Đồ án Nghiên cứu, đề xuất nguyên lý và thiết kế thiết bị bóc vỏ trái thanh long (Phần 1)

Nội dung text: Đồ án Nghiên cứu, đề xuất nguyên lý và thiết kế thiết bị bóc vỏ trái thanh long (Phần 1)

1. BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP.HCM KHOA CƠ KHÍ CHẾ TẠO MÁY ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP NGÀNH CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO MÁY NGHIÊN CỨU, ĐỀ XUẤT NGUYÊN LÝ VÀ THIẾT KẾ THIẾT BỊ BÓC VỎ TRÁI THANH LONG GVHD: PGS.TS. ĐẶNG THIỆN NGÔN SVTH: CAO VĂN HẢO MSSV: 11144027 SVTH: LÊ VĂN ÂN MSSV: 11144007 S K L 0 0 4 1 6 8 Tp. Hồ Chí Minh, tháng 1/2016
2. TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP. HỒ CHÍ MINH KHOA CƠ KHÍ CHẾ TẠO MÁY  BỘ MÔN CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO MÁY ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Đề tài: “NGHIÊN CỨU, ĐỀ XUẤT NGUYÊN LÝ VÀ THIẾT KẾ THIẾT BỊ BÓC VỎ TRÁI THANH LONG” Giảng viên hướng dẫn: PGS.TS. ĐẶNG THIỆN NGÔN Sinh viên thực hiện: CAO VĂN HẢO MSSV: 11144027 LÊ VĂN ÂN MSSV: 11144007 Lớp: 11144 Khoá: 2011 - 2016 TP. Hồ Chí Minh, tháng 01/2016
3. TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP.HCM CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM KHOA CƠ KHÍ CHẾ TẠO MÁY Độc Lập – Tự Do – Hạnh Phúc Bộ môn Công Nghệ Chế Tạo Máy NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Họ tên sinh viên: CAO VĂN HẢO MSSV: 11144027 LÊ VĂN ÂN MSSV: 11144007 Lớp: 11144 Khoá: 2011 – 2016 Ngành đào tạo: Công Nghệ Kỹ Thuật Cơ Khí Hệ: Đại Học Chính Quy 1. Tên đề tài: “Nghiên cứu, đề xuất nguyên lý và thiết kế thiết bị bóc vỏ trái thanh long. ” 2. Các số liệu, tài liệu ban đầu - Trái thanh long được trồng phổ biến ở các tỉnh miền Tây, Đông Nam Bộ. - Các thiết bị cần thiết để bóc vỏ trái thanh long. - Năng suất 1000 kg/ca (8 giờ). 3. Nội dung chính của đồ án: Tìm hiểu về các loại trái thanh long thành phẩm được trồng ở các tỉnh miền Tây, Đông Nam Bộ. Đề xuất nguyên lý bóc vỏ thanh long khả thi. Chế tạo mô hình thực nghiệm kiểm tra khả năng bóc vỏ trái thanh long dựa trên các nguyên lý đã đề xuất. Tính toán, thiết kế hoàn chỉnh thiết bị bóc vỏ trái thanh long. Xây dựng các clip động minh họa quá trình bóc vỏ trái thanh long. Tập bản vẽ thiết kế các chi tiết, bản vẽ lắp. Tập thuyết minh. 4. Các bản vẽ Bản vẽ chi tiết các bộ phận máy. Bản vẽ lắp. Hình ảnh chụp thực tế. 5. Ngày giao đồ án: 10/10/2015 6. Ngày nộp đồ án: 10/01/2016 TRƯỞNG BỘ MÔN GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN (Ký, ghi rõ họ tên) (Ký, ghi rõ họ tên)  Được phép bảo vệ: i
4. LỜI CAM KẾT Tên đề tài: “Nghiên cứu, đề xuất nguyên lý và thiết kế thiết bị bóc vỏ trái thanh long” GVHD: PGS. TS. ĐẶNG THIỆN NGÔN Họ tên sinh viên: CAO VĂN HẢO MSSV: 11144027 Số điện thoại: 0167.444.5161 Email: caovanhao93@gmail.com Họ tên sinh viên: LÊ VĂN ÂN MSSV: 11144007 Số điện thoại: 0164.846.9916 Email: anducpho9999@gmail.com Lớp: 11144 Lời cam kết: “Chúng em xin cam đoan khóa luận tốt nghiệp này là công trình do chính nhóm chúng em nghiên cứu và thực hiện. Chúng em không sao chép từ bất cứ một bài viết nào đã được công bố mà không trích dẫn nguồn gốc. Nếu có bất kỳ một sự vi phạm nào, chúng em xin chịu hoàn toàn trách nhiệm.” Tp. Hồ Chí Minh, ngày tháng năm 2016 Ký tên ii
