Đồ án khoa cơ điện, điện tử, đại học lạc hồng (11)

ĐẠI HỌC LẠC HỒNG
KHOA CƠ ĐIỆN ĐIỆN TỬ
---

BÁO CÁO NGHIÊN CỨU KHOA HỌC

Đề tài:

NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ, CHẾ TẠO ỨNG
DỤNG THIẾT BỊ TỰ ĐỘNG GỌT VỎ VÀ THÁI
LÁT CHUỐI BƠM

NGUYỄN MINH TRÍ
HỒ TRẦN THIỆN TRUNG
NGUYỄN VĂN THÀNH
BÙI PHAN THIỆN ĐỨC

Đồng nai, 06/2022


ĐẠI HỌC LẠC HỒNG
KHOA CƠ ĐIỆN ĐIỆN TỬ
---

BÁO CÁO NGHIÊN CỨU KHOA HỌC

Đề tài:

NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ, CHẾ TẠO ỨNG
DỤNG THIẾT BỊ TỰ ĐỘNG GỌT VỎ VÀ THÁI
LÁT CHUỐI CHIÊN

Chuyên ngành: Cơ Điện Tử

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC
TS PHẠM VĂN TOẢN


Đồng nai, 06/2022


LỜI CẢM ƠN
Với lịng biết ơn sâu sắc và tình cảm chân thành cho phép tôi gửi lời cảm ơn chân
thành nhất tới:
Trường Đại học Lạc Hồng, khoa Cơ điện-Điện tử cùng các giảng viên đã tận
tình chỉ dạy và tạo điều kiện giúp đỡ tơi trong q trình học tập, nghiên cứu và hoàn
thành đề tài nghiên cứu khoa học.
Đặc biệt tơi xin bày tỏ lịng biết ơn sâu sắc đến Thầy Phạm Văn Toản người
hướng dẫn và cũng là người đã ln tận tình hướng dẫn, chỉ bảo, giúp đỡ và động
viên tơi trong suốt q trình nghiên cứu và hoàn thành đề tài nghiên cứu này.
Cảm ơn gia đình, bạn bè và đồng nghiệp đã ln khích lệ, động viên và giúp đỡ
tơi trong q trình học tập và nghiên cứu khoa học.
Mặc dù đã cố gắng rất nhiều, nhưng bài luận không tránh khỏi những thiếu sót,
tơi rất mong nhận được sự thơng cảm, chỉ dẫn, giúp đỡ và đóng góp ý kiến của các
nhà khoa học, của quý thầy cô, các cán bộ quản lý và các bạn đồng nghiệp.
Xin chân thành cảm ơn!

Đồng Nai, tháng 6 năm 2022
Sinh viên thực hiện
BÙI PHAN THIỆN ĐỨC
NGUYỄN VĂN THÀNH
NGUYỄN MINH TRÍ

HỒ TRẦN THIỆN TRUNG


LỜI CAM ĐOAN
Tơi xin cam đoan cơng trình nghiên cứu là của tôi, các số liệu, kết quả nêu ra
trong đồ án tốt nghiệp là trung thực và chính xác.
Tơi xin cam đoan mọi sự giúp đỡ cho việc thực hiện đồ án tốt nghiệp này đã
được xin phép, tất cả các thơng tin trích dẫn trong luận văn đều được ghi rõ nguồn
góc.

Sinh viên thực hiện
BÙI PHAN THIỆN ĐỨC
NGUYỄN VĂN THÀNH
NGUYỄN MINH TRÍ
HỒ TRẦN THIỆN TRUNG


MỤC LỤC
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU, LUẬN GIẢI VỀ
MỤC TIÊU VÀ NHỮNG NỘI DUNG NGHIÊN CỨU CỦA ĐỀ TÀI...................1
1.1. Đặt vấn đề.......................................................................................................1
1.2. Tổng quan.......................................................................................................1
1.2.1. Tình hình trồng và chế biến chuối tại tỉnh Đồng Nai................................1
1.2.2. Thực trạng cơng nghệ thái lát và bóc vỏ củ quả trong và ngồi nước.......4
1.2.3. Tình hình nghiên cứu trong và ngồi nước...............................................6
1.2.4. Thảo luận..................................................................................................8
CHƯƠNG 2: NỘI DUNG, PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU VÀ PHƯƠNG ÁN
THỰC HIỆN............................................................................................................... 9
2.1. Khái quát chung quy trình thuyết kế...............................................................9
2.2. Nội dung nghiên cứu.....................................................................................10

