Thiết kế, chế tạo máy bóc vỏ tỏi tự động

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT
THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

LUẬN VĂN THẠC SĨ
NGUYỄN ĐÌNH VŨ

THIẾT KẾ, CHẾ TẠO MÁY BÓC VỎ TỎI TỰ ĐỘNG

NGÀNH: CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO MÁY - 605204

S KC 0 0 4 0 0 7

Tp. Hồ Chí Minh, tháng 04 năm 2013


BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT
THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

LUẬN VĂN THẠC SĨ
NGUYỄN ĐÌNH VŨ

THIẾT KẾ, CHẾ TẠO MÁY BÓC VỎ TỎI TỰ ĐỘNG

NGÀNH: CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO MÁY - 605204

Tp. Hồ Chí Minh, tháng 04 năm 2013


BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT
THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

LUẬN VĂN THẠC SĨ
NGUYỄN ĐÌNH VŨ

THIẾT KẾ, CHẾ TẠO MÁY BÓC VỎ TỎI

NGÀNH: CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO MÁY - 605204

Hướng dẫn khoa học: PGS.TS ĐẶNG THIỆN NGÔN

Tp. Hồ Chí Minh, tháng 04 năm 2013


LÝ LỊCH KHOA HỌC

I. LÝ LỊCH SƠ LƢỢC:
Họ & tên: NGUYỄN ĐÌNH VŨ

Giới tính: Nam

Ngày, tháng, năm sinh: 01/01/1982

Nơi sinh: Bình Định

Quê quán: Đập Đá, An Nhơn, Bình Định

Dân tộc: Kinh

Địa chỉ liên lạc: 93 Phƣơng Danh, Đập Đá, An Nhơn, Bình Định
Điện thoại nhà riêng: 0983.314.489
E-mail:
II. QUÁ TRÌNH ĐÀO TẠO:
1. Đại học:
Hệ đào tạo: Chính qui

Thời gian đào tạo từ 09/2000 đến 01/2005

Nơi học: Trƣờng Đại Học Sƣ Phạm Kỹ Thuật TPHồ Chí Minh
Ngành học: Cơ Khí Chế Tạo Máy
Môn thi tốt nghiệp: Pro/Engineer, PLC, Khí nén
Ngày & nơi thi tốt nghiệp: 01/2005 tại Trƣờng Đại Học Sƣ Phạm Kỹ Thuật TP
TP.HCM
III. QUÁ TRÌNH CÔNG TÁC CHUYÊN MÔN KỂ TỪ KHI TỐT NGHIỆP
ĐẠI HỌC:
Thời gian
2005 – 2007

Nơi công tác

Công việc đảm nhiệm

Công ty TNHH Nissei Electric VN

Nhân viên kỹ thuật

2007-2009

Công ty TNHH Hankook Tower Crane

Nhân viên kỹ thuật

2009 - 2013

Trƣờng CĐN CĐ – XD – NL Trung Bộ

Giáo Viên

i


LỜI CAM ĐOAN
Tôi cam đoan đây là công trình nghiên cứu của tôi.
Các số liệu, kết quả nêu trong luận văn là trung thực và chƣa từng đƣợc ai
công bố trong bất kỳ công trình nào khác.
Tp. Hồ Chí Minh, ngày … tháng … năm 2013
(Ký tên và ghi rõ họ tên)

Nguyễn Đình Vũ

ii


LỜI CẢM ƠN

Trong suốt quá trình học tập và hoàn thành luận văn, tôi đã nhận đƣợc sự
hƣớng dẫn, giúp đỡ quý báu rất nhiều từ nhà trƣờng, thầy cô, gia đình và bạn bè. Để
hoàn thành luận văn này, trƣớc tiên tôi xin gửi lời cảm ơn chân thành đến Thầy
hƣớng dẫn khoa học PGS.TS Đặng Thiện Ngôn. Thầy đã dành nhiều thời gian, tâm

huyết, nhiệt tình hƣớng dẫn, góp ý và động viên tôi trong suốt thời gian thực hiện
luận văn.
Cảm ơn quý thầy cô Trƣờng Đại Học Sƣ Phạm Kỹ Thuật TPHCM đã tận
tình giảng dạy, truyền đạt những kiến thức nền tảng và chuyên môn cho tôi trong
thời gian qua. Cảm ơn quý thầy cô trong khoa Cơ Khí Chế Tạo Máy đã tạo điều
kiện thuận lợi cho tôi trong quá trình làm bài đến khi hoàn thành.
Cảm ơn Ban Giám Hiệu và quý thầy cô Trƣờng Cao Đẳng Nghề Cơ Điện,
Xây Dựng và Nông Lâm Trung Bộ đã tạo điều kiện thuận lợi cho tôi hoàn thành
khóa học.
Cảm ơn gia đình, bạn bè và những ngƣời thân luôn luôn động viên, giúp đỡ
tôi trong quá trình học tập và thực hiện luận văn này.
Xin chân thành cảm ơn!

