Khóa luận tốt nghiệp máy tách hạt cacao

BỘ CÔNG THƯƠNG
ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP THỰC PHẨM TP. HỒ CHÍ MINH

KHOA CÔNG NGHỆ CƠ KHÍ

ĐỒ ÁN CHUYÊN NGÀNH CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO MÁY

MÁY TÁCH VỎ HẠT CACAO VÀ
PHÂN LOẠI BẰNG KHÍ ĐỘNG

Đề tài:

Giảng viên hướng dẫn : ĐẶNG VĂN HẢI
Sinh viên thực hiện:
NGUYỄN ANH KHOA
HUỲNH XUÂN THÀNH
ĐẶNG NGHUYỄN DUY TÂM
LƯƠNG VĂN QUÍ
LÊ HOÀNG TIẾN
Lớp :
Khoá :
Hệ
:

2003140029
2003140058
2003140053
2003140048
2003140367

05DHCK

2014 - 2018
ĐẠI HỌC

1


Thành phố Hồ Chí Minh, tháng 18/12 /2017
ĐH CÔNG NGHIỆP THỰC PHẨM TP. HỒ CHÍ MINH

CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

KHOA CÔNG NGHỆ CƠ KHÍ

Độc lập - Tự do – Hạnh phúc

ĐỀ TÀI ĐỒ ÁN CHUYÊN NGÀNH (KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP)

Họ và tên sinh viên: ……………………………………………………
Lớp: ………………………

Lớp: ………………………...

Ngành đào tạo: …………………….

Hệ đào tạo: ………………….

1/ Tên đồ án chuyên ngành:

…………….………..……….
………………………………………………………………….…………….

………..……….………………………………………………………………….
…………….………..……….
………………………………………………………………….…………….
………..……….………………………………………………………………….
2/ Nội dung chính của đồ án:

1/……………..………..……….…………………………………………………….
2/…………………..…..…....…….………………………………………………….
3/………………………........……….……………………………………………….
4/………………………..……….…………………………………………………
3/ Cơ sở dữ liệu ban đầu

……………..………..……….
………………………………………………………………….
……………………..……….
………………………………………………………………….
……………………..……….…………………………………
4/ Ngày giao đồ án: …. /…../2017
5/ Ngày nộp đồ án : …. /…../2017

2


TRƯỞNG BỘ MÔN (Duyệt)
(Ký, ghi rõ họ tên)

GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN
KHOA
(Ký, ghi rõ họ tên)

TRƯỞNG
(Ký, ghi rõ họ tên)

NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN

-----------................................................................................................................................
................................................................................................................................
................................................................................................................................
................................................................................................................................
................................................................................................................................
................................................................................................................................
................................................................................................................................
................................................................................................................................
................................................................................................................................
................................................................................................................................
................................................................................................................................
................................................................................................................................
................................................................................................................................
................................................................................................................................
3


................................................................................................................................
................................................................................................................................

NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN
-----------................................................................................................................................
................................................................................................................................
................................................................................................................................
................................................................................................................................

................................................................................................................................
................................................................................................................................
................................................................................................................................
................................................................................................................................
................................................................................................................................
................................................................................................................................
................................................................................................................................
................................................................................................................................
................................................................................................................................
................................................................................................................................
................................................................................................................................
4


................................................................................................................................
................................................................................................................................
MỤC LỤC
LỜI NÓI ĐẦU..........................................................................................................7
LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI...........................................................................................8
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN...................................................................................9
1.1 Tổng quan về sản phẩm:.........................................................................................9
1.1.1 Lịch sử nguồn gốc.................................................................................................9
1.1.2 Tình hình sản xuất cây cacao trên thế giới.......................................................10
1.1.3 Tình hình sản xuất cây cacao ở Việt Nam.........................................................11
1.1.4 Đặc điểm cây Cacao............................................................................................11
1.1.5 Hàm lượng dinh dưỡng của cây Cacao.............................................................12
1.1.6 Lợi ích của Cacao................................................................................................13
1.1.7 Sản phẩm từ cây cacao.......................................................................................14
1.2 Tổng quan về máy..................................................................................................14
1.2.1.1 Máy bóc vỏ kiểu thanh đập.........................................................................15

1.2.1.2 Máy bóc vỏ kiểu hai đĩa ép..........................................................................16
1.2.1.3 Máy bóc vỏ kiểu đập trục............................................................................17
1.2.2.1 Máy bóc vỏ kiểu trục - băng.......................................................................18
1.3 Đề xuất....................................................................................................................19
Chương 2: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG MÁY..................................21
2.1 Cơ sở lý thuyết.......................................................................................................21
2.1.1 Sơ đồ máy bóc vỏ hạt cacao...........................................................................21
2.1.2 Cơ sở lý thuyết................................................................................................21
2.2 Tính toán thiết kế máy...........................................................................................22
2.2.1

Tính các thông số cơ bản của máy...........................................................22
5


2.2.2 Hệ thống truyền động cơ khí.........................................................................31
2.2.3

Hệ thống lọc bụi.........................................................................................43