2.3. Phương pháp nghiên cứu...............................................................................10
2.3.1. Cách tiếp cận...........................................................................................10
2.3.2. Phương pháp nghiên cứu, kỹ thuật sử dụng............................................10
CHƯƠNG 3: VẬT LIỆU CƠ SỞ THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO MƠ HÌNH GỌT
VỎ CHUỐI...............................................................................................................12
3.1. Vật liệu nghiên cứu và cơ sở lí thuyết...........................................................12
3.1.1. Vật liệu nghiên cứu.................................................................................12
3.1.2. Tính chất vật lí cơ bản của quả chuối:.....................................................13
3.2. Xác định nguyên lý cấu tạo và nguyên lý làm việc.......................................14
3.2.1. Yêu cầu kỹ thuật của mơ hình.................................................................14
3.2.2. Ngun lý cấu tạo của mơ hình...............................................................14
3.3. Tổng quan mơ hình gọt vỏ chuối..................................................................15


3.3.1. Tổng quan...............................................................................................15
3.3.2. Thiết kế mơ hình.....................................................................................17
3.3.2.1. Băng chuyền......................................................................................17
3.3.2.2. Cụm cơ cấu dao gọt............................................................................18
3.3.2.3. Bộ dao................................................................................................20
3.3.2.4. Lưỡi dao.............................................................................................21
3.3.2.5. Chi tiết lị xo......................................................................................22
3.3.2.6. Cách bố trí..........................................................................................23
3.3.2.7. Bộ con lăn và cụm cơ cấu lị xo đẩy...................................................27
3.3.2.8. Bộ truyền động xích...........................................................................32
3.4. Tổng quan mơ hình thái lát chuối..................................................................35
3.4.1. Tổng quan...............................................................................................35
3.4.2. Tính tốn và thiết kế cơ khí.....................................................................35
3.4.2.1. Khung máy.........................................................................................36
3.4.2.2. Băng chuyền......................................................................................36
3.4.2.3. Cơ cấu thái lát....................................................................................37

CHƯƠNG 4: KẾT LUẬN........................................................................................39
4.1. Kết quả đạt được...........................................................................................39
4.2. Tính mới và tính sáng tạo..............................................................................39
4.3. Khả năng áp dụng.........................................................................................39
4.4. Hiệu quả kinh tế............................................................................................40
4.5. Hiệu quả kỹ thuật..........................................................................................40
TÀI LIỆU THAM KHẢO……………………………………………………….41


MỤC LỤC HÌNH ẢNH
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU, LUẬN GIẢI VỀ
MỤC TIÊU VÀ NHỮNG NỘI DUNG NGHIÊN CỨU CỦA ĐỀ T
Hình1.1: Biểu đồ biểu diễn diện tích đất trồng chuối tăng qua từng năm ở tỉnh
Đồng Nai (nguồn: Cục Thống kê tỉnh Đồng Nai)......................................................2
Hình1.2: Quy trình chế biến bảo quản chuối chiên..................................................3
Hình1.3: Cơng đoạn gọt vỏ và thái lát tại cơ sở rau củ quả Cường Hoa.................3
Hình1.4: Máy bóc khoai tây, cà rốt..........................................................................4
Hình1.5: Máy bóc vỏ sắn..........................................................................................4
Hình1.6: Máy thái rau củ quả đa năng....................................................................5
Hình1.7: Máy thái táo mèo, chuối hột......................................................................5
Hình1.8: Dây chuyền chế biến chuối chiên Gelgoo..................................................5
Hình1.9: Dây chuyền chế biến chuối, cà rốt, khoai tây của Longer Food
Machinery.................................................................................................................5
CHƯƠNG 2: NỘI DUNG, PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU VÀ PHƯƠNG ÁN
THỰC HIỆN Y
Hình2.1: Sơ đồ quy trình thiết kế..............................................................................9
CHƯƠNG 3: VẬT LIỆU CƠ SỞ THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO MƠ HÌNH GỌT
VỎ CHUỐI

Hình 3.1: Chuối bơm………………………………………………………………………

12
Hình 3.2: Sinh viên đo thực tế……………………………………………………………13
Hình 3.3: Tổng thể mơ hình gọt vỏ chuối dạng 3D……………………………………15
Hình 3.4: Năm cụm cơ cấu chính của máy……………………………………………..16
Hình 3.5: Băng tải..................................................................................................17
Hình 3.6: Cơ cấu dao cắt sử dụng lực đàn hồi của lị xo........................................18
Hình 3.7: Cơ cấu dao cắt sử dụng cơ cấu khí nén để cố định................................18


