Luận văn nghiên cứu chế tạo đĩa từ lá cây

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CƠNG NGHỆ SÀI GỊN KHOA CƠ KHÍ - ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU KHOA HỌC SINH VIÊN 2019 Tên đề tài : NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO ĐĨA TỪ LÁ CÂY GVHD : GVC Th.S Nguyễn Đàm Tấn SVTH : Chung Hải Triều D15-CDT03 Huỳnh Thị Cẩm Tú D15-TC02 TP HCM, 8/2019 I Đặt vấn đề Với đặc điểm nhẹ, dễ sử dụng, tiện lợi lại rẻ tiền, đồ nhựa dùng lần cốc, bát, đĩa trở nên quen thuộc với người Bất cửa hàng đồ uống, đồ ăn nhanh hay quán vỉa hè bắt gặp cốc, bát dùng lần Sự tiện lợi vật dụng phủ nhận thân chúng lại chứa nhiều nguy tiềm ẩn tới sức khỏe người môi trường sống Bởi lẽ nhựa gặp nhiệt độ cao thấp giải phóng chất độc hại cho sức khỏe, bên cạnh loại vật dụng lại tự phân hủy theo thời gian, gây ảnh hưởng đến môi trường sống Trong hồn cảnh đất nước Việt Nam cịn phụ thuộc vào nhiều loại cốc, bát đĩa nhựa sử dụng lần này, việc thay chúng vấn đề đáng quan tâm Một giải pháp thay khả thi cho vấn đề loại cốc, bát, đĩa sử dụng lần làm từ nguyên liệu cây, loại nguyên liệu sạch, tự nhiên Khả thi chỗ việc sử dụng loại đĩa, cốc, bát từ bắt đầu sử dụng nhiều gia giới II Tổng quan tình hình sản phẩm đĩa từ giới: 1/ Công ty Leaf Republic Đức: Leaf Republic tìm cách sản xuất đĩa đựng thức ăn từ 100% Công ty nhắm đến sản xuất đồ đựng thức ăn thông dụng nhất, khay hay đĩa đẹp mắt mà vốn nhiều văn hóa sử dụng để đựng thức ăn, phổ biến sen, hay dong Họ cam kết khơng có bị đốn hạ để làm sản phẩm chúng làm từ dây leo Đáy vành đĩa kết hợp từ nhiều loại may lại với nhờ sợi cọ Mỗi đĩa gồm có lớp: lớp từ lớp từ bột giấy làm từ giúp chống thấm nước Hình 1: Đĩa từ cơng ty Leaf Republic 2/ Đại học Naresuan Thái Lan Đầu năm 2016 nhóm nghiên cứu Đại học Naresuan Thái Lan sáng tạo phát triển loại bát đựng thức ăn làm từ có khả tự phân hủy Các loại nghiên cứu vật liệu tốt để làm loại bát gỗ tếch (bastard teak) đa (banyan) Những bát đựng nước nóng có khả tự phân hủy tự nhiên sau sử dụng Các giáo sư khoa công nghệ trường dành năm để phát triền thành cơng quy trình sản xuất, tạo sản phẩm để thay đồ đựng thức ăn xốp Nhóm nghiên cứu sử dụng tinh bột để tạo thêm độ bóng cho bát, đĩa từ Hình 2: Đĩa từ đại học Naresuan Thái Có lẽ hai giải pháp sản xuất nên khó để thực với nhóm nghiên cứu bởi: -Cơng nghệ may sợi cọ cịn lạ -Lá gỗ tếch khó để thu hoạch cho gỗ, thân cao -Công nghệ chế tạo bột giấy ép bột giấy cần phải có q trình nghiên cứu sâu III Đề xuất giải pháp đĩa ép