5. LỜI NÓI ĐẦU Ngành công nghệ kỹ thuật cơ khí là ngành kỹ thuật vô cùng quan trọng trong sản xuất cơ khí. Có nhiệm vụ đáp ứng nhu cầu thực tế như thiết kế, chế tạo ra các chi tiết máy, các loại thiết bị máy móc để đáp ứng nhu cầu của mọi ngành sản xuất. Góp phần phát triển sản xuất, là một ngành kinh tế mang lại lợi nhuận cao, nhờ sản xuất ra những sản phẩm có giá trị vượt trội. Sớm nhận thức được tầm quan trọng của ngành công nghiệp này, các nước phát triển như Đức, Nhật Bản, Mỹ, Hàn Quốc, đã rất chú trọng phát triển ngành cơ khí chế tạo máy để phục vụ quá trình công nghiệp hóa, không chỉ đáp ứng nhu cầu trong nước mà còn xuất khẩu sang các thị trường khác. Là sinh viên chuyên ngành Công Nghệ Kỹ Thuật Cơ Khí của trường ĐH Sư Phạm Kỹ Thuật TP.HCM, để trang bị hành trang tốt hơn chuẩn bị bước vào ngành nghề của mình sau khi ra trường. Chúng em đã được đi thực tập thực tế ở các công ty, xí nghiệp trên khắp các tỉnh thành sản xuất các mặt hàng chuyên về lĩnh vực cơ khí. Nay chúng em lại may mắn có được cơ hội làm Đồ Án Tốt Nghiệp, đây là khoảng thời gian rất hữu ích giúp chúng em có thể gợi nhớ, tìm hiểu lại và sử dụng hết những kiến thức đã được học trong những năm học vừa qua. Vì kiến thức, tài liệu và thời gian có hạn nên trong đồ án không tránh khỏi những thiếu xót, rất mong sự thông cảm của các Thầy (Cô). Chúng em xin chân thành cảm ơn! Sinh viên thực hiện Cao Văn Hảo Lê Văn Ân iii
6. LỜI CẢM ƠN Trong quá trình làm đồ án tốt nghiệp, chúng em đã gặp không ít khó khăn vì kiến thức lý thuyết còn ít, kinh nghiệm thiết kế còn nhiều hạn chế, cũng như việc sử dụng phần mềm thiết kế chưa thuần thục. Thế nhưng, chúng em luôn có được sự hỗ trợ nhiệt tình từ quý thầy cô trong khoa Cơ Khí Chế Tạo Máy, sự giúp đỡ chân thành của bạn bè và người thân. Chính điều đó đã tạo điều kiện cho chúng em hoàn thành đồ án này. Nay chúng em xin gởi lời cảm ơn sâu sắc tới: - Giảng viên PGS. TS. Đặng Thiện Ngôn đã tận tình chỉ bảo, hướng dẫn, động viên cho chúng em trong suốt quá trình làm đồ án. Với những kinh nghiệm thiết thực của mình, thầy đã giúp chúng em nhận ra những hạn chế, khắc phục sai sót, có những cách làm, bước đi hợp lý. - Tất cả quý thầy cô trong khoa Cơ khí Chế Tạo Máy đã khuyến khích, tạo điều kiện, hỗ trợ kiến thức, kinh nghiệm cho chúng em thực hiện đồ án. - Gia đình cùng toàn bộ anh chị em, bạn bè đã giúp đỡ từ vật chất đến tinh thần cho chúng em. Sinh viên thực hiện Cao Văn Hảo Lê Văn Ân iv
7. TÓM TẮT ĐỒ ÁN NGHIÊN CỨU, ĐỀ XUẤT NGUYÊN LÝ VÀ THIẾT KẾ THIẾT BỊ BÓC VỎ TRÁI THANH LONG Thanh long là cây trồng đặc sản có lợi thế cạnh tranh thứ nhất trong 11 loại trái cây xuất khẩu ở nước ta [1] mang lại hiệu quả kinh tế cao và tăng thu nhập đáng kể cho nông dân. Hiện nay, thanh long đang là mặt hàng xuất khẩu quan trọng và hiện là mặt hàng quả tươi xuất khẩu chủ lực với 80 – 85% sản lượng dành cho xuất khẩu. Thanh long Việt Nam đã xuất khẩu tới 40 quốc gia và vùng lãnh thổ. Theo số liệu của Cục trồng trọt, Bộ NN&PTNT, hiện nay diện tích thanh long cả nước đạt hơn 28.700 ha, trong đó diện tích cho thu hoạch là 23.820 ha, sản lượng ước tính 520.000 tấn/năm. Bình Thuận là tỉnh sản xuất thanh long lớn nhất với diện tích trên 21.000 ha, tổng sản lượng trên 400.000 tấn/năm, chiếm hơn 71% diện tích thanh long toàn quốc. Từ trái thanh long đến tất cả các bộ phận của cây thanh long đều có thể cho ra nhiều loại sản phẩm khác nhau, trong đó có nhiều sản phẩm có giá trị như rượu trái cây thanh long, nước trái cây thanh long, siro thanh long, mứt thanh long, đóng hộp, cắt thành khoanh, cắt thành miếng đóng gói giữ lạnh, vỏ làm thức ăn cho gia súc, phục vụ sinh hoạt trong gia đình và cho mục đích công nghiệp, nông nghiệp. Có thể nói phần lớn những sản phẩm có giá trị cao đều xuất phát từ phần thịt của trái thanh long. Tuy nhiên, ngày nay công việc bóc vỏ trái thanh long chủ yếu là công việc thủ công, bán tự động phụ thuộc vào tay nghề người thợ. Việc bóc vỏ với số lượng lớn thì năng suất không cao, tốn nhiều thời gian, công sức và đặc biệt độ an toàn vệ sinh thực phẩm không đảm bảo. Vì vậy, nhóm chúng em quyết định làm đề tài “Nghiên cứu, đề xuất nguyên lý và thiết kế thiết bị bóc vỏ trái thanh long” nhằm khắc phục một số hạn chế nêu trên. Trong quá trình thực hiện, chúng em đã hiểu được các nguyên lý bóc vỏ trái thanh long, vận dụng những kiến thức liên quan để chế tạo mô hình của máy nhằm đánh giá kết quả thực tế. Kết quả là, đề tài đã được nghiên cứu, thiết kế, tính toán. Tuy nhiên, trong quá trình làm việc chúng em vẫn còn một số hạn chế về thiết kế. Những khâu thiết kế chưa tối ưu, mô hình chế tạo chưa đạt được sự tối ưu về vật liệu cũng như sự chính xác về gia công vì chúng em chưa đủ kinh nghiệm thực tế, tài chính và thời gian còn hạn hẹp. Trong tương lai, chúng em sẽ cố gắng thiết kế và chế tạo để đảm bảo sự hài hòa giữa yếu tố kinh tế và kỹ thuật. Đồng thời, chúng em sẽ đẩy mạnh việc thăm dò thị trường và nhu cầu của khách hàng để có thể đưa sản phẩm vào ứng dụng trong đời sống. v
8. MỤC LỤC NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP i LỜI CAM KẾT ii LỜI NÓI ĐẦU iii LỜI CẢM ƠN iv TÓM TẮT ĐỒ ÁN v MỤC LỤC vi DANH MỤC BẢNG BIỂU xi CHƯƠNG 1: MỞ ĐẦU 1 1.1. Tính cấp thiết của đề tài 1 1.2. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn đề tài 2 1.2.1. Ý nghĩa khoa học 2 1.2.2. Ý nghĩa thực tiễn 2 1.3. Mục tiêu nghiên cứu đề tài 2 1.3.1. Mục tiêu tổng quát 2 1.3.2. Mục tiêu cụ thể 3 1.4. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu 3 1.4.1. Đối tượng nghiên cứu 3 1.4.2. Phạm vi nghiên cứu 3 1.5. Phương pháp nghiên cứu 3 1.5.1. Cơ sở phương pháp luận 3 1.5.2. Các phương pháp nghiên cứu cụ thể 3 1.6. Yêu cầu cơ bản đối với máy sản xuất thực phẩm 4 1.7. Kết cấu của đồ án tốt nghiệp 4 CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN 5 2.1. Giới thiệu chung về cây thanh long 5 2.1.1. Nguồn gốc về cây thanh long 5 2.1.2. Nhu cầu sinh thái của cây thanh long 5 2.1.3. Đặc điểm chung của cây thanh long 6 2.1.3.1. Rễ 6 vi
9. 2.1.3.2. Thân, cành 6 2.1.3.3. Hoa thanh long 7 2.1.3.4. Trái thanh long 8 2.1.4. Phân loại 9 2.2. Sản lượng sản xuất thanh long 10 2.2.1. Tình hình sản xuất thanh long ở Việt Nam 10 2.2.2. Tình hình tiêu thụ thanh long ở Việt Nam 11 2.3. Dinh dưỡng của thanh long 12 2.4. Sản phẩm từ thanh long 13 2.5. Các nghiên cứu trong và ngoài nước 16 2.6. Các vấn đề còn tồn tại và định hướng nghiên cứu 22 2.7. Mục tiêu nghiên cứu 22 2.8. Phương pháp nghiên cứu 23 2.9. Giới hạn đề tài 23 CHƯƠNG 3: CƠ SỞ LÝ THUYẾT 24 3.1. Khảo sát kích thước trái thanh long 24 3.2. Xác định các đặc điểm chính của trái thanh long 25 3.3. Xác định các đặc tính của vỏ trái thanh long 27 3.4. Xác định lực cắt trái thanh long 28 3.5. Thông số kỹ thuật trong khí nén 30 3.5.1. Đơn vị đo áp suất 30 3.5.2. Các định nghĩa về áp suất không khí 31 3.6. Lực của lò xo 33 3.6.1. Các tham số kỹ thuật của lò xo nén 34 3.6.2. Các tham số vật lý 34 CHƯƠNG 4: CÁC PHƯƠNG PHÁP BÓC VỎ THANH LONG 36 4.1. Yêu cầu của đề tài 36 4.2. Phương pháp bóc vỏ thanh long thủ công 36 4.2.1. Phương pháp bóc vỏ sử dụng thìa 36 4.2.2. Phương pháp bóc vỏ bằng tay 36 4.3. Phương pháp bóc vỏ bằng máy 37 vii