Hình 3.8: Bộ dao....................................................................................................20
Hình 3.9: Lưỡi dao………………………………………………………………………...21
Hình 3.10: Lị xo kết nối với bộ
dao……………………………………………………..22
Hình 3.11: Cách bố trí dao……………………………………………………………….23
Hình 3.12: Lưỡi dao góc 90…………………………………………………………….23
Hình 3.13: Lưỡi dao góc 60…………………………………………………………….24
Hình 3.14: Lưỡi dao góc 30…………………………………………………………….24
Hình 3.15: Lưỡi dao góc 180…………………………………………………………...25
Hình 3.16: Lưỡi dao góc 150.................................................................................25
Hình 3.17: Lưỡi dao góc 120.................................................................................24
Hình 3.18: Nhựa MC..............................................................................................27
Hình 3.19: Hình ảnh tổng quan bộ con lăn............................................................27
Hình 3.20: Khoảng cách từ tâm của 2 bộ con lăn..................................................28
Hình 3.21: Đường kính đỉnh của con lăn...............................................................28
Hình 3.22: Con lăn chủ động.................................................................................29
Hình 3.23: Con lăn bị động....................................................................................29
Hình 3.24: Cấu tạo con lăn chủ động.....................................................................29
Hình 3.25: Cấu tạo con lăn bị động.......................................................................29
Hình 3.26: Hình ảnh tổng quan cụm cơ cấu lị xo..................................................30
Hình 3.27: Gối đỡ 1................................................................................................30

Hình 3.28: Lị xo điều chỉnh đường kính chuối......................................................31
Hình 3.29: Gối đỡ 2................................................................................................31
Hình 3.30: Trục dẫn hướng....................................................................................32
Hình 3.31: Tổng quan về bộ truyền động xích........................................................32
Hình 3.32: Bộ truyền động xích..............................................................................33
Hình 3.33: Xích 06b-1............................................................................................33
Hình 3.34: Thơng số của xích 06B-1......................................................................34
Hình 3.35: Cách bố trí............................................................................................34
Hình 3.36: Mơ hình thái lát chuối được vẽ bằng Solidwork...................................35


Hình 3.37: Khung mơ hình thái lát chuối...............................................................36
Hình 3.38: Băng chuyền.........................................................................................36
Hình 3.39: Cơ cấu thái lát......................................................................................37
Hình 3.40: Tấm gạt................................................................................................37
Hình 3.41: Bộ dao thái lát......................................................................................38


MỤC LỤC BẢNG BIỂU
Bảng 3.1: Thành phần hoá học của quả chuối……………….................................13
Bảng 3.2: Số liệu đo thực tế của chuối………………………………………………..14
Bảng 3.3: So sánh máy gọt chạy theo dao cắt và cánh tay ép khí nén……………19


CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU, LUẬN
GIẢI VỀ MỤC TIÊU VÀ NHỮNG NỘI DUNG NGHIÊN CỨU
CỦA ĐỀ TÀI
1.1. Đặt vấn đề
Việt Nam có nhiều loại cây ăn trái có giá trị kinh tế cao, nhiều loại cây đặc sản
của Việt Nam đã được cấp chỉ dẫn địa lý, trong đó chuối có diện tích chiếm 19% tổng

diện tích cây ăn trái của Việt Nam, sản lượng hàng năm khoảng 1,4 triệu tấn. Là “thủ
phủ” xuất khẩu chuối, tỉnh Đồng Nai hiện có gần 10.458 ha chuối và hàng năm tăng
thêm từ 3,5 đến 4 ngàn ha. Hiện nay, thị trường tiêu thụ trong nước và xuất khẩu đối
với quả chuối tươi và các sản phẩm chế biến từ chuối ngày càng mở rộng. Các sản
phẩm được làm từ chuối có trên thị trường như: chuối sấy, chuối chiên,... Để thực
hiện bất kỳ các sản phẩm nào từ chuối đều phải trải qua quá trình cắt gọt, sơ chế để
trở thành một loại thực phẩm hoàn thiện. Tuy nhiên, việc cắt gọt chủ yếu là thủ công,
bán tự động do đó tốn nhiều thời gian, chi phí dẫn đến năng suất giảm và khơng đảm
bảo an tồn lao động.Việc thay thế sức người bằng thiết bị máy móc là một điều cần
thiết đối với thời điểm hiện tại góp phần thúc đẩy cơng nghiệp hóa và hiện đại hóa đất
nước. Việc tự động hóa một khâu trong dây chuyền sản xuất cho phép giảm giá thành
và nâng cao chất lượng sản phẩm. Vì vậy chúng tơi thực hiện đề tài “Nghiên cứu thiết
kế, chế tạo ứng dụng thiết tự động gọt vỏ” với mục tiêu nghiên cứu nhằm xây dựng
mơ hình cắt gọt vỏ chuối, từ đó tìm ra chế độ cắt hợp lí để giảm thời gian, chi phí
trong q trình sản xuất và nâng cao chất lượng sản phẩm.

