Thiết kế và chế tạo máy bóc vỏ lụa hạt lạc rang tự động LR-K50

Công nghệ chế biến nông sản ngày càng phát triển ở hầu hết các nước trên thế giới. Việc chế biến đa dạng hóa các sản phẩm nông nghiệp nói chung và từ lạc nói riêng là hết sức cần thiết. Do đó, việc nghiên cứu thiết kế và chế tạo máy bóc vỏ lụa hạt lạc rang LR-K50 làm việc theo nguyên lý khí động với năng suất 50 kg/h có ý nghĩa quan trọng góp phần nâng cao giá trị sản xuất lạc hiện nay ở Việt Nam.

Tạp chí Khoa học Đại học Huế: Kỹ thuật Công nghệ; ISSN 2588–1175 Tập 127, Số 2A, 2018, Tr 19–29; DOI: 10.26459/hueuni-jtt.v127i2A.4939 THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO MÁY BÓC VỎ LỤA HẠT LẠC RANG TỰ ĐỘNG LR-K50 Giản Tư Hòa1, Nguyễn Quang Lịch2, Trần Võ Văn May2, Trần Đức Hạnh2, Phan Tôn Thanh Tâm2 Trường Cao đẳng Cơ điện – Xây dựng Nông Lâm Trung Bộ Trường Đại học Nơng Lâm, Đại học Huế Tóm tắt: Công nghệ chế biến nông sản ngày phát triển hầu giới Việc chế biến đa dạng hóa sản phẩm nơng nghiệp nói chung từ lạc nói riêng cần thiết Do đó, việc nghiên cứu thiết kế chế tạo máy bóc vỏ lụa hạt lạc rang LR-K50 làm việc theo nguyên lý khí động với suất 50 kg/h có ý nghĩa quan trọng góp phần nâng cao giá trị sản xuất lạc Việt Nam Nghiên cứu thiết kế chế tạo máy LRK50 xác định số thông số máy buồng bóc dạng hình trụ kích thước 200 × 250 × mm, chiều dài × chiều rộng × chiều cao tương ứng 760 × 560 × 1200 mm Kết cấu máy đơn giản, gọn nhẹ, dễ di chuyển, làm việc ổn định suất phù hợp Kết khảo nghiệm cho thấy máy LR-K50 có suất đạt 40–60 kg/h tùy theo loại lạc áp suất dịng khí cung cấp Máy làm việc ổn định có hiệu suất bóc vỏ hạt lạc rang cao đạt 96,2% áp suất dịng khí cung cấp bar góc đặt đầu phun nghiêng 45° so với thành buồng bóc Từ khóa: lạc rang, máy bóc vỏ lạc, LR-K50, chế tạo máy Đặt vấn đề Việt Nam nước nước mạnh sản xuất nông nghiệp Sản xuất tiêu thụ mặt hàng nông sản nước ta ngày tăng số lượng chất lượng đạt kim ngạch xuất 36–37 tỷ USD năm 2017 [1] Có thành tựu đa dạng sản phẩm sản xuất nông nghiệp từ trồng đến vật ni Chính vậy, sản xuất sản phẩm nơng nghiệp ngành đóng vai trị quan trọng cấu kinh tế nước ta năm tới Tuy nhiên, thực tế cho thấy Việt Nam có giá trị nơng sản thấp so với nước khác Thái Lan, Ấn Độ Malaysia Ngun nhân cơng nghệ chế biến cịn hạn chế [2] Cơng nghệ sở chế biến nông sản Việt Nam thời gian dài quan tâm đầy đủ: phần khó khăn nguồn vốn đầu tư nên trình độ cơng nghệ thấp chậm đổi tổn thất sau thu hoạch cao Để nâng cao giá trị sản phẩm nông sản nhằm tăng giá trị tiêu thụ nước xuất loại sản * Liên hệ: quanglichckcn@huaf.edu.vn Nhận bài: 14–8–2018; Hoàn thành phản biện: 17–8–2018; Ngày nhận đăng: 4–9–2018 Giản Tư Hòa Cs Tập 127, Số 2A, 2018 phẩm này, việc thay đổi giống trồng kỹ thuật canh tác việc chế biến lạc sau thu hoạch đóng vai trị quan trọng Lạc (Arachis hypogaea L.) thực phẩm nhiều quốc gia giới trồng nhu cầu ngày mở rộng phát triển sản xuất Điều kiện đất đai khí hậu Việt Nam phù hợp cho lạc sinh trưởng phát triển Tuy nhiên, cơng nghệ chế biến lạc cịn nhiều hạn chế nhiều cơng đoạn cịn thực thủ công Các nghiên cứu nước tập trung vào cơng đoạn thu hoạch, bóc vỏ sấy lạc nhân Gần sản phẩm lạc rang chế biến từ lạc nhân để ứng dụng công nghệ chế biến bánh kẹo tiêu thụ có thị trường rộng nên số sở nước nghiên cứu nhập máy bóc vỏ lụa hạt rang mẫu TMTP-0A12 