Thiết kế, chế tạo máy bóc vỏ hành tây cho cơ sở công nghiệp quy mô nhỏ

Nội dung text: Thiết kế, chế tạo máy bóc vỏ hành tây cho cơ sở công nghiệp quy mô nhỏ

1. THIẾT KẾ, CHẾ TẠO MÁY BÓC VỎ HÀNH TÂY CHO CƠ Sở CÔNG NGHIệP QUY MÔ NHỏ DESIGN AND DEVELOPMENT OF A ONION PEELING MACHINE FOR SMALL-SCALE INDUSTRY Đặng Thiện Ngôn1, Mai Thọ Tùng2 1 Trường Đại học Sư Phạm Kỹ thuật Tp. Hồ Chí Minh 2 Học viên cao học ngành Kỹ thuật cơ khí – ĐHSPKT TP. HCM TÓM TẮT Hành tây là một loại nguyên liệu để chế biến thực phẩm thường được bóc vỏ bằng tay hoặc bằng máy. Trên thị trường hiện có một số máy bóc vỏ hành tây bán tự động nhập ngoại với giá thành cao và phụ thuộc vào loại củ hành nguyên liệu. Bài báo trình bày kết quả nghiên cứu, thiết kế và chế tạo thử nghiệm máy bóc vỏ hành tây bán tự động cho các doanh nghiệp vừa và nhỏ. Kết quả vận hành thử nghiệm cho thấy củ hành tây được bóc sạch vỏ trong khoảng thời gian 15 giây, năng suất bóc vỏ từ 350 - 450 Kg/ca tuỳ thuộc vào kích thước củ hành tây thương phẩm. Máy dễ sử dụng và phù hợp với các cơ sở chế biến thực phẩm, nhà hàng, khách sạn, Từ khóa: củ hành tây, bóc vỏ, máy bóc vỏ, bán tự động, ABSTRACT Onion is a kind of raw material for food processing and commonly peeled by-hand or by machine. In the current market, there are some type of semi-automatic onion peeling machines which are imported with high cost and require the suitable size of raw onion. This paper presents the results of design and development of a semi- automatic onion peeling machine for the small and medium enterprises. The results showed that the skins of onion were removed completely with peeling time 15s and capacity from 350 to 450kg/h output depending on the size of onion. This onion 1
2. peeling machine is easy to operate and suitable for food processing plant, restaurant, hotel etc. Keywords: onion, peeling, peeling machine, semi-automatic 1. ĐẶT VẤN ĐỀ Hành tây, có tên khoa học là Allium CEPA L. và tên tiếng Anh là Onion, là một một loại rau được dùng rất phổ biến trong chế biến các món ăn, chế biến thực phẩm và được xem là một dược phẩm. Hành tây được trồng nhiều ở Trung Quốc, Ấn độ, Hoa Kỳ, Thổ Nhĩ Kỳ, Iran, Pakistan, Nhật Bản, [2]. Ở Việt Nam, hành tây đã là hàng hoá xuất khẩu quan trọng và được trồng nhiều ở Tiên Sơn (Bắc Ninh), Mê Linh (Vĩnh Phú), Hà Nội, Hưng Yên, Hải Phòng, Quảng Ngãi, Phú Yên, Khánh Hoà, Ninh Thuận, Đà Lạt, [1]. Hành tây có chứa nhiều kali, vitamin C, acid folic, kẽm, selenium, chất xơ và các chất dinh dưỡng rất tốt cho sức khỏe của con người. Hành tây còn chứa quercetin giúp ngăn ngừa ung thư, chứa prostaglandin A giúp duy trì sức khỏe tim mạch, chứa allicin và một số yếu tố gia vị khác kích thích sự thèm ăn và giúp tiêu hóa, chứa một số phytoncide tiêu diệt vi khuẩn và ngăn ngừa cảm lạnh [NIR]. Hình 1: Củ hành tây Để đưa vào chế biến, củ hành tây cần được làm sạch và bóc vỏ. Hiện nay, tại Việt Nam việc bóc vỏ củ hành tây chủ yếu được thực hiện bằng tay. Một số nhà máy được đầu tư trang bị máy bóc vỏ tỏi tự động nhập khẩu từ nước ngoài với chi phí rất cao. Do vậy, việc nghiên cứu phát triển máy bóc vỏ hành tây bán tự động phục vụ cho các cơ sở chế biến thực phẩm nhỏ và vừa với giá cả phù hợp là một nhu cầu lớn trong thực tiễn sản xuất. 2
