, không tập trung, nông dân thiếu kiến thức KHKT, thiếu vốn đầu tƣ vào chăm sóc cacao khiến tỉ lệ cacao trồng mới bị chết nhiều,chƣa co máy móc thiết bị chuyên dung trong sản xuất cho từng công đoạn từ tách vỏ, tách hạt,lên men,sấy đều bằng thủ công hoặc những thiết bị thô sơ năng suất không cao không đảm bảo dƣợc chất lƣợng sản phẩm và tính ổn định của sản phâm Trang 5
9. T2015 - 13 Hiện nay trên thị trƣờng thế giới, nguồn nguyên liệu cacao đang trở nên hiếm và đắt đỏ. Theo ông Nguyễn Vĩnh Thành, chuyên gia phân tích về cacao của Tập đoàn Cargill tại Hà Lan, sản lƣợng cacao toàn cầu những năm qua không tăng nhiều do bất ổn ở những nƣớc sản xuất ca cao hàng đầu nhƣ Bờ Biển Ngà (nƣớc sản xuất cacao lớn nhất thế giới) bị giảm sản lƣợng khoảng 38% vì nội chiến, Ghana giảm khoảng 19%. Riêng Indonesia là nƣớc sản xuất cacao lớn ở châu Á (nhƣng chất lƣợng thấp) năm nay dự báo giảm khoảng 20% sản lƣợng. Trong khi đó, nhu cầu sử dụng hạt cacao trên thế giới vẫn tăng, dẫn đến tình trạng cung không đủ cho nguồn cầu, đặc biệt là các nƣớc nhƣ Brazil, Nga, Ukraine, vùng Trung Đông trong khi giá cacao thế giới từ niên vụ 2006 - 2007 đến 2010 - 2011 luôn có xu hƣớng đi lên. Trƣớc tình hình trên, những nhà chế biến cacao sẽ gặp khó khăn trong việc tìm nguồn cung thay thế trong thời gian tới. Có thể nói, đây là cơ hội cho Việt Nam phát triển diện tích và sản lượng cacao. Giải pháp đặt ra, ngoài việc duy trì ổn định chất lượng cacao VN thì cần phải đẩy mạnh hỗ trợ chuyển giao công nghệ kỹ thuật trên diện rộng. Trên thế giới hiện nay có nhiều thiết bị , công nghệ sàn xuất Cacao rất hiện đại. Tuy nhiên các máy này thƣờng có giá thành rất cao ( trung bình từ 5.000 USD đến hang trăm ngàn USD) nhƣ: CCD lentil sorting machine, more stable and more suitable ( 30.000 – 90.000USD) stable_479337178/showimage.html CCD cocoa beans sorting machine (30.000 – 80.000USD) machine_289935421/showimage.html Vì giá thành các máy trên rất cao nên việc nghiên cứu đề tài để có thể đáp ứng nhu cầu sản xuất nguyên liệu Cacao trong nƣớc với các thiết bị sản xuất trong nƣớc sử Trang 6
10. T2015 - 13 dụng tốt và giá thành rẻ phù hợp với điều kiện sản xuất của các công ty nhỏ và các hộ nông dân trồng Cacao trong nƣớc. Chính vì thế nghiên cứu và phát triển đề tài “Thiết kế máy tách hạt cacao năng suất 400kg trái tƣơi / ngày” là một vấn đề cấp thiết để giải quyết bài toán nâng cao chất lƣợng và hiệu quả kinh tế trong việc sản xuất Cacao trong nƣớc II. Tính cấp thiết của đề tài : Nhu cầu tách hạt cacao từ trái tƣơi đang phổ biến cho các nhà vƣờn trồng cacao hiện nay. III. Mục tiêu đề tài : Thiết kế máy tách hạt cacao năng suất 