Nghiên cứu quy trình công nghệ và thiết kế 3d mô hình sản xuất bánh tráng bía tự động

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP. HCM
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
FOG

BÁO CÁO TỔNG KẾT KẾT QUẢ
ĐỀ TÀI KHCN CẤP TRƯỜNG

Tên đề tài: Nghiên cứu quy trình cơng nghệ và thiết kế 3D mơ
hình sản xuất bánh tráng bía tự động

Mã số đề tài: T-CK-2012-05
Thời gian thực hiện: 12 tháng
Chủ nhiệm đề tài:

Phạm Quang Trung
Trần Doãn Sơn

Cán bộ tham gia đề tài: Trần Nguyễn Duy Phương
Trần Ngọc Phước Thạnh
Nguyễn Thanh Tùng
Nguyễn Việt Đức
Thành phố Hồ Chí Minh – Tháng 01/2013


Danh sách các cán bộ tham gia thực hiện đề tài
(Ghi rõ học hàm, học vị, đơn vị công tác gồm bộ mơn, Khoa/Trung tâm)

1.
2.
3.
4.

PGS.TS. Trần Dỗn Sơn, BM Chế Tạo Máy, Khoa Cơ khí.
ThS. Phạm Quang Trung, BM TB&CN VLCK, Khoa Cơ khí.
TS. Trần Nguyễn Duy Phương, BM Chế Tạo Máy, Khoa Cơ khí.
KS. Trần Ngọc Phước Thạnh, BM TB&CN VLCK, Khoa Cơ khí.

1


MỤC LỤC

MỤC LỤC ................................................................................................................ 2 
I. Tổng quan đề tài .................................................................................................... 3 
1.1 Tổng quan về bánh tráng bị bía...................................................................... 3 
1.2 Quy trình sản xuất bán tráng thủ cơng............................................................ 4 
1.3 Lựa chọn loại bột ............................................................................................ 6 
II. Sơ đồ nguyên lý thiết kế....................................................................................... 8 
2.1 Sơ đồ nguyên lý .............................................................................................. 8 
2.2 Lựa chọn phương án thiết kế ........................................................................ 15 
III. Thông số công nghệ của máy ........................................................................... 16 
3.1 Thông số công nghệ của máy và yêu cầu khách hàng .................................. 16 
3.2 Sơ đồ động của máy...................................................................................... 16 
IV. Kết quả của đề tài ............................................................................................. 18 
4.1 Kết quả của đề tài.......................................................................................... 18 
4.2 Báo cáo tài chính đề tài................................................................................. 22 
4.3 Bài báo cáo tại Hội nghị Khoa học Trẻ ĐHQG TPHCM lần 1 .................... 23 
V: Kết luận và kiến nghị ......................................................................................... 28 
Tài liệu tham khảo .................................................................................................. 29 
Phụ lục A. Bản vẽ chế tạo máy sản xuất bánh tráng bía......................................... 31 