3. 2. NỘI DUNG NGHIÊN CỨU 2.1 Các phương pháp bóc vỏ hành tây Bóc vỏ hành tây có thể được thực hiện bằng tay với sự hỗ trợ của dao (hình 2) và các động tác tay của con người. Khi bóc vỏ, hơi cay của hành tây làm chảy nước mắt của người bóc vỏ nên không thể bóc được nhiều và nhanh. Hình 2: Bóc vỏ bằng tay Bóc vỏ hành tây bằng máy có thể được thực hiện theo quy trình sau (hình 3). Trong đó, công đoạn bóc vỏ có thể được thực hiện bằng nguyên lý ma sát hoặc va đập. 50 LLựựaa cchhọọnn ccủủ hhàànnhh mm CCấấpp lliiệệuu CCắắtt rrễễ,, ccắắtt cchhóópp KKhhííaa tthhâânn ccủủ BBóócc vvỏỏ Hình 3: Quy trình bóc vỏ bằng máy 3
4. Từ quy trình trên, một số máy bóc vỏ hành tây bán tự động và tự động đã được nghiên cứu và phát triển như máy bóc vỏ hành tây băng tải - khí nén (hình 4), 1. Băng tải; 2. Định vị; 3. Củ hành tây; 4. Kẹp chặt; 5. Bộ phận cắt chóp và rễ củ hành; 6. Dao khía rãnh; 7. Máng dẫn; 8. Bộ phận thổi khí; 9. Bộ bánh côn; 10. Động cơ Hình 4: Máy bóc vỏ hành tây kiểu băng tải - khí nén [5] 1. Thùng chứa phôi, 2. Vị trí người điều khiển; 3. Băng tải; 4. Móc định vị; 5. Tay đẩy; 6. Dao cắt khía; 7. Dao cắt đầu và rễ; 8. Mâm quay; 9. Vòi khí; 10. Trục vít bóc vỏ; 11. Thùng thành phẩm Hình 5: Máy bóc vỏ hành tây kiểu ma sát [4] 1. Tay kẹp; 2. Lưỡi cắt dọc; 3. Vòi khí; 4. Lưỡi cắt đầu và chóp hành; 5. Bộ phận định vị Hình 6: Máy bóc vỏ hành tây kiểu ma sát [3] 4
5. Các nguyên lý máy bóc vỏ hành tây (bán) tự động trên có năng suất lớn, giá thành cao không phủ hợp cho các doanh nghiệp cho các doanh nghiệp vừa và nhỏ như các cơ sở sản xuất như suất ăn công nghiệp, nhà hàng, khách sạn, Bài báo trình bày các kết quả chính về nghiên cứu, thiết kế và phát triển máy bóc vỏ hành tây bán tự động sử dụng khí nén. 2.2 Nguyên lý và phương án thiết kế 2.2.1 Hành tây nguyên liệu Các giống hành tây trồng ở nước ta chủ yếu là giống lai F1, hạt nhập từ Pháp, Nhật, Mỹ như: Granex, Grano, VL [1]. Các giống này đều có thời gian sinh trưởng từ 110 - 120 ngày, năng suất trung bình đạt 30 tấn/ha. Hành tây thương phẩm có đường kính từ 50 - 100 là đối tượng nghiên cứu đề xuất nguyên lý và kết cấu máy bóc vỏ bán tự động (hình 5). Hình 5: Kích thước củ hành tây thương phẩm 2.2.2 Quy trình bóc vỏ hành tây Từ quy trình công nghệ bóc vỏ củ hành tây bằng máy (hình 3) và với định hướng máy hoạt động bán tự động, công suất nhỏ nên việc cấp liệu, định vị sẽ được thực hiện bằng tay, các công việc như cắt chóp, rễ, khía thân, bóc vỏ sẽ được thực hiện bằng máy. 5
