Nghiên cứu công nghệ và thiết kế máy tách cơm sầu riêng

Nội dung text: Nghiên cứu công nghệ và thiết kế máy tách cơm sầu riêng

1. NGHIÊN CỨU CÔNG NGHỆ VÀ THIẾT KẾ MÁY TÁCH CƠM SẦU RIÊNG TÓM TẮT Sầu riêng là 1 trong số 12 loại trái cây được Bộ Nông nghiệp và phát triển nông thôn xác định là trái cây chủ lực của Việt Nam và có vai trò quan trọng trong ngành công nghiệp chế biến thực phẩm. Công nghiệp chế biến thực phẩm hiện tại có nhu cầu rất lớn về cơm sầu riêng để sản xuất các loại bánh và hương liệu phục vụ tiêu dùng trong nước cũng như xuất khẩu. Để có được cơm sầu riêng, công đoạn tách vỏ, tách cơm hoàn toàn được thực hiện bằng tay với các thiết bị thủ công cho năng suất thấp, không đảm bảo an toàn sản xuất và an toàn vệ sinh thực phẩm. Đề tài đã triển khai khảo sát các loại sầu riêng được sử dụng cho công nghiệp chế biến thực phẩm, đề xuất qui trình công nghệ tách cơm sầu riêng. Với công nghệ đã đề xuất, máy tách cơm sầu riêng thử nghiệm đã được chế tạo và đưa vào hoạt động thử nghiệm. Máy tách cơm sầu riêng có cơ chế tách vỏ tự động và tách cơm bằng phương pháp ly tâm. Máy hoạt động ổn định, tách vỏ và cơm đạt yêu cầu thiết kế, các chi tiết chế tạo đảm bảo an toàn vệ sinh thực phẩm. ABSTRAC Durian is one of 12 major fruits of The Ministry of Agriculture and Rural Development, Vietnam. The food processing industry has a large demand of flesh durian for domestic consumption and export. Tranditionally, durian shell peeling and seperating flesh is done manually with low productivity and unsafe conditions. This subject is to develop a automated equipment for durian shell peeling and seperating flesh and propose the processing technology using centrifugal seperator. The machine has satisfactory design, ensure food safety. The test run of shell peeling and separates flesh showed that the machine operated with high stability. Từ khóa: 1
2. 1.ĐẶT VẤN ĐỀ Cây sầu riêng là loại cây ăn quả nhiệt đới được ưa chuộng, trồng phổ biến ở Việt Nam và một số nước Đông Nam Á[3]. Sầu riêng là loại quả có hàm lượng giá trị calo, tỷ lệ cacbohydrat, protein, lipid, chất khoáng đều rất cao so với các quả khác nên rất tốt cho sức khỏe[4](Hình Hình 2:Thành phần quả sầu riêng 1). Hiện nay sầu riêng chủ yếu Ở Việt Nam sầu riêng được được tiêu thụ nội địa dưới dạng tươi trồng chủ yếu ở phía Nam, diện tích nguyên trái. Do trọng lượng vỏ chiếm trồng sầu riêng ở Việt Nam hiện nay tỷ lệ cao nên chi phí vận chuyển và ước tính khoảng 5.000 ha. Trồng tập bảo quản sầu riêng khá cao. trung nhất là ở ĐBSCL, Miền Đông Tại Việt Nam, một số cơ sở sản Nam bộ và Tây nguyên có diện tích xuất bánh, kẹo, kem thường thu mua trồng đang gia tăng nhanh chóng[2]. sầu riêng tại thời điểm chính vụ, sau đó tách cơm và bảo quản lạnh đông để sử dụng trong các khoảng thời gian trái vụ. Quy trình tách cơm và bảo quản lạnh đông