2


I. Tổng quan đề tài
1.1 Tổng quan về bánh tráng bị bía
Bánh tráng bị bía đã xuất hiện ở Việt Nam đã hơn 100 năm nay. Bánh này là
món cuốn có nguồn gốc từ Triều Châu (Phúc Kiến, Trung Quốc) và được du nhập
vào Việt Nam nhờ cộng đồng người hoa sống ở khu vực miền nam. Không chỉ nổi
tiếng ở Việt Nam, bánh tráng bị bía cịn được khá ưu chuộng tại một số nước khác
trong khu vực châu Á như Đài Loan, Singapore và Malaysia.
Hiện nay vỏ bánh tráng bị bía ngày càng phổ biến. Trong mấy năm gần đây
loại bánh tráng này càng ngày càng được ưu chuộng và hiện nay sản xuất (thủ
công) càng ngày càng rầm rộ. Cơng nghệ sản xuất hồn tồn khác với bánh tráng
thông thường. Các làng nghề sản xuất bánh tráng bị bía phân bố rộng rãi ở các tỉnh
miền Tây, và mặt hàng của nó đã được phân bố rộng rãi khắp mọi nơi nhưng nhiều
nhất vẫn là khu vực phía Nam. Tại TPHCM, ta có thể mua vỏ bánh tráng bị bía ở
các tạp hóa trong các khu chợ như Chợ Kim Biên, Chợ Lớn, Chợ Bình Tây… Tuy
nhiên, hiện nay khó khăn lớn nhất của các cơ sở sản xuất là vấn đề về kỹ thuật, an
toàn vệ sinh thực phẩm. Đa số các cơ sở sản xuất đều ở dạng sản xuất thủ công nên
năng suất thấp, chất lượng sản phẩm còn phụ thuộc nhiều vào tay nghề của cơng
nhân. Vỏ bánh thường có màu vàng nhạt, mỏng, dai, và nghe mùi thơm của bột mì.
Dạng bánh hiện nay có dạng hình trịn do làm bằng thủ cơng. Kích thước trung
bình của vỏ bánh từ 16 cm đến 20 cm.
Hiện nay trên cả nước có hơn 40 cơ sở sản xuất thủ cơng vỏ bánh tráng bị bía,
chưa có cơ sở nào có máy làm bánh tráng bị bía. Nhiều cơ sở rất mong muốn có
thiết bị sản xuất tự động để đáp ứng nhu cầu ngày càng cao của người tiêu dùng và
vấn đề vệ sinh an tồn thực phẩm trong xuất khẩu hàng hóa. Vấn đề đối với các
thiết bị này là kích thước, tính thẩm mĩ nhưng đảm bảo vệ sinh an toàn thực phẩm.
Vì thế, việc nghiên cứu, thiết kế và chế tạo hệ thống thiết bị đáp ứng yêu cầu nói
3

trên là địi hỏi của ngành cơ khí chế biến thực phẩm. Hiện nay công ty Daiei
Engineering Co.Ltd. Nhật Bản là công ty đã chế tạo hàng loạt máy làm bánh từ bột
tự động và có một số mẫu máy có thể sử dụng để chế tạo vỏ bánh tráng bị bía. Tuy
nhiên giá của các máy móc trên khơng hề rẻ và các chính sách hậu mãi và bảo trì
đã là rào cản để thị trường Việt Nam tiếp cận tới. Do vậy việc thiết kế và chế tạo
thành công được các máy chế biến thực phẩm sẽ là cơ hội vàng cho ngành chế biến
máy cơ khí phục vụ cho ngành chế biến thực phẩm ở Việt Nam [1,5].

1.2 Quy trình sản xuất bán tráng thủ cơng
Dạng bánh hiện nay có dạng hình trịn do làm bằng thủ cơng. Kích thước trung
bình của vỏ bánh từ 16 cm đến 20 cm. Tùy theo mỗi vùng, mỗi nơi sản xuất mà vỏ
bánh có thể có kích thước khác một ít. Cơng nghệ chế biến vỏ bánh tráng bị bía có
thể khái qt thành những cơng đoạn như hình 1. [7]
Cân đong nguyên liệu: Đây là một công đoạn rất quan trọng để xác định được
độ dẻo và dai của bánh. Theo kinh nghiệm của người làm bánh thì nguyên liệu
trước khi đưa vào sản xuất gồm bột mì(85%), bột gạo (10%) và các nguyên liệu
khác (bột đậu xanh, men, trứng…) theo một tỉ lệ thích hợp. Các nguyên liệu này
được trộn với một ít nước để thành bột ướt (dẻo như kẹo kéo), tỉ lệ là 1kg bột khô
và 0,7 kg nước.
Nhào bột: Công đoạn này cực kỳ quan trọng. Để hỗn hợp bột dẻo và thuận tiện
cho việc tráng bánh, người công nhân phải nhào bột thật kỹ sao cho tất cả bột khô
đều hấp thụ nước và khơng có lượng nước dư trên bề mặt bột dẻo.
Ủ bột ( lên men bột): Thời gian ủ bột thường 4-5h, trong giai đoạn này hỗn hợp
bột dẻo có nhiều sự chuyền biến hóa học tạo nên hương vị thơm ngon và giá trị
dinh dưỡng cho bánh.

