thiết kế máy gọt trái thơm

LỜI CẢM ƠN
Thấm thoát 4 năm trôi qua kể từ ngày bước chân vào mái trường Bách Khoa.
Khoảng thời gian ấy không quá dài nhưng cũng đủ để tích lũy những kiến thức nền tảng
về chuyên ngành Cơ khí, phục vụ cho công việc sau này. Quá trình đó sẽ khó khăn biết
bao khi không có sự ủng hộ, giúp đỡ từ gia đình, bạn bè, sự hướng dẫn chỉ bảo của quí
thầy cô.
Luận văn tốt nghiệp này cũng là môn học cuối cũng kết thúc quãng đời sinh viên.
Đây là cơ hôi để sinh viến chúng em có thể vận dụng tất cả các kiến thức đã học trước
đó để áp dụng vào đề tài luận văn. Tuy trong quá trình thực hiện gặp nhiều khó khăn
nhưng nhờ có sự giúp đỡ, động viên từ gia đình, bạn bè, thầy cô đã giúp em vượt qua để
có thể hoàn thành một cách tốt nhất có thể.
Đầu tiên, em xin gửi lời cảm ơn đến quí thầy cô khoa Cơ khí, trường Đại học Bách
Khoa TP. Hồ Chí Minh đã hết lòng giảng dạy, hướng dẫn và truyền đạt cho em những
kiến thức quý báu, những kỹ năng chuyên môn bổ ích trong suốt quá trình học tập.
Tiếp đến, em xin chân thành cảm ơn thầy PGS.TS Phạm Huy Hoàng đã trực tiếp
hướng dẫn, hỗ trợ em nhiệt tình, chu đáo trong suốt quá trình thực hiện luận văn.
Trong quá trình thực hiện khó tránh khỏi những sai sót, mong nhận được sự giúp
đỡ từ quí thầy cô để đề tài thêm hoàn thiện.
Cuối cùng, em xin chân thành cảm ơn tất cả quý thầy cô trong trường Đại Học
Bách Khoa TP.HCM đã tận tình giúp đỡ và tạo điều kiện để chúng em được học tập
trong một môi trường khoa học, hiện đại và chuyên nghiệp. Em xin kính chúc quý thầy
cô sức khỏe dồi dào, nhiều may mắn và thành công trong sự nghiệp trồng người.
TP. Hồ Chí Minh, ngày 24 tháng 5 năm 2019
Sinh viên thực hiện

LƯU THI ĐỨC
i


TÓM TẮT LUẬN VĂN
Dứa là một trong những sản phẩm quan trọng trong nhiều ngành: thực phẩm, dược

phẩm, công nghiệp,… Cùng với sự phát triển, áp dụng tiến bộ khoa học kỹ thuật vào
sản xuất, ngành sản xuất các sản phẩm liên quan tới trái dứa (thơm) cũng ngày càng cải
tiến không chỉ về năng suất, chất lượng trái mà còn đa dạng hóa sản phẩm đầu ra nhằm
tăng giá trị trái thơm, qua đó đáp ứng được các nhu cầu cũng như tiêu chuẩn của thị
trường trong và ngoài nước. Với các mục đích trên, việc nghiên cứu chế tạo các máy
móc, thiết bị phục vụ cho ngành sản xuất trái dứa đang được chú trọng phát triển.
Đề tài “Thiết kế máy gọt vỏ thơm” hướng tới việc tự động hóa quá trình cắt bỏ vỏ
trái thơm (dứa), nâng cao năng suất, giảm kinh phí thuê nhân công để đáp ứng sản phẩm
đầu ra là nguyên liệu cho các quá trình chế biến các chế phẩm từ dứa như: mứt dứa, dứa
sấy, nước ép dứa,…
Nội dung luận văn bao gồm:
Chương 1: Tổng quan về luận văn
Chương 2: Tìm hiểu và đưa ra nguyên lý phù hợp
Chương 3: Thiết kế cơ khí
Chương 4: Thiết kế phần điều khiển
Chương 5: Vận hành máy
Chương 6: Kết luận

ii


MỤC LỤC
LỜI CẢM ƠN ...................................................................................................................i
TÓM TẮT LUẬN VĂN ................................................................................................. ii
MỤC LỤC ..................................................................................................................... iii
DANH MỤC BẢNG BIỂU .......................................................................................... vii
DANH MỤC HÌNH ẢNH ........................................................................................... viii
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ LUẬN VĂN ............................................................... 1
1.1 Đặc tính cây dứa ..................................................................................................1
1.2 Thành phần chất dinh dưỡng trong Dứa .............................................................. 2

1.3 Tình hình phân bố dứa .........................................................................................3
1.3.1

Trên thế giới ................................................................................................ 3

1.3.2

Tại Việt Nam ............................................................................................... 4

1.4 Các sản phẩm từ dứa ...........................................................................................5
1.5 Các kênh phân phối sản phẩm .............................................................................5
1.6 Phân tích đối tượng nghiên cứu ...........................................................................7
1.6.1

Đối tượng nghiên cứu ..................................................................................7