rất thủ công, được thực hiện chủ yếu là theo kinh nghiệm. Do đó, có chất lượng không ổn định và điều này Hình 1: Quả sầu riêng đã gây ảnh hưởng đến chất lượng của Trái sầu riêng nặng trung bình sản phẩm chế biến như : bánh, kẹo, từ 1 đến 3kg, vỏ sầu riêng dày, cứng kem. Ở nước ta đến nay vẫn chưa có và dai. Khi chín muồi, vỏ trái tự tách các sản phẩm chế biến từ sầu riêng ở ra theo những khe nhất định, chia quy mô công nghiệp. Do đó, việc thành bốn hoặc năm ngăn theo chiều nghiên cứu đề xuất quy trình công dọc, thường thì mỗi ngăn có khoảng 3 nghệ tách cơm sầu riêng nhằm tạo ra đến 5 hạt, bao quanh hạt là thịt vàng các sản phẩm chế biến đạt tiêu chuẩn ươm. (Hình 2) xuất khẩu là rất cần thiết. Điều đó sẽ góp phần gia tăng giá trị sử dụng của sầu riêng và gia tăng hiệu 2
3. quả kinh tế cho ngành rau quả Việt được thấp, chỉ đạt 16 – 18%, thịt quả Nam. hơi nhão. Dạng quả hình êlip, màu quả xanh; khi chín cơm màu vàng rất Bài báo trình bày các kết quả nhạt, ăn ngọt đậm, béo, có vị đắng nghiên cứu, thiết kế và chế tạo thử nhẹ; hạt to, 6-12 hạt/quả, thường nghiệm máy tách cơm sầu riêng bán không lép và chiếm 18,4% trọng lượng quả. Năng suất trung bình cây 9 tự động công suất nhỏ cho các cơ sở tuổi trong 3 năm đạt 95 kg/cây[5]. chế biến thực phẩm. Máy có thể được Là giống có nhiều triển vọng sử dụng trong các doanh nghiệp vừa trong tương lai để đưa vào sản xuất và nhỏ, giúp giảm chi phí đầu tư và công nghiệp.Vì thế tác giả chọn loại cải thiện điều kiện lao động trong sản sầu riêng dùng nghiên cứu tách vỏ và tách hạt là sầu riêng khổ qua xanh. xuất. 2.2 Phương pháp nghiên cứu 2.VẬT LIỆU VÀ PHƢƠNG PHÁP 2.2.1.Đề xuất công nghệ tách cơm NGHIÊN CỨU sầu riêng bằng máy 2.1 Vật liệu Qua nghiên cứu công nghệ để Giống sầu riêng khổ qua xanh: tách cơm sầu riêng cần trải qua 3 công trồng nhiều ở cù lao Ngũ Hiệp, huyện đoạn(Hình 4): Cai Lậy, tỉnh Tiền Giang và rãi rác ở - Tách vỏ các tỉnh Bến Tre, Cần Thơ, Vĩnh Long, Đồng Nai - Tách múi - Tách hạt và cơm Ưu điểm là cây mọc khỏe, cho quả sớm (cây ghép 3 năm đã cho quả), khả năng đậu quả cao, có thể đậu 200 – 300 quả/cây/năm, thậm chí 500 – 600 quả, ngoài vụ chính (thu tháng 5 – 7) còn có thêm vụ trái (thu tháng 2 – 4). Nông dân rất thích trồng giống này vì cho nhiều quả. Nhưng với yêu cầu của thị trường, sầu riêng khổ qua xanh còn có những nhược điểm như: quả nhỏ (1,5 – 1,8 kg), tỷ lệ phần ăn Hình 4:Công đoạn tách cơm sầu riêng 3