1.2. Tổng quan
1.2.1. Tình hình trồng và chế biến chuối tại tỉnh Đồng Nai
Theo số liệu của Cục Thống kê tỉnh Đồng Nai, hiện nay diện tích trồng chuối
trong tỉnh là hơn 10.458 ha chuối và hàng năm tăng thêm từ 3,5 đến 4 ngàn ha được
trình bày trên hình 1.1. Các địa phương có diện tích trồng chuối lớn là Trảng Bom,
Thống Nhất, Định Quán và Xuân Lộc. Sản lượng chuối thu hoạch hàng năm của tỉnh
đạt khoảng 250 ngàn tấn. Các giống chuối được trồng phổ biến là giống chuối già
Nam Mỹ, chuối Bơm, chuối Sứ, chuối Cau. Chuối sau khi thu hoạch được tiêu thụ
1


chủ yếu thông qua xuất khẩu và một phần được tiêu thụ trực tiếp trong nước. Bên
cạnh đó, chuối cũng được chế biến thành các dạng sản phẩm có giá trị như chuối sấy,
chuối chiên.

14000

12000

12000

10458

10000
8000

7552

8622

6425

6000
4000
2000
0

2019

2020

2021

2022

2023 (dự đốn)

Diện tích đất trồng chuối (ha)
Hình1. 1: Biểu đồ biểu diễn diện tích đất trồng chuối tăng qua từng năm ở tỉnh Đồng Nai
(nguồn: Cục Thống kê tỉnh Đồng Nai).

Hiện nay, tại các cơ sở sản xuất trên địa bàn tỉnh Đồng Nai việc chế biến sản
phẩm chuối chiên chủ yếu là thủ công, quy trình chế biến chuối chiên được biểu diễn
trên hình 1.2. Chuối sau khi thu mua sẽ qua công đoạn phân tách ra sau đó làm sạch
sơ bộ bằng nước, kế đến là công đoạn gọt vỏ, ngâm nước muối để loại bỏ nhựa, tiếp
tục qua công đoạn thái lát, chiên và cơng đoạn cuối cùng là đóng gói để bảo quản.
Trên thực tế các cơ sở chế biến đã áp dụng cơng nghệ tự động hố vào việc
đóng bao bì, bảo quản, chiên. Việc áp dụng thiết bị tự động làm năng suất và chất
lượng được nâng lên sản phẩm đạt tiêu chuẩn xuất khẩu. Tuy nhiên, do đặc thù sản
phẩm, mùa vụ cũng như loại hình sản xuất kinh doanh nhỏ lẻ vì vậy việc đầu tư cơng
nghệ tự động cịn nhiều hạn chế và khơng đồng bộ. Cụ thể ở các cơng đoạn đầu tiên
của quy trình chế biến như gọt vỏ, thái lát hầu hết vẫn cịn làm thủ cơng, năng suất
thấp, tốn nhiều nhân cơng. Do đó, năng suất khơng đảm bảo khi vào vụ. Việc xử lý
kéo dài cũng ảnh hưởng đến vệ sinh, an toàn thực phẩm và chất lượng sản phẩm, dẫn
đến giá thành sản phẩm khó cạnh tranh để tiêu thụ trong nước và xuất khẩu.

2


Hình1.2: Quy trình chế biến bảo quản chuối chiên.

Hiện nay, trên thị trường đã có nhiều thiết bị để gọt vỏ hoặc thái lát các loại củ
quả, tuy nhiên chuối có đường kính và biên dạng khơng đồng đều, hơn nữa đối với
loại chuối chiên để sản phẩm sau khi chiên có độ giịn thì ngun liệu sử dụng là
chuối xanh, chỉ gọt một lớp vỏ mỏng bên ngoài và giữ lại lớp vỏ đệm để tạo độ cứng,

cũng như khơng hao hụt trong q trình chiên, nhựa của chuối cũng gây ra những khó
khăn trong q trình gọt vỏ. Vì vậy hiện tại các cơng đoạn này ở các cơ sở vẫn chưa
được tự động hố.

Hình 1.3: Cơng đoạn gọt vỏ và thái lát tại cơ sở rau củ quả Cường Hoa.

3


1.2.2. Thực trạng cơng nghệ thái lát và bóc vỏ củ quả trong và ngoài nước
Hiện nay, trên thị trường trong và ngồi nước có nhiều thiết bị gọt vỏ các loại củ
quả như sắn, khoai tây, khoai môn và các thiết bị này thường sử dụng nguyên lý bóc
tách là dùng dao gọt, dùng lực ma sát hoặc dùng hoá chất để loại bỏ vỏ ra khỏi
nguyên liệu. Mỗi phương pháp đều có những ưu điểm riêng và chỉ phù hợp với một
hoặc một số nguyên liệu. Ưu điểm của các thiết bị này là bóc tách nhanh chóng, cơ
cấu tự lựa và tự điều chỉnh linh hoạt, giá thành phù hợp với quy mô nhỏ. Tuy nhiên
các thiết bị này chỉ có thể bóc vỏ với các loại vật liệu có đặc điểm như biên dạng hình
trụ ngắn hoặc hình trống, ngun liệu có độ cứng nhất định và vỏ ngun liệu thường
mỏng và khơng có nhựa. Do đó các thiết bị này chưa phù hợp để gọt vỏ chuối Bơm,
đó cũng chính là ngun nhân tại sao cho đến nay các cơ sở chế biến chưa trang bị
máy vào khâu gọt vỏ và thái lát chuối.