1.6.2

Đặc tính hình dáng.......................................................................................8

1.7 Qui trình công nghệ sản xuất từ trái dứa .............................................................9
1.7.1

Qui trình chế biến dứa sấy ...........................................................................9

1.7.2

Qui trình chế biến nước ép dứa .................................................................11

1.8 Xác định yêu cầu kỹ thuật .................................................................................11

Tên đề tài: Thiết kế máy gọt vỏ thơm. ..........................................................11

1.8.1
1.8.2

Xác định sản phẩm đầu ra .........................................................................11

1.8.3

Xác định nhóm khách hàng .......................................................................11

1.8.4

Xác định cơ tính của quả dứa ....................................................................12

iii


CHƯƠNG 2: TÌM HIỀU VÀ ĐƯA RA NGUYÊN LÝ PHÙ HỢP ............................ 14
2.1 Nhiệm vụ của đề tài ...........................................................................................14
2.2 Một số sản phẩm thiết bị gọt vỏ dứa có trên thị trường ....................................14
2.3 Lựa chọn các phương án thiết kế .......................................................................15
2.3.1

Phương án gọt vỏ thủ công ........................................................................15

2.3.2

Phương án 1: gọt vỏ sử dụng lực xilanh để cắt ........................................16

2.3.3

Phương án 2: gọt vỏ bằng theo nguyên lý cắt lột ......................................18

2.3.4

Phương án 3: gọt vỏ theo nguyên lý tiện ngang ........................................19

2.4 Đánh giá các phương án ....................................................................................20
CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ CƠ KHÍ ................................................................................22
3.1 Xác định thông số đầu vào ................................................................................22
3.1.1

Yêu cầu thiết kế .........................................................................................22

3.1.2

Thông số đầu vào.......................................................................................22

3.2 Tính toán cơ cấu dẫn động cắt vỏ ......................................................................22
3.2.1

Yêu cầu làm việc .......................................................................................22

3.2.2

Tính chọn bộ truyền vít me .......................................................................22

3.2.3

Kiểm tra bền .............................................................................................. 24

3.2.4

Chọn động cơ truyền động vít me ............................................................. 28

3.3 Thiết kế cụm dao cắt..........................................................................................29
3.3.1

Tính chọn lò xo ..........................................................................................29

3.3.2

Lựa chọn vật liệu và thiết kế dao cắt vỏ ....................................................30

3.3.3

Lựa chọn chốt bản lề xoay dao ..................................................................31

3.4 Thiết kế cụm kẹp gọt vỏ ....................................................................................31
3.4.1

Xác định lực kẹp ........................................................................................31

3.4.2

Tính toán chọn động cơ cho trục làm việc ................................................32

3.4.3

Tính toán lựa chọn bộ truyền đai ............................................................... 33

3.4.4

Tính toán trục làm việc ..............................................................................37

3.4.4.1 Chọn vật liệu và đường kính sơ bộ trục ................................................37

iv


3.4.4.2 Lựa chọn sơ bộ ổ lăn .............................................................................38
3.4.4.3 Xác định lực tác dụng lên trục ............................................................... 39
3.4.4.4 Kiểm nghiệm độ bền mỏi trục ............................................................... 43
3.4.4.5 Kiểm nghiệm độ bền tĩnh (khi quá tải đột ngột) ...................................45
3.4.5

Chọn và kiểm nghiệm then trục trên bánh đai...........................................45

3.4.6

Kiểm nghiệm ổ lăn ....................................................................................46

3.4.7

Tính chọn ray trượt cho cụm kẹp .............................................................. 47

3.5 Lựa chọn xi lanh kẹp cho cụm cắt .....................................................................49
3.5.1

Chọn xilanh giữ 1 ......................................................................................49

3.5.2

Chọn xi lanh kẹp 2 .....................................................................................51

3.6 Thiết kế cụm cấp liệu ........................................................................................52
3.6.1

Chọn xilanh gắp dứa ..................................................................................52

3.6.2

Chọn xi lanh đẩy tay gắp ...........................................................................54

3.6.3

Chọn động cơ xoay tay gắp .......................................................................55

3.7 Thiết kế cụm lấy lõi ...........................................................................................57
3.7.1

Tính toán chọn xilanh giữ..........................................................................57

3.7.2

Chọn xi lanh cắt lõi....................................................................................59

3.8 Lựa chọn các chi cơ khí .....................................................................................60
3.8.1

Lựa chọn khớp nối .....................................................................................60

3.8.2

Lựa chọn chốt định vị ................................................................................60

3.8.3

Lựa chọn ổ bi trượt ....................................................................................61

3.8.4

Lựa chọn chân máy ...................................................................................62

CHƯƠNG 4: THIẾT KẾ PHẦN ĐIỀU KHIỂN ...........................................................63
4.1 Chọn bộ điều khiển trung tâm ...........................................................................63
4.2 Lựa chọn bộ khuếch đại và servo ......................................................................64
4.3 Thiết kế mạch khí nén .......................................................................................65
Sơ đồ mạch khí nén .......................................................................................65

