76 Huỳnh Thanh Thưởng, Huỳnh Văn Nghĩa, Lê Phan Hưng, Nguyễn Hoài Tân, Nguyễn Văn Tài, Phạm Quốc Liệt, Huỳnh Quốc Khanh THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO BỘ PHẬN TÁCH VỎ HẠT SEN TƯƠI DESIGN AND FABRICATION OF FRESH LOTUS SEED PEELING UNIT Huỳnh Thanh Thưởng1*, Huỳnh Văn Nghĩa2, Lê Phan Hưng3, Nguyễn Hoài Tân1, Nguyễn Văn Tài1, Phạm Quốc Liệt1, Huỳnh Quốc Khanh1 Trường Đại học Cần Thơ Sinh viên Khoa Công nghệ - Trường Đại học Cần Thơ Trường Sư phạm Kỹ thuật Thành Phố Hồ Chí Minh *Tác giả liên hệ: thanhthuong@ctu.edu.vn (Nhận bài: 27/7/2021; Chấp nhận đăng: 20/8/2021) Tóm tắt - Bài báo trình bày nguyên lý tách vỏ phận tách vỏ (BPTV) hạt sen tươi cách sử dụng hai rulo quay chiều khác tốc độ BPTV chế tạo dựa nguyên lý tách vỏ chạy thử nghiệm Nguyên liệu đầu vào BPTV hạt sen tươi 21-24 ngày tuổi cắt xung quanh chu vi hạt Sản phẩm đầu hạt sen tách lớp vỏ xanh bên Kết cho thấy: (1) Sự hiệu nguyên lý tách vỏ với tỷ lệ tách vỏ thành công đạt 88%; (2) BPTV khắc phục nhược điểm nguyên lý trước Đặc biệt tùy chỉnh quãng đường lăn hạt sen cách thay đổi độ chênh lệch tốc độ hai rulo; (3) BPTV tách hạt sen có kích thước khác nhau; (4) Quãng đường lăn hạt sen BPTV dài tỷ lệ tách vỏ thành cơng cao hơn; (5) Tốc độ quay rulo lớn góp phần làm tăng tỷ lệ tách vỏ thành công Abstract - This paper presents a new principle of the fresh lotus seed peeling unit (hereafter called as peeling part) by using two rollers rotating in the same direction but with different speeds The peeling part was fabricated based on the new principle, and it was then tested and evaluated the efficiency The input material of the peeling part is 21-24 days old fresh lotus seeds that have been cut around the seed circumference The output product is lotus seeds of which the green shell has been separated The results show that (1) The new peeling part worked efficiently with the successful peeling rate of 88%; (2) The new peeling part overcomes the disadvantages of the previous principles Especially, it is possible to customize the rolling distance of lotus seeds by changing the difference of rotational speeds of the two rollers; (3) The peeling part can peel the lotus seeds with different diameters; (4) The longer rolling distance of lotus seeds in the peeling part, the higher the success rate of shelling; (5) The success rate of peeling is proportional with the rotational speed of the roller Từ khóa - Hạt sen; hạt sen tươi; máy tách hạt sen; máy tách vỏ hạt sen Key words - Lotus seed; fresh lotus seed; lotus seed peeling machine; lotus seed sheller Đặt vấn đề Hạt sen tươi lồi thực phẩm bổ ích với hàm lượng cao tinh bột, đường, chất béo, đạm, canxi photpho sắt [1], [2] Tại Việt Nam, vùng sen nguyên liệu rộng lớn tỉnh Đồng Tháp, Hậu