Nghiên cứu, phát triển máy bóc vỏ tỏi

Nội dung text: Nghiên cứu, phát triển máy bóc vỏ tỏi

1. NGHIÊN CỨU, PHÁT TRIỂN MÁY BÓC VỎ TỎI RESEARCH AND DEVELOPMENT OF THE AUTOMATIC DRY GARLIC PEELING MACHINE Đặng Thiện Ngôn1, Nguyễn Đình Vũ1 1 Trường Đại học Sư Phạm Kỹ thuật Tp. Hồ Chí Minh 2 Học viên cao học ngành Kỹ thuật cơ khí – ĐH SPKT TP. HCM TÓM TẮT Hiện tại để bóc vỏ tỏi người ta thường dùng cách thức bóc vỏ bằng tay hoặc bằng máy. Cách thức bằng tay được dùng phổ biến trong các cơ sở sản xuất nhỏ, còn bóc vỏ bằng máy sử dụng các thiết bị công nghiệp công suất lớn được nhập ngoại với phương pháp bóc vỏ ướt. Bài báo trình bày kết quả nghiên cứu, phát triển máy bóc vỏ tỏi khô sử dụng khí nén công suất nhỏ (30 kg/h) phù hợp cho các doanh nghiệp vừa và nhỏ. Tỏi được bóc vỏ ở trạng thái khô, đạt các yêu cầu về vệ sinh thực phẩm có thể được sử dụng ngay. Các kết quả thí nghiệm trên máy được chế tạo hoàn chỉnh cho thấy hiệu quả cao với tỉ lệ tỏi được bóc vỏ sạch đạt từ 90 - 94% và lượng điện năng tiệu thụ điện thấp. Từ khóa: tỏi, bóc vỏ khô, máy bóc vỏ, vòi phun, doanh nghiệp vừa và nhỏ ABSTRACT Currently, the garlic peeling is performed usually by-hand or machine. Manual method for dry garlic peeling used commonly in small production facilities, while peeling garlic by machine using imported industrial equipments with large capacity and used only for wet peeling method. This article presents the results of researching and developing an automatic dry garlic peeling machine by using pneumatic with small capacity (30 kg/h), which can apply for small and medium enterprises. Peeled garlic in the dry state have to meet demand of the food hygiene standards and can be used 1
2. immediately for processing production line. The automatic dry garlic peeling machine provides high production efficiency with the rate of cleared peeled garlic reached 90-94%. It also offers other features such as: low electric power consumption, fast processing speed, labor saving and easy operation. Keywords: garlic, dry peeling, peeling machine, nozzle, small and medium enterprises 1. ĐẶT VẤN ĐỀ dùng làm phụ gia để tạo mùi, tạo Cây tỏi - tên khoa học là vị, khử mùi tanh của thủy sản, và Allium sativum L. và tên tiếng Anh có thể ức chế các vi sinh vật. Ở các là Garlic - vừa là cây thuốc vừa là cơ sở chế biến thực phẩm, tỏi cây rau gia vị quan trọng [1], được thường được dùng như là một loại trồng rộng rãi ở nhiều quốc gia gia vị để chế biến các loại thực trên thế giới. Ở Việt Nam, cây tỏi phẩm như: nem, xúc xích, tỏi được trồng rộng rãi tại các tỉnh ngâm, tương tỏi, cá cơm chiên Bắc Ninh, Vĩnh Phúc, Hà Nội, tỏi, [11]. Hưng Yên, Hải Phòng, Quảng Để đưa tỏi vào chế biến tỏi Ngãi, Phú Yên, Khánh Hòa, Ninh cần được tách tép, làm sạch và bóc Thuận, Đà Lạt, [2]. vỏ (hình 2). Một dây chuyền thiết bị đồng bộ bóc vỏ tỏi như thế có năng suất lớn đòi hỏi chi phí đầu tư cao, không thích hợp cho các doanh nghiệp vừa và nhỏ. Do vậy, việc phát triển một máy bóc vỏ tỏi bán tự động với giá cả phù hợp là một nhu cầu lớn từ thực tiễn sản Hình 1: Củ tỏi xuất trong khi các công trình Trong chế biến thực phẩm nghiên cứu và phát triển máy bóc quy mô công nghiệp, tỏi được vỏ tỏi ở nước ta vẫn còn bỏ ngỏ. 2