iii


TÓM TẮT
Đề tài: “Thiết kế, chế tạo máy bóc vỏ tỏi tự động” bằng khí nén với năng
suất: 43 -72kg/h. Trong cuốn luận văn này, nôi dung đƣợc trình bày nhƣ sau:
Tìm hiểu về các giống tỏi đƣợc trồng ở Việt Nam. Chọn giống tỏi thích hợp
để thử nghiệm bóc vỏ tỏi. Khảo sát các phƣơng pháp bóc vỏ tỏi và lựa chọn phƣơng
án thiết kế.Tính toán vận tốc khí thoát ra từ đầu phun. Từ đó, tiến hành thử nghiệm
khả năng bóc vỏ tỏi . Xác định cách bố trí các đầu phun trên buồng bóc và s ử dụng
phần mềm ANSYS 12 để mô phỏng dòng khí chuyển động để phân tích vận tốc,
mật độ dòng khí và mật độ rối trong buồng bóc. Từ đó, lựa chọnphƣơng án tối ƣu
để chế tạo mô hình buồng bóc. Thử nghiệm và đánh giá khả năng bóc vỏ tỏi trong
buồng bóc. Tính toán, thiết kế máy bóc vỏ tỏi. Chế tạo, lắp ráp và kiểm tra để hoàn
thiện máy.

ABSTRACT

Project: "Design and manufacturing automatic peeler garlic machine " by
compressed air with capacity: 43-72 kg/h. In thesis, the content is presented as
follows:
Studying about garlics variety Viet Nam. Choice appropriate kind of garlic to
conduct an experiment modeling for peelingthe cover of garlic. Survey methods of
peeling cover of garlic and selection the method for that design. Coputation the air
velocity which exiting from the nozzle. Thence, perform to test peeling capacity of
cover garlic. Determine layout of nozzles on chamber of peelingand use ANSYS 12
software to simulate air flow moves to analyse the velocity, density and turbulent
intensity in chamber of peeling. Thence, choice the optimal option to
manufacturethe modeling of peeling chamber. Test and evaluate the capability
peeling in peeling chamber. Then carry out to computate and design peeling
machine. Perform to manufacture the machine, assemble and test to complete the
machine.

iv


MỤC LỤC
TRANG
Trang tựa
Quyết định giao đề tài
LÝ LỊCH KHOA HỌC ............................................................................................... i
LỜI CAM ĐOAN ...................................................................................................... ii
LỜI CẢM ƠN ........................................................................................................... iii
TÓM TẮT ................................................................................................................. iv
MỤC LỤC ...................................................................................................................v
DANH SÁCH CÁC HÌNH .........................................................................................x
DANH SÁCH CÁC BẢNG .................................................................................... xiii
Chƣơng 1: MỞ ĐẦU...................................................................................................1

1.1

Đặt vấn đề......................................................................................................1

1.2

Ý nghĩa khoa học và thực tiễn đề tài .............................................................2

1.3

Mục tiêu nghiên cứu đề tài ............................................................................4

1.4

Đối tƣợng và phạm vi nghiên cứu .................................................................4

1.4.1

Đối tƣợng nghiên cứu ....................................................................................4

1.4.2

Phạm vi nghiên cứu .......................................................................................4

1.5

Phƣơng pháp nghiên cứu ...............................................................................5

1.6

Kết cấu của đề tài ..........................................................................................5

Chƣơng 2: TỔNG QUAN NGHIÊN CỨU ĐỀ TÀI ...................................................6
2.1

Giới thiệu về tỏi .............................................................................................6

2.1.1

Các thành phần hóa học có trong tỏi .............................................................9

2.1.2

Phân bố ........................................................................................................10

2.2

Các phƣơng pháp bóc vỏ .............................................................................13

2.2.1

Bóc vỏ tỏi thủ công .....................................................................................13

2.2.1.1 Bóc vỏ tỏi bằng tay......................................................................................13
2.2.1.2 Bóc vỏ tỏi bằng dụng cụ ..............................................................................14

v


2.2.2

Bóc vỏ tỏi bằng máy....................................................................................15