từ đề: Từ phân tích nêu sau q trình nghiên cứu tìm hiểu đặc điểm cấu trúc loại cho thấy đề phù hợp việc gia cơng sản phẩm đĩa từ Nhóm nghiên cứu đề xuất giải pháp chế tạo đĩa ép từ đề Với đặc điểm đề như:  Là loại xanh quoanh năm, thân thấp, dễ dàng thu hoạch  Hoạt tính kháng khuẩn (Antibacterial activity) (Theo Research Data Management, Natural Remedies Pvt Ltd, Bangalore, India.) Chất chiết xuất nước etanol F religiosa có tác dụng: Kháng khuẩn Staphylococcus aureus, Salmonella paratyphi, Shigella dysenteriae, S typhimurium, Pseudomonas aeruginosa, Bacillus subtillis, S aureus, Escherichia coli, S typhi Kháng nấm Candida albicans, Aspergillus niger Penicillium notatum  Chống Oxy Hóa (Antioxidant activity) (Theo Research Data Management, Natural Remedies Pvt Ltd, Bangalore, India.) Chất chiết xuất methanol F.religiosa có tác dụng: Ức chế sản sinh oxit nitric cytokine tiền viêm lipopolysaccharide (LPS) Kháng viêm mạnh hoạt hóa vi sinh Tác dụng thần kinh hoạt động ức chế acetylcholinesterase  Tác dụng làm thuốc chữa bệnh Lá đề mang ý nghĩa linh thiêng Phật giáo loại thuốc nam quý dùng nhiều y học cổ truyền với tác dụng : Giảm đau Sát trùng vết thương Chữa phong thấp, khớp xương đau nhức Phụ nữ sau sinh bị huyết vận, huyết trướng, cấm Trị trúng phong, trúng ác khí Chữa chứng bụng đau, chân co rút, quấy khóc liên tục Trị hàn thấp, lãnh khí, hoắc loạn âm Trị tim nhiên đau, tim đập nhanh, hồi hộp Trẻ nhỏ bị kinh phong tà Chữa ho  Tác dụng làm vật đựng thức ăn Từ xa xưa, số nước châu Á Việt Nam, Ấn Độ, Nepal, … dùng để gói, đựng đồ ăn theo cách tự nhiên: cắt xuống, rửa sử dụng Đây cách thơng dụng an tồn, sẵn có, giúp giữ thức ăn khơng bị khơ chí cịn làm tăng hương vị ăn.Các loại thường sử dụng : chuối, sen, bàng, đa, đề… Đối với loại lớn chuối, sen thường sử dụng mâm, mẹc buổi ăn Còn loại loại nhỏ đa, đề sử dụng thay loại chén, bát Theo ý tưởng đề thu hoạch sau vệ sinh cồn y tế để làm bụi bẩn nhựa Tiếp đến sấy khô may lại với nha khoa có cấu trúc sợi xenlulozo Cuối mang ép cho sản phẩm đủ khả độ cứng vững, tính chống thấm để thay đĩa nhựa sử dụng lần IV Nội dung phương pháp nghiên cứu: Nội dung nghiên cứu: 1/ Thiết kế, chế tạo máy ép có kết cấu trụ với nguyên lý ép đơn giản, dễ dàng q trình vận hành Các thơng số kỹ thuật : lực ép, nhiệt độ, thời gian ép thay đổi nhằm phục vụ cho q trình thực nghiệm 2/ Xác định thơng số kỹ thuật sản phẩm đĩa từ đề phương pháp thực nghiệm Dựa tiêu chí thay đĩa nhựa sử dụng lần Sản phẩm sau q trình ép đảm bảo tiêu chí kỹ thuật độ cứng vững, mỹ quan, thời gian chịu nước sản phẩm 3/ Thực khảo sát mức độ quan tâm người dân đến sản phẩm đĩa đựng thức ăn từ đề Từ đánh giá tiềm sản phẩm thị trường Việt Nam Phương pháp nghiên cứu: Từ máy ép chế tạo, tiến hành nghiên cứu thực nghiệm: - Xác định thông số kỹ thuật máy ép như: lực ép, nhiệt độ ép, thời gian ép để sản phẩm đạt tiêu chí kỹ thuật -Thực thí nghiệm để kiểm tra độ cứng vững, thời gian chịu nước,thời gian phân hủy sản phẩm - Thực khảo sát đánh giá mức độ quan tâm sản phẩm Đối tượng khảo sát chủ yếu sinh viên, nhân viên văn phòng người thường xuyên sử dụng sản phẩm nhựa bữa ăn V Kết nghiên cứu đạt được: Nội dung 1: Xác định thông số kỹ thuật: lực ép, nhiệt độ ép, thời gian ép Bằng phương pháp thực nghiệm, tăng dần lực ép, nhiệt độ ép thời gian ép cho sản phẩm đạt tính đủ để thay đĩa nhựa sử dụng lần, độ mỹ quan, khơng cháy khét q trình ép, nhóm nghiên cứu xác định yêu cầu kỹ thuật máy ép sau: 1/ Lực ép sử dụng 12000 (N) đảm bảo khuôn cắt đứt phần thừa tạo hình cho sản phẩm 2/ Thời gian ép 40s , nhiệt độ ép 80 oC đảm bảo sản phẩm không bị cháy trình ép đồng thời tạo hình sản phẩm thời gian ngắn Nội dung 2: Chế tạo máy ép đựa yêu cầu kỹ thuật 2.1 Quy trình hoạt động máy Giải thích: Bước 1: Đóng cầu dao tổng cấp nguồn cho hệ thống Bước 2: Mở nút nhấn khẩn cấp bật công tắc nhiệt để gia nhiệt cho khuôn Bước 3: Nhấn nút ready để hệ thống cấp phôi dập sẵn sàng Bước 4: Thiết lập thời gian cách xoay relay thời gian để chọn thời gian dập Bước 5: Kiểm tra nhiệt độ khuôn cách nhìn đồng hồ nhiệt Bước 6: Nhấn nút Start để xy-lanh bàn trượt cấp phôi vào cối, cấp phơi xong máy tiến hành dập thời gian thiết lập sẵn Hình 4: Hình dạng cối 12 Hình 5: Hình dạng chày 13 2.3 Phần động lực Ở phần động lực nhóm nghiên cứu sử dụng nguồn khí nén với đặc điểm: Hầu hết nhà máy, xí nghiệp có lắp đặt hệ thống khí nén Khí nén hệ thống khí nén có khả truyền xa đường ống mà bị tổn thất hao mịn Khơng gây hại cho mơi trường Tốc độ đáp ứng cao, đảm nhiệm nhiều nhiệm vụ tạo độ tin cậy xác Bình chứa khí đóng vai trị chứa khí nén trường hợp máy nén khí xảy hỏng hóc bình chứa khí đóng vai trị giúp cho hệ thống khí nén hoạt động ổn định không bị gián đoạn Dựa hoạt động máy, đề xuất sơ đồ hệ thống khí nén thiết bị: STT Tên sản phẩm Hãng sản xuất Mã sản phẩm Số lượng Xy lanh AIRTAC AIRTAC SC160x50 Xy lanh bàn trượt SMC MYC 25 – 200L – E80S3 Van phân phối 5/2 AIRTAC AIRTAC 4V410-15 Bộ điều áp khí nén STNC GFC4000 Dây khí nén Hàn Quốc PU KCC U10-6,5 11 Đầu nối khí nén AIRTAC PU10 