4

Hình 1 Quy trình sản xuất bánh tráng bị bía thủ công
Nướng bánh: Người công nhân chuẩn bị sẵn miếng gạt bánh và bếp lò. Khi
nhiệt độ bếp lò đạt khoảng 130-1400C thì cơng việc tráng bánh mới bắt đầu. Ngưới
công nhân lấy một lượng bột vừa đủ lên tay. Sau đó, người cơng nhân dùng cổ tay
lắc đều và đảo bột rồi thực hiện động tác ép bánh lên bề mặt bếp, xoay tròn rùi lấy
cục bột ra. Như vậy một lớp bánh nhỏ sẽ được dính trên mặt bếp. Sau khi bánh đã
chín, thường thì từ 15 đến 20s, người công nhân lấy miếng gạt để gạt bánh ra giỏ.

5


Đóng gói bao bì sản phẩm: Thơng thường thì một gói sản phẩm nặng 100gr sẽ
chứa 25 đến 30 vỏ bánh [6].

Hình 2 Một số sản phẩm phổ biến trên thị trường

1.3 Lựa chọn loại bột
Bột mì là nguyên liệu chính để sản xuất bánh, được chế biến từ hạt lúa mì. Bột
mì có hai loại: bột mì trắng và bột mì đen. Bột mì trắng được sản xuất từ hạt lúa mì
trắng, bột mì đen được sản xuất từ hạt lúa mì đen. Nguồn nguyên liệu chủ yếu của
nước ta là nhập từ nước ngồi (nhập bột mì và lúa mì) và ta chỉ nhập loại lúa mì
trắng. Trong bột mì để sản xuất bánh gồm có: tinh bột, dextrin, xenluloza,
hemixenluloza, Gluxit keo, đường, chất béo, vitamin và một số loại men khác. Tùy
loại bột mà hàm lượng các chất trên khác nhau.
Sau khi khảo sát quy trình làm bột và sản xuất bánh bằng tay, chúng tôi đã tìm
được cơng thức pha chế bột mì cho sản xuất bằng máy. Công thức bột để đạt chất
lượng bánh tốt là:
+ Tỉ lệ bột : bột mì khoảng 85%, bột gạo khoảng 10%, bột nở khoảng 5%.
6

+ Cơng thức bột :
¾ 1kg bột khơ + 0,7 kg nước.
¾ 1 quả trứng + 1 chén nhỏ đậu xanh tán nhuyễn.
¾ 2 muỗng đường + 1 muỗng muối +2 muỗng dầu ăn

7


II. Sơ đồ nguyên lý thiết kế
2.1 Sơ đồ nguyên lý
2.2.1 Phương án sản xuất thủ công
a. Sơ đồ nguyên lý

Hình 3 Sơ đồ mơ tả của phương án thủ công
b. Mô tả cách làm
Đầu tiên là cân đong nguyên liệu cho phù hợp sau đó dùng máy đánh hỗn hợp
bột đạt độ dẻo cao.
Ủ bột trong vòng 2h để bột lên men tạo mùi thơm đặc trưng của bánh
Chuẩn bị bếp và dụng cụ
Người công nhân lắc đảo khối bột trên lòng bàn tay, đặt khối bột xuống bếp,
xoay 600 rồi nhấc nhanh khối bột lên.
8


Sau 20s bánh sẽ chín, người cơng nhân dùng gạt để gạt bánh cho vào giỏ.
Để nguội chuẩn bị đóng gói sản phẩm