Chương 3: CHẾ TẠO MÔ HÌNH........................................................................52
3.1 Cấu tạo, nguyên lý hoạt động...............................................................................52
3.1.1 Cấu tạo.............................................................................................................52
3.1.2 Nguyên lý hoạt động.......................................................................................53
3.2 Chế tạo các bộ phận...............................................................................................53
4.1. Cách vận hành hướng dẫn sử dụng................................................................55
4.2. Bảo trì máy........................................................................................................55
4.3. Sơ đồ mạch điện....................................................................................................55
CHƯƠNG 5 : THỰC NGHIỆM...........................................................................56
5.1. Quá trình thực nghiệm tách hạt cacao................................................................56

5.2. Tổng kết.................................................................................................................57
CHƯƠNG 6: KẾT LUẬN.....................................................................................58

6


LỜI NÓI ĐẦU
-----------Điều đầu tiên, em xin chân thành cảm ơn sự giúp đỡ của trường ĐẠI HỌC
CÔNG NGHIỆP THỰC PHẨM TP HCM, Khoa Công nghệ cơ khí. Em xin chân thành
cảm ơn Thầy Đặng Văn Hải đã tận tình giúp đỡ, hướng dẫn, và chỉ bảo nhiều điều đã
tận tình giúp đỡ và chỉ bão chúng em trong thời gian qua từ những việc nhỏ nhất.
Thiết kế máy là một nghành quan trọng trong tất cả các lĩnh vực trong công sống
nói chung, vì vậy nếu chọn thiết kế chuyên về máy thực phẩm thì cũng rất phong phú và
đa dạng. Để phục vụ cho việc cải tiến và nâng cao chất lượng sản phẩm cơ khí và tính
hiệu quả là vấn đề quang trọng. Ngoài ra để dảm bảo được yêu cầu thiết kế, đạt tính
công nghệ cao. Việc thiết kế máy hợp lý làm giảm thời gian lao động, tăng năng suất …
làm cho giá thành hạ, đáp ứng được nhu cầu của thị trường. Một máy có thể có nhiều
công nghệ nguyên lý khác nhau.
Sau một thời gian học tập nghiên cứu với sự chỉ bảo nhiệt tình của quý thầy cô
giáo. Sự nhiệt tình tận tụy đó đã dẫn dắt em trong suốt thời gian qua, chúng em vô cùng
biết ơn. Và càng quý hơn khi với sự hướng dẫn và chỉ bảo của Thầy trong suốt quá trình
thiết kế máy tách vỏ hạt cacao (Đồ Án Tốt Nghiệp) cũng như trong suốt thời gian chúng
em học tại trường.
Trong quá trình thiết kế và tính toán tất nhiên sẽ có nhiều thiếu sót do thiếu kinh
nghiệm thực tế. Chúng Em rất mong được sự chỉ bảo của Thầy và các bạn để lần sau
thiết kế được tốt hơn.
Cuối cùng, em xin kính chúc quý Thầy dồi dào sức khỏe và thành công hơn
trong công việc cũng như trong cuộc sống hằng ngày.
Chúng Em chân thành cảm ơn!

7


LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI
Nước ta là một nước đang trong quá trình phát triển, chính vì thế mà còn gặp nhiều
khó khăn nhất định, nhất là trong lĩnh vực khoa học kỹ thuật, chính vì thế mà áp dụng
khoa học kỹ thuật vào nông nghiệp cũng gặp nhiều khó khăn,đặc biệt là những nơi vùng
sâu vùng xa. Chính vì thế mà trong nông nghiệp đa phần sử dụng sức người là chính
Cây Cacao là một điển hình, có mặt tại Việt Nam cũng vài chục năm nhưng đến
bây giờ cây Cacao vẫn không được ưa trồng trong những hộ dân có điều kiện trồng loại
cây này.
Vào những năm gần đây Nhà nước nhận thấy việc trồng cây Cacao có thể đem lại
lợi nhuận cao nên đã chú trọng, khuyến khích người dân trồng cây Cacao, đặc biệt là
những vùng như Bến Tre, Bình Phước và những tỉnh Tây Nguyên..., chính vì thế mà sản
lượng Cacao không ngừng tăng lên theo từng năm. Hơn thế nữa, thị trường đang cần máy
bóc vỏ lụa cacao để dễ dàng cho việc chế biến thực phẩm. Vì vậy mà nhóm chúng em đã
quyết định thực hiện đề tài “Tính toán, thiết kế và chế tạo mô hình máy bóc vỏ lụa cacao”
nhằm nâng cao chất lượng và hiệu quả kinh tế trong việc sản xuất Cacao.

8


CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN
1.1 Tổng quan về sản phẩm:
1.1.1 Lịch sử nguồn gốc
Cây Cacao với tên khoa học là Theobroma cacao, trong tiếng Hy Lạp là Theobroma
có nghĩa là thức uống của các vị thần.