Hình 1.4: Máy bóc khoai tây, cà rốt.

Hình 1.5: Máy bóc vỏ sắn.

Đối với các thiết bị dùng để thái lát, cắt sợi củ quả thì tương đối đa dạng, nhiều
chủng loại và được bán rộng rãi trên thị trường như máy thái rau củ quả đa năng (hình
1.6), máy thái táo mèo và chuối hột (hình 1.7). Các thiết bị này này hoạt động dựa
trên nguyên lý cắt thái có tấm kê và khơng có tấm kê dùng dao cầu hay dao bào là tuỳ

vào hình dáng, kích thước và cơ lý tính của ngun liệu, cũng như u cầu hình dạng
đầu ra của sản phẩm. Ưu điểm của các máy này là có kích thước nhỏ gọn, thái được
nhiều loại vật liệu khác nhau, điều chỉnh được bề dày lát thái và phù hợp quy mơ sản
xuất hộ gia đình, các cơ sở sản xuất vừa và nhỏ. Tuy nhiên các thiết bị này thường chỉ

4


thái lát ngang (thái theo phương vng góc với chiều dài của nguyên liệu), không phù
hợp dùng để thái lát theo trục dọc như yêu cầu của các cơ sở chế biến chuối.

Hình 1.6: Máy thái rau củ quả đa năng.

Hình 1.7: Máy thái táo mèo, chuối hột.

Trên thế giới các dây chuyền tự động về chế biến củ, quả đã được nghiên cứu và
áp dụng nhiều vào thực tế sản xuất phù hợp với nhiều sản phẩm, khá đa dạng và
phong phú như dây chuyền chế biến chuối chiên Gelgooi, dây chuyền chế biến chuối
chiên, khoai tây, cà rốt của Longer Food Machinery. Ưu điểm của các hệ thống này là
thích hợp với nhiều nguyên liệu như khoai tây, chuối, cà rốt và có thể chiên với nhiều
kích thước khác nhau của sản phẩm. Tuy nhiên các thiết bị này thường được chế tạo
và bán ra thị trường theo chuyền lớn, bên cạnh đó nhân cơng vận hành cần phải được
đào tạo. Ngồi ra chi phí đầu tư ban đầu tương đối cao và không phù hợp đối với các
hộ gia đình và cơ sở sản xuất chế biến vừa và nhỏ.

Hình 1.8: Dây chuyền chế biến chuối
chiên Gelgoo.

Hình 1.9: Dây chuyền chế biến chuối, cà
rốt, khoai tây của Longer Food Machinery.

1.2.3. Tình hình nghiên cứu trong và ngồi nước
-

Tình hình nghiên cứu trong nước:
5


Việt Nam là nước có nền nơng nghiệp phát triển, sản lượng các loại sản phẩm
nông nghiệp chiếm tỷ trọng xuất khẩu rất lớn. Vì vậy, nhu cầu nghiên cứu ứng dụng
các kỹ thuật, công nghệ vào trong chế biến và bảo quản thực phẩm là rất lớn. Trong
đó nhiều cơng trình đã tập trung nghiên cứu và ứng dụng kỹ thuật gọt vỏ và thái lát
củ, quả để chế biến thực phẩm. Sau đây là một số cơng trình tiêu biểu.
Cơng trình [1] đã nghiên cứu thiết kế và chế tạo máy bóc vỏ cà rốt nhằm xác
định được phương pháp và chế độ bóc vỏ cà rốt phù hợp. Kết quả đã xác định nguyên
lý bóc vỏ cà rốt và tính tốn được lực cắt phù hợp. Tuy nhiên do hình dạng của cà rốt
khơng đồng đều nên q trình bóc bằng phương pháp này khơng sạch hồn toàn, cơ
cấu điều chỉnh chưa linh hoạt nên mức độ tiêu hao nhiều.
Cơng trình [2] đã nghiên cứu thiết kế và chế tạo máy bóc vỏ cà rốt nhằm xác
định nguyên lý phù hợp và chế độ hoạt động tối ưu. Kết quả cho thấy nhóm tác giả đã

xác định được ảnh hưởng của các thông số làm việc của máy đến chất lượng
đầu ra của cà rốt; biểu diễn sự phụ thuộc của tỷ lệ bóc vỏ, lượng tiêu thụ điện
vào tốc độ con lăn, lực đàn hồi của lị xo bằng phương trình tốn. Qua đó đã
xác định được chế độ làm việc tối ưu của máy.
-