2.2.2 Phương án thiết kế số 1

a. Sơ đồ nguyên lý

Hình 4 Sơ đồ nguyên lý của phương án 1
Trong đó
1. Băng trượt

4. Hệ thống nướng bánh

2. Con lăn

5. Cụm cấp bột

3. Bếp trịn nướng bánh

6. Ru lơ cấp bột

b. Nguyên tắc hoạt động
Cấp bột : Bột sau khi được pha chế sẽ ở trạng thái dẻo. Rulô cấp bột số 6 quay
đều với một vận tốc nhất định làm cho bột dẻo phân bố đều trên bề mặt hình trụ
của rulơ.
9


Gia nhiệt : Hệ thống nướng bánh số 4 sẽ làm nhiệm vụ này. Hệ thống này bao
gồm hai dãy bếp nướng có dạng hình trịn, mỗi dãy bao gồm 10 bếp nướng. Bề mặt
bếp nướng làm bằng nhôm và được gia nhiệt bằng điện trở.
Nướng bánh : Hệ thống số 4 sẽ hoạt động theo 2 chiều. Khoảng cách giữa mặt
bếp nướng số 3 và bề mặt hình trụ của rulơ 6 có thể điều chỉnh phù hợp độ dày
bánh. Ban đầu hệ thống số 4 thực hiện hành trình qua phải, bột từ rulơ sẽ liếm trên
mặt bếp và được nướng chín. Sau đó bếp nướng quay 1800để đảo mặt, người cơng

nhân ở phía trước và phía sau máy thực hiện gạt bánh ra trong thời gian 60s. Hệ
thống số 4 lại tiếp tục hành trình qua trái, bột lại được liếm vào mặt bếp và bếp
thực hiện xoay 1800. Như vậy quá trình cứ lặp đi lặp lại.
c. Ưu điểm
Tạo được biên dạng bánh hình trịn giống với phương pháp thủ cơng
d. Nhược điểm
• Thiết bị cồng kềnh, địi hỏi mặt bằng nhà xưởng.
• Có sự va đập trong q trình liếm bột.
• Cần có cơng nhân gạt bánh nên thuộc máy bán tự động.
• Năng suất thấp do có thời gian chờ cơng nhân gạt bánh.
• Cịn tốn chi phí trả lương cơng nhân.
e. Kết luận
• Đã đưa vào sản xuất thử tại quận 12 và khụng thnh cụng ẻd ỏn b ngng
tr.
ã Mỏy cũn thiu khâu gạt bánh và xếp bánh.
• Khơng đáp ứng được nhu cầu của các cơ sở sản xuất do năng suất thấp.
f. Một vài hình ảnh về mơ hình máy thật được chế tạo dựa trên nguyên lý
phương án 1.

10


Phương án 1 đã được đưa vào chế tạo mô hình máy thật, tuy nhiên kết quả
khơng thành cơng do các lý do đã trình bày ở trên. Các hình 5- 8 trình bày mơ hình
chế tạo máy để sản xuất thử nghiệm.

Hình 5 Kiểu máy theo phương án 1

Hình 6 Tủ điều khiển của máy theo phương án 1

11


Hình 7 Cụm cấp bột phương án 1

Hình 8 Tổng thể phương án 1

12


2.2.3 Phương án thiết kế số 2
a. Sơ đồ nguyên lý

Hình 9 Sơ đồ nguyên lý của phương án 2
Trong đó
1.Máng cấp bột

9.Quạt làm mát

2.Rulơ quết bột

10.Cụm cắt bánh

3.Dao gạt bột

11.Máng đựng bánh

4.Vỏ cách nhiệt

12.Băng tải xếp bánh

5.Rulô tráng bánh

13. Cụm xếp bánh

6.Điện trở đốt nóng

14.Băng tải làm mát

7.Đồng hồ hiển thị nhiệt

15.Cụm làm mát bằng nước

8.Dao gạt bánh

b. Nguyên tắc hoạt động
Cụm cấp bột : Rulô số 2 quay với một vận tốc nhất định cuốn bột từ máng đựng
bột số 1 lên rulô tráng bánh số 5. Vỏ cách nhiệt số 4 làm giảm mất mát nhiệt ra
ngoài môi trường.
13