2.2.2.1 Các phƣơng pháp bóc vỏ tỏi khô.................................................................15
2.2.2.2 Phƣơng pháp bóc vỏ tỏi ƣớt ........................................................................17
2.3

Các nghiên cứu liên quan tới đề tài .............................................................18

2.3.1

Các nghiên cứu ngoài nƣớc .........................................................................18

2.3.1.1 Máy bóc tỏi khô...........................................................................................18
2.3.1.2 Các bài báo nghiên cứu của nƣớc ngoài......................................................19
2.3.2

Các nghiên cứu trong nƣớc .........................................................................20

Chƣơng 3: Ý TƢỞNG VÀ PHƢƠNG ÁN THIẾT KẾ MÁY BÓC VỎ TỎI ..........21
3.1

Các yêu cầu thiết kế ....................................................................................21

3.2

Các phƣơng án thiết kế ................................................................................21

3.2.1

Phƣơng án bóc vỏ tỏi kết hợp buồng nạp và cylon .....................................22

3.2.1.1 Sơ đồ nguyên lý ...........................................................................................22
3.2.1.2 Nguyên lý hoạt động ...................................................................................22
3.2.1.3 Ƣu và nhƣợc điểm .......................................................................................23
3.2.2

Phƣơng án bóc vỏ tỏi sử dụng buồng bóc ...................................................23

3.2.2.1 Sơ đồ nguyên lý ...........................................................................................23
3.2.2.2 Nguyên lý hoạt động ...................................................................................24
3.2.2.3 Ƣu và nhƣợc điểm .......................................................................................24
3.3

Chọn phƣơng án thiết kế .............................................................................25

Chƣơng 4: CƠ SỞ LÝ THUYẾT ..............................................................................26
4.1

Phƣơng trình trạng thái................................................................................26

4.2

Vận tốc âm ..................................................................................................27

4.3

Tính toán dòng khí bằng các hàm khí động và biểu đồ. .............................27

4.4

Lƣu lƣợng khí nén qua đầu phun ................................................................28

Chƣơng 5: TÍNH TOÁN, THIẾT KẾ MÁY BÓC VỎ TỎI .....................................29
5.1

Tính toán đầu phun. .....................................................................................29

5.1.1

Tính toán vận tốc đầu vào của đầu phun .....................................................29

5.1.2

Tính toán vận tốc đầu ra của đầ u phun ......................................................30

vi


5.2

Thử nghiệm khả năng bóc vỏ tỏi .................................................................32

5.2.1

Khảo sát tép tỏi ............................................................................................32

5.2.2

Máy nén khí và đồng hồ bấm thời gian .......................................................32

5.2.3

Xác định các thông số để bóc vỏ tỏi ...........................................................33

5.2.4

Kết quả thử nghiệm .....................................................................................34

5.2.5

So sánh các kết quả thử nghiệm ..................................................................36

5.3

Mô phỏng buồng bóc...................................................................................36

5.3.1

Thiết kế sơ bộ buồng bóc ............................................................................36

5.3.2

Điều kiện mô phỏng ....................................................................................37

5.3.3

Mô phỏng xác định khoảng cách đặt đầu phun ...........................................38

5.3.3.1 Mô phỏng 1 .................................................................................................38

5.3.3.2 Mô phỏng 2 .................................................................................................40
5.3.3.3 Mô phỏng 3 .................................................................................................42
5.3.3.4 Mô phỏng 4 .................................................................................................44
5.3.3.5 Kết quả mô phỏng xác định khoảng cách đặt đầu phun ..............................46
5.3.4

Mô phỏng xác định góc nghiêng đầu phun .................................................46

5.3.4.1 Mô phỏng 1 .................................................................................................46
5.3.4.2 Mô phỏng 5 .................................................................................................47
5.3.4.3 Mô phỏng 6 .................................................................................................49
5.3.4.4 Kết quả mô phỏng xác định góc nghiêng đầu phun ....................................51
5.4

Thử nghiệm và đánh giá buồng bóc vỏ tỏi ..................................................51

5.4.1

Khảo sát tép tỏi ............................................................................................51

5.4.2

Máy nén khí và đồng hồ bấm thời gian .......................................................51

5.4.3

Mô hình thử nghiệm ....................................................................................52

5.4.4

Kết quả thử nghiệm .....................................................................................53

5.4.5

Xử lý số liệu ................................................................................................55