khí Tân Minh phân phối, mẫu Mouyoan RB200 Trung Quốc, hay mẫu máy khí Viễn Đơng [3, 4] Nhìn chung, mẫu máy làm việc chủ yếu theo nguyên lý chà xát, nên tỷ lệ hư hỏng hạt cao, đặc biệt giống lạc khu vực miền Trung có hạt nhỏ, độ giịn cao lớp vỏ lụa mỏng Do đó, việc nghiên cứu chế tạo mẫu máy bóc vỏ lụa lạc rang có cơng suất phù hợp với điều kiện sản xuất vừa nhỏ có hiệu bóc vỏ cao sản phẩm sau bóc vỏ có chất lượng đảm bảo yêu cầu cấp thiết cần nghiên cứu triển khai ứng dụng đáp ứng nhu cầu chế biến lạc Vật liệu phương pháp Lạc sử dụng cho thí nghiệm giống lạc L14 trồng phổ biến địa bàn tỉnh Bình Định tỉnh khu vực miền Trung Kích thước hạt lạc có chiều rộng 8–10 mm, chiều cao 10–15 mm, độ ẩm vỏ lụa 0,05 Như vậy, qua kết phân tích trên, áp suất dịng khí sử dụng thay đổi khoảng 5–8 bar đạt hiệu suất bóc cho phép Tuy nhiên, góc đặt đầu phun phải mức 45° hợp lý cho việc chế tạo buồng bóc máy bóc vỏ lụa hạt lạc rang 3.3 Kết thực nghiệm thay đổi áp suất góc đặt đầu phun nghiêng 45° Sau thí nghiệm 1, góc đặt vịi phun góc nghiêng 45° so với thành buồng bóc phù hợp Máy chế tạo, lắp đặt khảo nghiệm khoa Cơ khí – Chế tạo, trường Cao đẳng Cơ điện – Xây dựng Nơng Lâm Trung Bộ Áp suất dịng khí cung cấp cho máy từ máy khí nén Hitachi có giá trị thay đổi từ đến bar trình khảo nghiệm Khối lượng lạc rang đưa vào khảo nghiệm cho mẻ bóc theo chế độ cài đặt sẵn 300 g với thời gian bóc mẻ 20 giây Thí nghiệm triển khai để đánh giá hiệu bóc vỏ lụa hạt lạc rang Kết phân tích so sánh thống kê One-Way Anova cho giá trị trung bình hiệu suất bóc vỏ mẫu máy LR-K50 giá trị áp suất dịng khí 5, 6, bar trình bày Bảng Bảng Hiệu suất bóc vỏ trung bình máy LR-K50 thay đổi áp suất dịng khí cung cấp khoảng 5–8 bar cố định góc nghiêng vịi phun 45° Áp suất dịng khí (bar) Thời gian (giây) Khối lượng (g) Hiệu suất nhỏ (%) Hiệu suất lớn (%) Hiệu suất bóc vỏ trung bình (%) 20 300 63,3 8,0 86,7 ± 1,7a 20 300 67,3 88,3 92,2 ± 2,6b 20 300 69,3 96,7 96,2 ± 0,7b 20 300 67,0 94,0 92,3 ± 3,9b * Các giá trị cột có chữ khác khác biệt có ý nghĩa thống kê (p < 0,05); số lần lặp n = 25 Giản Tư Hòa Cs Tập 127, Số 2A, 2018 Kết phân tích Bảng cho thấy hiệu suất bóc vỏ mẫu máy LR-K50 áp suất dịng khí cung cấp bar (96,2%) cao so với hiệu suất máy làm việc áp suất dịng khí (86,7%), (92,2%) bar (92,3%) Tuy nhiên, áp suất dịng khí cung cấp khoảng 6–8 bar hiệu suất bóc vỏ lụa máy có khác nhau, giá trị khơng lớn sai khác khơng có ý nghĩa mặt thống kê với mức ý nghĩa 95% (p > 0,05) Trong đó, hiệu suất máy áp suất dịng khí khoảng 6–8 bar cao áp suất bar có ý nghĩa mặt thống kê (p < 0,05) Mặt khác, kết khảo nghiệm cho thấy áp suất dòng khí cung cấp lên bar khơng hiệu suất bóc vỏ lụa có xu giảm so với áp suất bar mà khả vỡ hạt sau q trình bóc vỏ lụa có xu tăng lên (Hình 4) Hình Lạc sau bóc vỏ lụa áp suất dịng khí bar (hình trái) bar (hình phải) Việc bóc vỏ lụa lạc rang với áp suất dịng khí cung cấp lớn (8 bar) có khả làm vỡ hạt cao Nguyên nhân áp suất dịng khí cung cấp lớn tăng khả va đập hạt với hạt lạc với thành buồng bóc Q trình bóc vỏ lụa hạt lạc buồng bóc xẩy theo hai giai đoạn: giai đoạn đầu, hạt va đập vào thành buồng bóc; giai đoạn sau, hạt va đập chà xát với theo dịng khí cung cấp dạng xoắn ốc (do đầu phun với góc đặt đầu phun 45°) Bên cạnh đó, việc tăng áp suất dịng khí làm cho vận tốc hạt di chuyển