4. 2.2.2.Phương án thiết kế, chế tạo Với định hướng thiết kế máy tách cơm sầu riêng sử dụng trong các cơ sở chế biến thực phẩm nên máy được thiết kế với các thông số như sau: - Năng suất 30 - 40 kg/giờ - Cấp liệu bằng tay - Có 2 chế độ hoạt động: chế độ tay và tự động - Đảm bảo an toàn vệ sinh thực phẩm 1. Xy lanh khí nén 1; 2. Cơ cấu kẹp; 3. Mũi tách; 4.Xy lanh khí nén 2; 5. Lồng xoay tách Một mẫu máy tách cơm sầu cơm; 6. Động cơ điện 2; 7.Quả sầu riêng; riêng bán tự động được Thiết kế - Gia 8.Phễu hứng múi; 9.Động cơ điện 2; công – Kiểm nghiệm và Đánh giá. Cơ cấu được sử dụng gồm có : Cơ cấu Hình 5: Mẫu thiết kế máy tách cơm định vị và kẹp chặt , Cơ cấu tách vỏ sầu riêng và tách múi, Cơ cấu tách cơm và 2.2.2.1.Cơ cấu định vị và kẹp hạt( Hình 5). chặt: Trong đó bộ phận phát động là xy lanh khí nén(10) được gắn với trục then trượt(6) thông qua khớp nối(5)(trong khớp nối có gắn ổ bi đỡ chặn), trục then được đỡ bằng ổ bi ở hai đầu thông qua hai vòng đỡ ổ bi(3,7), khi xy lanh chuyển động tịnh tiến làm trục then chuyển động tịnh tiến theo và tác động lên thanh đẩy(4), 4
5. đồng thời làm cho mỏ kẹp(9) có 5 chấu mở ra hay co vào(Hình 6). 1.Động cơ điện; 2. Đai răng; 3.Puly ; 4. Thanh đẩy; 5. Khớp nối; 6. Trục then hoa ; 7. Vòng đỡ ổ bi; 8. Mỏ kẹp; 9. Xy lanh khí 1. Quả sầu riêng; 2.Mũi tách; 3.Xy Lanh khí nén nén Hình 6: Cơ cấu định vị và kẹp Hình 7. Cơ cấu tách vỏ và múi 2.2.2.2.Cơ cấu tách vỏ và tách múi: 2.2.2.3.Cơ cấu tách cơm và hạt: Cơ Sử dụng mũi tách có dạng côn nhọn cấu hoạt động theo nguyên lý ly tâm 600(1), mũi tách được đặt phía dưới ngang, lồng xoay(2) quay ly tâm nhờ và đồng trục với cơ cấu định vị, mũi động cơ điện(1), phễu hứng hạt(3) sau tách chuyển động tịnh tiến từ phía khi đã tách cơm( Hình 8) dưới nhờ chuyển động của xylanh khí nén(2) xuyên qua 2/3 trái sầu riêng(3). Đồng thời trái sầu riêng(3) quay tròn do cơ cấu định vị và kẹp chặt quay thông qua tác động quay của động cơ điện và truyền động bằng dây đai(Hình 7). 1. Động cơ điện; 2. Lồng xoay; 3. Phễu hứng hạt Hình 8. Cơ cấu tách cơm và hạt 2.2.3. Thử nghiệm khả năng tách vỏ và tách múi sầu riêng 5
6. - Nguyên liệu thử nghiệm là - Tiến hành thử nghiệm quả sầu riêng khổ qua xanh đã trưởng sầu riêng được cấp bằng tay(cuốn sầu thành được khảo sát và đo kiểm từ 3 riêng ở vị trí phía trên) vào cơ cấu vựa trái cây lớn tại thành phố Hồ Chí Minh(80 quả/vựa) Đường kính D = định vị và kẹp, tác động bộ điều khiển 155 ±10mm và chiều cao H = 195 ±15 làm xylanh rút lại đồng thời làm 5 mm được đo bằng thước cặp (Hình 9). chấu của mỏ kẹp co lại nên quả sầu riêng được kẹp chặt(Hình 11). Hình 9. Kích thước quả sầu riêng Hình11. Sầu riêng sau khi định vị và - Thiết bị thử nghiệm gồm cơ kẹp cấu định vị, cơ cấu tách vỏ và tách Mũi tách từ phía dưới chuyển múi(hình 10). động tịnh tiến đi lên xuyên qua khoảng 2/3 trái sầu riêng, các thớ của vỏ sầu riêng bị tách ra do tác động cơ học của mũi tách( Hình 12). Hình 10: Thiết bị thử nghiệm tách vỏ Hình 12: Sầu riêng được tách vỏ và múi sầu riêng 6