5.4.5.1 Nghiên cứu ảnh hƣởng của các yếu tố thời gian và áp suất liên quan đến
chất lƣợng bóc sạch vỏtép tỏi. .....................................................................55
5.4.5.2 Thực nghiệm quá trình bóc sạch vỏ tép tỏi .................................................56

vii


5.4.5.3 Lập ma trận quy hoạch ................................................................................57
5.4.5.4 Thiết lập phƣơng trình hồi quy mô tả ảnh hƣởng của các yếu tố đến quá
trình nghiên cứu ..........................................................................................58
5.4.5.5 Kiểm định ý nghĩa của hệ số hồi quy và sự tƣơng thích của phƣơng
trình hồi quy với thực nghiệm .....................................................................59
5.4.5.6 Kiểm định sự tƣơng thích của phƣơng trình hồi quy với thực nghiệm theo
tiêu chuẩn Fisher .........................................................................................60
5.4.5.7 Tính hệ số xác định .....................................................................................61
5.5

Thiết kế các bộ phận của máy bóc vỏ tỏi ....................................................61

5.5.1

Thiết kế buồng bóc ......................................................................................62

5.5.1.1 Yêu cầu thiết kế ...........................................................................................62

5.5.1.2 Thiết kế buồng bóc ......................................................................................62
5.5.2

Thiết kế phễu cấp liệu .................................................................................63

5.5.2.1 Yêu cầu thiết kế ...........................................................................................63
5.5.2.2 Thiết kế phễu cấp liệu .................................................................................63
5.5.3

Thiết kế khung máy .....................................................................................64

5.5.3.1 Yêu cầu thiết kế ...........................................................................................64
5.5.3.2 Thiết kế khung máy .....................................................................................64
5.5.4

Thiết kế mạch điều điều khiển ....................................................................64

5.5.4.1 Yêu cầu thiết kế ...........................................................................................64
5.5.4.2 Thiết kế mạch điều khiển ............................................................................65
Chƣơng 6: CHẾ TẠO THỬ NGHIỆM VÀ ĐÁNH GIÁ .........................................69
6.1

Chế tạo .........................................................................................................69

6.1.1

Buồng bóc ...................................................................................................69

6.1.2

Phễu cấp liệu ...............................................................................................70

6.1.3

Khung máy ..................................................................................................71

6.1.4

Lắp đặt các phần tử điện điều khiển. ...........................................................72

6.1.5

Máy bóc vỏ tỏi đƣợc chế tạo hoàn chỉnh: ...................................................73

6.2

Hoạt động thử nghiệm và đánh giá .............................................................73

viii


6.2.1

Hoạt động thử nghiệm của máy bóc vỏ tỏi .................................................73

6.2.2

Đánh giá ......................................................................................................75

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ..................................................................................76

TÀI LIỆU THAM KHẢO .........................................................................................77
PHỤ LỤC ..................................................................................................................79

ix


DANH SÁCH CÁC HÌNH
TRANG
Hình 2.1: Tỏi ...............................................................................................................7
Hình 2.2: Thân tỏi .......................................................................................................7
Hình 2.3: Lá ................................................................................................................8
Hình 2.4:Hoa và quả ...................................................................................................8
Hình 2.5: Tỏi trâu ......................................................................................................11
Hình 2.6: Tỏi trắng ....................................................................................................11
Hình 2.7: Tỏi tía ........................................................................................................12
Hình 2.8: Tỏi một ......................................................................................................12
Hình 2.9: Bóc vỏ bằng tay.........................................................................................13
Hình 2.10: Bóc vỏ bằng dụng cụ ...............................................................................14
Hình 2.11: Bóc vỏ bằng ma sát .................................................................................15
Hình 2.12: Mô tả quá trình bóc ma sát ......................................................................15
Hình 2.13: Bóc vỏ tỏi bằng khí .................................................................................16
Hình 2.14: Mô tả nguyên lý bóc vỏ tỏi bằng khí ......................................................16
Hình 2.15:Bóc vỏ tỏi ƣớt...........................................................................................17
Hình 2.16: Mô tả nguyên lý bóc vỏ tỏi ƣớt ...............................................................17
Hình 2.17: Máy bóc vỏ tỏi khô .................................................................................18
Hình 2.18: Máy bóc vỏ tỏi khô có gắn thiết bị sấy ...................................................19
Hình 3.1: Sơ đồ bóc vỏ tỏi kết hợp buồng nạp và cylon [4] .....................................22
Hình 3.2: Sơ đồ bóc vỏ tỏi sử dụng buồng bóc .........................................................23
Hình 4.1: Dòng chảy liên tục của chất khí ................................................................28
Hình 5.1: Dạng đầu phun ..........................................................................................30

