Nghiên cứu tính toán thiết kế máy thái rau gia vị làm gia vị cho mì ăn liền

Các loại máytrong nước chủ yếu là các máy cắt thái củ quả, chưa có nhiều các máy cắt tháirau và đặc biệt là rau gia vị phù hợp với yêu cầu công nghệ trong sản xuất mì ăn liền, cho năng s

BùI THị TÂM

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

đề tài:

“Nghiờn cứu tớnh toỏn thiết kế mỏy thỏi rau gia vị

làm gia vị cho mỡ ăn liền”

Hà nội - 2011

BùI THị TÂM

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

đề tài:

“Nghiờn cứu tớnh toỏn thiết kế mỏy thỏi rau gia vị làm gia

vị cho mỡ ăn liền”

Chuyờn ngành : Cơ khớ Bảo quản và CBNS

Giỏo viờn hướng dẫn : ThS Ngụ Thị Hiền

KS Trần Như Khỏnh

Hà nội - 2011

Em xin chân thành cảm ơn Th.S Ngô Thị Hiền và K.S Trần Như Khánh

đã bỏ nhiều thời gian quý giá để tận tình giúp đỡ và hướng dẫn em thực hiệnthành công đề tài này

Em xin chân thành cảm ơn bộ môn thiết bị bảo quản và chế biến nôngsản, khoa Cơ Điện, Trường Đại học Nông Nghiệp Hà Nội đã giao phó cho em

đề tài này

Cuối cùng, em xin chân thành cám ơn các thầy cô giáo đã trực tiếpgiảng dạy em trong quá trình học tập tại trường

Hà Nội, ngày 24 tháng 5 năm 2011

Sinh viên thực hiện

Bùi Thị Tâm

LỜI MỞ ĐẦU

Hiện nay mì ăn liền đang là một sản phẩm được yêu thích và sử dụngrất phổ biến trên thị trường Các loại mì hiện nay thường có giá trị dinh dưỡngchưa cao, chủ yếu là phục vụ mục đích ăn nhanh của con người, vì vậy màhương vị của sản phẩm là một yếu tố quan trọng tạo nên sự cạnh tranh của cácsản phẩm Với nguyên liệu chủ yếu là bột mì và các phụ gia khác thì rau gia

vị cũng góp phần quan trọng tạo nên hương vị của sản phẩm

Trong quy trình công nghệ chế biến rau gia vị làm gia vị cho mì ăn liềnthì cắt thái là một khâu quan trọng tạo nên giá trị cảm quan cho sản phẩm vàảnh hưởng đến các khâu thiếp theo Các loại máy cắt thái trên thị trường hiệnnay rất đa dạng Các loại máy ở nước ngoài có giá thành cao Các loại máytrong nước chủ yếu là các máy cắt thái củ quả, chưa có nhiều các máy cắt tháirau và đặc biệt là rau gia vị phù hợp với yêu cầu công nghệ trong sản xuất mì

ăn liền, cho năng suất cao mà mức tiêu thụ năng lượng riêng phù hợp

Vì vậy em được sự phân công của bộ môn Thiết bị bảo quản và chếbiến nông sản và giáo viên hướng dẫn giao phó việc thực hiện đề tài tốt

nghiệp: “Nghiên cứu tính toán thiết kế máy thái rau gia vị làm gia vị cho

mì ăn liền”

Đây là cơ hội tốt cho sinh viên ngành cơ khí bảo quản chế biến nôngsản và thực phẩm sắp tốt nghiệp tổng hợp lại các kiến thức đã học ở trườngĐại học và làm quen với công việc của một kĩ sư cơ khí bảo quản và chế biếntrong tương lai

Trong thời gian thực hiện đề tài, em đã cố gắng học hỏi, tìm hiểu tài liệu thamkhảo, khảo sát thực tế và sự giúp đỡ của cô giáo hướng dẫn, đến nay đề tài đãđược hoàn thành Nhưng do năng lực và sự hiểu biết còn hạn chế, nên nộidung của đề tài không thể tránh khỏi thiếu sót Em rất mong được sự góp ý

và chỉ bảo chân thành của thầy cô giáo và các bạn sinh viên để cho đề tài cànghoàn thiện hơn