Tình hình nghiên cứu ngồi nước

Cơng trình [3] đã nghiên cứu thiết kế và chế tạo máy thái lát chuối nhằm

tối ưu thời gian cắt lát và chế độ phù hợp. Kết quả đã xác định được nguyên lý
hoạt động và đã tính tốn được thơng số kỹ thuật phù hợp. Thời gian thái lát
nhanh, lát cắt đồng đều hơn so với sản xuất thủ cơng. Bên cạnh đó nghiên cứu
cũng cho thấy lưỡi cắt và buồng cắt không ảnh hưởng đến màu sắc của lát cắt.
Cơng trình [4] đã nghiên cứu tập trung vào việc thiết kế và chế tạo máy
thái lát chuối và khoai tây. Kết quả cho thấy hiệu suất cắt lát của máy là 96,84%
và cắt lát được ngun liệu có đường kính tối đa 70mm, tuy nhiên độ dày của
lát cắt chưa phù hợp do cơ cấu điều chỉnh lưỡi dao chưa được linh hoạt.
Cơng trình [5] đã nghiên cứu, thiết kế và chế tạo máy bóc vỏ chuối. Kết
quả cho thấy nghiên cứu sử dụng nguyên lý dùng dao để gọt vỏ, hiệu suất bóc
6


vỏ đạt từ 70 đến 80%, điều này có thể do hình dạng của ngun liệu chuối
khơng đồng đều (độ thẳng và cong tùy vào buồng chuối).
Cơng trình [6] đã nghiên cứu, thiết kế và phát triển máy thái chuối nhằm
tính tốn xác định được ngun lý hoạt động và các thông số kỹ thuật phù hợp.
Kết quả cho thấy thời gian cắt lát nhanh, độ dày lát cắt 2,00 ± 0,194 mm, hiệu
suất cắt lát của máy là 93 – 94%, với công suất 100 kg/h máy phù hợp với quy
mơ chế biến vừa và nhỏ.
Cơng trình [7] đã nghiên cứu các phương pháp bóc vỏ sắn bằng phương
pháp cơ học. Kết quả nghiên cứu đã xác định được các thông số và phương
pháp phù hợp để gọt vỏ sắn với hiệu suất loại bỏ vỏ là 95,4%. Ưu điểm nổi bật
của phương pháp này là dao cắt ít lấn vào phần thân của sắn.
Cơng trình [8] đã nghiên cứu thực nghiệm về máy bóc vỏ sắn với lưỡi dao
và trục lăn linh hoạt, các lưỡi dao được lắp theo hình trịn để điều chỉnh theo
đường kính và hình dạng của sắn. Kết quả cho thấy máy có thể bóc vỏ sắn với
ngun liệu đầu vào có đường kính từ 3 đến 5 cm và chiều dài từ 20 đến 25 cm,
tuy nhiên máy chỉ có thể bóc vỏ với những củ sắn có biên dạng thẳng.
Cơng trình [9] đã nghiên cứu đánh giá hiệu suất của máy bóc vỏ sắn nhằm

xác định tính năng, hiệu suất, cơng suất, các hạn chế, và thông số vận hành
máy. Kết quả đã cho thấy máy sử dụng nguyên lý dùng dao để tách vỏ, hiệu
suất bóc vỏ từ 48,4% đến 92%, công suất đầu ra từ 10,4 kg /h - 725 kg /h, tỷ lệ
hao hụt củ là 2,5 - 42%. Khi tốc độ máy tăng lên thì năng suất đầu ra và hao hụt
cũng tăng lên trong khi hiệu suất bóc vỏ giảm.
Cơng trình [10] đã nghiên cứu lý thuyết phương pháp lột vỏ sắn kết hợp
dựa trên nguyên lý nén – ép và di chuyển nguyên liệu theo chiều của dao. Kết
quả đã mô tả nguyên lý này bằng phương trình tốn học. Ưu điểm của phương
pháp này là hiệu suất bóc tách đạt 95.46%, dao cắt khơng lấn vào phần thịt của
nguyên liệu và phù hợp với quy mô sản xuất vừa và nhỏ.
7


1.2.4. Thảo luận
Từ thực trạng về thiết bị và các nghiên cứu đã cơng bố trong và ngồi nước, cho
thấy có nhiều thiết bị và phương pháp gọt vỏ củ, quả như gọt vỏ cà rốt, bóc vỏ chuối
và sắn, tuy nhiên đối với yêu cầu gọt vỏ chuối bơm của các cơ sở chế biến thì chưa có
cơng trình hoặc thiết bị nào được công bố. Đối với thiết bị thái lát riêng lẻ có trên thị
trường mặc dù giá thành rẻ, năng suất cao nhưng các máy này chỉ dùng cho các sản
phẩm có hình trụ và cắt theo chiều ngang của sản phẩm, thiết bị dùng để thái lát theo
chiều dọc quả chuối bơm trên thị trường chưa có. Các dây chuyền tự động chế biến củ
quả trên thế giới cho ra chất lượng sản phẩm tốt và năng suất cao, tuy nhiên dây
chuyền lớn, chi phí đầu tư ban đầu cao không phù hợp cho các hộ gia đình hay cơ sở
sản xuất vừa và nhỏ. Bên cạnh đó nhóm nghiên cứu cũng chưa thấy thiết bị nào ứng
dụng cụ thể cho nguyên liệu là chuối bơm, vì vậy để ứng dụng được dây chuyền này
vào quy trình chế biến chuối bơm cần phải điều chỉnh một số điểm, do đó tốn thời
gian và kinh phí.
Hiện nay, các hộ nông dân hoặc các cơ sở sản xuất chế biến chuối vừa và nhỏ
đã ứng dụng nhiều cơng nghệ tự động hố vào quy trình chế biến, tuy nhiên công
đoạn gọt vỏ và thái lát chuối bơm chưa được nghiên cứu đầu tư công nghệ tự động để