Hình 1.1: Đặc điểm cây cacao
Hơn 2000 năm trước , cây Cacao đã trở thành một phần không thể thiếu trong cuộc

sống của những người dân vùng châu mỹ Latin. Người Mayan và Aztec đã trồng cây
Cacao từ rất lâu trước khi những nhà thám hiểm Châu Âu tìm tới lục địa này. Theo như
nhiều nhà nghiên cứu thì cây Cacao có thể bắt đầu nguồn từ những cánh rừng mưa
Amazone, thung lũng Orinono ở Venezuela hay vùng Chiapa của Mexico.
Người Mayan tin rằng cây Cacao là của thượng đế và hạt Cacao là ân sủng của chúa
cho con người. Người Mayan là những người đầu tiên trên trái đất sử dụng Cacao làm
thực phẩm. Họ đã làm đồ ăn với những hạt Cacao được nướng lên , nghiền nhuyễn và
được pha với bột ngô nhằm tạo độ sánh khi uống, tuy nhiên khi ấy cách chế biến rất đơn
giản.Colombus có thể là người Châu Âu đầu tiên biết đến Cacao nhưng khi ông ta mang
những hạt Cacao về cho vua Ferdinand và hoàng hậu Isabella thì họ đã chưa hiểu rằng
thứ càng nâu này tuyệt vời đến dường nào và chỉ khi người Tây Ban Nha đến Mehico,
nhà thám hiểm Cortes được hoàng đế Montezuma mời dùng thử đồ uống đặc biệt này thì
Cacao mới bắt đầu hành trình chinh phục Châu Âu. Cotes đã mang rất nhiều hạt Cacao

9


về Tây Ban Nha vào năm 1528, tuy nhiên hương vị của món này quá đắng so với người
Tây Ban Nha, do vậy họ cho thêm dường và dùng nóng. Đôi khi người Tây Ban Nha
cho thêm quế, hồi, vỏ chanh, bột hoa hồng khô... để tạo nên những hương vị mới vô
cùng độc đáo và cacao đã trở thành thứ đồ uống thông dụng của giới nghệ sĩ và hoàng
gia Tây Ban nha. Trong 1 thế kỷ, Cacao được coi là thức uống đặc trưng và là điều bí
mật của những người Tây Ban Nha. Tuy nhiên do giá cả quá đắt đỏ nên những người
Tây Ban Nha thực dụng và nhạy bén đã ngay lập tức trồng cây cacao trên các thuộc địa
của họ để xuất khẩu tới những quốc gia khác trên châu lục và thu lại khoản lợi nhuận
khổng lồ. Cacao đã lan truyền khắp châu Âu, việc uống bột Cacao đã trở thành một trào
lưu ở Pháp, dưới thời vua Louis 14 và 15 thức uống cacao rất được ưa chuộng tại
Versailes. Và rồi Cacao đã tới Anh, cũng giống như ở Pháp nó nhanh chống chinh phục
nước Anh. Kể từ khi quán bán thức uống cacao đầu tiên khai trương năm 1657, tới đầu
thế kỉ 18 những nhà máy sản xuất thức uống Cacao và Socola đầu tiên được thành

lập.Tới 1730, Cacao sụt giá mạnh cùng với những máy móc chế tạo thúc uống Cacao và
Socola được phát minh trong cuộc cách mạng công nghiệp đã tạo tiền đề cho một nền
công nghiệp sản xuất cacao với số lượng lớn và giá thành rẻ. Phát minh ra cách ép hạt
Cacao mới làm giảm giá nhưng lại làm tăng chất lượng thành phẩm lên nhiều, cùng lúc
đó giá đường giảm mạnh và đời sống người dân trên khắp châu Âu tăng lên đáng kể đến
đầu thế kỷ 20, thức uống Cacao đã trở thành một nét văn hóa ẩm thực đặc trưng của toàn
Châu Âu.
1.1.2 Tình hình sản xuất cây cacao trên thế giới
Cây Cacao được trồng phần lớn là những nước ở Tây Phi chiếm gần 2/3 sản lượng
Cacao của thế giới, trong đó hai nước Bờ Biển Ngà và Ghana là hai nước có diện tích
trồng Cacao lớn nhất thế giới, Indonesia là nước trồng Cacao nhiều nhất Đông Nam Á.
Sản lượng Cacao sản xuất hàng năm khoảng 3,47 triệu tấn, côte d’lvoire và Ghana
chiếm 62%. Ở Đông Nam Á,Indonesia đang là nước chiếm nhiều sản lượng xuất khẩu.
Về vấn đề tiêu thụ Cacao, Bắc Mỹ đang là nơi tiêu thụ lớn nhất với 50% sản lượng
Cacao thế giới, Thụy Sĩ là nước tiêu thụ lớn nhất Châu Âu (tính trên đầu người 6,5
kg/người mỗi năm). Cacao cũng được ưa chuộng rộng rãi tại các nước ưa chuộng trà
như Nhật Bản (tiêu thụ khoảng 152000 tấn/ năm), Trung Quốc thì có mức tiêu thụ cacao
tăng 40% mỗi năm. (số liệu vào năm 2011 của Vinacacao).