MỤC LỤC

LỜI CÁM ƠN i

LỜI MỞ ĐẦU ii

MỤC LỤC iii

DANH MỤC HÌNH v

CHƯƠNG I TỔNG QUAN 1

1.1 Tổng quan về nguyên liệu 1

1.1.1 Tìm hiểu chung về mì ăn liền 1

1.1.2 Tìm hiểu chung về rau gia vị làm gia vị cho mì ăn liền 1

1.2 Quy trình công nghệ sản xuất rau gia vị 5

1.3 Tổng quan về các loại máy cắt thái 7

1.3.1 Máy cắt thái rau FC – 301 7

1.3.2 Máy thái rau cỏ PCC – 6 8

1.3.3 Máy thái rau cho gia súc và gia cầm 9

CHƯƠNG II – ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 12

2.1 Đối tượng nghiên cứu 12

2.2 Phương pháp nghiên cứu 14

2.2.1 Phương pháp nghiên cứu thực tiễn 14

2.2.2 Phương pháp hỏi chuyên gia 15

2.2.3 Phương pháp thực nghiệm đơn yếu tố 15

CHƯƠNG III – CƠ SỞ LÝ THUYẾT CỦA QUÁ TRÌNH CẮT THÁI 17

3.1 Cơ sở vật lý của quá trình cắt thái 17

3.2 Áp suất cắt thái riêng 19

3.3 Những yếu tố ảnh hưởng đến quá trình cắt thái 20

3.3.1 Độ sắc của lưỡi dao 20

3.3.2 Góc cắt thái 20

3.3.3 Độ bền của vật liệu làm dao 21

3.3.4 Vận tốc của dao thái 22

3.3.5 Điều kiện trượt của lưỡi dao trên vật liệu 22

3.3.6 Quan hệ giữa dao thái và tấm kê thái 24

3.3.7 Độ bền và chất lượng của vật thái 25

3.4 Thiết kế sơ đồ dao thái 26

3.4.1 Yêu cầu cơ bản đối với một sơ đồ dao thái 26

3.4.2 Sơ đồ và kích thước cơ bản của dao thái 26

3.4.3 Phân tích tính toán sơ đồ dao thái 30

3.5 Năng lượng cắt thái và công cắt thái 37

3.5.1 Năng lượng cắt thái 37

3.5.2 Công cắt thái riêng 39

3.5.3 Xác định áp suất cắt thái riêng q và hệ số cắt trượt f’, công cắt thái riêng Ar dựa vào đồ thị thực nghiệm 40

3.6 Động lực học của máy thái 42

CHƯƠNG IV – TÍNH TOÁN THIẾT KẾ MÁY 45

4.1 Lựa chọn các thông số thiết kế 45

4.1.1 Năng suất lý thuyết 46

4.1.2 Dao thái và số vòng quay của đĩa dao 46

4.1.3 Số vòng quay của băng tải và vận tốc vòng của trục cuốn 47

4.1.4 Bán kính trống kẹp cuốn 48

4.2 Chọn động cơ điện và phân phối tỉ số truyền 49

4.3 Tính toán cơ bản các bộ truyền 49

4.3.1 Bộ truyền đai 49

4.3.2 Bộ truyền bánh răng nón răng thẳng 51

4.3.3 Bộ truyền xích 55

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 57

TÀI LIỆU THAM KHẢO 58

DANH MỤC HÌNH

Hình 1.1 Hình ảnh về cây hành ta 2

Hình 1.2 hình ảnh cây rau mùi 3

Hình 1.3 Cây thì là 4

Hình 2.1 Máy cắt thái FC - 301 8

Hình 2.2 Máy thái rau cỏ rơm PCC - 6 9

Hình 2.3 Máy thái rau cho gia súc và gia cầm 10

Hình 2.1 Sơ đồ hình chiếu đứng máy cắt thái rau gia vị 12

Hình 2.2 Sơ đồ nguyên lý máy cắt thái rau gia vị 13

Hình 3.2 - Thí nghiệm cắt thái của Gowrriatskin VP 18

Hình 3.3 - Tác dụng cắt trượt giảm chiều rộng lát thái 19

Hình 3.4 - Sơ đồ quá trình cắt thái bằng lưỡi dao 20

Hình 3.5 - Góc cắt thái 21

Hình 3.6 - Đồ thị phụ thuộc của lực cắt với độ thái sâu λ 22

Hình 3.7 - Đồ thị phụ thuộc giữa áp suất cắt thái riêng và vận tốc dao thái .22 Hình 3.8 - Vận tốc của điểm M trên cạnh sắc lưỡi dao 23

Hình 3.9 - Phân tích các lực tác động giữa lưỡi dao và vật thái 23

Hình 3.10 - Đồ thị phụ thuộc  với N 24

Hình 3.11 - Góc kẹp và điều kiện kẹp 25

Hình 3.12 - Đồ thị phụ thuộc của q tới W% 25

Hình 3.13 Sơ đồ và kích thước cơ bản của dao thái 27

Hình 3.14 Tính chiều cao đặt họng thái 30

Hình 3.15 Sơ đồ dao lưỡi cong theo vòng tròn lệch tâm 31

Hình 3.16 Đồ thị phụ thuộc giữa  và  32

Hình 3.17 Tính đoạn dao thái S đối với dao lưỡi cong 34

Hình 3.18 Miền giới hạn tác dụng của dao 36

Hình 3.19 Sơ đồ tính năng lượng cắt thái 38

Hình 3.20 Xét đoạn dao thái S với góc quay d 39

Hình 3.21 Các đồ thị phụ thuộc 40

Hình 3.22 Đồ thị thực nghiệm biểu diễn mối quan hệ giữa q và τ 41

Hình 3.23 Đồ thị biểu diễn mối quan hệ giữa q và f’ theo độ trượt τ 41

Hình 3.24 Đồ thị mômen cắt thái (a) và đồ thị biến thiên vận tốc góc (b) 43

Hình 3.1 Đồ thị thực nghiệm biểu diễn mối quan hệ giữa độ dai đoạn thái và tốc độ của băng tải 46

Hình 3.2 Sơ đồ kích thước dao thái 47

Hình 3.3 Sơ đồ băng tải và trục cuốn 48

CHƯƠNG I – TỔNG QUAN1.1 Tổng quan về nguyên liệu

1.1.1 Tìm hiểu chung về mì ăn liền

Mì ăn liền (tên gọi quen thuộc là mì tôm hay mì cua) là món mì khôchiên trước với dầu cọ, thường ăn 3–5 phút sau khi dội nước sôi lên Nó cònđược gọi mì gói hay mì cốc hoặc mì ly, tùy cách đựng mì Gói mì ăn liềnthường có một hoặc nhiều gói gia vị nhỏ, thường bao gồm:

Gói bột nêm: được phối trộn thích hợp dùng cho từng loại mì, gồm cácnguyên liệu chủ yếu sau: bột ngọt, muối, tiêu, tỏi, ớt, được trộn đều dướidạng bột khô sau đó định lượng và đóng gói thành từng gói nhỏ khoảng 3g

Gói dầu sa tế: nếu nấu bằng dầu tinh luyện (dầu, mè) với các gia vịkhác như: bột ớt, ngũ vị hương, tỏi khô, sau đó lược lấy phần dầu, định lượng

và đóng gói thành từng gói nhỏ khoảng 2g

Gói rau gia vị: bao gồm các loại rau gia vị như hành, rau mùi, thì là

có tác dụng làm tăng hương vị cho sản phấm, đồng thời cũng có tác dụng vềthẩm mĩ Rau gia vị được đóng vào từng gói nhỏ khoảng 0,5 g

1.1.2 Tìm hiểu chung về rau gia vị làm gia vị cho mì ăn liền

Nguyên liệu để sản xuất rau gia vị làm gia vị cho mì ăn liền chủ yếu làcác loại rau như: hành ta, rau mùi, thì là

a Hành

Hành dùng để sản xuất gia vị cho mì ăn liền là loại hành ta

Hành ta tên khoa học là Allium fistilosum Linn, thuộc họ Liliaceae.Hành ta là một loại cỏ sống nhiều năm, cao khoảng 50cm, có mùi đặcbiệt Tép hành màu trắng hoặc hơi nâu nâu, không phình lớn Lá gồm 5 - 6 lá,

3 cạnh phía dưới, hình trụ, phần trên rỗng, dài 30 - 50cm đường kính

4 – 8mm, phía giữa phình lên, đầu thuôn nhọn Trục phát hoa cao bằng lá

Tán hình cầu, 1 – 2 lá hoa, trắng, mỏng Phiến hoa trắng, 5mm, có sọc xanh,quả nang, hình tròn, đường kính khoảng 6mm Hạt hình 3 cạnh màu đen.Hành ta được trồng khắp nơi ở Việt Nam và nhiều nước khác ở châu Âu vàchâu Mỹ.

Hình 1.1 Hình ảnh về cây hành ta

- Thành phần hóa học:

Tinh dầu có mùi đặc biệt Không như hành tây và tỏi, thành phần hóahọc của hành ta ít được nghiên cứu sâu rộng Trong hành ta có lẽ có Alliin(allylcystein sulfoxide) giống như trong tỏi, nhưng ít hơn Alliin khi bị thủygiải bằng điều tố alliinnase clora Allicin, acid pyruvic và amonia Allicin làmột chất không an định nên dễ bị thủy giải và phóng thích allyl bisulfide, cómùi đặc biệt

b Rau mùi

Là loại cây thảo, sống hàng năm, cao 0,5 – 1m Thân mọc thẳng đứng,

có khía rãnh, phân nhánh ở phần ngọn Lá có nhiều dạng: lá gốc có cuống dài

2 – 4 cm và bẹ ngắn, hình trứng rộng, đơn hoặc chia thuỳ không rõ, dài 1 –

1,5cm, rộng 0,5 – 0,8cm, khía răng sâu; lá ở thân phía dưới chia thuỳ sâu hìnhchân vịt có răng nông và to; lá ở giữa thân xẻ 2 – 3 lần hình lông chim, cànglên trên, phiến càng hẹp dần; lá ở ngọn không cuống, các thuỳ hình sợi nhỏ.