7. Bảng 1: Số liệu thử nghiệm tách vỏ 2.2.4. Thử nghiệm khả năng Thử Số múi Tỷ lệ tách tách cơm sầu riêng nghiệm của quả vỏ(%) 1 5 80 - Nguyên liệu thử nghiệm là múi sầu 2 5 95 riêng sau khi tách khỏi vỏ 3 5 85 4 6 70 - Thiết bị thử nghiệm gồm lồng ly 5 4 80 tâm Ø300x500mm; động cơ 3 pha 1 6 5 85 Sau khi vỏ sầu riêng bị tách ra hp; biến tần. do tác động cơ học của mũi tách, đồng thời cơ cấu định vị và kẹp chặt quay tròn thông qua tác động quay của động cơ điện và truyền động bằng dây đai, với tốc độ từ 50 đến 300 vòng/phút bằng bộ điều chỉnh tốc độ. Quả sầu riêng quay tròn, các thớ của vỏ xòe rộng, làm các múi sầu riêng rơi xuống phễu hứng để đến cơ cấu tách cơm và hạt. Bảng 2 Số liệu thử nghiệm tách múi Hình 3: Thiết bị thí nghiệm tách cơm Thử nghiệm Tỷ lệ tách vỏ(%) 1 70 sầu riêng 2 90 - Tiến hành thử nghiệm cho múi sầu 3 80 riêng vào lồng ly tâm, sử dụng biến 4 70 5 75 tần để điều chỉnh số vòng quay của 6 85 máy. Khi lồng quay, cơm được tách Qua số liệu thử nghiệm có thể khỏi hạt nhờ lực ly tâm. kết luận: Bảng 3 Số liệu thử nghiệm ly tâm tách - Tách vỏ và tách múi bằng cơm sầu riêng nguyên lý trên là khả thi. Số vòng Thời Kết - Nếu sầu riêng được phân loại STT quay n gian t quả % thì tỷ lệ tách được sẽ cao hơn. (vòng/phút) (giây) 7
8. 1 100 30 35 TÀI LIỆU THAM KHẢO 2 200 30 50 [1] Quyết định số 1648/QĐ-BNN-TT; Bộ Nông nghiệp và phát 3 300 30 65 triển nông thôn 4 400 30 80 [2] Niên giám thống kê tỉnh Tiền 5 500 30 95 giang 2012 [3]Cây sầu riêng- Hội nông dân tỉnh Qua các số liệu thử nghiệm có Cần Thơ thể kết luận: WEBSITE Tốc độ ly tâm có thể tách cơm sầu riêng là: n = 500 v/ph [4]Dinh dưỡng sầu riêng 3. KẾT LUẬN Bài báo trình bày nguyên lý thiết us.com/durian-nutrition.html kế, phương án thiết kế, kết cấu và chế [5] tạo cơ cấu thử nghiệm máy tách cơm thuat-canh-tac-cay-sau-rieng-tai- sầu riêng. Máy có các đặc tính: huyen-cho-lach-tinh-ben-tre - Năng suất hoạt động đạt khoảng 30 - 40 kg/giờ, tỉ lệ tách vỏ đạt khoảng 90% - Vật liệu các phần tiếp xúc với sầu riêng được chế tạo bằng thép không gỉ (SUS 304), nhựa (POM) Xác nhận đảm bảo an toàn vệ sinh thực phẩm. Bài báo đạt yêu cầu khoa học - Các cơ cấu được điều khiển bằng khí nén có kết cấu gọn nhẹ, dễ tự động hoá và có kích nước nhỏ gọn. PGS. TS. Đặng Thiện Ngôn - Máy có thể hoạt động ở chế độ tay hoặc tự động phù hợp với doanh nghiệp vừa và nhỏ, các cơ sở chế biến thực phẩm, 8
9. BÀI BÁO KHOA HỌC THỰC HIỆN CÔNG BỐ THEO QUY CHẾ ĐÀO TẠO THẠC SỸ Bài báo khoa học của học viên có xác nhận và đề xuất cho đăng của Giảng viên hướng dẫn Bản tiếng Việt ©, TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP. HỒ CHÍ MINH và TÁC GIẢ Bản quyền tác phẩm đã được bảo hộ bởi Luật xuất bản và Luật Sở hữu trí tuệ Việt Nam. Nghiêm cấm mọi hình thức xuất bản, sao chụp, phát tán nội dung khi chưa có sự đồng ý của tác giả và Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật TP. Hồ Chí Minh. ĐỂ CÓ BÀI BÁO KHOA HỌC TỐT, CẦN CHUNG TAY BẢO VỆ TÁC QUYỀN! Thực hiện theo MTCL & KHTHMTCL Năm học 2016-2017 của Thư viện Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật Tp. Hồ Chí Minh.