3. Tách tép Làm sạch Tỏi thô Tỏi bóc vỏ Hình 2: Bóc vỏ tỏi quy mô công nghiệp [10] Bài báo trình bày các kết quả mềm ra, khi đĩa quay với tốc độ nghiên cứu, thiết kế và chế tạo thử cao sẽ làm cho các tép tỏi chuyển nghiệm máy bóc vỏ tỏi khô bán tự động xoay tròn và va đập vào nhau động công suất nhỏ cho các cơ sở làm vỏ tỏi bong tróc ra (hình 4) [9]. chế biến thực phẩm. Máy có thể được sử dụng trong các doanh nghiệp vừa và nhỏ, giúp giảm chi phí đầu tư và cải thiện điều kiện lao động trong sản xuất. a) Dao cạo - bóc b) Ống cao su 2. NỘI DUNG NGHIÊN CỨU Hình 3: Dụng cụ bóc vỏ tỏi 2.1 Các phương pháp bóc vỏ tỏi Nước Bóc vỏ tỏi có thể sử dụng Thùng chứa nhiều phương pháp khác nhau: Tấm chắn Đĩa quay Cửa - Phương pháp tay: vỏ tỏi xả liệu Cửa thoát được bóc bằng tay với sự hỗ trợ nước của các dụng cụ tay như dao cạo - bóc, ống cao su mềm, (hình 3). Hình 4: Bóc vỏ tỏi ướt [9] - Phương pháp ướt: củ tỏi - Phương pháp khô: bóc vỏ được tách thành tép cho vào thùng dựa vào nguyên lý khí động lực bóc, nước giúp làm cho vỏ tỏi học. Khí nén với áp lực cao qua 3
4. vòi phun đi vào buồng bóc có tốc độ rất lớn làm cho tỏi chuyển động va chạm lẫn nhau và va chạm vào thành buồng bóc để bóc vỏ tỏi [3]. Ống thoát vỏ Buồng bóc Hình 5: Kích thước tỏi, tép tỏi Cửa Vòi - Dụng cụ thí nghiệm là phun khí xả liệu một ống thuỷ tinh (114 mm, dày Hình 4: Bóc vỏ tỏi khô [9] 2 mm) kín một đầu, một đầu gắn Trong các phương pháp trên, với vòi phun (d1 = 4 mm, d2 = 1,5 phương pháp bóc vỏ tôi khô phù mm) và nguồn khí nén; đầu kia hợp cho các cơ sở chế biến thực được đậy kín bằng nắp có các lỗ phẩm do tỏi sau bóc vỏ có thể sử thoát khí trên thân ((hình 6). dụng ngay hoặc đem đi tồn trữ mà không cần sấy khô, kết cấu thiết bị đơn giản và chi phí sản xuất thấp. Ống bóc 2.2 Thử nghiệm khả năng bóc vỏ tỏi bằng khí nén Nắp đậy Vòi phun - Nguyên liệu thí nghiệm là Lỗ thoát khí tỏi Hải Dương có đường kính củ tỏi Ø40-45 mm; chiều rộng tép tỏi từ 15-25 mm và chiều cao 30-35 mm ((hình 5); độ ẩm phần thân củ Hình 6: Thiết bị thử nghiệm 55% và phần vỏ 8% [8]. - Tiến hành 6 thí nghiệm với các thông số cho ở bảng 2, mỗi thí nghiệm lặp lại 3 lần. 4
5. Bảng 2: Số liệu thí nghiệm trụ, các vòi phun, nắp đáy trên và Thử nghiệm P (bar) t (s) nắp đáy dưới. Ở đây cần xác định 1 3 2 6 4 đường kính, chiều cao buồng bóc; 3 5 vị trí và đường kính ống thoát vỏ; 4 3 5 7 4 số lượng vòi phun, góc nghiêng 6 5 của vòi phun, vị trí bố trí vòi phun. Kết quả thí nghiệm cho thấy, Kết cấu của buồng bóc với với áp suất 6 bar tỏi được bóc sạch các kích thước được trình bày ở với thời gian từ 4 - 5s (hình 7). hình 9. Hình 8: Bóc vỏ với áp suất 6 bar Với áp suất 7 bar tỏi được bóc sạch khi thời gian 3s (hình 8) Hình 8: Bóc vỏ với áp suất 7 bar Qua các thí nghiệm chúng ta có thể kết luận: - Bóc vỏ tỏi bằng khí nén là khả thi. - Nểu sử dụng P = 7 bar thì thời gian cần thiết để bóc vỏ tỏi ngắn hơn. A - Đầu phun 2.3 Thiết kế buồng bóc Hình 9: Kết cấu buồng bóc vỏ Buồng bóc là bộ phận chính Cơ sở chọn các thông số như của máy bóc vỏ tỏi bao gồm vỏ sau: 5
6. - Chiều cao và đường kính buồng bóc, đường kính ống thoát vỏ được chọn theo thiết bị thử nghiệm của Hàn Quốc [6]; - Bố trí ống thoát vỏ nằm ở vị trí trên 1/2 chiều cao buồng bóc; - Bố trí 2 cặp vòi phun để có được luồng không khí xoay vòng, mỗi cặp vòi phun được bố trí b) Mật độ rối trên cùng 1 vòng tròn và đối xứng Hình 10: Mật độ rối của khí nhau. Đường kính đầu vào của vòi (4 vòi phun) phun Ø4 mm và đầu ra Ø1.5 mm. 2.4 Phương án thiết kế, chế tạo Tiến hành mô phỏng với áp o Với định hướng thiết kế máy suất P1 = 6 bar, = 45 , h1 = 15 bóc vỏ tỏi tự động (bóc vỏ khô) sử mm, h2 = 20 mm ta có mật độ rối dụng trong các cơ sở chế biến thực của khí trong buồng bóc là lớn phẩm nên máy được thiết kế với nhất (hình 10). các thông số như sau: - Hoạt động với áp suất 6 bar - Năng suất 30 - 40 kg/giờ - Cấp liệu tự động - Có 2 chế độ hoạt động: chế độ tay và tự động - Đảm bảo an toàn vệ sinh thực phẩm a) Vận tốc của dòng khí 6