Hình 1.2 hình ảnh cây rau mùi

Cụm hoa gồm 3 – 5 tán kép gần đều mọc ở ngọn thân hoạc kẽ lá; không

có tổng bao hoặc chỉ có 2 – 3 lá bắc; tiểu bao cũng chỉ có vài lá bắc nhỏ; mỗitán có 6 – 12 hoa màu trắng hoặc hơi hồng; đài có răng không đều; tràng cónhững cánh phía ngoài không bằng nhau, bầu có vòi ngắn

Quả bế đôi, hình cầu, nhẵn bóng, có cạnh lồi không rõ, đường kính 2,5 – 4 mm

Toàn thân và lá vò ra có mùi thơm

Rau mùi được trồng phổ biến khắp nơi để làm gia vị, hương liệu và làm thuốc Cây được trồng bằng quả (thường gọi là hạt) vào mùa thu – đông

Có thể gieo liên tiếp nhiều đợt từ tháng 7 đến tháng 11

Quả già đã được phơi hay sấy khô Dùng nguyên quả hoặc chiết xuấtlấy tinh dầu Quả mùi có vị the cay, mùi thơm, tính ấm, có tác dụng làm đậusởi dễ mọc, tiêu đờm trệ, lợi tiêu hoá

Các thành phần có trong mùi thơm:

riboflavin, niacin, vitamin C và can xi, phốt pho, sắt

b Thì là

Tên khoa học là Anethum graveolens L, thì là - loài cây lấy lá làm gia

vị và lấy hạt làm thuốc, được sử dụng rất phổ biến ở châu Á và vùng ĐịaTrung Hải Đây là cây thân thảo sống hằng năm, cao 0,3 - 1m Hoa có màuvàng, mọc thành tán kép gồm 10 gọng Quả hình trứng dài 3mm, rộng 1,5mmdẹp ở lưng Thì là trồng chủ yếu để làm rau gia vị Ngoài ra tinh dầu của lá vàquả thì là có tính kích thích ăn ngon miệng và dễ tiêu hoá Quả thì là dùnglàm thuốc giúp dễ tiêu hoá, chống co thắt, thông kinh, gây tiết sữa và lợi tiểu

Hình 1.3 Cây thì là

1.2 Quy trình công nghệ sản xuất rau gia vị

Quy trình công nghệ sản xuất rau gia vị cho mì ăn liền:

Rau nguyên liệu → Rửa → Làm ráo nước → Cắt thái → Sấy → Bao gói

1 Rau nguyên liệu

Rau nguyên liệu chủ yếu bao gồm hành lá, rau mùi và thì là Chọn loạirau còn tươi, không bị héo, không dập nát Loại bỏ rễ và những phần úa củarau

2 Rửa

Rau sau khi được lựa chọn được đem đi rửa Rửa có tác dụng làm sạchcác tạp chất như đất, đá, cát, sỏi và làm giảm lượng vi sinh vật ở mặt ngoàicủa nguyên liệu

Yêu cầu cơ bản của quá trình rửa là nguyên liệu sau khi rửa phải sạch,không bị dập nát, không ngâm lâu nguyên liệu trong nước để tránh làm mấttinh bột, đường và vitamin, tốn ít nước rửa Quá trình rửa gồm hai giai đoạn:ngâm và rửa xối Ngâm làm cho nước thấm ướt nguyên liệu, quá trình nàyđược tăng cường bằng tác dụng cơ học (trống quay, tay gạt, bàn chải, thổikhí, ), hoặc bằng tác dụng của chất tẩy rửa (dung dịch kiềm) hoặc bằng cáchtăng nhiệt độ của nước Rửa xối là dùng tác dụng của dòng nước để tách cácchất bẩn còn bám trên bề mặt của nguyên liệu sau khi ngâm Thường dùng tianước có áp suất 2-3 at hoặc dùng hoa sen để xối Để nâng cao năng suất vàchất lượng rửa đồng thời giảm nhẹ sức lao động thủ công người ta thường rửakiểu cánh gạt, kiểu bàn chải hoặc máy rửa sục khí

3 Làm ráo nước

Rau trước khi đưa vào cắt thái phải được làm ráo nước Có thể làm ráo

phương pháp làm ráo tự nhiên thì tốc độ lưu thông của không khí có ảnhhưởng đến tốc độ khô của sản phẩm Cũng có thể thông gió cưỡng bức đểtăng khả năng làm ráo cho sản phẩm Ngoài ra thì độ dày của lớp sản phẩm

cũng ảnh hưởng đến quá trình khô sản phẩm Lớp sản phẩm càng mỏng vàđồng đều thì càng tốt nhưng cũng phải chú ý đến năng suất của quá trình.

4 Cắt thái

Rau sau khi ráo nước được đem đi cắt thành những đoạn có độ dàikhoảng từ 5 – 7 mm bằng máy cắt thái chuyên dùng Để cắt nhỏ người tadùng dao lưỡi thẳng, lưỡi cong, dao đĩa, dao răng hoặc dao định hình Có thểthay đổi độ dài đoạn cắt cho phù hợp với yêu cầu công nghệ

5 Sấy

Sấy có tác dụng làm khô và bảo quản sản phẩm được lâu hơn Có haiphương pháp sấy là sấy nhiệt và sấy lạnh (sấy thăng hoa)

rau quả bị đóng băng thành nước đá ở thể rắn, sau đó làm cho nước từ thể rắnchuyển sang thể hơi và bay hơi khỏi vật liệu

Sấy nóng là dùng không khí nóng để làm khô rau quả Đó là quá trìnhkhuyếch tán nước từ các lớp bên ngoài ra bề mặt, và nước từ bề mặt sản phẩmbốc hơi ra môi trường xung quanh Thường dùng phương pháp sấy đối lưu,không khí nóng có thể lưu thông song song, cùng chiều hay ngược chiều vớihướng chuyển động của vật liệu ẩm, theo hướng thẳng góc hoặc đi lên trênmặt của sản phẩm đứng yên Thông gió cưỡng bức với tốc độ 0,4 – 4,0 m/s