4.3.1
4.3.2

Lựa chọn thiết bị khí nén ...........................................................................65

v


4.3.2.1 Van phân phối khí nén ...........................................................................65

4.4 Lập trình điều khiển plc .....................................................................................68
CHƯƠNG 5: VẬN HÀNH MÁY .................................................................................74
5.1 Lưu ý trước khi vận hành máy ..........................................................................74
5.2 Kiểm tra sau khi vận hành máy .........................................................................74
5.3 Thao tác khi vận hành........................................................................................74
5.4 Duy trì hoạt động của máy ................................................................................74
5.5 Thao tác dừng máy ............................................................................................ 74
5.6 Bảo dưỡng máy..................................................................................................75
5.6.1

Hệ thống cơ khí .........................................................................................75

5.6.2

Hệ thống điện ............................................................................................ 75

CHƯƠNG 6: KẾT LUẬN ............................................................................................. 76
6.1 Kết quả đạt được của luận văn ..........................................................................76
6.2 Những vấn đề còn tồn tại...................................................................................76
6.3 Hướng phát triển đề tài ......................................................................................76
TÀI LIỆU THAM KHẢO ............................................................................................. 77

vi


DANH MỤC BẢNG BIỂU
Bảng 1.1: Thành phần dinh dưỡng trong 100g dứa .........................................................2
Bảng 1.2: Thống kê số dứa sản xuất từ các quốc gia (2009)...........................................3
Bảng 1. 3: Diện tích và sản lượng dừa Việt Nam qua từng năm (2014-2017) theo Cục
nông nghiệp .....................................................................................................................4

Bảng 1. 4: Số liệu đo được khi lấy mẫu ..........................................................................8
Bảng 1. 5 :Số liệu trung bình và kích thước đo được ......................................................9
Bảng 1. 6: Nhu cầu của các nhóm khách hàng .............................................................. 12
Bảng 1. 7: Các thông số lực cắt đo được (lấy g = 9,8m/s2) ...........................................12
Bảng 2. 1: Máy gọt vỏ dứa có trên thị trường ............................................................... 14
Bảng 2. 2: Đánh giá phương pháp thủ công và sử dụng máy móc ................................ 20
Bảng 2. 3: Đánh giá các phương án đề ra ......................................................................21
Bảng 3. 1: Tổng kết thông số đai ...................................................................................37
Bảng 3. 2: Bảng thông số then lựa chọn. .......................................................................46
Bảng 4. 1: Bảng kê các chân IN-OUT cho PLC ...........................................................68

vii


DANH MỤC HÌNH ẢNH
Hình 1. 1: Hình ảnh quả dứa............................................................................................2
Hình 1. 2: Người dân thu hoạch dứa tại Kiên Giang .......................................................5
Hình 1. 3: Một số sản phẩm từ dứa: (a) nước dứa ép, (b) dứa sấy đóng hộp ..................5
Hình 1. 4: Sơ đồ phân bố dứa theo kênh 1 ......................................................................6
Hình 1. 5: Sơ đồ phân bố dứa theo kênh 2 ......................................................................6
Hình 1. 6 : Sơ đồ phân bố dứa theo kênh 3 .....................................................................6
Hình 1. 7: Quá trình lấy mẫu dứa họ Queen....................................................................7
Hình 1. 8 : Qui trình chế biến dứa sấy ...........................................................................10
Hình 1. 9: Qui trình nước ép dứa ...................................................................................11
Hình 2. 1: Công nhân cắt dứa thủ công .........................................................................16
Hình 2. 2: Sơ đồ nguyên lí phương án đột lỗ ................................................................ 17
Hình 2. 3: Sơ đồ nguyên lý cắt lột .................................................................................18
Hình 2. 4: Sơ đồ nguyên lý phương án tiện ngang ........................................................19
Hình 3. 1: Bảng đặc tính các loại vít me theo catalgue của Misumi. ............................ 23
Hình 3. 2: Bảng tra hành trình làm việc của vít me .......................................................24

Hình 3. 3: Chọn động cơ tương thích với bộ vít me theo gợi ý của Misumi [10] .........29
Hình 3. 4: Bảng thông số lò xo nén mã LC059E của hãng Leespring [12] ..................29
Hình 3. 5: Bản vẽ thiết kế dao gọt .................................................................................30
Hình 3. 6 :Bảng chọn chốt trụ theo hãng Misumi, [10].................................................31
Hình 3. 7: Bảng hệ số ma sát giữa quả dứa và các loại vật liệu, [3] ............................. 31
Hình 3. 8: Bảng tra động cơ servo của hãng Misubishi ................................................32
Hình 3. 9: Bảng tra hệ số hiệu chỉnh tải trọng, Table1. [7] ...........................................33
Hình 3. 10: Bảng tra hệ số hiệu tỉ số truyền, Table2. [7] ..............................................33
Hình 3. 11: Bảng tra hệ số điều chỉnh puli không tải, Table3. [7] ................................ 34
Hình 3. 12: Bảng tra loại đai theo công suất và tốc độ quay, Table8. [7] .....................34
Hình 3. 13: Bảng tra số răng của puli theo dây đai, Table12. [7] .................................34
Hình 3. 14: Bảng tra chiều dài đai tiêu chuẩn. [7].........................................................35
Hình 3. 15: Bảng tra bề dày tham chiếu đai theo loại đai, Table14. [7] .......................35
Hình 3. 16: Bảng tra khả năng truyền tải Ps, Table19. [7] ............................................36
Hình 3. 17: Bảng tra hệ số Km, Table13. [7] ................................................................ 37
viii