buồng bóc tăng lên, đồng thời độ xốy hạt sau bóc vỏ lụa tăng theo Trong hạt lạc dễ vỡ bóc vỏ lụa lớp vỏ lụa đóng vai trị lớp bảo vệ tăng cường liên kết hạt Mặt khác, việc sử dụng dịng khí có áp suất lớn địi hỏi máy nén khí có cơng suất lớn, số lượng xylanh nén tăng tăng thêm chi phí cho việc lắp đặt máy Chính vậy, việc sử dụng áp suất dịng khí cung cấp cho máy cần ổn định mức bar để đảm bảo cho hiệu suất bóc vỏ chất lượng hạt lạc sau bóc Tuy nhiên, kết khảo nghiệm cho thấy áp suất dịng khí cung cấp lên bar tỷ lệ hạt lạc sau bóc vỡ đơi thường khoảng 70–80% – tỷ lệ cao Do đó, cần có nghiên cứu để hạn chế tỷ lệ hạt vỡ sau bóc vỏ đáp ứng yêu cầu đa dạng hóa sản phẩm lạc rang cho chế biến thực phẩm, bánh kẹo Thảo luận Máy bóc vỏ hạt lạc rang LR-K50 sử dụng ngun lý bóc khí động bước đầu cho thấy hiệu bóc vỏ cao 95% Tuy nhiên, thực tế khảo nghiệm cho thấy suất máy đạt khoảng 40–60 kg/h Nguyên nhân có khác độ chín sản 26 jos.hueuni.edu.vn Tập 127, Số 2A, 2018 phẩm mức độ rang khác nhau, thời gian làm việc máy nén khí khơng trì áp suất nén ổn định cần thiết Việc áp suất khí nén thay đổi q trình vận hành ảnh hưởng đến suất hiệu suất bóc vỏ; điều Lim cs khẳng định [5] Máy bóc vỏ hạt lạc rang LR-K50 có cơng suất tiêu thụ điện tương đối thấp (1 kW/h) so với mẫu máy Cơ khí Viễn Đơng (2,5 kW/h) mẫu máy Mouyoan RB200 (3,5 kW/h) tập đoàn Mouyoan, Trung Quốc [3] Bên cạnh đó, việc thay đổi áp suất dịng khí cung cấp cho đầu phun thay đổi khoảng 5–8 bar cho thấy hiệu suất có khác khơng có ý nghĩa mặt thống kê; điều Mohammed Hassan nêu lên kết nghiên cứu thiết kế đánh giá hiệu hoạt động máy bóc vỏ hạt điều nghiên cứu Ugwuoke cs phân tích ảnh hưởng trình chế tạo đến hiệu suất làm việc máy bóc tách vỏ lạc [6, 7] Nghiên cứu cho thấy việc thay đổi góc đặt đầu phun có ảnh hưởng lớn đến hiệu suất bóc vỏ hạt lạc rang máy Nguyên nhân việc thay đổi góc đặt đầu phun nghiêng so với thành buồng bóc làm thay đổi hướng dịng khí đặc trưng trạng thái dịng khí buồng bóc Điều dẫn đến khả va đập hạt vào thành va đập hạt với có thay đổi Đặc biệt, góc nghiêng 45° tạo dịng xốy tốt Ngồi việc va đập, có khả có chà xát ma sát hạt tạo thành dịng xốy di chuyển buồng bóc Việc thay đổi thông số cấu tạo máy làm thay đổi suất làm việc nhiều nghiên cứu thiết kế chế tạo máy khẳng định nghiên cứu Raghtate Handa ảnh hưởng cơng suất máy, tốc độ cấp liệu, nghiên cứu Ugwuoke cs khẳng định hiệu suất làm việc máy rang xay hạt điều phụ thuộc vào yếu tố kích thước, kiểu dáng buồng bóc tốc độ động [8, 9] Kết luận Máy LR-K50 sử dụng khí nén có hiệu suất bóc vỏ lụa hạt lạc rang cao, suất làm việc ổn định khoảng 40–60 kg/h thay đổi hai chế độ làm việc tự động thủ công Kết cấu máy gọn nhẹ, chế tạo đơn giản Kết nghiên cứu thiết kế, chế tạo khảo nghiệm cho thấy máy LR-K50 có hiệu suất bóc vỏ cao góc đặt đầu phun so với thành buồng bóc góc nghiêng 45° áp suất cung cấp cho dịng khí bar Tuy nhiên, áp suất dịng khí cung cấp tăng lên hiệu suất bóc vỏ có xu hướng giảm, đồng thời tăng khả vỡ vụn hạt lạc sau bóc Bên cạnh đó, việc tính tốn mặt lý thuyết chưa đầy đủ, chưa chế tạo nhiều mẫu máy, phận buồng bóc chưa thực nghiệm thay đổi nhiều kết cấu khác nguyên nhân dẫn đến tỷ lệ hạt lạc sau bóc vỏ bị vỡ đơi cịn cao (70–80%) 27 Giản Tư Hòa Cs Tập 127, Số 2A, 2018 Tài liệu tham khảo Tổng cục thống kê (2/2018), Tình hình