6 Bao gói

Bao gói góp phần ngăn không cho bụi bẩn và vi sinh vật có hại xâm

nhập vào trong sản phẩm Đây là khâu cuối cùng của quy trình công nghệ chế

biến rau gia vị Rau được đóng gói vào các gói nhỏ để riêng hoặc kết hợp với

1 số loại gia vị khác như: thịt lợn, thịt bò Sau khi đóng thành gói, sản phẩm

sẽ được chuyển vào trong các gói đựng vắt mì ăn liền

Trong dây chuyền sản xuất rau gia vị làm gia vị cho mì ăn liền thì khâucắt thái rất quan trọng, nó quyết định giá trị cảm quan của sản phẩm và cácyếu tố công nghệ của các khâu chế biến tiếp theo như sấy và bao gói.

1.3 Tổng quan về các loại máy cắt thái

1.3.1 Máy cắt thái rau FC – 301

Đây là máy cắt thái đa năng có thể thái được nhiều loại rau khác nhauvới các hình dạng khác nhau như: dạng dải, mảnh hoặc dạng con xúc xắc

Máy này có thể cắt các loại hành lá, măng, tỏi tây, cải bắp Trung Quốc,

Hình 2.1 Máy cắt thái FC - 301 1.3.2 Máy thái rau cỏ PCC – 6

Là loại máy kiểu đĩa đứng, lắp dao cong, có thể di động được, dùng đểthái rơm, cỏ và thức ăn cho gia súc

bánh răng 14-15 ta có thể được 6 độ dài đoạn thái khác nhau 6, 15, 25, 27, 40,104.

Hình 2.2 Máy thái rau cỏ rơm PCC - 6 Hoạt động: Rau cỏ do người phục vụ xếp lên băng truyền đều đặn tự

động đưa rau vào hai trục cuốn, trục cuốn cuốn vào họng thái Dao sẽ cắtthành từng đoạn rơi xuống đáy của vỏ máy các cánh quạt sẽ hất văng rau đãthái lên đồng thời nhờ quạt gió do quạt tạo ra thổi theo ống dẫn đưa lên cao và

 Tính năng: Máy thái tất cả các loại rau củ quả cho ra súc và gia cầmngoài ra còn thái được cây ngô, cây sắn, cây cỏ voi

Hình 2.3 Máy thái rau cho gia súc và gia cầm

* Tình hình nghiên cứu áp dụng máy cắt thái ở Việt Nam

Các loại máy thái được nhập nhiều vào nước ta trong thời gian trướcđây như máy thái PCB 3,5 hay PCC 6 được trang bị tại các nông trường chănnuôi lớn như: Mộc Châu, Ba Vì, Nhưng đây đều là các loại máy thái rau cỏdùng để phục vụ trong chăn nuôi Hiện nay trên thị trường nước ta chủ yếu làcác loại máy thái củ quả, chưa có nhiều loại mẫu máy cắt thái rau, đặc biêt làrau gia vị Các loại máy cắt thái nhập từ nước ngoài thì giá thành rất cao vàchưa phù hợp với đặc điểm nguyên liệu trong nước Vì vậy để phù hợp vớiyêu cầu sản xuất trong nước cũng như phù hợp với yêu cầu quy trình côngnghệ sản xuất rau gia vị làm gia vị cho mì ăn liền thì chúng ta phải dựa vàocác loại máy đó để tiến hành nghiên cứu, tính toán thiết kế ra loại máy mớicho phù hợp

Các loại máy cắt thái đều làm việc theo nguyên lý của máy thái kiểutrống hoặc máy thái kiểu đĩa Các loại máy thái kiểu đĩa có kết cấu đơn giản

dễ chế tạo, chi phí năng lượng riêng thấp hơn so với máy thái kiểu trống vìvậy mà máy thái kiểu đĩa được sử dụng phổ biến hơn Máy thái kiểu đĩa cóthể lắp dao thẳng hoặc dao cong, khi lắp dao thẳng thì hiện tượng cắt tháitrượt kém, càng về cuối quá trình cắt thái càng bất lợi nhưng hiện tượng kẹpcàng tốt Dao lưỡi thẳng có hình dạng đơn giản, dễ chế tạo, dễ lắp mài và điềuchỉnh Đối với dao thái lưỡi cong, càng về cuối quá trình cắt góc trượt càngtăng dần thuận lợi cho quá trình cắt thái nhưng đồng thời góc kẹp cũng tăngdần do đó không đảm bảo điều kiện kẹp làm cho độ dài đoạn thái không đồngđều.