Hình 3. 18: Bảng tra hệ số Kb, Table13. [7] .................................................................37
Hình 3. 19: Bảng tra ổ lăn theo catalogue hãng Misumi, [10] ......................................39
Hình 3. 20: Phân tích lực tác dụng lên trục ...................................................................40
Hình 3. 21: Kích thước sơ bộ trục .................................................................................40
Hình 3. 22: Phân tích lực trên gối tựa bằng phần mềm Inventor ..................................40
Hình 3. 23: Biểu đồ momen Mx.....................................................................................41
Hình 3. 24: Biểu đồ momen My.....................................................................................41
Hình 3. 25: Biểu đồ uốn momen tổng ...........................................................................42
Hình 3. 26: Biểu đồ ứng suất tổng .................................................................................42
Hình 3. 27: Đường kính tối ưu trên từng đoạn trục .......................................................43
Hình 3. 28: Mô phỏng bền trục bằng Inventor .............................................................. 43
Hình 3. 29: Bảng thuộc tính cơ học của inox 316 .........................................................43

Hình 3. 30: Bảng thông số ray trượt SBI-FL/FLL, [10] ................................................48
Hình 3. 31: Cấu tạo xi lanh khóa lùi [9] ........................................................................50
Hình 3. 32: Thông số kỹ thuật xi lanh loại CLK2P, [9] ................................................51
Hình 3. 33: Bảng chọn diện tích piston, [8] ..................................................................51
Hình 3. 34: Quá trình chọn xilanh trên trang chủ nhà sản xuất .....................................52
Hình 3. 35: Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của xi lanh kẹp, [11] ............................... 53
Hình 3. 36: Phân tích lực kẹp của tay gắp .....................................................................53
Hình 3. 37: Thông số kích thước của xi lanh MHL2-20DZ, [11] .................................54
Hình 3. 38: Thông số của xilanh MBKW......................................................................55
Hình 3. 39: Sơ đồ nguyên lý cụm gắp ...........................................................................56
Hình 3. 40: Thông số động cơ servo TM-RBP012C12, [12] ........................................57
Hình 3. 41: Phân tích lực kẹp tác dụng lên quả dứa, [11] .............................................58
Hình 3. 42: Thông số xilanh MHL2-32DZ, [11] ...........................................................59
Hình 3. 43: Thông số xilanh CM2Nil B40 – 250A, [8] ................................................59
Hình 3. 44: Thông số khớp nối đàn hồi CPJC, [10] ......................................................60
Hình 3. 45: Thông số chôt định vị MSFWC, [10] .........................................................61
Hình 3. 46: Thông số bộ ổ trượt SLHFXW, [10] ..........................................................61
Hình 3. 47: Thông số chân máy C-AJPJG, [10] ............................................................ 62
Hình 4. 1: PLC Mitssubishi FX3G 60MR ES ............................................................... 63
ix


Hình 4. 2: Động cơ HG-MR053 của hãng Mitsubishi 50W, [11] .................................64
Hình 4. 3: Bộ khuyếch đại (Servo amplifier) MR-J4-10A(-RJ), [11] ...........................64
Hình 4. 4: Sơ đồ mạch khí nén ......................................................................................65
Hình 4. 5: Bản vẽ kích thước của van 3/2 model 3V21008NCB ..................................66
Hình 4. 6: Bảng tra thông số của van khí nén 3/2 model 3V21008NCB, [13] .............66
Hình 4. 7: Bản vẽ kích thước của van 5/3 model 4V330C10B, [13] ............................ 67
Hình 4. 8: Bảng tra thông số của van khí nén 5/3 model 4V330C10B, [13] ................67
Hình 4. 9: Sơ đồ nguyên lý toàn hệ thống .....................................................................69

Hình 4. 10: Chương trình PLC ......................................................................................73

x


THIẾT KẾ MÁY GỌT VỎ TRÁI THƠM

SVTH : Lưu Thi Đức
GVHD: PGS.TS Phạm Huy Hoàng

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ LUẬN VĂN
 Đôi nét về quả dứa
Dứa hay thơm, khóm (có nơi gọi là trái huyền nương), tên khoa học là Ananas
comosus, là một loại quả nhiệt đới. Nguồn gốc đầu tiên là Paraguay và miền nam Brazil.
Khi Christopher Columbus (1451 – 1506) thám hiểm châu Mỹ, thấy dứa trổng ở
quần đảo Guadeloup rất ngon, bèn mang về triều cống nữ hoàng Tây Ban Nha Isabella
đệ nhất. Từ đó, dứa được đem trồng ở các nước thuộc địa Tây Ban Nha, nhất là các quốc
gia khu vực Thái Bình Dương.
1.1