Giang số tỉnh khu vực Đồng Bằng Sông Cửu Long Các sản phẩm chế biến từ hạt sen tươi như: Hạt sen sấy, hạt sen tươi, chè hạt sen, sữa hạt sen, làm nhân loại bánh Hơn nữa, nhu cầu sử dụng sản phẩm làm từ hạt sen ngày tăng mạnh nước Châu Á như: Trung Quốc, Ấn Độ, Hàn Quốc, … Tuy nhiên, vấn đề tồn việc giới hóa khâu sản xuất hạt sen tươi nguyên liệu, khâu bóc vỏ hạt sen (VHS) hồn tồn thủ cơng nên cần số lượng lớn nhân công cho việc tách vỏ Do đó, suất việc tách VHS cịn thấp ngun nhân làm tăng giá thành hạt sen nguyên liệu Từ đó, việc áp dụng khí hóa tự động hóa vào khâu bóc VHS tươi thật cần thiết nhằm mang lại nhiều lợi ích như: tăng suất tách VHS, chất lượng sản phẩm đồng đều, giảm giá thành hạt sen nguyên liệu Qua trình khảo sát thực tế nhóm nghiên cứu sở sản suất hạt sen nguyên liệu tỉnh Đồng Tháp trình bóc tách vỏ phần lớn thủ cơng Chỉ có doanh nghiệp sử dụng máy tách VHS tươi nhập từ Trung Quốc Tuy nhiên, thiết bị tồn nhiều khuyết điểm như: Năng suất chưa cao, tỉ lệ thành phẩm thấp, cân chỉnh máy phức tạp đặc biệt khơng có chế độ hậu bảo hành, hướng dẫn sử dụng [3] Đáng ý, thiết bị có giá thành cao (khoảng 7000 USD) Trong đó, nước chưa có sản phẩm thương mại hóa máy tách VHS mà chủ yếu giai đoạn nghiên cứu Đặc biệt, nghiên cứu trước [4], nhóm tác giả trình bày kết nghiên cứu phận cắt vỏ máy tách VHS tươi Nguyên liệu đầu vào phận hạt sen tươi (21-24 ngày tuổi sau cánh hoa rụng hoàn toàn), sản phẩm đầu VHS tươi cắt bao quanh phần hình trụ vết cắt khơng phạm vào phần cơm hạt sen Hình Như đề cập nghiên cứu trước [4], máy tách VHS nhóm tác giả gồm hai phận: (1) Bộ phận cắt vỏ (2) phận tách vỏ (BPTV) Do đó, để tiếp tục hồn thiện máy tách VHS tươi BPTV hạt sen nghiên cứu trình bày nghiên cứu Cụ thể, nội dung sau trọng nghiên cứu này: (1) Phân tích đặc điểm học liên quan đến q trình cắt VHS tươi; (2) Đề xuất nguyên lý tách VHS hiệu nguyên lý có; (3) Chế tạo chạy thử nghiệm để kiểm tra hiệu nguyên lý tách VHS vừa đề xuất Can Tho Unviersity (Huynh Thanh Thuong, Nguyen Hoai Tan, Nguyen Van Tai, Pham Quoc Liet, Huynh Quoc Khanh) Student College of Engineering Technology, Can Tho Unviersity (Huynh Van Nghia) HCMC University of Technology and Education (Le Phan Hung) ISSN 1859-1531 - TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CƠNG NGHỆ - ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG, VOL 19, NO 10, 2021 Hình Sản phẩm đầu phận cắt vỏ [4] Kết nghiên cứu khảo sát 2.1 Sơ lượt phương pháp tách vỏ hạt sen tươi 2.1.1 Phương pháp tách vỏ hạt sen tươi thủ công Cấu tạo hạt sen tươi bao gồm bốn phần thể Hình Phần thứ lớp vỏ dày khoảng mm có màu xanh Phần thứ hai lớp vỏ lụa mềm màu trắng dày khoảng 0,1 mm Phần thứ phần sử dụng phần cơm có màu trắng đục Phần thứ tư tim sen, có màu xanh đậm Hình Cấu tạo hạt