Qua tìm hiểu thông tin về các loại máy thái trong và ngoài nước hiện nayđang được sử dụng ta nhận thấy: các loại máy thái trong nước chủ yếu dùng

để phục vụ trong chăn nuôi, chưa có loại máy chuyên dùng để thái rau gia vị,đặc biệt là rau gia vị làm gia vị cho mì ăn liền Các loại máy nhập từ nướcngoài thì giá thành rất cao Vì vậy, từ thực tế đó đòi hỏi phải có quá trìnhnghiên cứu tính toán thiết kế để chế tạo ra một loại máy mới phù hợp với yêucầu công nghệ chế biến rau gia vị làm gia vị cho mì ăn liền

Xuất phát từ những yêu cầu thực tế trên đề tài đã nghiên cứu tính toánthiết kế chế tạo máy thái rau gia vị làm gia vị cho mì ăn liền Mẫu máy tháinày có một số đặc điểm:

thông qua các bộ truyền

chỉnh tự động bằng cách thay đổi tốc độ của băng tải hoặc tốc độ củadao thái

(băng tải) và bộ phận thái (máy thái)

CHƯƠNG II – ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU VÀ

PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU2.1 Đối tượng nghiên cứu

Nghiên cứu tính toán thiết kế chế tạo máy thái rau gia vị làm gia vị cho

mì ăn liền

Trên hình 2.1 là sơ đồ hình chiếu đứng của máy cắt thái rau gia vị

Hình 2.1 Sơ đồ hình chiếu đứng máy cắt thái rau gia vị

Hình 2.2 Sơ đồ nguyên lý máy cắt thái rau gia vị

Các bộ phận chính:

6 Băng tải

Nguyên lý cấu tạo:

- Bộ phận cấp liệu: Gồm băng tải 6 và trục cuốn 7 cuốn vật tháivào họng thái Độ căng băng tải được điều chỉnh bằng 1 cơ cấu

lò xo ép Điều chỉnh độ căng của cặp trục cuốn bằng tang căng

- Bộ phận thái: Gồm 2 dao thái lưỡi cong lắp trên đĩa dao 1, tấm

kê thái 3 lắp vào họng thái Bộ phận thái có vỏ và nắp máy chekín thành buồng thái

- Bộ phận truyền động gồm động cơ điện 10, bộ truyền đai 11, bộtruyền xích 5, bộ truyền bánh răng nón răng thẳng 9 và bộ truyềnbánh răng trụ răng thẳng 4 Việc điều chỉnh độ dài đoạn tháibằng cách thay đổi tốc độ của băng tải

Nguyên lý hoạt động: Nguyên liệu đưa lên băng tải, được băng tải và trục

cuốn cuốn vào họng thái Trục cuốn có tác dụng nén khối nguyên liệu cần cắtthành một khối để cắt Sau khi thái xong, nguyên liệu rơi xuống dưới và đượcthu lại Phía trên máy có 1 lò xo được gắn vào buồng thái và 1 bộ phận gắnvới trục của lô cuốn Lò xo vừa có tác dụng điều chỉnh khe hở giữa băng tải

và trục cuốn dưới vừa có tác dụng bảo vệ khi có hiện tượng quá tải

Ưu nhược điểm:

- Ưu điểm: Kết cấu đơn giản, dễ chế tạo bố trí, tạo ra sản phẩm có độ đồngđều tương đối cao, giá thành hạ

- Nhược điểm: chế tạo dao khó và đắt, mỗi loại rau khác nhau đòi hỏi phải cócác loại dao tương ứng cho phù hợp Thay đổi độ dài đoạn thái khó

2.2 Phương pháp nghiên cứu

2.2.1 Phương pháp nghiên cứu thực tiễn

Tìm hiểu các loại máy cắt thái hiện nay đang được sử dụng Các loạimáy cắt thái hiện nay do Việt Nam sản xuất có rất ít và chủ yếu là máy cắtthái rau cỏ phục vụ chăn nuôi, các loại máy cắt thái này thường chỉ cắt đượcrau cỏ thành những đoạn dài và kích thước không đồng đều Trên thị trường

cũng xuất hiện nhiều loại máy thái hiện đại được nhập từ nước ngoài nhưnggiá thành rất cao.

2.2.2 Phương pháp hỏi chuyên gia

Hỏi ý kiến các chuyên gia trong lĩnh vực về máy cắt thái để nghiêncứu, lựa chọn ra một mẫu máy cắt thái thích hợp nhất, phù hợp với yêu cầucông nghệ đã đề ra

- Hỏi ý kiến các chuyên gia trong lĩnh vực thiết kế máy cắt thái, tìm ranhững khó khăn bất cập trong quá trình thiết kế máy, từ đó đưa ra các giảipháp tối ưu để thiết kế máy

- Hỏi ý kiến các chuyên gia trong lĩnh vực sản xuất Nghiên cứu cácyếu tố ảnh hưởng đến năng suất cũng như chất lượng của sản phẩm thái Từ

đó lựa chọn ra các thông số cũng như chế độ vận hành máy tốt nhất

2.2.3 Phương pháp thực nghiệm đơn yếu tố

Cố định một số thông số về cấu tạo và chế độ vận hành, chỉ thay đổimột yếu tố để nghiên cứu ảnh hưởng của 1 số thông số đến chi phí điện năngriêng và chất lượng của sản phẩm thái Qua đó tìm ra giá trị tối ưu của cácthông số làm cơ sở cho việc thiết kế máy Có nhiều yếu tố ảnh hưởng đến chấtlượng của sản phẩm thái và chi phí điện năng riêng như:

- Số vòng quay của đĩa dao

- Góc nghiêng của dao

- Số lượng dao

- Khoảng cách giữa lưỡi dao và tấm kê

- Bề dày của lớp vật liệu thái

- Lực nén ép của vật liệu thái

- Vận tốc cấp liệu

Trong quá trình nghiên cứu, vì điều kiện không cho phép nên không thểđưa tất cả các yếu tố trên vào nghiên cứu thực nghiệm mà cần lựa chọn những

yếu tố chính có ảnh hưởng nhiều đến thông số cần nghiên cứu và loại bỏnhững yếu tố ảnh hưởng không đáng kể đến chất lượng sản phẩm, chi phíđiện năng riêng của máy.

Để lựa chọn các yếu tố có ảnh hưởng nhiều và cần được nghiên cứu,bằng phương pháp thu thập thông tin qua các tài liệu tham khảo đặc biệt làtìm hiểu các mẫu máy thực tế đang sử dụng trong sản xuất ở các cơ sở sảnxuất cũng như trong các trang trại chăn nuôi trong nước, đề tài đã tiến hànhlựa chọn các yếu tố có ảnh hưởng nhiều và cần được nghiên cứu như sau:

Các thông số vào:

Các thông số ra:

- Chất lượng sản phẩm thái (độ đồng đều của đoạn thái);

CHƯƠNG III – CƠ SỞ LÝ THUYẾT CỦA

QUÁ TRÌNH CẮT THÁI

3.1 Cơ sở vật lý của quá trình cắt thái

Các bộ phận làm việc của những máy thái rau cỏ thường dựa theonguyên lý cắt thái bằng cạnh sắc của lưỡi dao Quá trình cắt thái được thựchiện bằng cách di chuyển cạnh góc nhị diện AB (cạnh sắc) hợp bởi hai mặtphẳng của lưỡi dao theo hướng p pháp tuyến với cạnh đó hoặc theo 2 hướngvuống góc với nhau: vừa theo hướng p (hướng cắt pháp tuyến), vừa theohướng q vuông góc với p (hướng cắt tiếp tuyến), nghĩa là theo hướng tổnghợp r

Hình3.1 - Tác dụng cắt thái của lưỡi dao

Thí nghiệm của Viện sĩ Gowrriatskin V.P đã chứng minh rằng nếu cắtthái theo hướng nghiêng sẽ giảm được lực cắt thái và tăng chất lượng cắt thái

so với cắt theo hướng pháp tuyến

Dùng một cân Roobecval, trên đĩa A lần lượt đặt những quả cân N (g),nặng khác nhau, bên này đĩa thay bằng lưỡi dao B, lắp lưỡi quay lên trên Thínghiệm cắt những cọng rơm C có bộ phận D giữ và đè cọng rơm vào lưỡidao, đồng thời di chuyển được cùng với cọng rơm theo tay kéo E dọc theocạnh sắc lưỡi dao với những độ dịch chuyển S mm Kết quả thí nghiệm ghitrong bảng 3.1

Hình 3.2 - Thí nghiệm cắt thái của Gowrriatskin VP

a – dụng cụ thí nghiệm; b – Đồ thị phụ thuộc lực cắt N vào độ dịch chuyển S

Bảng 3.1 Mối quan hệ giữa lực cắt N và độ dịch chuyển S

Từ số liệu thí nghiệm trong bảng 3.1, có thể xây dựng được mối quan

hệ giữa lực cắt N và độ dịch chuyển S theo phương trình:

- Quá trình cắt thái có trượt là quá trình lưỡi dao cưa đứt vật thái vì lưỡidao dù mài sắc đến đâu nhưng khi soi qua kính hiển vi vẫn có độ nhấp nhônhư những răng cưa

- Khi cắt thái có trượt bề rộng lát thái giảm, do đó quá trình cắt thái dễ

tích F (cm2) sẽ có bề rộng bp nhỏ hơn bề rộng bn khi thái đoạn S thái khôngtrượt (theo phương N) cùng với diện tích F đó Trên hình 3.3 ta có:

Hình 3.3 - Tác dụng cắt trượt giảm chiều rộng lát thái

- Do tính đàn hồi của vật thái cũng làm giảm lực thái Các vật thái trongnông nghiệp thường có tính đàn hồi và nhiều thớ, tạo điều kiện thuận lợi choquá trình lưỡi dao vừa nén vừa trượt tương đối với chỗ tiếp xúc với vật thái.Nếu vật cứng rắn không đàn hồi, ít thớ thì cắt trượt bằng lưỡi dao không pháthuy tác dụng

3.2 Áp suất cắt thái riêng

Áp suất cắt thái riêng q là yếu tố chủ yếu trực tiếp đảm bảo quá trìnhcắt đứt vật liệu và liên quan đến các yếu tố khác thuộc phạm vi dao thái và vật

S



Nếu thái chặt bổ (không trượt):