10


1.1.3 Tình hình sản xuất cây cacao ở Việt Nam
Cây Cacao lần đầu tiên được đưa vào Việt nam trước năm 1945. Tuy nhiên, thời gian
đầu nó không được chú trọng bởi vì không tìm được đầu ra hợp lý cho hạt ca cao. Từ
năm 2004, Nhà nước ta đã có chương trình phát triển 50.000ha đến năm 2020, trong đó
diện tích cây cho trái là 42.000ha với năng xuất trung bình 1,2 tấn/ ha. Từ khi có chủ
trương của Nhà nước, diện tích trồng Cacao tăng từ 1.218 ha (năm 2004) lên trên 20.000
ha (năm 2011), thu hút tổng số nông dân tham gia khoảng 35.000 người.
Hiện nay, chúng ta đã xây dựng được quy trình sản xuất trồng trọt – lên men – sơ chế

Cacao đạt chuẩn theo tiêu chí nông sản tốt, bền vững. Tuy vậy, trong quá trình sản xuất
cũng bộc lộ một số yếu điểm như: một số hộ trồng không đúng quy trình, cây giống kém
chất lượng, trồng tràn lan không trong vùng quy hoạch, dịch bệnh phát sinh nhiều, quá
trình lên mem và phơi sấy kém dẫn đến chất lượng Cacao nhân Việt Nam đang có chiều
hướng đi xuống, đặc biệt là tiêu thụ hạt Cacao của ta chủ yếu là xuất khẩu hạt thô hiệu
quả kinh tế thấp.
Hiện nay ở nước ta da phần là trồng ở các tĩnh Bến Tre, Đắc Lắc, Bình Phước, Vũng
Tàu... Trong đó Bến Tre vẫn là tỉnh dẫn đầu cả nước với 8.000ha, tiếp theo là Đắk Lắk
(1.960ha), tăng 35% so với tổng diện tích năm 2009 (13.094ha).
1.1.4 Đặc điểm cây Cacao
Cacao là loài cây thân gỗ có thể cao đến 10 – 20 m nếu để mọc tự nhiên. Trong sản
xuất do trồng mật độ dầy và chiều cao được khống chế thông qua việc tỉa cành nên cây
thường có độ cao khoảng 4- 8m. Cacao sinh trưởng tốt trong điều kiện có bóng che, chu
kỳ sinh trưởng trên 40 năm và thời gian cho hiệu quả kinh tế có thể kéo dài 20 – 25
năm. Hình thái bên ngoài ca cao gồm có: Rễ, thân, lá, hoa, trái và hạt.
1.1.4.1 Trái

Hình 1.2: Trái cao cao chín

11


Từ khi hoa nở đến trái chín khoảng 5 – 6 tháng, thời gian này khác nhau tuỳ theo
giống.Trái có hình dạng, kích thước và màu sắc khá đa dạng. Trái chưa chín có màu
xanh, tím hoặc xanh phơn phớt tím khi chín chuyển sang màu vàng, vàng cam hoặc đỏ
cam.
1.1.4.2 Hạt

Hình 1.3: Hạt ca cao tươi
Mỗi trái chứa từ 30 – 50 hạt. Hạt được bao chung quanh bởi lớp cơm nhầy. Hạt là do

sự khép kín của 2 lá mầm, lá mầm có màu tím hoặc trắng, trắng ngà và chuyển sang
màu nâu sau khi lên men. Kích thước hạt thay đổi tùy giống và mùa vụ. Hạt Cacao càng
để lâu càng mất sức nẩy mầm, nếu ươm cây từ hạt cần gieo ngay khi mới tách vỏ từ trái
chín.

1.1.5 Hàm lượng dinh dưỡng của cây Cacao
Hạt Cacao chứa 50% lipit, 20% protit, 10% tinh bột, một ít đường và cocain. Hạt
Cacao sau khi ủ lên men, sấy khô chiết xuất được 30% dầu ca cao, phần còn lại chế biến
thành bột Cacao để pha nước uống và chế biến thành chocolate. Cacao thơm ngon, giàu
dinh dưỡng, kích thích trung khu thần kinh gây hưng phấn, là loại thức uống bổ sung
năng lượng rất tốt. Theo các nhà dinh dưỡng học cho biết, trong thành phần của Cacao
có chứa một số lượng lớn các hoạt chất có lợi như Cafein (ít hơn trong cà phê),
Theofilin và Theobromin và cả chất giảm Stress và Feninetinlamin. Do đó, nhiều nước
coi cây ca cao là cây thần.
Cacao rất giàu Protein (12,9%), axit béo, và có thể trung hòa mức độ Colesterol
trong máu. Trong ca cao có rất nhiều Xenlulo và Vitamin, đặc biệt là Axit folic (vitamin
B9). Bên cạnh đó, thành phần của Cacao còn có rất nhiều khoáng chất khác nhau.

12


1.1.6 Lợi ích của Cacao
1.1.6.1 Giúp giảm nguy cơ nhồi máu cơ tim
Các nhà nghiên cứu Mỹ do tiến Sĩ Diane Becker thuộc trường Đại học Y khoa dẫn
đầu vừa chứng minh rằng ăn chocolate thường xuyên giúp giảm nguy cơ đông máu và
tắc nghẽn các mạch máu, nguyên nhân gây những cơn đau tim. Theo tiến Sĩ Becker, chất
hóa học trong hạt Cacao được gọi là Flavonoid có tác dụng tương tự như thuốc Aspirine
đối với bệnh tim mạch, làm giảm nguy cơ hình thành những cục máu đông. Họ khuyến
cáo nên ăn mỗi ngày 2 muỗng cà phê Chocolate đen dưới dạng nguyên chất hay trích từ
các hạt cacao khô.