Hình 5.2: Kích thƣớc tỏi ...........................................................................................32
Hình 5.3: Máy nén khí ..............................................................................................32
Hình 5.4: Đồng hồ bấm thời gian..............................................................................33
Hình 5.5: Mô hình thử nghiệm khả năng bóc vỏ ......................................................34

x


Hình 5.6: Kết quả thử nghiệm 1 ................................................................................34
Hình 5.7: Kết quả thử nghiệm 2 ................................................................................35
Hình 5.8: Kết quả thử nghiệm 3 ................................................................................36
Hình 5.9: Bản vẽ sơ bộ buồng bóc mô phỏng ...........................................................37
Hình 5.10: Bản vẽ mô phỏng 1 .................................................................................38
Hình 5.11: Mô phỏng mật độ dòng khí – Mô phỏng 1 .............................................39
Hình 5.12: Mô phỏng mật độ rối – Mô phỏng 1 .......................................................39
Hình 5.13: Bản vẽ mô phỏng 2 .................................................................................40
Hình 5.14: Mô phỏng mật độ dòng khí – Mô phỏng 2 .............................................41
Hình 5.15: Mô phỏng mật độ rối – Mô phỏng 2 .......................................................41
Hình 5.16: Bản vẽ mô phỏng 3 ................................................................................42
Hình 5.17: Mô phỏng mật độ dòng khí – Mô phỏng 3 .............................................43
Hình 5.18: Mô phỏng mật độ rối – Mô phỏng 3 .......................................................43
Hình 5.19: Bản vẽ mô phỏng 4 ................................................................................44
Hình 5.20: Mô phỏng mật độ dòng khí – Mô phỏng 4 .............................................45
Hình 5.21: Mô phỏng mật độ rối – Mô phỏng 4 .......................................................45
Hình 5.22: Bản vẽ mô phỏng 5 .................................................................................47
Hình 5.23: Mô phỏng mật độ dòng khí – Mô phỏng 5 .............................................48
Hình 5.24: Mô phỏng mật độ rối – Mô phỏng 5 .......................................................48
Hình 5.25: Bản vẽ mô phỏng 6 ................................................................................49
Hình 5.26: Mô phỏng mật độ dòng khí – Mô phỏng 6 .............................................50
Hình 5.27: Mô phỏng mật độ rối – Mô phỏng 6 .......................................................50

Hình 5.28: Mô hình thử nghiệm ................................................................................52
Hình 5.29: Kết quả thử nghiệm 1 ..............................................................................53
Hình 5.30: Kết quả thử nghiệm 2 ..............................................................................53
Hình 5.31: Kết quả thử nghiệm 3 ..............................................................................54
Hình 5.32:Kết quả thử nghiệm 4 ...............................................................................54
Hình 5.33: Kết quả thử nghiệm 5 ..............................................................................54

xi


Hình 5.34: Biểu đồ ảnh hƣởng thời gian và áp suất liên quan đến chất lƣợng bóc
sạch vỏ tép tỏi............................................................................................................55
Hình 5.35: Bản vẽ cấu tạo buồng bóc .......................................................................62
Hình 5.36: Bản vẽ cấu tạo phễu cấp liệu..................................................................63
Hình 5.37: Bản vẽ cấu tạo khung máy ......................................................................64
Hình 5.38: Sơ đồ trạng thái .......................................................................................65
Hình 5.39: Sơ đồ điều khiển .....................................................................................65
Hình 5.40: Sơ đồ bố trí mạch điê ̣n cung cấp nguồn ..................................................66
Hình 5.41a: Sơ đồ mạch điện điều khiển ( Tự động và tay) .....................................67
Hình 5.41b: Sơ đồ mạch điện điều khiển (Tự động và tay) ......................................67
Hình 5.41c: Sơ đồ mạch điện điều khiển ( Tự động và tay) .....................................68
Hình 6.1: Bản vẽ chế tạo ...........................................................................................69
Hình 6.2: Buồng bóc .................................................................................................70
Hình 6.3: Bản vẽ phễu cấp liệu .................................................................................70
Hình 6.4: Phễu cấp liệu .............................................................................................70
Hình 6.5: Bản vẽ khung máy ....................................................................................71
Hình 6.6: Khung máy ................................................................................................71
Hình 6.7: Bảng điều khiển ........................................................................................72
Hình 6.8: Phần tử điều khiển.....................................................................................72
Hình 6.9: Cụm van điều khiển ..................................................................................73