Đặc tính cây dứa

Dứa có các lá gai mọc thành cụm hình hoa thị. Các lá dài và có hình dạng giống mũi
mác và có mép lá với răng cưa hay gai. Hoa thị mọc từ phần trung tâm của cụm lá hình
hoa thị, mỗi hoa có các đài hoa riêng của nó. Chúng mọc thành cụm hình đầu rắn chắc
trên thân cây ngắn và mập. Các đài hoa trở thành mập và chứa nhiều nước và phát triển
thành một dạng phức hợp được biết đến như là quả dứa (quả giả), mọc ở phía trên cụm
lá hình hoa thị
Trên thế giới dứa trồng bao gồm trên 10 loài khác nhau, như:
 Giống dứa Hilo còn gọi là Smooth Cayence là giống dứa được trồng ở Hawaii, có

kích thước quả nhỏ, gọn (1-1,5 kg/quả).
 Giống dứa ngọt Kona Sugarloaf (2,5-3 kg/quả), thịt quả màu trắng, có lượng đường
cao nhưng ít chua, được trồng ở nhiều nơi.
 Giống dứa Natal Queen (1-1,5 kg/quả), thịt màu vàng, hương vị thơm ngon, thích
hợp để ăn sống. Giống dứa này rìa lá có gai. Được trồng nhiều ở Nam Châu Phi,
Đông Nam Á và Australia.
 Giống dứa Pernambuco/Eleuthera (1-2 kg/quả) với thịt quả màu vàng nhạt, thơm
ngon, thích hợp để ăn tươi. Giống này được trồng nhiều ở Nam Mỹ.
 Giống dứa Red Spanish (1-2 kg/quả), thịt màu vàng nhạt với mùi hương dễ chịu,
dạng quả gần vuông, thích nghi trong vận chuyển xa. Giống dứa này rìa phiến lá
có gai, được trồng nhiều ở Nam Mỹ.
 Giống dứa Smooth Cayenne (2,5-3 kg/quả), thịt quả màu vàng nhạt, quả to dạng
hình trụ, lượng đường axit cao, thích nghi tốt để đóng hộp và chế biến. Giống dứa

1


THIẾT KẾ MÁY GỌT VỎ TRÁI THƠM

SVTH : Lưu Thi Đức
GVHD: PGS.TS Phạm Huy Hoàng

này lá không có gai, thích nghi kém và được trồng ở các trang trại thâm canh cao
ở nhiều nước.
 Một số loài dứa khác được trồng làm cây cảnh cho màu sắc và hình dạng quả đẹp
dùng để chưng thờ ở các nước Châu Á.

Hình 1. 1: Hình ảnh quả dứa
1.2 Thành phần chất dinh dưỡng trong Dứa
Dứa chứa nhiều sinh tố C, chất xơ, protein và chất Gum, hàm lượng axit hữu cơ cao

(axit malic và axit xitric).
Dứa là nguồn cung cấp mangan dồi dào cũng như có hàm lượng Vitamin
C và Vitamin B1 khá cao.
Bảng 1.1: Thành phần dinh dưỡng trong 100g dứa
Khối lượng

Thành phần
Nước

81.3-91.2 g

Tinh chất Ether

0.03-0.29 g

Chất xơ

0.3-0.6 g

Nitrogen

0.038-0.098 g

Tro

0.21-0.49 g

Calcium

6.2-37.2 mg

Phosphorus

6.6-11.9 mg

Iron

0.27-1.05 mg

Carotene

0.003-0.055 mg

Thiamine

0.048-0.138 mg

2


THIẾT KẾ MÁY GỌT VỎ TRÁI THƠM

SVTH : Lưu Thi Đức
GVHD: PGS.TS Phạm Huy Hoàng

Riboflavin

0.011-0.04 mg

Niacin

0.13-0.267 mg

Ascobic Acid

27.0-165.2 mg

1.3 Tình hình phân bố dứa
1.3.1 Trên thế giới


Nhiều người cho rằng cây dứa lần đầu tiên được giới thiệu ở Hawaii do một
chiếc tàu Tây Ban Nha mang đến trong những năm 1500s.



Cây dứa được trồng thành công trong nhà kính ở Châu Âu tại Hố
dứa (A pineapple pit) ở Anh bắt đầu từ năm 1720.



Người Tây Ban Nha đã giới thiệu cây dứa vào Philippines, Hawaii vào đầu
thếkỷ thứ

19

và

trồng

thương

mại đầu

tiên

vào

năm 1886

ở Zimbabwe và đảo Guam.


John Kidwell ghi nhận sự ra đời của ngành công nghiệp dứa ở Hawaii do các
Công ty Dole (1901), và Del Monte (1917) trên đảo Oahu. Công ty Maui
Pineapple bắt đầu trồng dứa trên đảo Maui vào năm 1909.



Đến năm 2006 ở Hawaii 2 công ty nói trên vẩn còn kinh doanh cây dứa và
cung cấp cho thị trường Mỹ thương hiệu vàng của các sản phẩm cây dứa
Hawaii.



Kể từ khoảng năm 2000, quả dứa tươi phổ biến nhất được tìm thấy trong các
siêu thị của Mỹ và Châu Âu là một giống dứa lai có hàm lượng acid thấp đã
được phát triển ở Hawaii từ những năm 1970s.



Ba phần tư dứa được bán ở Châu Âu được trồng ở Costa Rica, nơi sản xuất
dứa công nghiệp hóa cao.



Đông Nam Á chi phối sản lượng thế giới vào năm 2001, tổng sản lượng thế
giới năm này là 14,220 triệu tấn. Thái Lan sản xuất 1,979 triệu tấn và Việt
Nam 1,618 triệu tấn, trong khi ở Châu Mỹ, Brazil sản xuất 1,43 triệu tấn. Các
nhà xuất khẩu dứa tươi chủ yếu khác trong năm 2001 là Costa Rica: 322.000
tấn, Côte d'Ivoire:188.000 tấn và Philippines: 135.000 tấn.

Bảng 1.2: Thống kê số dứa sản xuất từ các quốc gia (2009)
3


THIẾT KẾ MÁY GỌT VỎ TRÁI THƠM

SVTH : Lưu Thi Đức
GVHD: PGS.TS Phạm Huy Hoàng

Sản xuất dứa theo quốc gia - 2009 (ngàn tấn)
Phi-líp-pin
2198
Thái Lan
1894
Costa Rica
1870
In-đô-nê-xi-a
1558

Chile
1477
Brazil
1471
Ấn Độ
1341
Nigeria
898
Mexico
685
Việt Nam
460
Cô-lôm-bi-a
428
Malaysia
400
Nguồn: Tổ chức Lương thực và Nông nghiệp (FAO)
1.3.2 Tại Việt Nam
Ở Việt Nam hiện biết có trồng 4 giống sau:


Dứa ta (Ananas comosus spanish hay Ananas comosus sousvar red spanish)
là cây chịu bóng tốt, có thể trồng ở dưới tán cây khác. Quả to nhưng vị ít ngọt.



Dứa mật (Ananas comosus sousvar Singapor spanish) có quả to, thơm, ngon,
trồng nhiều ở Nghệ An và Thanh Hóa.



Dứa tây hay dứa hoa (Ananas comosus queen) được nhập nội từ 1931, trồng
nhiều ở các đồi vùng trung du. Quả bé nhưng thơm, ngọt. Giống này được
trồng nhiều ở Phú Thọ.



Dứa không gai (Ananas comosus cayenne) được trồng ở Nghệ An, Quảng Trị,
Lạng Sơn. Cây không ưa bóng. Quả to hơn các giống trên.

Ngoài ra gần đây còn nhiều giống dứa trồng làm cây cảnh do quả biến dạng và
nhiều màu sắc được ưa chuộng để chưng cúng trong dịp tết.
Ở Việt Nam cây dứa được trồng khá phổ biến, phân bố từ Phú Thọ đến Kiên
Giang. Tiền Giang là tỉnh có sản lượng dứa đứng đầu cả nước.
Bảng 1. 3: Diện tích và sản lượng dừa Việt Nam qua từng năm (2014-2017) theo
Cục nông nghiệp
Năm Diện tích thu hoạch
Sản lượng cả nước
(nghìn ha)
Năng suất
Sản lượng (nghìn
(tạ/ha)
tấn)
2014
39,43
164.5
598,30
2015
39,68
163.0

578,19
4


THIẾT KẾ MÁY GỌT VỎ TRÁI THƠM

SVTH : Lưu Thi Đức
GVHD: PGS.TS Phạm Huy Hoàng

2016
40,91
169.8
579,98
2017
39,70
170,1
578,2
 Nhận xét: thống kê cho thấy sản lượng dứa của nước ta rất lớn và luôn duy trì
ở mức ổn định.

Hình 1. 2: Người dân thu hoạch dứa tại Kiên Giang
1.4 Các sản phẩm từ dứa
Các dạng sản phẩm từ dứa bao gồm: dứa tươi, nước ép dứa, mứt dứa, dứa sấy, dứa
đóng hộp, kẹo dứa. Trong đó,dứa ăn tươi được tiêu dùng chủ yếu trong thị trường nội
địa. Do thời gian bảo quản của dứa tươi ngắn nên các chế phẩm từ dứa ra đời, vừa
nhằm tăng thời gian bảo quản, vừa để xuất khẩu ra thị trường thế giới.

(b)
Hình 1. 3: Một số sản phẩm từ dứa: (a) nước dứa ép, (b) dứa sấy đóng hộp
(a)

1.5 Các kênh phân phối sản phẩm
Quả dứa được phân phối đến người tiêu dùng thông qua các kênh sản phẩm:


Kênh 1:

5


THIẾT KẾ MÁY GỌT VỎ TRÁI THƠM

SVTH : Lưu Thi Đức
GVHD: PGS.TS Phạm Huy Hoàng

Hình 1. 4: Sơ đồ phân bố dứa theo kênh 1
Ở kênh này, dứa được bán hầu hết thông qua các chợ, tỉ lệ dừa theo kênh này khá
thấp và giá cả tương đối rẻ.