AIRTAC 11 Máy nén khí PEGASUS TM-OF550-25L Bảng 4: Bảng tổng hợp thiết bị hệ thống khí nén 14 Hình 6: Sơ đồ hệ thống khí nén 2.4 Phần điều khiển Ở phần điều khiển nhóm nghiên cứu sử dụng PLC Mitsubishi FX1N-24MR-ES trình học tập tiếp cận nhiều với PLC đặc điểm: PLC cho phép ta điều khiển tốt thiết bị cơng nghiệp PLC có khả chống bụi bẩn, chống nhiễu tốt so với vi xử lý Thay đổi dễ dàng chương trình Cơng suất tiêu thụ thấp Giảm thiểu số lượng timer, couter Giảm số lượng dây dẫn Dựa hoạt động máy, nhóm đề xuất sơ đồ nguyên lý hệ thống điều khiển thiết bị 15 Hình 7: Sơ đồ hệ thống điện 16 Hệ thống Điều khiển Hãng xuất Khí cụ PLC sản Mã sản phẩm Mitsubishi FX1N-24MRES Thông số kỹ Số thuật lượng Điện áp nguồn: 240V I/O: 14I, 10O BH – D6 2P - Dòng định 4A mức: 4A Máy nén khí MCB Tấm điện trở Mitsubishi BH – D6 2P - Dòng định 20A mức: 20A Tổng Máy nén khí Điện Cầu chì Tấm điện BH – D10 2P Dòng định - 16A mức: 16A Schneider DF2BA0400 Dòng ngắt mạch 4A DF2CA16 Dòng ngắt mạch 16A DF2EA20 Dòng ngắt mạch 20A trở Tổng Dây dẫn Máy nén khí Tai Sin (Singapore) PLC PVC POF - Tiết diện dây: 2C x 0,75mm2 0,75mm2 PVC POF - Tiết diện dây: 1C x 0,5mm2 0,5mm2 17 Tấm PVC POF - Tiết diện dây: điện 2C x 2,5mm2 2,5mm2 trở Tổng PVC POF - Tiết diện dây: 2C x 4mm2 4mm2 Điện Nút dừng Hanyoung khẩn cấp Nút Nux nguồn: 24V Nút – Điện áp – nguồn: 24V ON GREEN – 2NO IEDC Relay timer 24V HW1B – Điện áp M1F11 – Red nguồn: 24V – 24V 2NC Nút OFF trung 1NC – 1NO HW1L M1F20QD nhấn nhả Relay gian CR – 257R - áp Điện áp nguồn: 24V Schneider RXM2LB1P7 Schneider REXL2TMBD Điện áp 24VDC nguồn: 24V chân Bảng 5: Bảng tổng hợp thiết bị hệ thống điện điều khiển 18 Nội dung 3: Kiểm tra yêu cầu kỹ thuật sản phẩm đĩa từ đề 3.1 Thực nghiệm khả chịu tải Để kiểm tra khả chịu tải đĩa ta tiến hành đặt lực tập trung khu vực tâm đĩa, cố định vành đĩa để lực tâm đĩa lớn nhất: Mơ tả thí nghiệm: F Hình 8: Mơ tả thí nghiệm chịu tải 19 Cố định vành đĩa vào bệ đỡ, đặt tải tăng dần vào tâm đĩa 345 ml, 500ml, 845 ml.Sau ta quan sát biến dạng đĩa.Lần lượt làm thí nghiệm với 10 sản phẩm Ta thu kết quả: Với khối lương 400g: Sản phẩm biến dạng Với khối lương 500g: Sản phẩm bắt đầu có biến dạng rõ rệt, trực quan Với khối lượng 600g: Sản phẩm biến dạng lớn, xuất hiện tượng bong bề mặt Với khối lương 800g: Sản phảm biến dạng lớn, bề mặt bị nứt rách Hình 9: Sản phẩm xuất vết nứt 20 Qua thí nghiệm ta nhận định: Khả chịu tải đĩa phụ thuộc nhiều vào ngun liệu, có độ dày khơng đồng Ở với khối lượng 400-500g sản phẩm giữ tính, giữ kết cấu sản phẩm đựng thức ăn 3.2 Thí nghiệm khả chịu nước  Khi khơng có tải Kết thí nghiệm cho thấy ứng với mức nước 150ml đổ đầy lòng đĩa, 10 đĩa từ đề sau 14-15 phút bắt đầu bị rò rỉ nước Cụ thể: Thời Gian (phút) Hiện tượng 12 15 20 Bề mặt lòng đĩa bị Bề mặt lòng đĩa Nước rò rỉ , phá vỡ mềm phồng lên kết cấu đĩa  Khi có tải Kết thí nghiệm cho thấy ứng với mức nước 150ml đổ đầy lòng đĩa sau đặt tải 500g lên trên, 10 đĩa sau 8-10 phút bắt đầu bị rò rỉ nước Cụ thể: Thời Gian (phút) Hiện tượng 10 Bề mặt lòng đĩa bị Bề mặt lòng đĩa Nước rò rỉ , phá vỡ mềm phồng lên kết cấu đĩa Từ kết thí nghiệm cho thấy sản phẩm thích hợp sử dụng cho thức ăn khơ sử dụng ăn xào có nước sốt Khơng phù hợp với canh Hình 10: Sản phẩm xuất hiện tượng nhỏ giọt 21 Nội dung 4: Thực khảo sát đánh giá mức độ quan tâm sản phẩm Đối tượng khảo sát chủ yếu sinh viên , nhân viên văn phòng người thường xuyên sử dụng sản phẩm nhựa bữa ăn Từ đánh giá tiềm sản phẩm thị trường Việt Nam Địa điểm khảo sát: - Trường Đại Học Cơng Nghệ Sài Gịn 180 Cao Lỗ Phường Quận Tp.HCM ( 50 phiếu khảo sát) - Công Ty TNHH C.C Việt Nam, Địa (điểm bán Tân Bình): 53 Năm Châu phường 11, Tân Bình, Tp.HCM (20 phiếu khảo sát) Sử dụng bảng mẫu câu hỏi đưa sản phẩm đến với đối tượng khảo sát Bảng mẫu gồm câu hỏi: 22 Câu hỏi khảo sát Trả lời Mức độ sử dụng sản phẩm đĩa, muỗng, cốc nhựa Thường xuyên bữa ăn anh/chị? Đôi Không Tỉ lệ khảo sát 52% 39% 9% Anh/chị có biết nguồn gốc sản phẩm nêu Có khơng? Khơng 48% Anh/chị có biết đến nguy hiểm sản Có phẩm khơng ? Không 70% Ngày 18.9.2018 Pháp vừa thông qua luật cấm tất Có cốc, chén, dao, muỗng sử dụng lần làm nhựa Bắt đầu từ năm 2020, Pháp chấm dứt phụ thuộc loại đồ nhựa dùng lần vứt Khơng vào thùng rác Anh/chị có muốn Việt Nam làm điều tương tự ? 52% 30% 69% 31% Anh/chị có sẵn sàng thay sản phẩm đĩa đựng Có thức ăn từ nhựa loại sản phẩm khác ? Không 81% Đầu năm 2017 công ty Leaf Republic (Đức) nghiên Có cứu giới thiệu sản phẩm đĩa, bát, làm 75% hoàn toàn thay cho đĩa nhựa sử dụng lần Anh/chị có quan tâm đến sản phẩm Khơng này? Nhóm nghiên cứu trường Đại học Cơng nghệ Sài Gịn Có chế tạo sản phẩm tương tự, sản phẩm hoàn thiện xuất thị trường, anh/chị có sẵn Khơng sàng sử dụng để thay sản phẩm nhựa? 19% 25% 73% 27% Bảng 6: Bảng tổng hợp câu hỏi kết khảo sát 23 Từ kết khảo sát cho thấy: Đa số sinh viên, nhân viên văn phòng Việt Nam sử dụng sản phẩm đĩa, muỗng, cốc nhựa bữa ăn Lý phải thường xuyên sử dụng thức ăn nhanh mua đồ ăn, thức uống mang Điều cho thấy việc thông dụng vật dụng