400kg trái tƣơi / ngày IV. Đối tƣợng và phạm vi nghiên cứu : Các công ty , cơ sở sản xuất cacao và các nhà vƣờn trồng cacao Phạm vi nghiên cứu : Trong nƣớc , chủ yếu khu vực đồng bằng sông Cửu Long ( Bến Tre ) V. Cách tiếp cận - Phƣơng pháp nghiên cứu : - Tham khảo tài liệu trong và ngoài nƣớc liên quan đến phƣơng pháp sản xuất cacao - Phƣơng pháp nghiên cứu : Khảo sát , thực nghiệm, thiết kế. VI. Nội dung nghiên cứu : - Thiết kế nguyên lý máy - Thiết kế sơ đồ nguyên lý máy - Vẽ bản vẽ nguyên lý máy - Vẽ các bản vẽ chi tiết máy - Vẽ bản vẽ lắp tổng thể máy Trang 7
11. T2015 - 13 PHẦN II : NỘI DUNG CHƢƠNG 1 : TỔNG QUAN VỀ CÂY CACAO VÀ MÁY TÁCH HẠT CACAO I. Tổng quan Cây cacao với tên khoa học là Theobroma cacao, trong tiếng Hy Lạp là Theobroma có nghĩa là thức uống của các vị thần. Trang 8
12. T2015 - 13 1. Hạt 2. Hàm lƣợng dinh dƣỡng của cây Cacao Hạt ca cao chứa 50% lipit, 20% protit và 10% tinh bột, một ít đƣờng và cocain. Hạt ca cao sau khi ủ lên men, sấy khô chiết xuất đƣợc 30% dầu ca cao, phần còn lại chế biến thành bột ca cao để pha nƣớc uống và chế biến thành chocolate. Ca cao thơm ngon, giàu dinh dƣỡng, kích thích trung khu thần kinh gây hƣng phấn, là loại thức uống bổ sung năng lƣợng rất tốt. Theo các nhà dinh dƣỡng học cho biết, trong thành phần của cacao có chứa một số lƣợng lớn các hoạt chất có lợi nhƣ cafein (ít hơn trong cà phê), theofilin và theobromin và cả chất giảm stress và feninetinlamin. Do đó, nhiều nƣớc coi cây ca cao là cây thần. Cacao rất giàu protein (12,9%), axit béo, và có thể trung hòa mức độ colesterin trong máu. Trong cacao có rất nhiều xenlulo và vitamin, đặc biệt là axit folic (vitamin B9). Bên cạnh đó, thành phần của ca cao còn có rất nhiều khoáng chất khác nhau 3. Lợi ích của Cacao - Giúp giảm nguy cơ nhồi máu cơ tim - Giúp hạ huyết áp và giảm 50 % nguy cơ tử vong - Chống mệt mỏi - Giúp trí óc minh mẫn - Hạn chế tiểu đƣờng 4. Sản phẩm từ cây cacao 4.1 Chocolate : là sản phẩm đƣợc ƣa chuộng nhiều nhất trên thế giới Trang 9
13. T2015 - 13 4.2 Rƣợu cacao : 4.3 Bơ cacao : Trang 10
14. T2015 - 13 II. CƠ SỞ TÍNH TOÁN MÁY 1. Quy trình sản xuất cacao Hình 1.1 Tách hạt Trang 11
15. T2015 - 13 Hình 1.2 Hạt cacao khi ủ Hình 1.3 Hạt cacao khi phơi Trang 12
16. T2015 - 13 Hình 1.4 Quy trình công nghệ sản xuất bột cacao Trang 13