Kênh 2:

Hình 1. 5: Sơ đồ phân bố dứa theo kênh 2
Ở kênh này, giá có thể đẩy lên rất cao do được mua qua tay các thương lái, giá
cả từ khi thu hoạch đến khi xuất xưởng chế biến lên gấp 3, 4 lần.

Hình 1. 6 : Sơ đồ phân bố dứa theo kênh 3
 Kênh 3:
Tại kênh này, dứa được trồng và thu hoạch theo tiêu chuẩn của công ty đặt ra,
đồng thời giảm thiểu các khâu trung gian giúp giá trị quả dứa được nâng cao. Tuy

nhiên, người nông dân phải liên kết với các công ty thu gom và áp dụng các tiêu
chuẩn nghiêm ngặt mà công ty đề ra. Nếu đạt được những yêu cầu đó, giá dứa tại
vườn sẽ cao hơn 2 kênh trước.
6


THIẾT KẾ MÁY GỌT VỎ TRÁI THƠM

SVTH : Lưu Thi Đức
GVHD: PGS.TS Phạm Huy Hoàng

 Nhận xét:
-

Ở kênh 1, buôn bán diễn ra nhỏ lẻ mà không cần can thiệp về công nghệ
để tăng năng suất để đạt được doanh thu.

-

Tại kênh phân phối lớn như 2 và 3, sản xuất là hàng loạt lớn, thị trường
tiêu thụ rộng, sản phẩm đa dạng. Do đó cần có sự can thiệp của khoa học
kỹ thuật để tăng năng suất và chế biến ra các sản phẩm đạt tiêu chuẩn để
có thể xuất khẩu. Vì vậy, đề tài sẽ tập trung vào 2 kênh này.

1.6 Phân tích đối tượng nghiên cứu
1.6.1 Đối tượng nghiên cứu

Hình 1. 7: Quá trình lấy mẫu dứa họ Queen

7

THIẾT KẾ MÁY GỌT VỎ TRÁI THƠM

SVTH : Lưu Thi Đức
GVHD: PGS.TS Phạm Huy Hoàng

Bảng 1. 4: Số liệu đo được khi lấy mẫu
Chu vi đo
Đường
được tại đỉnh kính bụng
(mm)
trên 𝑃 =
2𝜋𝑟
365
116

Đường
kính đầu
(mm)

Chiều
dày vỏ
(mm)

Chiều
dài
(mm)

80

-

195

111

75

-

180

370

117

85

-

190

1,0

345

110

85

-

180

5

1,2

350

111

75

-

190

6

1,5

380

121

90

-

205

7

1,1

340

108

70

-

185

8

1,3

355

113

80

-

190

9

1,2

350

111

80

-

185

10

1,6

380

121

90

-

190

x̅

1,3

115

80

5

190

STT

Khối
lượng m
(kg)

1

1,5

2

1,2

350

3

1,4

4

 Nhận xét:
-

Các kích thước và đường kính mẫu không chênh lệch nhiều nên có thể lấy
giá trị trung bình để thực hiện các quá trình tính toán.

-

Riêng chiều dày vỏ, qua đo đạc phải lấy chiều dày vỏ là lớn nhất để đảm bảo
cắt không bị thừa vỏ.

1.6.2 Đặc tính hình dáng

8


THIẾT KẾ MÁY GỌT VỎ TRÁI THƠM

SVTH : Lưu Thi Đức
GVHD: PGS.TS Phạm Huy Hoàng

Bảng 1. 5 :Số liệu trung bình và kích thước đo được

Kích thước tính toán

Giá trị

Bề dày vỏ

Dvỏ = 5mm

Đường kính lõi

Dlõi = 20mm

Đường kính đầu

Dđầu = 80mm

Đường kính bụng

Dbụng = 115mm

Chiều dài

L0 = 190mm

Phần cùi cắt bỏ

Lc = 30mm

Phần chiều dài cắt

L = 160mm

1.7 Qui trình công nghệ sản xuất từ trái dứa
1.7.1 Qui trình chế biến dứa sấy

9


THIẾT KẾ MÁY GỌT VỎ TRÁI THƠM

SVTH : Lưu Thi Đức
GVHD: PGS.TS Phạm Huy Hoàng

Hình 1. 8 : Qui trình chế biến dứa sấy

10


THIẾT KẾ MÁY GỌT VỎ TRÁI THƠM

SVTH : Lưu Thi Đức
GVHD: PGS.TS Phạm Huy Hoàng

1.7.2 Qui trình chế biến nước ép dứa

Hình 1. 9: Qui trình nước ép dứa
1.8 Xác định yêu cầu kỹ thuật
1.8.1 Tên đề tài: Thiết kế máy gọt vỏ thơm.
1.8.2 Xác định sản phẩm đầu ra
Sản phẩm đầu ra là nguyên liệu cung cấp cho quá trình chế biến ra các chế phẩm
như: mứt dứa, dứa sấy, nước ép dứa.
1.8.3 Xác định nhóm khách hàng
11

THIẾT KẾ MÁY GỌT VỎ TRÁI THƠM

SVTH : Lưu Thi Đức
GVHD: PGS.TS Phạm Huy Hoàng

Đối với máy gọt vỏ dứa (và một số loại trái cây khác) thì có 2 nhóm khách hàng
chính:


Dạng mô hình lớn: Các nhà máy, xí nghiệp sản xuất nước ép, mứt, dứa sấy.