kinh tế xã hội năm 2017 – 2018, Trung tâm Tư liệu Dịch vụ Thống kê, Tổng Cục Thống kê Tổng Cục Thống Kê, 54 Nguyễn Chí Thanh, Đống Đa, Hà Nội Cục Xúc tiến Thương Mại, Bộ Cơng Thương (3/2018), Tình hình sản xuất nhập số nông sản Việt Nam năm 2017– 2018, Cục Xúc tiến Thương Mại, Bộ Công Thương Hà Nội p 25 Cơ khí Viễn Đơng (2012) Máy bóc vỏ lụa đậu phộng [cited 2018 June 20]; Available from: https://cokhiviendong.com/may-boc-vo-lua-dau-phong/ Cơ khí Tân Minh (2014) Máy bóc vỏ lạc TMTP-OA18 [cited 2018 August 2]; Available from: http://maythucphamtanminh.com/may-boc-tach-hat-ngo-tmtp-oa18.html Lim, Bo Yuan, Shamsudin Rosnah, Baharudin BT Hang Tuah, Yunus, Robiah (2015) A review of processing and machinery for Jatropha curcas L fruits and seeds in biodiesel production: harvesting, shelling, pretreatment and storage Renewable and Sustainable Energy Reviews, 2015 52: p 991–1002 Mohammed, A and A.B Hassan, Design and Evaluation of a Motorized and Manually Operated Groundnut Shelling Machine International Journal of Emerging Trends in Engineering and Development (UK), 2012 4(2): p 673–682 Ugwuoke, I.C., O.J Okegbile, and I.B Ikechukwu, Design and Fabrication of Groundnut Shelling and Separating Machine Department of Mechanical Engineering, Federal University of Technology Minna, Niger State, Nigeria International Journal of Engineering Science Invention ISSN (Online), 2014: p 2319– 6734 Ugwuoke, I.C., Okegbile O.J, I.B Ikechukwu and Jonh Robert Temitope (2014), Design and Development of Manually Operated Roasted Groundnut Seeds Peeling Machine International Journal of Recent Development in Engineering and Technology, 2014 2(4) Raghtate, A.S and D.C Handa (2014), Design consideration of groundnut sheller machine Department Of Mechanical Engineering, KDK College of Engineering, Nagpur International Journal of Innovative Research in Science And Technology, 2014 28 jos.hueuni.edu.vn Tập 127, Số 2A, 2018 DESIGN AND FABRICATION OF ROASTED PEANUTS PEELING AUTO-MACHINE LR-K50 Gian Tu Hoa1, Nguyen Quang Lich2, Tran Vo Van May2, Tran Duc Hanh2, Phan Ton Thanh Tam2 College Electro-Mechanics, Construction And Agro-Forestry Of Central Vietnam University of Agriculture and Forestry, Hue University Abstract: Recently, agricultural product processing technology is developing in most of the countries in the world The diversification of products from agricultural production, in general, and from peanut production, in particular, is very important Therefore, designing and fabricating roasted peanut peeling machine (LR-K50) working according to the principle of aerodynamics with the productivity of 50 kg/h play an important role in improving the peanut production values in Vietnam The roasted peanut peeling machine (LR-K50) has a size of 760 × 560 × 1200 mm with a cylindrical peeling chamber (200 × 250 × mm) The construction is simple with a lightweight, easy to operate with a suitable production capacity The experimental results indicated that LR-K50 has a yield of around 40–60 kg/h depending on the type of peanut and air pressure supply The machine operates stably with an efficiency as high as 96,2% under an air pressure supply of bar and the angle spray of the nozzle at 45° Keywords: roasted peanut, peeling machine, LR-K50, fabrication 29 ... cao 10–15 mm, độ ẩm vỏ lụa