Cụm cấp nhiệt : Có 5 cái điện trở đốt nóng số 6 sẽ làm nhiệm vụ cấp nhiệt cho
hệ thống. Bên cạnh đó, đồng hồ số 7 sẽ theo dõi nhiệt độ của hệ thống trong một
phạm vi nhất định. Khi vượt qua phạm vi cho phép thì sẽ thực hiện đóng ngắt các
điện trở.
Cụm làm mát cho bánh : Dao gạt bánh số 8 làm nhiệm vụ gạt bánh ra khỏi rulô
tráng bánh số 5 sau khi bánh đã chín. Sau đó, bánh được chuyển xuống hệ thống
băng tải làm mát số 14. Tại đây, có khoảng 10 cái quạt làm mát số 9 giải nhiệt cho
bánh để cho bánh thêm mềm lại thuận lợi cho quá trình cắt bánh.

Cụm xếp bánh :Cụm xếp bánh số 13 thực hiện xếp bánh sau khi cắt và đưa qua
băng tải số 12. Sau đó bánh được chuyển vào máng đựng bánh số 11.
Cụm làm mát số 15 thực hiện nhiệm vụ làm mát cho ru lô tráng bánh số 5 để
chuẩn bị cho quá trình quết bột kế tiếp.
c. Ưu điểm
• Năng suất cao.
• Q trình sản xuất liên tục.
• Hệ thống gọn nhẹ, kết cấu đơn giản.
• Khơng phụ thuộc vào tay nghề cơng nhânỈchất lượng sản phẩm đồng đều.
d. Nhược điểm
• Bánh hình vng khơng giống sản xuất thủ cơng.
• Rulơ tráng bánh sẽ khó chế tạo.
e. Kết luận
Q trình sản xuất bánh gần như tự động hồn tồn, người cơng nhận chỉ đếm
số lượng bánh cho vào bao bì để chuẩn bị cho q trình đóng gói. Máy cho năng
suất và hiệu quả cao.

14


2.2 Lựa chọn phương án thiết kế
2.2.1.Lựa chọn phương án
Dựa vào các ưu nhược điểm của hai phương án trên ta quyết định chọn phương
án số 2 với nhữn ưu điểm vượt trội hơn :
• Năng suất cao.
• Chất lượng sản phẩm đồng đều.
• Q trình sản xuất liện tục.
2.2.2.Thiết kế sơ bộ kích thước các cụm của hệ thống
• Cụm tráng bánh : dự kiến thiết kế rulô lớn có đường kính 1000mm, bề dày
10mm, bề rộng cỡ 360mm (làm 2 dãy bánh, bánh vng 150x150mm).

• Cụm cấp bột : dự kiến thiết kế trục quết bột đường kính 190mm, bọc nhựa
chịu nhiệt bên ngồi với bề dày 5mm.
• Cụm băng tải làm mát : dự kiến băng tải làm mát dài từ 2 đến 2,5 m, dùng 6
chiếc quạt máy tính chia làm 2 dãy để làm mát, chiều cao băng tải cỡ 1m
• Cụm băng tải xếp bánh : dự kiến băng tải xếp bánh dài 1m, cao cỡ 400 mm.
• Cụm cấp nhiệt : dùng 12 điện trở đốt nóng cơng suất 1KW để gia nhiệt,
dùng bộ ổn nhiệt để điều chỉnh nhiệt độ trong phạm vi cho phép.
Ngồi ra cịn phải có vỏ cách nhiệt để đảm bảo lượng nhiệt tổn thất là ít nhất.