Hình 6.10: Máy bóc vỏ tỏi ........................................................................................73
Hình 6.11: Tỏi thử nghiệm ........................................................................................74
Hình 6.12: Máy bóc vỏ tỏi và máy nén khí ...............................................................74
Hình 6.13a: Quá trình bóc vỏ tỏi ...............................................................................75
Hình 6.13b: Quá trình bóc vỏ tỏi ..............................................................................75

xii


DANH SÁCH CÁC BẢNG
TRANG
Bảng 2.1: Giá trị dinh dƣỡng của tỏi ...........................................................................9
Bảng 2.2: Top 10 nƣớc sản xuất tỏi lớn nhất thế giới trong năm 2010 ....................10
Bảng 3.1: So sánh các phƣơng án thiết kế ................................................................25
Bảng 5.1: Vận tốc của dòng khí ở đầu ra đầu phun ..................................................31
Bảng 5.2: Kết quả thử nghiệm 1 ..............................................................................34
Bảng 5.3 : Kết quả thử nghiệm 2 ..............................................................................35
Bảng 5.4: Kết quả thử nghiệm 3 ...............................................................................35
Bảng 5.5: So sánh kết quả .........................................................................................36
Bảng 5.6: So sánh kết quả mô phỏng xác định khoảng cách đặt đầu phun ..............46
Bảng 5.7: So sánh kết quả mô phỏng xác định góc nghiêng đầu phun.....................51
Bảng 5.8: Kết quả khảo sát ảnh hƣởng thời gian và áp suất đến chất lƣợng bóc sạch
vỏ tép tỏi. ..................................................................................................55
Bảng 5.9: Các mức của các yếu tố. ...........................................................................56
Bảng 5.10: Ma trận quy hoạch thực nghiệm .............................................................58
Bảng 5.11: Kết quả của 3 thử nghiệm làm thêm .......................................................59
Bảng 5.12: Các số liệu dùng để tính phƣơng sai tƣơng thích ...................................60
Bảng 5.13: Các số liệu để tính hệ số xác định ..........................................................61

xiii

xiv


Chƣơng 1

MỞ ĐẦU
1.1

Đặt vấn đề
Việt Nam là một nƣớc có truyền thống về sản xuất nông nghiệp, xuất phát từ

thực tế đất nƣớc ta đƣợc thiên nhiên ƣu đãi về thời tiết, khí hậu nhiệt đới, đất đai phì
nhiêu, phong phú đa dạng về các loại nông sản. Sản xuất các sản phẩm nông nghiệp
làngành hàng có tính chiến lƣợc quan trọng trong kế hoạch phát triển kinh tế hiện
nay. Để nâng cao các giá trị các sản phẩm nông sản nhằm tăng giá trị tiêu thụ trong
nƣớc và xuất khẩucủa các loại sản phẩm này, ngoài việc thay đổi giống cây trồng và
kỹ thuật canh tác thì việc chế biến cũng góp phần quan trọng. Một quy trình chế
biến đƣợc hỗ trợ bởi các loại máy móc và thiết bị hợp lý cũng làm tăng giá trị chất
lƣợng các loại sản phẩm, làm tăng năng suất, tỉ lệ thành phẩm cao, giảm đƣợc phế
phẩm. Trong vấn đề nâng cao khả năng cạnh tranh thì chất lƣợng và giá cả phải
đƣợc đặt lên hàng đầu .
Chế biến nông sản là một ngành sản xuất đƣợc nhiều nƣớc trên thế giới quan
tâm. Hiện nay nhiều nƣớc trên thế giới đã không ngừng đầu tƣ công sức cho lĩnh
vực nghiên cứu, chế tạo ra các thiết bị phục vụ cho việc bảo quản và chế biến nông
sản. Đây không chỉ là ngành sản xuất mang lại nhiều lợi nhuận cho nhà đầu tƣ mà
nó góp phần tạo việc làm, tăng thu nhập cho ngƣời nông dân và giải quyết một số
vấn đề xã hội.
Hiện nay, trong điều kiện nƣớc ta việc bảo quản và chế biến nông sản còn

gặp nhiều hạn chế khó khăn do thiếu máy móc và thiết bị chƣa có hiệu quả cao.
Phần lớn, các thiết bị máy móc trong nƣớc chƣa đáp ứng yêu cầu thực tế. Nó làm
giảm năng suất cũng nhƣ chất lƣợng sản phẩm gây lãng phí lớn về nguyên vật liệu,
dẫn tới chi phí giá thành cao khó cạnh tranh đƣợc.
Vì vậy, việc áp dụng khoa học kỹ thuật vào trong lĩnh vực chế biến nông sản
phải đƣợc xem trọng. Tuy nhiên, vấn đề này còn gặp nhiều hạn chế, khó khăn và