sen tươi Qua trình khảo sát thực tế vùng Đồng Tháp Mười thuộc Tỉnh Đồng Tháp báo trước trình bày [4], phương pháp tách VHS tươi tay thực sau: (1) Dùng dao cắt vòng quanh VHS Hình 1; (2) Dùng tay kết hợp mũi nhọn dao bóc lớp vỏ ngồi khỏi phần cơm (phần thịt hạt sen); (3) Bóc lớp vỏ lụa (4) lấy tim sen Do đó, báo trước nghiên cứu chế tạo thử nghiệm phận cắt VHS tươi Sản phẩm đầu phận cắt vỏ ngồi hạt sen cắt Hình Nghiên cứu tiếp tục nghiên cứu BPTV bước (2) vừa nêu 2.1.2 Phương pháp tách vỏ hạt sen tươi máy 77 lắp hai rulo (1) (2) Bên băng tải đỡ dây băng (7) Bên hạt sen tì đè thép (4) dán lớp cao su (5), tì đè điều chỉnh lực tì đè Khi hạt sen (6) lăn qua phận tì đè, nhờ lực tì đè tác dụng lực lên hạt sen lực nén Fn Đặc điểm học trình tách VHS lực nén Fn tác dụng thể Hình miêu tả Mục 2.2.2 2.2 Đặc điểm học trình tách vỏ 2.2.1 Đặc điểm hạt sen lăn BPTV Hình thể minh chứng việc vỏ hạt sen bị biến dạng lăn BPTV (lăn băng tải PVC tì đè, thể Hình 3) Đáng ý, lực nén Fn tác dụng lên hạt sen theo phương thẳng đứng minh họa mũi tên màu đỏ, lực nén tạo nên lực tách vỏ phân tích cụ thể phần Bên cạnh đó, vỏ ngồi hạt sen bị biến dạng theo phương ngang minh họa mũi tên màu xanh Khi VHS bị biến dạng theo phương ngang làm liên kết phần cơm, phần vỏ lụa phần vỏ ngồi hạt sen Do đó, góp phần vào việc tách vỏ ngồi hạt sen Hình Đặc điểm hạt sen lăn qua phận tì đè thể Hình 2.2.2 Đặc điểm học hạt sen lăn BPTV Hình Đặc điểm học trình tách vỏ Hình Sơ đồ nguyên lý BPTV hạt sen máy Đối với phương pháp tách VHS máy, hạt sen phải trải qua giai đoạn cắt lớp vỏ ngồi Hình Sau đó, đến BPTV Dựa theo nghiên cứu trước [5], [6] máy tách VHS Trung Quốc [3] bán thị trường dùng chung nguyên lý tách vỏ thể Hình Bên hạt sen băng tải PVC (3) Hình thể đặc điểm học trình tách VHS hạt sen lăn BPTV Như thể Hình 4, hạt sen lăn qua phận tì đè, phận tì đè tác dụng lên hạt sen lực nén Fn Đặc điểm hình dạng hạt sen hình bầu dục, lực Fn phân tích thành hai thành phần lực F1 F2 Như Hình 5, lực F1 tạo lên lực đẩy để VHS tách khỏi phần cơm hạt, lực F2 tạo lực ép lên hạt sen; Đáng ý lực F2 làm cho vỏ bị biến dạng theo phương ngang giúp làm liên kết phần cơm, phần vỏ lụa phần vỏ ngồi hạt sen Q trình hạt sen lăn BPTV, VHS liên tục biến dạng thể Hình đặc điểm lực tác dụng thể Hình 5, VHS tách khỏi phần cơm Tuy nhiên, hình dáng, đặc điểm liên kết ngày tuổi hạt sen khác để tách VHS 78 Huỳnh Thanh Thưởng, Huỳnh Văn Nghĩa, Lê Phan Hưng, Nguyễn Hoài Tân, Nguyễn Văn Tài, Phạm Quốc Liệt, Huỳnh Quốc Khanh khỏi phần cơm quãng đường mà hạt sen lăn BPTV khác 2.3 Đề xuất nguyên lý tách vỏ 2.3.1 Đề xuất nguyên lý tách vỏ Nguyên lý tách vỏ nghiên cứu trước [3], [5], [6] thể Hình Bên cạnh đó, nhóm tác giả chế tạo phận tách vỏ dựa nguyên lý thể Hình BPTV có chiều rộng băng tải 300 