10. 4.3.1. Phương án 1: Máy bóc vỏ bằng cơ cấu kẹp bung 39 4.3.2. Phương án 2: Máy bóc vỏ bằng cơ cấu tách không khía 40 4.3.3. Phương án 3: Máy bóc vỏ bằng cơ cấu khía thẳng 41 4.3.4. Phương án 4: Máy bóc vỏ bằng cơ cấu khía xiên 42 4.4. Lựa chọn phương án 43 4.5. Trình tự công việc tiến hành 43 CHƯƠNG 5: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ MÁY BÓC VỎ TRÁI THANH LONG 44 5.1. Tốc độ quay của dao cắt 44 5.2. Tính chọn động cơ điện của dao cắt 44 5.3. Tính chọn động cơ kéo băng tải 46 5.3.1 Phân tích tải trọng: 46 5.3.2 Tính vận tốc băng tải: 46 5.3.3 Tính lực kéo của băng tải: 47 5.3.4 Tính chọn động cơ: 49 5.3.5 Tính toán theo thực tế: 50 CHƯƠNG 6: CHẾ TẠO THỬ NGHIỆM 51 CHƯƠNG 7: KẾT LUẬN – KIẾN NGHỊ 54 TÀI LIỆU THAM KHẢO 1 PHỤ LỤC 3 viii
11. DANH MỤC HÌNH ẢNH Hình 1. 1 Một vài sản phẩm từ thanh long 2 Hình 2. 1 Cây thanh long 5 Hình 2. 2 Hom rễ 6 Hình 2. 3 Thân, cành cây thanh long 7 Hình 2. 4 Hoa cây thanh long 8 Hình 2. 5 Trái thanh long lúc còn non và sau khi chín 9 Hình 2. 6 Phân loại giống thanh long 9 Hình 2. 7 Phân loại thanh long Bình Thuận và thanh long Chợ Gạo 10 Hình 2. 8 Diện tích sản lượng thanh long Việt Nam từ năm 2003-2010 10 Hình 2. 9 Tỷ trọng KNXK TL Việt Nam theo thị trường năm 2013 12 Hình 2. 10 Sản phẩm trái thanh long tươi 13 Hình 2. 11 Sản phẩm nước thanh long dạng lon 14 Hình 2. 12 Sản phẩm nước thanh long cô đặc 14 Hình 2. 13 Sản phẩm thanh long ngâm 14 Hình 2. 14 Sản phẩm thanh long sấy 15 Hình 2. 15 Sản phẩm nước thanh long lên men 15 Hình 2. 16 Sơ đồ nguyên lý máy tách hạt ca cao 16 Hình 2. 17 Máy tách hạt ca cao 17 Hình 2. 18 Sơ đồ động nguyên lý gọt dừa dạng tiện đứng 19 Hình 2. 19 Máy gọt dừa dạng tiện đứng 20 Hình 2. 20 Sơ đồ nguyên lý máy cắt vỏ hạt dẻ tự động 21 Hình 2. 21 Các vành đai hình chữ V để định vị hạt dẻ và chuyển tải 22 Hình 3. 1 Đo kích thước trái thanh long 24 Hình 3. 2 Đo bề dày vỏ trái thanh long 25 Hình 3. 3 Đồ thị biểu hiện sự phụ thuộc của q, Act, Pt với v 29 Hình 3. 4 Thể tích khí nén khi bị nén 31 Hình 3. 5 Để tính toán lực 32 Hình 3. 6 Thông số kỹ thuật của lò xo nén 34 Hình 4. 1 Các bước tách vỏ thanh long bằng thìa 36 Hình 4. 2 Các bước tách vỏ thanh long trực tiếp bằng tay 37 Hình 4. 3 Mô hình tổng thể máy bóc vỏ trái thanh long 37 Hình 4. 4 Quy trình công nghệ bóc vỏ trái thanh long bằng máy 38 Hình 4. 5 Máy bóc vỏ bằng cơ cấu kẹp bung 39 ix
12. Hình 4. 6 Máy bóc vỏ bằng cơ cấu tách không khía 40 Hình 4. 7 Máy bóc vỏ thanh long bằng cơ cấu khía thẳng 41 Hình 4. 8 Máy bóc vỏ thanh long bằng cơ cấu khía xiên 42 Hình 6. 1 Khung mô hình 51 Hình 6. 2 Cụm đỡ trái thanh long 51 Hình 6. 3 Cụm kẹp quay 900 51 Hình 6. 4 Cụm giữ 52 Hình 6. 5 Cụm kẹp qua băng chuyền 52 Hình 6. 6 Cụm băng chuyền 52 Hình 6. 7 Cụm tách vỏ 53 Hình 6. 8 Mô hình tổng thể máy bóc vỏ thanh long 53 x
13. DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 2. 1 Chiều dài cành thanh long 7 Bảng 2. 2 Diện tích và sản lượng TL của Việt Nam và các tỉnh năm 2013 11 Bảng 2. 3 Thành phần dinh dưỡng của trái thanh long trong 100g thịt trái 12 Bảng 3. 1 Kích thước khảo sát trái thanh long 25 Bảng 3. 2 Thành phần khối lượng của trái thanh long 26 Bảng 3. 3 Một vài thành phần hóa học của vỏ trái thanh long 28 Bảng 3. 4 Chuyển đổi giữa các đơn vị đo áp suất 31 xi