15


III. Thông số công nghệ của máy
3.1 Thông số công nghệ của máy và yêu cầu khách hàng
Bảng số 1 trình bày các thơng số cơng nghệ và u cầu từ khách hàng đã liên hệ
đặt hàng với nhóm tác giả.
Thơng số

Định lượng và định tính

Thời gian chín bánh t

15-20 s

Nhiệt độ chín bánh

120-1400 C

Số ca /ngày

2 ca

Số giờ / ca

8h

Dạng bánh

Vng

Kích thước bánh

150mm x 150mm

Năng suất

40.000 Sản phẩm /ca

Vận hành

Đơn giản, dễ sửa chữa

Thẩm mỹ

Máy phải có tính thẩm mỹ

Kích thước

Gọn nhẹ

Vệ sinh an tồn thực phẩm

Dễ dàng vệ sinh máy
Đảm bảo an tồn thực phẩm

Bảng 1. Các thơng số công nghệ và yêu cầu của khác hàng

3.2 Sơ đồ động của máy
Hình 10 mơ tả sơ đồ động học của máy được thiết kế. Thiết kế sử dụng 4 động
cơ độc lập cho 4 hệ thống cơ cấu khác nhau để đơn giản hóa và dể hiệu chỉnh trong
quá trình chế tạo và sử dụng [2-4].
Tỉ số truyền và vận tốc các trục, động cơ được trình bày trên bảng 2 [9]:

16


Hình 10 Sơ đồ động của máy

Thơng số máy
Tỉ số truyền

i1 = 3

i2 = 1

i3 = 0.476

i5 = 1

i6 = 0.25

i7 = 1

Trục I

n1 = 10 v/p

Trục II

n2 = 2 v/p và nđc1 = 6 v/p

Trục III và IV

n3 = n4 = 20 v/p

Trục V, VI và VII

n5 = n6 = n7 = 42 v/p

Trục X và XI

n10 = n11 = 40 v/p

Băng tải làm mát

n = 0.105 m/s

Băng tải xếp bánh

n = 0.21 m/s

Dạng bánh

Vuông, 150mmm x 150 mm

Năng suất

Q = 40.000 sản phẩm / ca

Thời gian chạy

Ngày làm 2 ca, ca 8 tiếng
Bảng 2. Tỉ số truyền và vận tốc các trục, động cơ

17

i4 = 1


IV. Kết quả của đề tài
4.1 Kết quả của đề tài
4.1.1 Mơ hình 3D máy
Dựa trên bản vẽ thiết kế 2D từ autocad, sử dụng phần mềm inventor 2012, thiết
bị làm bánh tráng bị bía được mơ phỏng trên mơ hình 3D để có thể mơ phỏng
được chuyển động và thực hiện q trình cơng tác.

Hình 11 Mơ hình thiết kế 3D máy làm bánh tráng bị bía.

18

Việc sử dụng mơ hình thiết kế 3D thể hiện rất nhiều ưu điểm so với 2D, đặc biệt
khách hàng có thể dễ dàng hình dung sản phẩm và dễ dàng thay đổi một số yếu tố
theo yêu cầu của khách hàng.

4.1.2 Sử dụng thiết kế của đề tài vào chế tạo
Sau khí được thiết kế mơ hình máy được vẽ 2D trên phần mềm Autocad 2012
và mô phỏng chuyển động trên phần mềm Inventor 2012, nhóm đã chuyển giao
thiết kế để chế tạo cho khách hàng và đã đưa mơ hình vào chế tạo, sau đây là một
số hình ảnh về mơ hình thật của máy.

Hình 12 Hệ thống Rulô tráng bánh

19


Hình 13 Hệ thống giải nhiệt cho Rulơ tráng bánh

Hình 14 Hệ thống cấp bột cho máy

20


Hình 15 Cử chặn và dao gạt

Hình 16 Cụm sấy bánh

4.2 Báo cáo tài chính đề tài
21

4.2 Báo cáo tài chính đề tài

22


4.3 Bài báo cáo tại Hội nghị Khoa học Trẻ ĐHQG TPHCM lần 1

23


24