mm, chiều dài băng tải 1200 mm chiều dài phận tì đè 600 mm Như đề cập Mục 2.2.2, để VHS tách hồn tồn khỏi phần cơm quãng đường mà hạt sen lăn BPTV khác khác hình dáng, đặc điểm liên kết ngày tuổi Các khác ảnh hưởng đến lực tách vỏ, lực liên kết phần cơm, lớp vỏ lụa lớp vỏ Do đó, thiết kế chiều dài băng tải tì đè khơng đủ độ dài số hạt sen tách vỏ qua phận BPTV Hình 6, với chiều dài tì đè 600 mm, tỷ lệ tách vỏ thành công 75% [7] Hơn nữa, thiết kế băng tải đủ dài để tách vỏ tất hạt làm cho kích thước máy cồng kềnh Điều quan trọng hơn, để có giá trị cụ thể đoạn đường hạt sen lăn đủ dài để tách vỏ tất hạt sen cần phải làm thí nghiệm Do đó, cần phải thiết kế chế tạo lại băng tải nhiều lần để thực thí nghiệm Điều làm thời gian tăng thêm chi phí Bên cạnh đó, băng tải PVC cịn có nhược điểm như: Khó cân chỉnh, cần căng băng tải theo định kì, kết cấu cịn phức tạp Do đó, BPTV hạt sen cần phải nghiên cứu cải tiến thiết kế nhằm khắc phục nhược điểm vịng/phút) mà hạt sen lăn hai rulo đến vị trí B Khi hạt sen lăn hai rulo, hai rulo đảm bảo chức quan trọng sau: (a) Hạt sen định vị vị trí Hình Sơ đồ giải thích hạt sen định vị vị trí Hình trình bày nghiên cứu trước [4] (b) Do bên ngồi hai rulo có dán lớp cao su, tùy chỉnh lực nén Fn cách điều chỉnh khoảng cách hai rulo Tức hạt sen lăn hai rulo, khoảng hỡ hai rulo nhỏ độ lún lớp cao su lớn làm cho lực Fn lớn ngược lại (c) Có thể điều chỉnh quãng đường lăn hạt sen cách thay đổi độ chênh lệch tốc độ hai rulo (d) Do tính đàn hồi cao su nên hạt sen có kích thước khác tách Hình Sơ đồ nguyên lý tách VHS (1) rulo chủ động; (2) rulo bị động, (3) hạt sen Mũi tên quanh hạt sen (3) chiều quay hạt sen Hình Vị trí hạt sen lăn hai rulo Đường tâm hạt sen song song với đường tâm rulo Hình Bộ phận cắt [4] BPTV hạt sen tươi Như trình bày nghiên cứu trước [4], phận cắt VHS sử dụng hai rulo quay chiều khác tốc độ kết hợp với phận dẫn hướng định vị hạt sen vị trí dao cắt Xét thấy nguyên lý sử dụng hai rulo để định vị hạt sen phận cắt VHS sử dụng để tách VHS Như thể Hình 7, chi tiết phận cắt VHS gồm hai rulo (1) (2) quay chiều khác tốc độ, bên ngồi hai rulo có dán lớp cao su dày mm Lớp cao su miêu tả nghiên cứu trước [4] Các kích thước, tốc độ quay chi tiết khác BPTV trình bày cụ thể Mục Đặc điểm hạt sen di chuyển hai rulo trình bày sau (Hình 7): Hạt sen bắt đầu tiếp xúc với hai rulo điểm A, sau nhờ ma sát hạt sen rulo độ chênh lệch vận tốc hai rulo (𝑛1 > 𝑛2 ; 𝑛 tốc độ quay rulo, đơn vị 2.3.2 Thí nghiệm lực tách vỏ a Mơ tả thí nghiệm Như Hình 9, ta dùng hai kim loại có dán lớp cao su dày mm Tấm đặt cố định mặt bàn, sau đặt bốn hạt sen lên (bố trí hạt sen gần bốn góc 1) Tấm đặt lên bốn hạt sen Thí nghiệm thực cách lặp lại nhiều lần bước sau: (a) Dùng vật nặng có khối lượng m1 đặt lên thứ hai