thay thế con người, điều này dẫn đến năng suất giảm, chất lượng sản phẩm không
đồng đều và giá thành sản phẩm cao.
Từ các kết quả khảo sát trên, đề tài “Nghiên cứu thiết kế, chế tạo và ứng dụng
thiết bị tự động gọt vỏ và thái lát chuối” được tỉnh Đồng Nai đề ra là thật sự cấp thiết.
Ứng dụng máy móc tự động và khâu thái lát và gọt vỏ chuối với công suất bé để phục
vụ các hộ nông dân hoặc các điểm thu mua và chế biến chuối quy mô nhỏ. Phát triển
sản phẩm ở mức chuyển giao công nghệ và thiết bị để ứng dụng rộng rãi cho các hộ
nông dân, các hợp tác xã, đơn vị sản xuất nhỏ trong tỉnh góp phần tăng giá trị sản
phẩm nông nghiệp của tỉnh Đồng Nai.

8


CHƯƠNG 2: NỘI DUNG, PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU VÀ
PHƯƠNG ÁN THỰC HIỆN
2.1. Khái quát chung quy trình thuyết kế
Quy trình thiết kế được thực hiện qua 5 bước chính được chỉ ra ở hình 5.
Bước 1: Thiết kế: thực hiện khảo sát kết cấu, hiệu suất, mức độ phù hợp với
mục tiêu, lên bản vẽ thiết kế 2D, 3D sơ bộ.
Bước 2: Tính tốn: tính tốn cơng suất, hiệu suất đạt được.
Bước 3: Mơ phỏng: mơ phỏng ngun lí hoạt động, tối ưu hóa vị trí, kết cấu và
mục tiêu đề ra.
Bước 4: Chế tạo: từ những kết quả của q trình thiết kế và mơ phỏng, thực
hiện chế tạo ra sản phẩm thực tế.
Bước 5: Thực nghiệm so sánh: so sánh hiệu quả của q trình tự động hóa với
năng suất thực hiện thủ cơng.

Hình 2.1: Sơ đồ quy trình thiết kế.

9

2.2. Nội dung nghiên cứu
Nội dung 1: Nghiên cứu tổng quan và đánh giá thực trạng về công nghệ chế
biến chuối chiên, chuối sấy tại tỉnh đồng nai; đề xuất mơ hình và tính năng kỹ thuật
dự kiến.
Nội dung 2: Nghiên cứu hoàn thiện nguyên lý cấu tạo, nguyên lý làm việc của
các máy gọt vỏ và thái lát chuối.
Nội dung 3: Tính tốn thiết kế mơ hình gọt vỏ và thái lát chuối bơm với năng
suất các máy đảm bảo tính đồng bộ của dây chuyền chế biến.
Nội dung 4: Chế tạo mơ hình.
Nội dung 5: Khảo nghiệm sơ bộ các mơ hình.
Nội dung 6: Báo cáo tổng kết.

2.3. Phương pháp nghiên cứu
2.3.1. Cách tiếp cận
- Tiếp cận các tài liệu, thơng tin: tìm hiểu các tài liệu nghiên cứu, các thơng tin cần
thiết có liên quan trên các tạp chí khoa học, tài liệu chuyên ngành, báo, đài, internet…
Trao đổi với các chuyên gia có kinh nghiệm trong lĩnh vực này. Q trình thu thập
thơng tin, phân tích, đánh giá dựa trên cơ sở lý thuyết và thực tiễn sản xuất.
- Tiếp cận thực tiễn: tìm hiểu thực trạng quá trình chế biến rau củ quả trên địa bàn
tỉnh Đồng Nai. Tham quan, tìm hiểu thực trạng về công nghệ chế biến chuối sấy tại
một số cơ sở hoặc hợp tác xã sản xuất.
- Đề xuất mơ hình ứng dụng với quy mô Pilot.