7. sử dụng khí nén đã được chế tạo hoàn chỉnh (hình 12) và vận hành đạt các yêu cầu kỹ thuật đặt ra. Hình 12: Máy bóc vỏ tỏi hoàn thiện 1-Phễu chứa liệu; 2-Cửa cấp liệu; 3-Buồng bóc; 4-Cửa thoát liệu; 5-Ống thoát vỏ; 6-Vòi phun; 3. KẾT LUẬN 7-Thùng chứa; 8-Khung máy Hình 11: Thiết kế máy bóc vỏ tỏi Bài báo trình bày nguyên lý tự động thiết kế, cách xác định các thông số thiết kế chính, phương án thiết Hình 11 trình bày kết cấu kế, kết cấu và chế tạo thử nghiệm máy được thiết kế và chế tạo. máy bóc vỏ tỏi khô tự động. Máy Khi hoạt động, tỏi từ phễu (1) có các đặc tính: được cấp vào buồng bóc (3) qua - Hoạt động tốt với áp suất cửa cấp liệu (2). Khí nén được cấp khí 6 bar khi so sánh với các máy vào buồng bóc (3) qua các vòi cùng loại của nước ngoài cần phun (6) thực hiện bóc vỏ tỏi. nguồn áp đến 9 bar. Trong quá trình bóc vỏ tỏi thoát ra - Năng suất hoạt động đạt ngoài qua ống thoát (5) và khi bóc mẻ 300 gram trong 10 giây xong tỏi được tháo ra ngoài qua (khoảng 30 - 40 Kg/giờ), tỉ lệ bóc cửa cấp liệu (4). vỏ sạch đạt khoảng 90% (hình 13). Máy bóc vỏ tỏi khô tự động Khi hoạt động với nguồn áp 7 bar 7
8. tỉ lệ bóc vỏ sạch đạt trên 94%. [3] Sung-Yuan Chen, Yung-Kang Hsiang, Tainen Hsien, Garlic membrane peeling machine Patent (US Patent No: 5,158,011 - Oct 27, 1992) [4] Munson, Bruce R., Young, Hình 13: Kết quả bóc vỏ Donald F., Okiishi, Theodore - Vật liệu các phần tiếp xúc H., Huebsch, Wade W., với tỏi được chế tạo bằng thép Fundamentals of Fluid không gỉ (SUS 304) đảm bảo an Mechanics, Sixth Edition, toàn vệ sinh thực phẩm. Chapter 3, pp. 93 - 146, John - Các cơ cấu cấp, tháo liệu Wiley & Sons, Inc., 2009 được điều khiển bằng khí nén có [5] Jack Evett, Cheng Liu, 2500 kết cấu gọn nhẹ, dễ tự động hoá và Solved Problems in Fluid có kích nước nhỏ gọn. Mechanics and Hydraulics, - Máy có thể hoạt động ở McGraw-Hill, 1989 chế độ tay hoặc tự động phù hợp [6] Cho, Y. J. and C. J. Kim, với doanh nghiệp vừa và nhỏ, các Analysis of performance of an cơ sở chế biến thực phẩm, nhà air-type garlic peeler for its hàng, khách sạn, optimum design, J. of Korean Society for Agricultural Machinery 18(4):351-357, TÀI LIỆU THAM KHẢO 1993 [1] Đỗ Tất Lợi, Những cây thuốc [7] Tôn Thất Minh, Giáo trình và vị thuốc Việt Nam, NXB Y máy và thiết bị chế biến lương học, 2004 thực, NXB Bách Khoa, Hà [2] Tạ Thu Cúc, Hồ Hữu An, Nội 2006, pp. 146-149 Nghiêm Thị Bích Hà, Giáo [8] Đinh Vương Hùng, Phạm trình cây rau, NXB Nông Xuân Phương, Nguyễn Xuân nghiệp, Hà Nội 2000 8
9. Trung, Nghiên cứu quá trình [10] Heng Li Machinery, Garlic sấy tỏi bằng hệ thống sấy Machine, Heng Li Machinery dùng năng lượng mặt trơi Co., Ltd., 2006 (Link: kiểu hỗn hợp đối lưu tự nhiên, Tạp chí Khoa học Đại học machine.com/english.htm) Huế, tập 71, số 2, 2012 [11] Toi.com.vn, Tỏi thực phẩm - [9] Nguyễn Đình Vũ, Đặng Thiện Đồ uống, Link: Ngôn (HD), Thiết kế, chế tạo máy bóc vỏ tỏi tự động, thuc-pham-do-uong.html, truy LVTN, ĐHSPKT Tp. HCM, cập 12/2012 2013 Xác nhận Bài bát đạt yêu cầu khoa học PGS. TS. Đặng Thiện Ngôn 9
10. 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.