m1 thay đổi Ghi nhận khối lượng tổng: Tổng m1 khối lượng (b) Xác định đường kính trung bình (d) hạt sen Đo khe hở góc 2, xác định khe hở trung bình k Từ độ lún lớp cao su xác định 𝑥 = (𝑑 − 𝑘)/2 (c) Tiếp theo ta bắt đầu tác dụng lực Fk (lực kéo, cân điện tử tải trọng 50kg (độ xác 0,005 kg) có móc treo) vào Lực Fk tăng dần di chuyển, ghi nhận giá trị Fk ISSN 1859-1531 - TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CƠNG NGHỆ - ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG, VOL 19, NO 10, 2021 (d) Tăng khối lượng m1, thực lại bước (a) 79 3.1.1 Phễu cấp liệu Phễu cấp liệu sử dụng lại từ phận cắt vỏ [4] Hình 11.a Phễu cấp liệu có rãnh, rãnh rộng 24 mm Tuy nhiên, phễu cấp liệu có số hiệu chỉnh Hình 11.b Hình Sơ đồ thí nghiệm xác định lực tách vỏ b Kết thí nghiệm Hình 10 biểu đồ biểu diễn kết thu thí nghiệm vừa miêu tả Hình 10 a) Mối quan hệ độ lún lớp cao su lực nén; b) Mối quan hệ lực nén lực kéo Theo kết khảo sát nghiên cứu trước [7], khe hở giữa băng tải tì đè 10 mm Đối với khe hở tỷ lệ tách vỏ thành công cao không gây hư hại phần cơm hạt sen Kết cấu kết hợp băng tải PVC tì đè có dán lớp cao su Khoảng hở bề mặt cao su băng tải 10 mm đường kính trung bình hạt sen 16 mm [4]; Do băng tải PVC biến dạng không đáng kể độ lún lớn lớp cao su mm Do đó, nghiên cứu xác định độ lún lớn lớp cao su mm Từ kết biểu diễn Hình 10.a, thay 𝑥 = mm vào phương trình 𝐹𝑛 = 8,33𝑥 + 0.1 Ta thấy, 0,1 nhỏ so với 49,98 Cho nên ta lấy phương trình lực nén theo độ lún 𝐹𝑛 = 8,33𝑥 (trong đó, 𝑥 độ lún đơn vị mm, 𝐹𝑛 lực nén đơn vị N) Tương tự, ta lấy phương trình lực kéo theo lực nén 𝐹𝑘 = 0,455𝐹𝑛 (trong đó, 𝐹𝑘 lực kéo) Do đó, hệ số ma sát lăn hạt sen cao su là: 𝐹𝑚𝑠 𝜇= = 0,455 𝐹𝑛 Trong đó, 𝜇 hệ số ma sát, 𝐹𝑚𝑠 lực ma sát Do Fk xác định thời điểm bắt đầu di chuyển lấy 𝐹𝑚𝑠 = 𝐹𝑘 Kết thảo luận 3.1 Mơ hình hóa Theo ngun lý tách vỏ vừa đề xuất Mục 2.3.1, BPTV sử dụng hai rulo quay chiều khác tốc độ, bên ngồi hai rulo có dán lớp cao su đàn hồi Để tiết kiệm chi phí chế tạo, nghiên cứu sử dụng lại chi tiết phận cắt Các chi tiết sử dụng lại bao gồm: Hai rulo, ổ lăn hai rulo, khung máy phễu cấp liệu Có chi tiết có điều chỉnh thiết kế nhiên khơng đáng kể trình bày cụ thể nội dung Hình 11 a) Phễu cấp liệu phận cắt [4]; b) phễu cấp liệu BPTV Hình 12 ví dụ hai trường hợp hạt sen lăn BPTV Trường hợp hạt sen nằm cạnh khoảng không chúng hẹp Đối với trường hợp này, VHS tách khơng đủ khoảng khơng để chứa VHS Do VHS khơng tách Trường hợp hai hạt sen nằm gần khoảng không chúng rộng (tương đương chiều dài hạt sen) Khoảng không đủ để chứa hai VHS Do dó, phễu cấp liệu hiệu chỉnh lại Hình 11.b, bịt kín xen kẽ rãnh phễu cấp liệu Hình 12 Hai trường hợp hai hạt sen nằm cạnh gần BPTV Trường hợp hạt sen nằm cạnh Trường hợp hai hạt sen nằm gần 3.1.2 Bộ phận