6. CCủủ hhàànnhh ttââyy CCấấpp lliiệệuu KKẹẹpp cchhặặtt CCắắtt rrễễ,, ccắắtt cchhóópp KKhhííaa tthhâânn ccủủ BBóócc vvỏỏ Hình 6: Quy trình công nghệ bóc vỏ đề xuất 2.2.3 Nguyên lý máy thiết kế Để thực hiện được quy trình công nghệ bóc vỏ hành tây đã đề xuất, nguyên lý máy bóc vỏ hành tây bán tự động được trình bày như sau: 6
7. 1. Xilanh I; 2. Xilanh II; 3. Động cơ; 4. Dao cắt; 5. Tay cắt; 6. Củ hành; 7. Tấm định vị; 8. Dao cắt phía dưới; 9. Phễu; 10. Xilanh III; 11. Thùng thành phẩm; 12. Cặp bánh côn; 13. Vòi khí nén; 14. Xi lanh IV; 15. Tấm lắp dao; 16. Cơ cấu kẹp Hình 7: Nguyên lý máy bóc vỏ hành bán tự động Khi hoạt động, củ hành tây được đặt vào bộ phận định vị và kẹp chặt, sau đó bộ phân cắt phía trên sẽ di chuyển xuống cắt đi phần rễ và cắt 4 rãnh cắt dọc theo biên dạng dọc của củ hành tây. Đồng thời bộ phận cắt phía dưới cũng hoạt động cắt đi phần đầu (chóp hành) của củ hành tây. Sau đó củ hành tây sẽ được dẫn đến bộ phận tách vỏ, tại đây bộ phận tách vỏ sẽ bóc toàn bộ lớp vỏ bên ngoài và chuyển củ hành tây thành phẩm đến thùng thu liệu. 2.3 Kết cấu, chế tạo Từ nguyên lý trên, máy bóc vỏ hành tây bán tự động được thiết kế với các thông số như sau: - Máy bóc vỏ bán tự động (cấp liệu bằng tay); - Kết cấu máy đơn giản; - Nguồn áp khí nén hoạt động 6 - 7 bar; - Vật liệu chế tạo cần đảm bảo an toàn vệ sinh thực phẩm; - Máy bóc vỏ phải đảm bảo độ sạch cao, phế phẩm thấp; - Năng suất: 300 - 400 kg/ca Máy bóc vỏ hành tây bán tự động cho cơ sở công nghiệp quy mô nhỏ sử dụng khí nén đã được chế tạo hoàn chỉnh (hình 8) và vận hành đạt các yêu cầu kỹ thuật đặt ra. 7
8. Hình 8: Máy bóc vỏ hành tây hoàn thiện 3. KẾT LUẬN Bài báo trình bày nguyên lý thiết kế, phương án thiết kế, kết cấu và chế tạo thử nghiệm máy bóc vỏ hành tây bán tự động cho cơ sở công nghiệp quy mô nhỏ sử dụng khí nén . Máy có các đặc tính: - Bóc đượ các củ hành tây có kích thước 50 – 100 mm; - Hoạt động tốt với áp suất khí 6 - 7 bar; - Năng suất hoạt động đạt 300 - 400 Kg/ca, tỉ lệ bóc vỏ sạch đạt trên khoảng 95% (hình 9). Hình 15: Kết quả bóc vỏ 8
9. - Vật liệu các phần tiếp xúc với hành tây được chế tạo bằng thép không gỉ (SUS 304) đảm bảo an toàn vệ sinh thực phẩm. - Máy phù hợp với cơ sở công nghiệp quy mô nhỏ, các cơ sở chế biến thực phẩm, nhà hàng, khách sạn, TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Tạ Thu Cúc, Giáo trình kỹ thuật trồng rau, Chương 5, trang 238 - 248, NXB Hà Nội 2005 [2] Jaime Prohens, Fernando Nuez, Vegetables II: Fabaceae, Liliaceae, Solanaceae and Umbelliferae (Handbook of Plant Breeding), Onion, pp. 121-159, Springer Science+Business Media, LLC, 2008 [3] Edwin James Buck, Machine For Preparing Onions (US Patent No US3623524 - Nov 30, 1971) [4] M&P (Engineering) Ltd., Onion peelers, M&P Engineering Limited, Manchester 2012 [5] Syouzon Suzuki, Yousuke Suzuki, Peeling Machine Patent (US Patent No: 4,602,559 - Jul. 29, 1986) 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.