14. CHƯƠNG 1: MỞ ĐẦU 1.1. Tính cấp thiết của đề tài Thanh long là cây trồng đặc sản có lợi thế cạnh tranh thứ nhất trong 11 loại trái cây xuất khẩu ở nước ta [1] mang lại hiệu quả kinh tế cao và tăng thu nhập đáng kể cho nông dân. Hiện nay, thanh long đang là mặt hàng xuất khẩu quan trọng và có giá trị trong tổng kim ngạch xuất khẩu trái cây của nước ta. Mặc dù diện tích không nhiều (chiếm chưa tới 3% diện tích cây trái cả nước) nhưng thanh long hiện là mặt hàng quả tươi xuất khẩu chủ lực với 80 – 85% sản lượng dành cho xuất khẩu (15 – 20% là xuất khẩu chính ngạch). Riêng tỉnh Bình Thuận đã xuất khẩu thanh long chính ngạch đến 14 quốc gia, vùng lãnh thổ trên thế giới, chủ yếu là các nước châu Á có gốc văn hoá Á Đông. Năm 2010, Bình Thuận xuất khẩu thanh long chính ngạch được 30.209 tấn với giá trị kim ngạch hơn 17,7 triệu USD. Từ đầu năm đến nay, tiếp tục xuất khẩu hơn 15 nghìn tấn, đạt giá trị kim ngạch hơn 11 triệu USD [13]. Trái thanh long Bình Thuận đã góp phần quan trọng trong việc tăng thu nhập, làm giàu và giải quyết việc làm hộ nông dân của tỉnh. Trong những năm gần đây, thanh long Bình Thuận được phát triển mạnh, cây thanh long đã có một vị trí đặc biệt quan trọng trong cơ cấu kinh tế của ngành nông nghiệp tỉnh. Tính đến năm 2013, diện tích thanh long của toàn tỉnh đạt 20.502 ha, vượt 5.415 ha so với quy hoạch được duyệt đến năm 2015, sản lượng gần 428.168 tấn/năm [14]. Thanh long còn là loại cây ăn quả có giá trị về nhiều mặt, thành phần dinh dưỡng cao và khác hẳn với thành phần dinh dưỡng của các loài khác do có vị ngọt, ăn mát và bổ dưỡng. Nhờ thịt quả có màu sắc đẹp, đặc biệt là những quả có màu đỏ thẫm tự nhiên không có khả năng bán để ăn tươi thì có thể sử dụng làm nguyên liệu chế biến rượu vang để cho ra loại rượu có màu rất hấp dẫn. Ngoài tác dụng ăn tươi, quả thanh long còn có giá trị cao trong y học được dùng để chữa các chứng bệnh như viêm phế quản, lao phổi, viêm hạch bạch huyết, quai bị, mụn nhọt Thân cây có tác dụng thư cân hoạt lạc (giúp gân cốt co duỗi khoẻ khoắn và làm thông suốt các kinh lạc) và giải độc. Hoa có tác dụng bổ phế, trừ ho. Quả thanh long là một loại quả ăn giải nhiệt, nhuận tràng. Dùng quả ăn tươi rất tốt cho những người bị rôm sẩy, mụn nhọt, táo bón, Đặc biệt, chất nhầy trong quả thanh long giúp làm giảm cholesterol. Do đó, người béo phì, người có hàm lượng cholesterol cao, huyết áp tăng nên ăn thanh long. Thanh long còn thích hợp với người bệnh đái tháo đường, tăng huyết áp [15]. Ngoài ra thanh long được biết là có một số lợi ích ngăn ngừa mất trí nhớ, hoạt động chống ung thư, kiểm soát mức độ lượng đường trong máu ở bệnh tiểu đường, đặc tính chống oxi hóa, hỗ trợ trong việc chữa lành vết thương và những hiệu quả khác [16]. Thanh long được chế biến thành thành các sản phẩm đáp ứng được nhu cầu tiêu thụ con người. Các sản phẩm được làm từ thanh long: - Rượu trái cây thanh long. 1
15. - Nước trái cây thanh long. - Siro thanh long. - Mứt thanh long. - Đóng hộp. - Cắt thành khoanh. - Cắt thành miếng đóng gói giữ lạnh. - Các sản phẩm khác. Hình 1. 1 Một vài sản phẩm từ thanh long Để làm được các sản phẩm từ thanh long như trên thì phải trải qua bước đầu tiên bóc vỏ trái thanh long để lấy phần thịt bên trong. Hiện nay việc bóc vỏ được thực hiện thủ công bằng tay để lấy thịt đưa vào chế biến. Công việc này tốn rất nhiều công lao động, thời gian bóc vỏ tách thịt kéo dài, giảm chất lượng sản phẩm và không đảm bảo vệ sinh. Xuất phát từ các hạn chế trên và nhằm tăng loại sản phẩm qua chế biến của trái thanh long, việc nghiên cứu thiết bị giúp cơ khí hoá việc bóc vỏ thanh long để tăng năng suất bóc vỏ, giảm được lao động thủ công, tiết kiệm thời gian và giảm giá thành sản phẩm là công việc có ý nghĩa lớn. Ngoài ra, kết quả nghiên cứu từng bước giúp xây dựng ngành công nghiệp chế biến thực phẩm từ trái thanh long phát triển, giúp tăng thu nhập cho nông dân tránh khủng hoảng thừa vẫn diễn ra hàng năm ở Việt Nam, đặc biệt ở tỉnh Bình Thuận. 