tách vỏ Các chi tiết BPTV hạt sen thể Hình 13 Hai chi tiết quan trọng phận rulo (rulo chủ động) rulo (rulo bị động) Hai rulo có kích thước với thơng số sau: đường kính rulo 216 mm, đường kính rulo sau dán lớp cao su 232 mm, chiều dài rulo 160 mm Như đề cập Mục 2.3.2, độ lún tối đa lớp cao su mm, đường kính hạt sen lấy trung bình 16 mm [4] (hạt sen nguyên liệu chọn có đường kính khoảng 15÷17 mm); Do đó, khoảng cách trục hai rulo nghiên cứu 236 mm 3.1.3 Bộ truyền động Khi hạt sen rơi vào khoảng hở hai rulo cọ sát với hai rulo lăn vị trí khoảng thời gian (hay quãng đường) định Vì hai rulo có đường kính nên khoảng thời gian phụ thuộc vào độ chênh lệch tốc độ rulo chủ động 𝑛1 rulo bị động 𝑛2 Trước tính tốn vận tốc hai rulo để đảm bảo quãng đường cần thiết mà hạt sen lăn hai rulo để VHS tách được, cần đưa giả thuyết sau: Như thể Hình 7, độ lún lớp cao su khác 80 Huỳnh Thanh Thưởng, Huỳnh Văn Nghĩa, Lê Phan Hưng, Nguyễn Hoài Tân, Nguyễn Văn Tài, Phạm Quốc Liệt, Huỳnh Quốc Khanh hạt sen từ A đến B Do đó, vận tốc hạt sen thay đổi Tuy nhiên, so với đường kính rulo độ lún lớp cao su không đáng kể cần đưa giả sử vận tốc hạt sen không thay đổi hạt sen lăn từ A đến B Bảng Số bánh xích Số vịng quay Qng Trường rulo chủ đường hợp thí động hạt sen nghiệm (vịng/phút) lăn (mm) 590 114 1440 Hình 13 Mơ hình BPTV hạt sen tươi Trong nghiên cứu này, đường kính rulo 232 mm, đường kính trung bình hạt sen 16 mm, khoảng cách trục hai rulo 236 mm Do đó, theo Hình khoảng cách từ A đến B 76 mm Trong nghiên cứu trước, chiều dài tì đè 600 mm, tỷ lệ tách thành công 75 % Nếu muốn tách đạt tỷ lệ cao quãng đường hạt sen lăn cần lớn 600 mm, phải chế tạo lại tì đè băng tải Đáng ý, nguyên lý vừa đề xuất tùy chỉnh quãng đường hạt sen lăn BPTV tùy ý, cách thay đổi chênh lệch tốc độ hai rulo Trong nghiên cứu này, quãng đường hạt sen lăn thiết kế 600 mm 1200 mm để thử nghiệm nguyên lý vừa đề xuất 74 Z1 Z2 Z3 Z4 16 42 27 35 16 42 27 30 590 16 65 27 35 1440 16 65 27 30 Trong Bảng 1, số vòng quay rulo chủ động chọn 114 74 vòng/phút Số vòng quay 114 vòng/phút tương đương với số vòng quay rulo chủ động phận cắt [4] Trường hợp số vịng quay 74 vịng/phút chọn nhằm mục đích kiểm tra ảnh hưởng động lực học chuyển động đến khả tách vỏ Ý đồ thiết kế ban đầu tốc độ chậm tốc độ nhanh Tuy nhiên, khơng tìm loại bánh xích có số mong muốn Nên số bánh xích Z2 chọn loại lớn có thị trường thời điểm nghiên cứu 65 Chú ý, độ lệch hai dãy tốc độ tương đối lớn đánh giá mức độ ảnh hưởng tốc độ rulo đến tỷ lệ tách vỏ 3.2 Kết thảo luận Hình 15 BPTV hạt sen chế tạo dựa sở tận dụng lại chi tiết phận cắt VHS [4] Hình 15 a) mơ hình BPTV hạt sen; (b) BPTV hạt sen chế tạo Hình 14 Sơ đồ truyền động Do truyền xích đảm bảo tỷ số truyền so với truyền đai (bộ truyền đai có tượng trượt