1


chƣa đƣợc đầu tƣ đúng mức. Đặc biệt, trong lĩnh vực chế tạo ra các loại máy bóc
tách vỏ các loại nông sản. Đó là khâu ban đầu trong công đoạn chế biến nôngsản,
khâu này rất quan trọng, quyết định đến chất lƣợng và giá thành sản phẩm. Quá
trình chế biến, khâu bóc vỏ là khâu tốn nhiều công sức và thời gian. Đa số việc bóc
tách vỏ bằ ng tay chƣa đem lại hiệu quả cao không phù hợp với quy mô sản xuất.
Thực tế, ở nƣớc ta cũng đã chế tạo thành công các loại máy tách vỏ tự động
các loại hạt và củ quả nhƣ: máy tách hạt điều, hạt đậu, máy gọt vỏ khoai lang…giải
phóng phần nào sức lao động cho nông dân cũng nhƣ công nhân trong các xƣởng
chế biến. Tuy nhiên, không phải bất cứ các loại vỏ nông sản nào cũng bóc bằng máy
đƣợc vì chúng có cấu tạo hình dáng và tính chất khác nhau: có loại thì vỏ dày, loại
thì vỏ mỏng, biên dạng cũng khác nhau. Trong quá trình bóc tách vỏ nảy sinh ra
nhiều phế phẩm gây khó khăn cho nhà chế tạo. Vì vậy, cần phải nghiên cứu kỹ, cải
tiến liên tục để tìm ra các cơ cấu phù hợp và tối ƣu nhất, thông qua việc áp dụng các
phần mềm thiết kế, phần mềm mô phỏng, các công nghệ gia công tiên tiến, vật
liệu…
Bên cạnh đó cần xem xét giá thành, mẫu mã, chất lƣợng để có thể cạnh tranh
đƣợc các loại máy móc của nƣớc ngoài có trình độ khoa học phát triển hơn ta.
1.2

Ý nghĩa khoa học và thực tiễn đề tài

Hiện nay, nƣớc ta có nhiều địa phƣơng trồng tỏi chuyên canh với quy mô lớn

cần đƣợc chế biến, tiêu thụ để thúc đẩy phát triển sản xuất và hƣớng tới xuất khẩu.
Các địa phƣơng trồng tỏi nhƣ: các tỉnh phía Bắc và các tỉnh Duyên hảimiền Trung.
Tỏi là một trong những gia vị không thể thiếu để chế biến thức ăn. Nhu cầu tiêu thụ
tỏi rất cao. Vì vậy cần một số lƣợng lớn để cung ứng cho thị trƣờng trong và ngoài
nƣớc. Tuy nhiên, trong quá trình chế biến, đa phần tỏi đƣợc bóc bằng tay gặp nhiều
khó khăn vì tỏi có mùi cay nồng. Do đó, việc bóc vỏ bằng tay với năng suất chƣa
cao, cần số lƣợng lớn nhân công cho việc bóc vỏ dẫn đến tăng giá thành khó cạnh
tranh đƣợc trên thị trƣờng. Hơn nữa, trong các cơ sở chế biế n tỏi , nhà hàng, quán ăn
việc bóc vỏ để làm gia vị tốn rất nhiều thời gian và không vệ sinh. Vì vậy, việc áp

2


dụng cơ khí tự động hóa mới đem lại hiệu quả cao về kinh tế, giải phóng đƣợc sức
lao động, giảm thời gian để bóc vỏ và an toàn vệ sinh thực phẩm.
Một số khó khăn cần giải quyết vấn đề khi bóc vỏ tỏi là:
+ Tỏi khi bóc vỏ không bị trầy xƣớc và không bị dập nát.
+ Tỏi đƣợc bóc sạch.
+ Tỷ lệ phế phẩm thấp.
Vì vậy, cần phải nghiên cứu kỹ lƣỡng về các cơ cấu cơ khí cho hợp lý thông
qua việc đi khảo sát thực tế , tìm kiếm tài liệu tham khảo có liên quan và vận dụng
kiến thức đã đƣợc học để thiết kế, chế tạo để thành công.
Bóc vỏ là công đoạn đầu tiên trong quá trình chế biến, có nhiệm vụ là tách
lớp vỏ mỏng bao quanh ra khỏi tép tỏi. Hiện nay, tại thị trƣờng Việt Nam đã có
nhiều loại máy bóc vỏ tỏi mà chủ yếu xuất xứ từ Trung Quốc,Hàn Quốc, Nhật
Bản... Hầu hết, các máy bóc vỏ hoạt động theo nguyên lý: ma sát,khí động lực học
hay chuyển động quay ma sát kết hợp với nƣớc... Do đó, việc làm cho lớp vỏ đƣợc
bóc tróc ra ngoài có vai trò rất quan trọng trong quá trình này.