1.1.6.2 Giúp hạ huyết áp và giảm 50 % nguy cơ tử vong
Theo một nghiên cứu được công bố tại Mỹ vào 27/2/2006 - cứ ăn trung bình 1/3 thỏi
chocolate mỗi ngày sẽ hạ thấp huyết áp và giảm nguy cơ tử vong, giúp kéo dài tuổi thọ
hơn.
Tuy nhiên, trưởng khoa dinh dưỡng của Trung tâm Y khoa, trường Đại học Columbia
- Bác sĩ Wahida Karmally đã cảnh báo mọi người rằng: “Quá nhiều cho một điều tốt vẫn
có thể trở thành một điều xấu”. Ông nhấn mạnh: “Chocolate cung ứng chất béo bão hòa
làm tăng lượng Cholesterol xấu - có hại cho quả tim của bạn nếu bạn không chọn đúng
Chocolate”.
1.1.6.3 Chống mệt mỏi
Ăn Chocolate đen là một biện pháp hữu hiệu giúp chống mệt mỏi. Các triệu chứng
bệnh là mệt mỏi liên tục, đau cơ, giảm trí nhớ, mất tập trung, trầm cảm, rối loạn giấc
ngủ và khó hồi phục. Tác giả nghiên cứu giải thích rằng chocolate làm tăng nồng độ
Serotonine, một sứ giả của não có khả năng điều hòa tính khí và giấc ngủ. Đây là một
chất chống trầm uất, kích thích hệ thần kinh, chứa nhiều Polyphenol với tác động chống
oxy hóa, giúp ngăn ngừa sự lão hóa tế bào và giảm nguy cơ bệnh tim mạch.
1.1.6.4 Giúp trí óc minh mẫn
Các nhà nghiên cứu Anh thuộc trường Đại học Nottingham vừa ghi nhận rằng thức
uống chứa cacao giàu Flavanol, một trong những chất chống oxy hóa chính có mặt trong
chocolate tạo thuận lợi cho sự lưu thông của máu nuôi dưỡng một số khu vực chủ chốt
của não. Tiến sĩ Ian Mcdonald dẫn đầu nghiên cứu trên giải thích rằng, chất Cacao có

13


thể kích thích não ngay sau khi được tiêu thụ, còn tiến sĩ Mcdonald giải thích tại hội
nghị thuộc Hiệp hội Khoa học Mỹ (AAAS), San Francisco rằng, khi được máu nuôi
dưỡng đầy đủ, não được cung cấp oxy nhiều hơn và được kích thích nhờ tác động của
Flavanol, giúp cải thiện khả năng tập trung và suy nghĩ sáng suốt hơn.
1.1.6.5 Hạn chế tiểu đường

Hoạt chất chống oxy hóa phenol - catechin khi được hấp thu vào cơ thể, nó sẽ tiêu
thụ một cách chậm chạp khiến insulin tiết ra đều đặn nhằm ổn định lượng đường trong
máu, hoàn toàn vô hại đối với bệnh nhân mắc bệnh tiểu đường.
1.1.7 Sản phẩm từ cây cacao
Cacao có rất nhiều chất dinh dưỡng chính vì thế mà người ta đã nghĩ ra và chế biến
nhiều loại sản phẩm từ hạt cacao.
Socola:là sản phẩm được ưa chuộng nhiều nhất trên thế giới

//
cacao

Hình 1.4: Socola

Hình 1.5: Bơ

Hình 1.6: Rượu làm từ

1.2 Tổng quan về máy
Việc cây Cacao được chú trọng nhiều hơn vào những năm gần đây khiến cho sản
lượng của nó không ngừng tăng lên, đồng thời những năm gần đây trái đất đang nóng
lên khiến cho những nước tây phi chuyên sản xuất cacao như Bờ Biển Ngà hay Ghana
đang lâm vào tình cảnh thiếu nước làm cho sản lượng Cacao giảm xuống đáng kể, trước
tình hình đó việc chế tạo một máy bóc vỏ lụa Cacao là cần thiết cho nhu cầu thị trường
Cacao của nước ta.

14


1.2.1 Giới thiệu sản phẩm trong nước:
Máy bóc vỏ là các máy dùng để tách lớp vỏ bên ngoài của các loại hạt. Lớp vỏ này

thường không dính quá chặt vào hạt và cũng tương đói dễ vở, vì vậy phần lớn các máy
xay làm việc theo nguyên lý dịch trượt hay va đập nhằm làm tách phần vỏ ra khỏi hạt.
1.2.1.1 Máy bóc vỏ kiểu thanh đập
Máy này tạo ra lực và đập liên tiếp trên vỏ cứng, giòn dễ nứt vỡ của hạt, đồng thời
cũng tạo ra lực chà xát đối với các hạt nằm chẹt giữa thanh đập và lớp đá lót trong thùng
máy, giữa các lớp hạt bị chèn ép và xáo trộn với nhau. Đối với loại hạt có vỏ cứng, giòn
dễ vỡ vụn thì trên phần cuối của thùng máy có lắp thêm lưới sàng và thổi gió để tách vỏ
cám ra khỏi nhân và không cần lắp lười sàng trên vỏ máy mà vẫn có thể phân biệt vỏ và
nhân bằng sàn phân loại đặt sau máy bóc vỏ (hình 3.4).

Hình 1.7: Máy bóc vỏ kiểu thanh đập
1- Phiễu nạp liệu; 2- Các thanh đập; 3- Vỏ máy có lót đá nhám hoặc gờ gỗ;
4- Lưới sàng; 5- Kênh gió thổi và cám; 6- Ống thu nhân; 7- Motor

15


Hiệu quả của máy chủ yếu do sự va đập nhiều lần của các thanh đập, chính vì vậy
mà nhân dễ bị nứt vỡ. Đó chính là nhược điểm của loại máy này, do vậy khả năng sử
dụng càng ngày càng hạn chế.
1.2.1.2 Máy bóc vỏ kiểu hai đĩa ép
Loại máy này thực hiện quá trình bóc nhờ lực ma sát và nén. Tùy theo kích cỡ hạt
đem bóc vỏ mà điều chỉnh khe hở giữa hai đĩa bằng cách dịch vỏ máy có gắn với đĩa
trên. Trên bề mặt làm việc của hai đĩa (hoặc được đúc bằng kim loại hoặc bằng hỗn hợp
đá) có tạo gân là các cung cong để tăng khả năng bóc vỏ và vận chuyển hạt, nhân thoát
nhanh ra khỏi khoang xay.

Hình 1.8: Máy bóc vỏ kiểu hai đĩa
1-Trục quay có gắn đĩa đá dưới; 2- Đĩa đá dưới; 3- Đĩa đá trên cố định;
4- Vỏ máy gắn với đĩa đá trên; 5- Họng nạp liệu; 6- Ổ đỡ trục roto.

Do máy có một số nhược điểm như năng suất thấp, tỷ lệ vỡ cao nên ngày càng ít
được dùng và chỉnh thích hợp với một vài loại hạt nhất định. Hơn thế nữa, khi ma sát
nảy sinh ra nhiệt nên đối với hạt cacao sẽ ra dầu, gây khó khăn cho khả năng làm việc
và vệ sinh máy. Mặt khác loại máy này còn được dùng nhiều hơn ở dạng máy nghiền
nhỏ như nghiền khô, nghiền ướt bột.

16


1.2.1.3 Máy bóc vỏ kiểu đập trục
Quá trình đập vật liệu ở trong máy đập trục được thực hiện bởi hai trục đập quay
ngược chiều nhau. Vật liệu đem đập được cho vào khe hở giữa hai trục đập và bị ép nát
ở đó, sản phẩm sau khi đập tự rơi ra khỏi máy dưới tác dụng của trọng lực. Bề mặt trục
có thể nhẵn, có rãnh hoặc có răng. Sự đập vật liệu ở máy đập có trục nhẵn chủ yếu là do
lực ép, và một phần do chà xát; còn đối với trục có rãnh hoặc có răng thì chủ yếu là do
lực bổ.

Hình 1.9: Máy đập trục
1-Phiễu nạp liệu; 2- Puli; 3, 7 – Trục đập; 4- Lò xo; 5- Vít điều chỉnh;
6- Gối di động; 8- Gối cố định; 9- Thân máy; 10- Các miếng đệm;
11- Cặp bánh răng; 12,13- Trục truyền động.

17


Lò xo 4 và vít điều chỉnh 5 có nhiệm vụ làm bộ phận an toàn khi máy bị quá tải
đồng thời tăng cường lực ép của trục. Vật liệu đem đập cho vào phễu nạp liệu 1 rải đều
khắp chiều dài trục. Đối với máy truyền chuyển động cho hai trục bằng bánh răng ăn
khớp thường gây tiếng ồn và răng bị mòn nhiều, bởi vậy người ta thường đặt cặp bánh
răng vào hộp kín chứa dầu bôi trơn. Nếu tải vừa và nhỏ, vật liệu giòn, dễ nứt thì có thể

truyền chuyển động cho máy bằng xích.
1.2.2 Giới thiệu sản phẩm ngoài nước:
1.2.2.1 Máy bóc vỏ kiểu trục - băng
Loại này do hãng RobinSon của Anh sản xuất, dùng để bóc vỏ (hình 3.7)
Máy gồm các bộ phận sau: hạt từ hộp chứa liệu chảy qua tấm bản lề 2 có con lăn 1
cấp và rải đều liệu trên băng cao su 4. Băng cao su này được tang dẫn động kéo qua trục
bóc vỏ có gân 3 quay với vận tốc từ 7-8 m/s. Nhờ lực ép của trục và lực chà xát do vận
tốc trục và băng chênh lệch mà hạt được bóc vỏ rồi rơi xuống rãnh tháo liệu. Ở đây
dùng quạt thổi trấu, cám nhẹ bay vào rãnh 5 vào khoang lắng 6 để tách riêng trấu, còn
cám được tiếp tục thổi qua lá gió điều chỉnh 7 và sang bộ phận thu hồi cám.
Bộ phận chính của máy là trục kim loại có gân với đường kính 254mm, chiều dài
800mm và băng cao su cũng có chiều rộng 800mm. Năng suất của máy khi bóc vỏ là 1
T/h. Còn công suất cần thiết là 2 kW.