lực căng đai lớn) dễ dàng mua bánh xích với số khác thị trường truyền chọn nghiên cứu truyền xích Sơ đồ truyền động thể Hình 14 Trong nghiên cứu thực thí nghiệm cho trường hợp Số bánh xích tính tốn Bảng Mục đích ban đầu thiết kế quãng đường lăn hạt sen BPTV 600 mm 1200 mm Tuy nhiên, số bánh xích số nguyên nên quãng đường có thay đổi so với dự tính ban đầu Hơn nữa, nghiên cứu trọng vào đề xuất thử nghiệm nguyên lý tách VHS Cho nên phần tính tốn thiết kế truyền, trục, ổ lăn động không trình bày cụ thể Ngồi ra, động sử dụng cho BPTV động điện pha có hộp giảm tốc, số vòng quay trục 300 vòng/phút Hình 16 cho thấy, trình hạt sen lăn BPTV thời điểm khác Hình giúp độc giả dễ dàng hình dung trình VHS tách BPTV Tại thời điểm 42 giây, VHS tách khỏi phần cơm hồn tồn Từ chứng minh BPTV hạt sen cách sử dụng hai rulo quay chiều khác tốc độ hiệu việc tách vỏ Nó cho thấy BPTV hoạt động hiệu ý đồ thiết kế ban đầu Hình 16 Quá trình tách VHS BPTV Kết thí nghiệm tách VHS sau cắt BPTV trình bày Bảng Ứng với trường hợp có sáu thí nghiệm thực Mỗi thí nghiệm lấy 300g hạt sen (khoảng 110 hạt) Các hạt sen cắt bao quanh Hình Tuy nhiên, vết cắt sai lệch khoảng đến mm quanh đường cắt lý tưởng (chính hạt) Số ISSN 1859-1531 - TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ - ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG, VOL 19, NO 10, 2021 liệu Bảng số liệu trung bình sáu lần thí nghiệm Tỷ lệ tách vỏ cao 88% tương ứng với quãng đường lăn hạt sen 1440 mm tốc độ quay rulo chủ động 114 vòng/phút Khi thí nghiệm, tốc độ quay rulo kiểm tra máy đo tốc độ kỹ thuật số Độ lệch tốc độ giao động quanh ±1 vịng/phút Hình 17 hình ảnh q trình thí nghiệm; Hình 17.a đến 17.d hình ảnh thí nghiệm thứ trường hợp đến trường hợp tương ứng Đáng ý, 100% hạt sen sau tách vỏ không bị hư hại (không bị dập hay trầy xước) Bảng Kết khảo sát BPTV hạt sen Trường hợp thí nghiệm Số vịng quay rulo chủ động (vòng/phút) 114 74 Quãng đường hạt sen lăn (mm) 590 1440 590 1440 Tỷ lệ tách tành cơng (%) 79,86 88,12 70,42 75,07 Hình 17 a) – d) kết lần thí nghiệm thứ trường hợp – tương ứng Kết thí nghiệm Bảng cho thấy với quãng đường hạt sen lăn BPTV dài mang lại hiệu cao Điều chứng minh giả thuyết ban đầu đúng; Đó quãng đường hạt sen lăn dài hơn, chu kỳ tác động lực nén lên hạt sen nhiều dẫn đến tỷ lệ hạt sen tách vỏ thành công cao Đối với hai trường hợp quãng đường lăn hạt sen 590 1440 mm, tốc độ quay rulo chủ động cao tách VHS với tỷ lệ cao Đều giải thích sau Khi tốc độ rulo chủ động quay nhanh hơn, đồng nghĩa với việc vận tốc quay hạt sen nhanh Do đó, động lực học trình chuyển động tác động lên chi tiết đặc biệt hạt sen lớn Cho nên lực nén Fn tác dụng lên hạt sen lớn Hay nói cách khác lực tách vỏ F1 lớn tốc độ quay rulo cao Hình 18 Một số trường hợp tách VHS