2.3.2. Phương pháp nghiên cứu, kỹ thuật sử dụng
- Hệ thống hóa và kế thừa có chọn lọc các kết quả nghiên có liên quan. Q trình
thu thập thơng tin, phân tích, đánh giá dựa trên cơ sở lý thuyết và thực tiễn sản xuất
nhằm mục đích lựa chọn được cơng nghệ và thiết bị chế biến rau củ quả.
- Khai thác tối đa các thành quả trong lĩnh vực có liên quan của các đơn vị trong và

ngoài nước nhằm kế thừa, cải tiến và có cơ sở để nghiên cứu giúp đề tài được thực
hiện với tiến độ nhanh, hiệu quả, sát với điều kiện thực tế.
10


- Nguyên lý cấu tạo và hoạt động của thiết bị sẽ được thiết kế dựa vào các yếu tố
như đặc tính của trái chuối.
- Phương pháp chế tạo: máy được chế tạo đơn lẻ theo từng họ chi tiết điển hình.
Một số chi tiết dùng chung được tính tốn và chọn mua trên thị trường.
- Phương pháp xử lý số liệu: q trình được tiến hành hồn tồn trên máy tính bằng
phần mềm xử lý thống kê.
- Phương pháp phân tích đánh giá chất lượng: các chỉ tiêu hóa lý được đánh giá
dựa theo các chuẩn ban hành. Các chỉ tiêu về màu sắc và mùi vị được đánh giá theo
phương pháp định tính.

11


CHƯƠNG 3: VẬT LIỆU CƠ SỞ THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO MƠ
HÌNH GỌT VỎ CHUỐI.
3.1. Vật liệu nghiên cứu và cơ sở lí thuyết
3.1.1. Vật liệu nghiên cứu
Vật liệu nghiên cứu là chuối Bơm (hình 3.1), đây là loại chuối được trồng khá
nhiều ở vùng Đơng Nam Bộ, chuối có tốc độ phát triển khá là nhanh, trung bình
khoảng 4 tháng là chuối sẽ cho ra 1 buồng. Chính vì vậy luận án tập trung nghiên cứu
vào loại chuối Bơm, mỗi quả chuối nặng từ 50÷200g và có chiều dài 12÷20mm,
đường kính 30÷50mm.

Hình 3.1: Chuối bơm.

12


3.1.2. Tính chất vật lí cơ bản của quả chuối:
- Để phục vụ cho q trình nghiên cứu về mơ hình gọt vỏ và thái lát chuối. Nhóm
đã tìm hiểu qua đồ án mơn học q trình và thiết bị - thiết kế hệ thống sấy chuối bằng
hầm sấy, ngành công nghệ sinh học, trường Đại học Lạc Hồng và đã xác định được
một số tính chất vật lí cơ bản của quả chuối như sau :
+ Khối lượng riêng: =977kg/m3.
+ Nhiệt dung riêng: =1.0269kJ/kgK.
+ Hệ số dẫn nhiệt: =0.52W/mK.
+ Khối lượng: 50-200g.
+ Nhiệt độ sấy cho phép: t=60-90°C.
+ Độ ẩm chuối trước khi sấy: ω1=75-80%.
+ Độ ẩm chuối sau khi sấy: ω2=15-20%.
Nước

Đườn
g khử

Sacar
ozo

78,83

14,18

2,35

Axit

hữu
cơ

Tinh
bột

Protei
n

Axit
amin

Tanin

0,326

3,298

0,92

0,083

1,13

Vita
min
(mg/
%)
0,068

Cacb
on
0,7

Bảng 3.1: Thành phần hóa học của quả chuối.

Để thiết kế và thử nghiệm mơ hình gọt vỏ và thái lát chuối nhóm đã tiến hành đo
thực tế các thông số của chuối bơm về chiều dài, đường kính, lực cắt và độ dày của
vỏ chuối. Với dụng cụ đo là thước cặp du xích Mitutoyo 530-119 có độ chính xác là
±0.04mm, phạm vi đo từ 0 đến 300mm, độ chia là 0.02mm.

13


Hình 3.2: Sinh viên đo thực tế.

Độ Dài

Đường Kính

Lực Cắt

Độ Dày

STT
1

(mm)
125,7

(mm)
40,7

2
3
4

129,5
135,98
122,38

41,98
41,5
41,44

(N/g)
5
9

(mm)
5
4

5
6
7

133,78
134,38
128,6

40,84
42
40,4

8
8.16
8

5
4
5

8
9

128,7
128,5

40
40,6

8,45
8
10

5.5
4.2
4.6

10

143

42,8

9
9.5

5.1
4.8

Bảng 3.2: Số liệu đo thông số thực tế của chuối.

3.2. Xác định nguyên lý cấu tạo và nguyên lý làm việc
3.2.1. u cầu kỹ thuật của mơ hình
- Mơ hình làm việc êm, kích thước nhỏ gọn, cấp vật liệt dễ dàng.
- Yêu cầu sản phẩm đảm bảo vệ sinh.
- Mang tính thẩm mỹ, dễ bảo dưỡng.
- Đảm bảo an toàn cho người vận hành.
14