Hình 1.10: Máy bóc vỏ kiểu trục – băng

18


1-Con lăn nạp liệu; 2-Tấm bản lề; 3-Trục gắn kim loại; 4-Băng cao su;
5-Rãnh thổi cám trấu; 6-Khoang lắng; 7-Cơ cấu điều chỉnh lá gió.
1.3 Đề xuất
Sau khi tìm hiểu và nghiên cứu thì nhóm quyết định chọnphương án bóc vỏ hạt
theo kiểu đập trục.
Với yêu cầu vận hành ổn định, có cấu tạo đơn giản và gọn, trọng lượng bé, làm việc
êm, giá thành không cao và khả năng thay thế sữa chữa dễ dàng, thích hợp với việc bóc
vỏ hạt cacao nên nhóm đã quyết định chọn phương án bóc vỏ hạt cacao theo kiểu đập
trục.

Hình 1.11. Sơ đồ nguyên lý làm việc của máy đập trục

Theo nguyên lý đập trục này, có các kiểu cấu tạo máy đập trục sau:

Hình 1.12. Các sơ đồ cấu tạo máy đập trục
Hình 1.12 - a là máy đập trục có các gối đỡ cố định, loại này có cấu tạo đơn giản
nhưng làm việc không an toàn khi khe hở giữa hai trục có vật quá cứng lọt vào hoặc khi
máy bị quá tải.

19


Hình 1.12 - b là máy đập mà một trục có gối đỡ di động, loại này làm việc an toàn
đồng thời cấu tạo của máy cũng không phức tạp lắm, bởi vậy nó được dùng rộng rãi.
Hình 1.12 - c là máy đập mà cả 2 trục đều có gối đỡ di động, loại này làm việc an
toàn khi máy bị quá tải nhưng lại có cấu tạo phức tạp, do đó cũng ít được sử dụng.
Để tăng cường lực chà xát khi đập vật liệu mềm hoặc ẩm thì kết cấu hai trục có tốc
độ quay khác nhau khoảng 20%.

20


Chương 2: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG MÁY
2.1 Cơ sở lý thuyết
2.1.1 Sơ đồ máy bóc vỏ hạt cacao
Phiễu chứa liệu

Băng tải

Bộ phận trục đập

Quạt hút

Bộ phận lọc

Vỏ lụa được tách

Nhân cacao đã
được phân loại kích
cỡ

Sơ đồ máy bóc vỏ lụa cacao bằng phương pháp đập trục
2.1.2 Cơ sở lý thuyết
Với kết cấu nhỏ gọn, tiện lợi, dễ sử dụng, công suất tiêu hao ít, tiết kiệm được
chi phí, phù hợp với các doanh nghiệp quy mô vừa và lớn. Phá hủy lớn nhất lớp vỏ
ngoài của hạt khi cho tác dụng lên nó các bộ phận làm việc của máy. Sản phẩm đầu
vào của máy là hạt cacao được phơi hoặc sấy khô. Sản phẩm đầu ra của máy là ca
cao và vỏ. Vỏ được thổi ra nhờ quạt gió hút.
Máy hoạt động theo nguyên lý:hai trục được chế tạo quay ngược chiều với tốc
độ khác nhau có bề mặt làm việc cứng hay đàn hồi làm vỏ hạt bung ra.
Chọn phương pháp bóc vỏ hạt này vì yêu cầu cơ bản khi bóc vỏ là giữ gìn cho
hạt nguyên vẹn nhất ở mức có thể. Vì vậy lực tác dụng lên vùng làm việc không thể
gây phá hủy nhân của hạt, nhờ cao su có tính đàn hồi nên khi làm việc lượng hạt ca

21


cao bể ít tỉ lệ bóc vỏ rất cao và máy có cơ cấu điều chỉnh khoảng cách giữa 2 trục
cao su cũng làm cho lượng ca cao bể ít. Người sử dụng máy kiểu hai trục cao su có
thể thao tác dễ dàng.

2.2 Tính toán thiết kế máy

2.2.1 Tính các thông số cơ bản của máy
-

-

Góc ôm
Góc ôm được hình thành hai đường tiếp tuyến đi qua hai điểm tiếp xúc của vật liệu
(hình 2.1)
Cục vật liệu chịu tác dụng của các lực sau đây:
Áp lực P từ hai trục đập
Lực ma sát T kéo cục vật liệu vào không gian làm việc của máy.
Phân các lực P và T theo phương thẳng đứng và phương nằm ngang.