17. T2015 - 13 2. Gi i thiệu về một số máy tách hạt . Máy tách hạt Cacao là các máy dùng để tách hạt từ trái tƣơi. Lớp vỏ này thƣờng không cứng và dòn có thể đập, cắt một cách dễ dàng, vì vậy phần lớn các máy tách hạt làm việc theo nguyên lý cắt nhằm làm tách phần vỏ ra khỏi vỏ. 2.1 áy đập tách hạt cacao t trái tươi . Máy cấu tạo gồm ba: băng tải, thùng đập, bộ sàn. Trên là cùng là phần băng tải dùng để dẫn trái vào thùng đập.Trái đƣợc đƣa vào từ đây và chuyển đến thùng đập có những thanh đƣợc lấp trên trục theo kiểu đòn bẫy, có tác dụng nhƣ những cái búa để đập trái. Đập đến khi các trái vỡ thành những mãnh nhỏ có thể loạt qua những khe hở dƣới đái thùng (kích thƣớc 60x60 mm). Sau khi đã đập trái xong, những hạt lẫn v rơi xuống bộ sàn . Từ đây trái cacao đƣợc tách hạt ra khỏi h n hộp (vỏ + hạt). Máy làm việc ổn định, năng suất máy thƣờng từ (1, 4 tấn/h).ít hƣ hỏng, dễ sửa chữa. Năng suất tƣơng đối lớn so với các máy khác. Trang 14
18. T2015 - 13 2.2 áy tách hạt cao cao c a n ộ. Dùng gào tải để đƣa trái cacao qua hai con dao cắt, để sẻ trái thành hai phần .Tiếp đó băng tải đƣa trái đến bộ xới để tách hạt ra khỏi vỏ . Nguyên lý này thoáng nhìn đơn giản, dể thực hiện. Nhƣng thực tế thì máy cồn kềnh , chiếm diện tích lớn, thời gian gia công, chế tạo khá lâu . Năng suất thấp(m i lần chỉ cắt một trái , máy không chạy đƣợc với tốc độ nhanh bỡi vi phai có một ngƣời công nhân đứng bỏ từng trái vào gào (Tốc độ trục nhanh có thể từ 70-90 v/p)), hiệu suắt tƣơng đối cao (90%) . Trang 15
19. T2015 - 13 2.3 áy tách hạt cacao ình hư c - Nguyên lý máy hoạt động nhƣ sau : chỉ có hai trục cắt, trên hai trục cắt có hàn những con dao với bƣớc xoắn nhằm mục đích vừa cắt vừa xé trai cacao . - Nguyên lý này rất đơn giản, năng suất caocao, giảm đƣợc sức lao động . - Nhƣợc điểm máy chỉ cắt , xé trái cacao mà không tách hạt và vỏ riêng biệt tốn thêm một nguyên công cho việc lựa hạt nửa . Kết luận: qua một số nguyên lý hoạt động của các máy trên ta thấy nguyên lý cắt, xé của máy ở Bình Phƣớc đơn giản dễ chế tạo giá thành rẻ, nên Nhóm quyết định chọn để tiến hành tìm hiểu, nghiên cứu, thiết kế. 3. hương án tách hạt Trang 16
20. T2015 - 13 Một số phƣơng pháp tách hạt ra kh i v cacao : + Tách hạt bằng cánh xới : dùng để đánh tơi các hạt ra khỏi vỏ . + Tách hạt bằng thùng quay: Theo nguyên lý lực ly tâm để tách hạt ra . . Kết luận: qua một số nguyên lý hoạt động của các cơ cấu tách hạt trên ta thấy cơ cấu trục xới phù hợp với nguyên lý cắt của máy ở Bình Phƣớc nên nhóm quyết định chọn để tiến hành tìm hiểu, nghiên cứu, thiết kế. 4. hân tích các phương án máy sàng và chọn phương án hợp lý : Ngƣời ta có thể phân loại máy sàng theo các cách sau : - Sàng đứng yên: - Sàng chuyển động: Trang 17
21. T2015 - 13 - Sàng hình thùng : Hình 1.5 Sàng thùng - Sàng lắc: - Sàng lắc ngang : Hình 1.6 Sàng lắc ngang 1-Mặt sàng; 2- Các thanh treo sàng; 3- Thanh kéo đẩy sàng; 4- Bánh quay lệch tâm; 5- Bộ truyền động đai. Trang 18
22. S K L 0 0 2 1 5 4