Tuy nhiên, nguyên lý vận hành máy bóc vỏ hiện nay còn tồn tại một số
nhƣợc điểm: tỏi dễ bị dập nát và kích thƣớc của các loại tỏi khác nhau gây khó khăn
trong việc bóc vỏ. Làm thế nào máy bóc vỏ tự động có thể bóc đƣợc tất cả các kích
cỡ của tép tỏi mà không bị dập nát và tỷ lệ bóc sạch vỏ cao.
Vì vậy, việc tính toán thiết kế máy bóc vỏ tỏi tự động có đƣợc cơ cấu bóc vỏ
phải đồng bộ tối ƣu hoạt động nhịp nhàn nhất để đảm bảo đƣợc năng suất và chất
lƣợng sản phẩm tốt ở đầu ra.
Máy bóc vỏ tỏi tự động đƣợc đƣa vào ứng dụng trong dây chuyền chế biến
tỏi cũng sẽ mang lại hiệu quả to lớn về năng suất, chất lƣợng sản phẩm, tiết kiệm
đƣợc thời gian, chi phí và mang lại kinh tế cho nhà sản xuất. Việc thực hiện chế tạo
máy bóc vỏ tỏi sẽ làm phong phú thêm về các chủng loại máy chế biến nông sản.
Đây là hƣớng đi thích hợp trong việc áp dụng kỹ thuật cơ khí hóa vào các ngành
chế biến nông sản Việt Nam.

3


Mỗi bộ phâ ṇ trong hệ thống máy, có chức năng, nhiệm vụ nhất định và phải
đƣợc bố trí đồng bộ với nhau trong một tổng thể thống nhất hợp lý về không gian và
thời gian. Tuy vậy, cũng phải thấy rằng không nhất thiết lúc nào cũng có đầy đủ các
thành phần của nó mà tùy thuộc vào từng trƣờng hợp cụ thể. Chúng ta có thể kết
hợp với một số thành phần lại với nhau, tùy theo đặc điểm về hình dáng để giảm
đƣợc kích thƣớc của hệ thống thuâ ̣n lơ ̣i cho việc thiết kế

, chế tạo và lắp ráp đƣợc

đơn giản hơn.
Trong quá trình thiết kế và chế tạo máy bóc vỏ tỏi tuy có rất nhiều hình dạng
kết cấu và nguyên lý bóc vỏ khác nhau đƣợc ứng dụng. Để đảm bảo các cơ cấu làm
việc đồng bộ, đúng chức năng và hiệu quả. Mục đích cuối cùng là máy móc phải

đảm bảo đúng yêu cầu kỹ thuật dựa trên phân tích mô hình hóa và động lực học các
cơ cấu cho phù hợp, lựa chọn vật liệu cho đúng chức năng làm việc của cơ cấu. Hơn
nữa phải phân tích đánh giá hình học cũng nhƣ tính chất về thành phần hóa học, cơ
học của củ tỏi. Trên cơ sở đó, ngƣờithiết kế, tính toán đƣa ra những giải pháp hợp
lý.
Do vậy, đề tài “ Thiết kế, chế tạo máy bóc vỏ tỏi tự động” cho qui mô nhỏ là
cần thiết.
1.3

Mục tiêu nghiên cứu đề tài
- Nghiên cứu bóc tách vỏ lụa của tỏi bằng khí nén.
- Thiết kế, chế tạo hoàn chỉnh máy bóc vỏ tỏi bằng khí nén qui mô nhỏ.

1.4

Đối tƣợng và phạm vi nghiên cứu

1.4.1 Đối tƣợng nghiên cứu
- Tỏi thực phẩm
- Cách thức bóc vỏ tỏi
- Qui trình bóc vỏ
- Máy bóc vỏ tỏi
1.4.2 Phạm vi nghiên cứu
- Đề tài này chỉ tập trung nghiên cứu về “thiết kế, chế tạo máy bóc vỏ tỏi tự
động” cho tỏi thực phẩm đã tách thành tƣ̀ng tép.

4