1.2. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn đề tài 1.2.1. Ý nghĩa khoa học - Đề xuất công nghệ bóc vỏ trái thanh long. - Đề xuất kết cấu thiết bị máy bóc vỏ trái thanh long. 1.2.2. Ý nghĩa thực tiễn - Sản phẩm máy bóc vỏ trái thanh long cho phép tăng năng suất bóc vỏ, đảm bảo an toàn vệ sinh và tạo nguồn nguyên liệu cho ngành chế biến sản phẩm thực phẩm từ thịt trái thanh long. 1.3. Mục tiêu nghiên cứu đề tài 1.3.1. Mục tiêu tổng quát 2
16. - Tìm hiểu chức năng, nguyên lý các thiết bị máy bóc vỏ trái thanh long. - Đề xuất công nghệ và thiết bị máy bóc vỏ trái thanh long. 1.3.2. Mục tiêu cụ thể - Thiết kế mô hình 3D bằng phần mềm Solidworks 2014. - Tính toán, gia công chế tạo, lắp ráp mô hình máy thiết kế. - Khảo nghiệm và đánh giá khả năng làm việc của máy: năng suất, chi phí vận hành. 1.4. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu 1.4.1. Đối tượng nghiên cứu - Trái thanh long vỏ đỏ ruột trắng ở các tỉnh Bình Thuận, Long An, Tiền Giang và Tây Ninh. - Nguyên lý bóc vỏ trái thanh long. - Thiết bị máy bóc vỏ trái thanh long. 1.4.2. Phạm vi nghiên cứu - Nghiên cứu, thiết kế, tính toán và chế tạo thử nghiệm máy bóc vỏ trái thanh long trong phạm vi hộ gia đình. - Sử dụng phần mềm Solidworks 2014 trong thiết kế và mô phỏng động. 1.5. Phương pháp nghiên cứu 1.5.1. Cơ sở phương pháp luận - Dựa vào nhu cầu sử dụng trái thanh long. - Dựa vào nhu cầu sử dụng thiết bị máy bóc vỏ trái thanh long để thay thế cho phương pháp thủ công. - Dựa vào khả năng công nghệ có thể chế tạo được thiết bị máy bóc vỏ trái thanh long. 1.5.2. Các phương pháp nghiên cứu cụ thể Để thực hiện đề tài này, chúng em sử dụng một số phương pháp sau: - Phương pháp nghiên cứu tài liệu: Tham khảo các nguồn tài liệu văn bản: sách, giáo trình, tài liệu tham khảo, các bài viết từ những nguồn tin cậy trên Internet, các công trình nghiên cứu, nhằm xác định được phương án điều khiển, gia công tối ưu cho máy. - Phương pháp thực nghiệm: Tiến hành thực nghiệm lực cần thiết bóc vỏ trái thanh long. Lấy đó làm cơ sở chính trong việc tính toán, thiết kế và chế tạo các chi tiết của máy. - Phương pháp phân tích: Sau khi đã tham khảo, nghiên cứu tài liệu và có được số liệu cần thiết thì việc phân tích các số liệu cũng như các tài liệu có liên quan là điều cần thiết. - Phương pháp mô hình hóa: Là mục tiêu chính của đề tài, tạo cho chúng em có cơ hội để ôn lại kiến thức đã học và học hỏi được nhiều kinh nghiệm trong thực tiễn. Việc chế tạo 3
17. mô hình giúp kiểm nghiệm được lý thiết và sữa chữa những chỗ sai mà phương pháp lý thuyết không thể thấy được. 1.6. Yêu cầu cơ bản đối với máy sản xuất thực phẩm - Khả năng thực hiện quá trình công nghệ tiên tiến . - Hiệu quả kinh tế kỹ thuật cao. - Giá thành hạ, máy có kết cấu đơn giản, vật liệu chế tạo rẻ tiền, dễ kiếm, chi tiết tiêu chuẩn hóa. - Sữa chữa, bảo dưỡng dễ dàng, thuận lợi. - Làm việc ổn định, tin cậy, đảm bảo môi trường làm việc an toàn, ít bụi, ít tiếng ồn. - Tuổi thọ làm việc cao. - Vốn đầu tư và chế tạo không lớn. - Vận hành đơn giản . - Ít tiêu hao năng lượng. 1.7. Kết cấu của đồ án tốt nghiệp Đồ án tốt nghiệp gồm 7 chương: - Chương 1: Giới thiệu - Chương 2: Tổng quan - Chương 3: Cơ sở lý thuyết - Chương 4: Các phương pháp bóc vỏ trái thanh long - Chương 5: Tính toán thiết kế máy bóc vỏ trái thanh long - Chương 6: Chế tạo thử nghiệm - Đánh giá - Chương 7: Kết luận – Kiến nghị 4
18. CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN 2.1. Giới thiệu chung về cây thanh long 2.1.1. Nguồn gốc về cây thanh long Thanh long (Hylocereus undatus (Haw.) Britt. et Rose) có tên tiếng Anh là Pitahaya hay còn gọi là Dragon fruit, thuộc họ xương rồng, có nguồn gốc ở các vùng sa mạc thuộc Mexico và Colombia, được người Pháp đem vào trồng ở Việt Nam trên 100 năm nay, nhưng mới được đưa lên thành hàng hóa từ thập niên 1980 [2]. Cây thanh long cũng được trồng thương mại ở Nicaragua và vùng khí hậu nhiệt đới ở một số nước, trong đó có Trung Quốc, Thái Lan, Đài Loan [3]. Thanh long có vị ngọt trung bình và ít calories, có ruột và nước ép thu hút với hương trái cây phảng phất. Trái thanh long có hình ovan, vỏ của nó có màu hồng của hoa vân anh hay màu vàng phụ thuộc vào giống loại. 2.1.2. Nhu cầu sinh thái của cây thanh long Thanh long là cây nhiệt đới khô là loại cây thuộc họ xương rồng, chịu nắng hạn, dễ trồng. Nhiệt độ thích hợp cho cây thanh long tăng trưởng và phát triển là 14 0C – 26 0C và tối đa là 38 0C – 40 0C. Trong điều kiện có sương gió nhẹ với thời gian ngắn sẽ gây ảnh hưởng cho thanh long. Cây thanh long chịu ảnh hưởng của quang kỳ, ra hoa trong điều kiện ngày dài, cây sinh trưởng và phát triển tốt ở các nơi có ánh sáng đầy đủ; thiếu ánh sáng thân cây ốm yếu, lâu cho quả. Tuy nhiên, nếu cường độ ánh sáng và nhiệt độ quá cao sẽ làm giảm khả năng sinh trưởng của thanh long. Hình 2. 1 Cây thanh long Thanh long có tính chống chịu cao với điều kiện môi trường không thuận lợi như chịu hạn giỏi, tuy nhiên khả năng chịu úng của cây không cao. Để cây phát triển tốt, cho nhiều trái và trái to cần cung cấp đủ nước, nhất là trong thời kỳ phân hóa mầm hoa, ra hoa và kết trái. 5
19. Nhu cầu về lượng mưa cho cây là 800 – 2.000 mm/năm, nếu vượt quá sẽ dẫn tới hiện tượng rụng hoa và thối trái. Thanh long trồng được trên nhiều loại đất từ đất khô cằn, đất cát, đất xám bạc màu, đất phèn đến đất phù sa, đất đỏ bazan, đất thịt, thịt pha sét. Tuy nhiên, để trồng thanh long đạt hiệu quả cao, đất phải tơi xốp, thông thoáng, thoát nước tốt, đất phèn nhẹ hoặc đất phù sa phủ trên nền phèn có pH từ 5,5 đến 6,5 với hàm lượng hữu cơ cao, không bị nhiễm mặn [2]. Một số địa phương trong nước cũng trồng loại cây này nhưng xem ra thanh long phù hợp hơn cả với vùng đất Bình Thuận và Chợ Gạo (Tiền Giang). 2.1.3. Đặc điểm chung của cây thanh long 2.1.3.1. Rễ Thanh long có hai loại rễ. Rễ địa sinh là loại rễ chính phát sinh từ phần lõi của gốc hom, có nhiệm vụ bám vào đất và hút các chất dinh dưỡng nuôi cây, tập trung chủ yếu ở lớp đất mặt từ 0 đến 30 cm. Rễ khí sinh là loại rễ mọc từ phần đoạn thân cây trên mặt đất, có nhiệm vụ giữ cho cây bám chặt vào giá đỡ, góp phần vào việc hút nước, chất dinh dưỡng nuôi cây. Những rễ khí sinh mọc gần mặt đất thường đi vào trong đất và trở thành rễ địa sinh [4]. Hình 2. 2 Hom rễ 2.1.3.2. Thân, cành Thanh long trồng ở nước ta có thân, cành bò trên trụ đỡ. Thân cành thường có ba cánh dẹp, xanh, hiếm khi bốn cánh. Mỗi cánh chia làm nhiều thùy có chiều dài 3 – 4 cm. Đáy mỗi thùy có từ 3 đến 5 gai ngắn. Mỗi năm cây có từ 3 đến 4 đợt cành, đợt cành thứ nhất là cành mẹ của đợt cành thứ hai và cứ thế cành xếp từng lớp trên đầu trụ. Khoảng cách giữa hai đợt ra cành là 40 – 50 ngày. Số lượng cành trên cây tăng theo tuổi cây [2]. 6