Khi cắt thái các vật đàn hồi, áp suất riêng gây ra hai giai đoạn: đầu tiên

là lưỡi dao nén ép vào vật thái một đoạn, rồi cắt đứt vật thái Trong quá trình

lưỡi dao đi vào vật thái còn phải khắc phục các lực ma sát T1 do áp lực cản

sắc lưỡi dao

Nếu gọi Pt là lực cản cắt thì: Q = Pt+T1+T2cos

Hình 3.4 - Sơ đồ quá trình cắt thái bằng lưỡi dao a- Lưỡi dao nén và cắt đứt; b- Lưỡi dao có góc mài  (ở một phía)ở một phía)

3.3 Những yếu tố ảnh hưởng đến quá trình cắt thái

3.3.1 Độ sắc của lưỡi dao

Độ sắc của lưỡi dao chính là bề dày s (mm) của cạnh sắc lưỡi dao Đối

như bắt đầu cùn và thái kém

Rõ ràng độ sắc s càng lớn thì áp suất riêng q càng tăng Nếu gọi ứngsuất cắt của vật thái là c thì: q = sc

3.3.2 Góc cắt thái

cắt thái được xác định như sau:

    

Góc đặt dao  phải tính toán thiết kế sao cho lớp rau củ khi được daothái xong và tiếp tục được cuốn vào sẽ không chạm vào mặt dao, tránh ma sát

thái, vận tốc rau cuốn vào bộ phận thái và dạng cạnh sắc của lưỡi dao,

Hình 3.5 - Góc cắt thái

Góc mài dao σ càng nhỏ càng tốt, nhưng vì độ bền vật liệu làm dao có

12

3.3.3 Độ bền của vật liệu làm dao

Dao có độ bề cao thì lâu cùn, thái tốt Khi đó, công nén lớp vật thái dolưỡi dao tác động lúc bắt đầu cắt sẽ ít tốn hơn và công cản cắt thái cũng nhỏ

của lưỡi dao và vật thái

Hình 3.6 - Đồ thị phụ thuộc của lực cắt với độ thái sâu λ

3.3.4 Vận tốc của dao thái

Vận tốc của dao thái ảnh hưởng quá trình cắt thái, thể hiện cụ thể bằng

đồ thị thực nghiệm biểu diễn sự biến thiên của áp suất riêng q (hoặc lực cắt

động trượt tương đối của lưỡi dao trên vật thái

Hình 3.8 - Vận tốc của điểm M trên cạnh sắc lưỡi dao

Theo định nghĩa của Gơriatskin, góc hợp bởi vận tốc v với thành phầnpháp tuyến vn gọi là góc trượt  , tỉ số giữa trị số vận tốc tiếp tuyến vt và vậntốc pháp tuyến vn gọi là hệ số trượt :

t n

v tg v

   

với vật thái chỉ có một lực pháp tuyến cắt thái (thẳng góc với lưỡi dao) theophương vận tốc với lưỡi dao, quá trình cắt thái chặt bổ, chỉ có lực pháp tuyến

và không có lực tiếp tuyến

nhiên có cả lực tiếp tuyến và lực pháp tuyến (nhưng lực tiếp tuyến này chưagây được hiện tượng trượt vì ma sát)

Hình 3.9 - Phân tích các lực tác động giữa lưỡi dao và vật thái

a) các lực do rau tác động vào dao; b) các lực do dao tác động vào rau với

Trường hợp góc trượt    ' quá trình cắt thái có trượt tương đối giữadao và vật thái, do tác dụng của lực tiếp tuyến đủ lớn thắng được hiện tượng

ma sát

3.3.6 Quan hệ giữa dao thái và tấm kê thái

- Khe hở giữa cạnh sắc của lưỡi dao và cạnh sắc của tấm kê

Thực nghiệm cho ta thấy ảnh hưởng thể hiện bằng sự phụ thuộc công

N tương đối nhỏ

thể bẻ gập thân vật thái xuống lọt vào khe hở và kéo đứt nó, giảm chất lượng

độ dịch chuyển vượt quá giới hạn lưỡi dao và có thể va vào tấm kê gây hưhỏng máy

Ngoài ra, ở trống lắp dao quay với số vòng quay lớn, gây lực ly tâm,

kê Đây là một yêu tố ảnh hưởng trong trường hợp cắt kiểu “kéo cắt”, có mộtcạnh sắc lưỡi dao nữa (ở đây là cạnh sắc tấm kê) cùng phối hợp kẹp và cắt vật

thái Góc BAC hợp bởi cạnh sắc lưỡi dao AC và cạnh sắc tấm kê AB nói

3.3.7 Độ bền và chất lượng của vật thái

Hình 3.12 - Đồ thị phụ thuộc của q tới W%

Cụ thể ở đây là vấn đề lực cản cắt thái P của vật thái, độ ẩm W% củavật thái Thực nghiệm cho ta đồ thị chỉ sự phụ thuộc của áp suất cắt thái riêng

cắt thái riêng tăng dần, nhưng khi W>15% thì áp suất riêng lại giảm đi