nhựa buổi ăn lớn chưa có hướng giải sản phẩm hợp lý để thay đồ dùng nhựa giá tiền tính tiện dụng Hơn 50% người dùng sản phẩm đĩa, muỗng, cốc nhựa thật nguồn gốc sản xuất sản phẩm trên, có đến 70% số người sử dụng biết sản phẩm độc hại Điều cho thấy việc người dân quen với việc sử dụng sản phẩm nhựa nguồn gốc có thờ mà “sống chung” với điều Qua cho thấy việc tuyên truyền tẩy chay sản phẩm từ nhựa dùng lần Việt Nam chưa hiệu quả, cần phải có biện pháp để giúp người dân hiểu rõ mối nguy hiểm mà phải đổi mặt ngày Phần lớn người sử dụng sản phẩm muốn có sản phẩm thay đồ dùng nhựa sử dụng lần mong muốn Việt Nam chấm dứt phụ thuộc vào sản phẩm nhựa sử dụng lần Cho thấy ý thức việc bảo vệ môi trường sống sinh viên, nhân viên văn phòng Việt Nam tốt Tuy nhiên việc làm chưa cụ thể chưa có sản phẩm thay sản phẩm nhựa sử dụng lần Sau giới thiệu đĩa làm từ công ty Leaf Republic đĩa từ đề nhóm nghiên cứu, 75% số người khảo sát có quan tâm đến sản phẩm mong muốn sử dụng sản phẩm để thay sản phẩm nhựa Tuy nhiên cịn 25% số người khảo sát khơng hài lịng sản phẩm nhóm nghiên cứu Lý hỏi họ chưa thật tin đĩa ép từ thay sản phẩm từ nhựa tính đa 24 dụng giá Bên cạnh sản phẩm đĩa từ đề nhóm nghiên cứu cịn sản phẩm thí nghiệm, chưa đạt mức độ hồn thiện để sử dụng rộng rãi VI Kết luận Nghiên cứu chứng minh thực tế sản phẩm đĩa đựng thức ăn từ đề sản phẩm có tiềm Việt Nam, có khả thay đĩa nhựa sử dụng lần Tuy số hạn chế khả chịu nước đáp ứng cầu đựng thức ăn nhanh buổi tiệc trời Để chế tạo đĩa từ cần ý quan tâm đến thông số kỹ thuật như: lực ép, nhiệt độ thời gian ép Bởi tùy thuộc vào loại độ dày mỏng khác mà thông số kỹ thuật thay đổi cho phù hợp Phương pháp chế tạo đĩa thức ăn từ đề có tính khả thi cao cho sản xuất công nghệ đơn giản, dễ chế tạo, dễ vận hành, chi phí thấp Tuy thiết bị đảm nhiệm khâu ép tồn qui trình sản xuất dễ dàng đưa vào hệ thống sản xuất lớn nhờ vào hệ thống điều khiển sử dụng PLC Dễ dàng thay đổi chương trình tùy theo nhu cầu vận hành VII Phương hướng phát triển nghiên cứu 1- Nghiên cứu loại vật liệu ép khác nhằm mở rộng nguồn cung cấp nguyên liệu an toàn cho sản phẩm đĩa từ 2- Tìm hiểu nguyên liệu phủ bề mặt đĩa để tạo độ bóng tăng tính thẩm mỹ cho đĩa đồng thời tăng thời gian chịu nước đĩa 3- Tìm hiểu phương pháp khử trùng nhằm đáp ứng yêu cầu an tồn vệ sinh thực phẩm Lần nhóm thực nghiên cứu khơng tránh sai sót cịn tồn đọng, thời gian thực có hạn tiềm kinh tế nằm khả cho phép nên cịn nhiều điểm cịn cần phải cải tiến Kính mong thầy có góp ý chân thành 25 26