Dạng mô hình nhỏ: Các hộ gia đình tự sản xuất tại nhà, các cửa hàng kinh
doanh thực phẩm (xoài, dứa, cam, ...)

 Xác định nhu cầu của từng nhóm khách hàng:
Bảng 1. 6: Nhu cầu của các nhóm khách hàng
Nhóm khách hàng
Dạng quy mô lớn

Nhu cầu khách hàng
Năng suất: cao.
Giá thành: hợp lý.
Tuổi thọ: cao (tránh ảnh hưởng đến thời gian sản xuất
của dây chuyền).
Dễ dàng cho người công nhân vận hành máy.
Mức độ an toàn lao động cao.

Dạng quy mô nhỏ

Năng suất: vừa (có thể thấp hơn quy mô lớn).
Giá thành: hợp lý (phù hợp cho kinh doanh nhỏ lẻ).
Dễ dàng vận hành, sửa chữa.
Chế độ bảo hành tốt.
Mức độ an toàn lao động cao.

1.8.4 Xác định cơ tính của quả dứa
Bảng 1. 7: Các thông số lực cắt đo được (lấy g = 9,8m/s2)
Lần đo

Lực cắt 2 đầu (N)

Lực cắt vỏ (N)

Lực cắt lõi (N)

1

131,32

78,00

148,00

2

132,3

75,00

142,10

3

131,32

75,06

144,00

4

130,34

73,10

147,00

5

133,28

76,50

145,04

6

137,2

79,96

138,30

7

135,24

78,00

145,00

12


THIẾT KẾ MÁY GỌT VỎ TRÁI THƠM

SVTH : Lưu Thi Đức
GVHD: PGS.TS Phạm Huy Hoàng

8

132,3

77,02

148,96

9

134,26

79,96

144,06

10

131,32

74,08

147,98

 Chọn lực cắt vỏ lớn nhất là Fc = 80N để tính toán
 Chọn lực cắt lõi là Fl = 150N

13


THIẾT KẾ MÁY GỌT VỎ TRÁI THƠM

SVTH : Lưu Thi Đức
GVHD: PGS.TS Phạm Huy Hoàng

CHƯƠNG 2: TÌM HIỀU VÀ ĐƯA RA NGUYÊN LÝ PHÙ HỢP
2.1 Nhiệm vụ của đề tài
Thiết kế máy gọt vỏ dứa và lấy lõi

2.2 Một số sản phẩm thiết bị gọt vỏ dứa có trên thị trường
Bảng 2. 1: Máy gọt vỏ dứa có trên thị trường
Ưu, nhược điểm

Sản phẩm

-Ưu điểm:
+ Khả năng cắt cuốn, lấy lõi và
cắt vỏ nhanh (900 quả/giờ)
+ Năng suất cao
+Cơ cấu đơn giản, dễ bảo trì và
vệ sinh
+ Đạt được độ thẩm mĩ
-Nhược điểm:
+ Không lấy được triệt để phần
thịt dứa, phần thịt dư còn khá

Máy gọt vỏ dứa Healix Auto-cut (#700)

nhiều
+ Đòi hỏi quả dứa phải tương
đối đều ở cả 2 đầu
- Ưu điểm:
+ Cắt bỏ vỏ ngoài của quả dứa
dựa trên nguyên lí tiện, lấy được
triệt để phần thịt quả.
+ Năng suất cao (900 quả/giờ)
- Nhược điểm:
+ Chưa cắt được hoàn toàn
+ Cơ cấu phức tạp, khó vệ

Máy gọt vỏ dứa TM-202

sinh
+ Tính thẩm mỹ kém

14


THIẾT KẾ MÁY GỌT VỎ TRÁI THƠM

SVTH : Lưu Thi Đức
GVHD: PGS.TS Phạm Huy Hoàng
+ Khó kiểm soát hư hỏng quả
- Ưu điểm:
+ Tiện lợi, dễ sử dụng và kiểm
soát do có 1 công nhân đứng
máy
- Nhược điểm:
+ Năng suất thấp (10 quả/phút)
+ Không cắt hoàn toàn quả

Máy gọt vỏ dứa Elite TQPJ-1
- Ưu điểm:
+ Tiện lợi, dễ sử dụng, dễ dàng
vệ sinh, sửa chữa
+ Gọn nhẹ
- Nhược điểm:
+ Năng suất thấp (10 quả/phút)
+ Không cắt được 2 đầu
+ Cắt đi nhiều phần thịt quả

Dụng cụ gọt vỏ dứa thủ công JX
2.3 Lựa chọn các phương án thiết kế
2.3.1 Phương án gọt vỏ thủ công

15