20. Hình 2. 3 Thân, cành cây thanh long Chiều dài cành thanh long đo ở cuối vụ thu hoạch được trình bày ở bảng 2.1 Tuổi vườn Trung bình (cm) Dài nhất (cm) Ngắn nhất (cm) 1 73 119 42 2 82 140 52 3 98 180 49 4 108 160 45 5 103 140 53 Bảng 2. 1 Chiều dài cành thanh long 2.1.3.3. Hoa thanh long Sau khi trồng 1 – 2 năm, thanh long bắt đầu ra hoa. Từ năm thứ 3 trở đi, cây ra hoa ổn định. Hoa mọc từ các đoạn cành trưởng thành, là những cành có thời gian sinh trưởng khoảng 100 ngày tuổi, hoa tập trung chủ yếu ở các mắt đến ngọn cành [4]. Vào độ cuối tháng 3 Âm lịch hằng năm, thanh long ra hoa, đến tháng 5, những cây ra hoa sớm đã có quả chín và kéo dài đến cuối tháng 8. Thanh long ra hoa đồng loạt theo từng lứa, sau khi thụ phấn sẽ hình thành trái. Trong vòng 10 ngày đầu, trái phát triển chậm sau đó tăng rất nhanh về kích thước và trọng lượng. Trong 2 giai đoạn 16÷18 ngày và 28÷34 ngày sau khi nở, sự gia tăng trọng lượng và đường kính của trái rất nhanh và đặc biệt là trong giai đoạn sau nên nông dân có tập quán giữ trái trên cây để trái có trọng lượng cao hơn. Nếu trong giai đoạn này tưới nước nhiều quá hoặc trời mưa lớn sẽ gây hiện tượng nứt quả.Trong khi chín độ cứng của trái giảm hẳn. Độ cứng của trái giảm rất nhanh từ ngày thứ 16 đến ngày thứ 25 sau khi hoa nở và sau đó độ cứng tiếp tục giảm nhưng chậm hơn. 7
21. Hình 2. 4 Hoa cây thanh long Hoa thanh long là hoa lưỡng tính, rất to, có chiều dài trung bình 25 – 35 cm. Hoa thường nở tập trung từ 20 đến 23 giờ đêm và đồng loạt trong vườn. Thời gian từ hoa nở đến tàn trong vòng 2 – 3 ngày, từ khi xuất hiện nụ đến hoa tàn khoảng 20 ngày. Hoa xuất hiện rộ nhất từ tháng 5 – 8 dương lịch, trung bình có 4 – 6 đợt hoa rộ mỗi năm [2]. 2.1.3.4. Trái thanh long Trái thanh long hình thành sau khi hoa được thụ phấn. Trong 10 ngày đầu trái lớn chậm, sau đó trái lớn rất nhanh. Thời gian từ khi hoa thụ phấn đến thu hoạch chỉ từ 22 đến 25 ngày. Trái thanh long hình bầu dục có nhiều tai lá xanh do phiến hoa còn lại, đầu trái lõm sâu tạo thành “hốc mũi”. Khi còn non vỏ trái màu xanh, lúc chín vỏ chuyển sang màu đỏ tím rồi đỏ đậm [2]. Thịt trái màu trắng xen những hạt nhỏ màu đen như mè. Trọng lượng trái trung bình từ 200 đến 700 g, hiện nay do bà con nhà vườn thâm canh cao nên có nhiều trái lớn trên 1 kg. Độ chua của trái giảm rất nhanh từ ngày thứ 22 đến ngày thứ 28 sau khi nở hoa và tiếp tục giảm nhưng không đáng kể (từ 1,5% xuống 0,04%). Độ Brix (chỉ độ ngọt của trái) tăng từ ngày thứ 25 (12%) sau khi hoa nở và cao nhất ở ngày thứ 28và ngày thứ 43 (14%). Để tiêu thụ thị trường trong nước, nông dân thích để trái trên cây lâu hơn vì người tiêu dùng thích trái có vị ngọt hơn. Quả thanh long có hình dạng giống quả su hào nhưng thon và dài, quả của nó có 3 dạng, trên quả có nhiều tai. Quả có chứa rất nhiều hạt giống như hạt vừng đen nằm lẩn lộn trong ruột, thành phần chủ yếu là celluloza, khi ăn vào không tiêu hóa. Khi bổ quả ra có mùi thơm dịu. Quả có thể chế biến thành nước uống hay rượu vang và có thể phối hợp với các loại khác làm nước uống hỗn hợp. Hoa thanh long có thể ăn được hoặc ngâm vào nước để uống giống chè. 8
22. S K L 0 0 2 1 5 4