Hình 2.1: Sơ đồ để xác định góc ôm của máy đập trục
Ta thấy rằng cục vật liệu được kéo vào không gian giữa hai trục khi thõa mãn điều
kiện là thành phần thẳng đứng của lực ma sát T phải lớn hơn hoặc bằng thành phần
thằng đứng của lực P, nghĩa là:
2Tcos



�2 P sin
2
2

Mà T = f.P (f là hệ số ma sát của vật liệu với bề mặt trục) do đó:
fPcos




�2 P sin
2
2

22


Hay là:
tg

Rút ra góc ôm:


�f  tg
2

 �2 (1)

 là góc ma sát.
Công thức (1) được tham khảo ở trang 74 , tài liệu [2]
Đối với đa số vật liệu thường có hệ số ma sát f = 0,3, còn góc ma sát tương ứng là 
= 1605. Vì vậy góc ôm của máy đập trục có giá trị  �330 .
Nhóm quyết định chọn góc ôm   300
- Kích thước đường kính của trục đập (120x90) (e=2mm)

Hình 2.2: Sơ đồ để xác định kích thước của trục đập
Từ hình 2.2, ta có:
Dt e
D d


  ( t  H )cos
2 2
2
2
2

Rút ra đường kính của trục đập bằng:


e
2
Dt 
(2)

1  cos
2
0
dH

Nếu lấy = 30 , và e = 1/3 ( mức độ đập nghiền i=3), thay vào (2) ta có:
1
d H cos150  d H
3
Dt 
 18,56.d H
1  cos150
Công thức (2) được tham khảo ở trang 77, tài liệu [2].
Như vậy thấy rằng đối với các vật liệu đem đập có hệ số ma sát f = 0,3 với mức độ
đập nghiền i = 3 thì đường kính trục lớn gấp 18 lần đường kính lớn nhất của cục vật liệu
đi vào máy (cụ thể là hạt ca cao).

Với dH = 6 mm, vậy nên Dt = 6.18 = 105 mm và e = 1/3 dH = 6.1/3= 2 mm
Khoảng cách giữa hai bề mặt trục đập e chính là độ lớn của nhân hạt cacao sau khi
đập nghiền.
- Chiều dài đường đi của hạt qua khe ép ( 27mm)
d H cos

23


Chiều dài làm việc của đoạn nén hạt L nén trong vùng làm việc giữa hai trục được xác
định từ hình 4.4
Ta có:
Lnén 

2 Dt 
.
360 2

(3)

Công thức (3) được tham khảo ở trang 138, tài liệu [3].
Thay các trị số Dt = 105 mm; dH = 6 mm;   300 vào (3)
2 D 

t
Ta được : Lnén  360 . 2 

2.3,14.105 30
.  27 mm
360

2

Hình 2.3: Sơ đồ xác định đường đi của hạt qua khe ép
- Lực ép (6,8 N )
Như ta đã biết, một trong những yêu cầu cơ bản khi xay xát là giữ gìn cho nhân hạt
được nguyên vẹn nhất. Vì vậy mà lực trong vùng làm việc của máy không được gây nên
sự phá hủy bản thân hạt trong khi tách riêng lớp màng (vỏ) một cách có hiệu quả.
Sau khi hạt tiếp xúc với bề mặt cao su của trục thì nó được vào vùng làm việc, như
đã thấy ở hình 35 dọc theo đường trục y-y . Nối tâm O 1 và xét tam giác vuông O1O3B
trong đó x – là trị số hiện tại của góc xác định nhờ vị trí của hạt ở thời điểm đã biết.

24


Hình 2.4: Sơ đồ xác định đại lượng tuyệt đối của bề mặt cao su của trục
Đoạn:
Trong đó:

O1 B
De

cos x 2 cos x
De
O1 B 
2
O1O3 B 

Hạt biến dạng khi trục nén nó và bề mặt cao su của trục cũng biến dạng đồng thời.
Đại lượng biến dạng tuyệt đối của bề mặt cao su được đặc trưng bằng đoạn CE xác định
bằng cách như sau:

Sơ bộ tìm đoạn:
EO3 = O1O3 – O1E
Trong đó:
Vậy
Từ đó đoạn
Như vậy

De
D
và O1 E 
2 cos x
2
De D
EO3 

2 cos x 2

O1O3 

CE = CO3 – EO3 , trong đó CO3 = d/2 mm
CE 

d De D


2 2 cos x 2

Phương trình này đặc trưng cho quy luật thay đổi biến dạng (tuyệt đối) của bề mặt
cao su của trục theo góc x, góc này biến đổi từ 0 đến


.
2

Kết luận này cũng đúng với trường hợp khi hạt nằm ở dưới đường tâm của trục.
Nếu kí hiệu CE  h0 thì phương trình trên đây có dạng:
h0 

d
De D
(
 )
2 2 cos x 2

(4)

Công thức (4) được tham khảo ở trang 142, tài liệu [3]
Khi hạt nằm trên đường tâm của trục (x = 0) thì h0 

d e
tức là có biến dạng tuyệt
2

đối lớn nhất trên bề mặt cao su của trục.

25