không thành công; a), b) c) vết cắt không lý tưởng; d) hạt sen để lâu sau tách khỏi đài sen 81 Bên cạnh hạt sen tách vỏ thành cơng cịn có hạt sen khơng tách vỏ Hình 18 cho thấy hình ảnh số hạt sen không tách vỏ sau qua BPTV Hình 18.a, 18.b 18.c cho thấy VHS khơng tách vết cắt không lý tưởng, vết cắt lệch nhiều so với đường cắt lý tưởng vết cắt khơng tiếp giáp Hình 18.d cho thấy hạt sen có màu đen hạt tách khỏi đài sen thời gian dài không bảo quản tốt Điều làm cho VHS độ ẩm nên vỏ co lại bám sát vào phần cơm làm cản trở trình tách vỏ Hơn nữa, nhằm giảm bớt chi phí q trình nghiên cứu, truyền động sử dụng nghiên cứu truyền xích Tuy nhiên, sản xuất thực tế việc sử dụng động bước servo lắp hai trục rulo mang lại hiệu Nếu sử dụng động bước servo, tốc độ độ chênh lệch tốc độ hai trục rulo dễ dàng điều khiển chí lập trình cho BPTV hoạt động với nhiều chế độ khác Kết luận Nghiên cứu đề xuất nguyên lý tách VHS dựa nguyên lý trước BPTV hạt sen dựa nguyên lý chế tạo thử nghiệm tính hiệu nguyên lý Nghiên cứu đạt kết sau: - BPTV hạt sen tươi hai rulo quay chiều khác tốc độ cho thấy, hiệu nguyên lý tách vỏ với tỷ lệ tách thành công đạt 88% - BPTV khắc phục nhược điểm nguyên lý trước Đặc biệt tùy chỉnh quãng đường lăn hạt sen BPTV cách thay đổi độ chênh lệch tốc độ hai rulo - Các hạt sen có kích thước khác tách mà khơng cần điều chỉnh khe hỡ hai rulo hai rulo dán lớp cao su dày mm - Quãng đường lăn hạt sen BPTV dài tỷ lệ tách vỏ thành công cao - Tốc độ quay rulo lớn góp phần làm tăng tỷ lệ tách vỏ thành công TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Fantastic Benefits of Lotus Seeds for Overall Health, https://www.netmeds.com/health-library/post/5-fantastic-benefitsof-lotus-seeds-for-overall-health [2] Nutritional and Health Benefits of the Lotus Plant - CalorieBee, https://caloriebee.com/nutrition/Health-Benefits-Of-Lotus-RootsOr-Stem-Seeds-Leaves-And-Flowers [3] X Xu, H Rao, T Li, M Liu, "Design and experiment on automatic husking and peeling machine for lotus seeds" Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering, Vol 30, No 13, Jul 2014 [4] Huỳnh Thanh Thưởng, Nguyễn Hoài Tân, Trần Nguyễn Phương Lan, Huỳnh Quốc Khanh, Lê Phan Hưng, “Thiết kế chế tạo phận cắt vỏ hạt sen tươi” Tạp chí Khoa học Cơng nghệ - Đại học Đà Nẵng, Vol 17, No 7, 7/2019, pp 33-39 [5] L.S Zhu Hengyin, He Jincheng, Fang Wenxi, Ye Dapeng, "Design and test of small fresh lotus seed sheller" Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering, vol 33, no 7, Apr 2017 [6] J Langkapin, S Parnsakhorn, R Kalsirisilp, M Prorod, "Development and Testing of Lotus Seeds Peeling Machine" SWU Engineering Journal, vol 16, no Apr 2021 [7] Lê Bá Lĩnh, Liêu Ry Đa, Tính tốn thiết kế chế tạo máy tách vỏ hạt sen tươi, Đại học Cần Thơ, 2017