Thiết kế và chế tạo máy tách vỏ hạt sen

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
KHOA CƠ KHÍ

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

ĐỀ TÀI:

THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO MÁY TÁCH VỎ
HẠT SEN

Người hướng dẫn: PGS.TS LÊ CUNG
Sinh viên thực hiện: TRỊNH THANH LÂM

Đà Nẵng, 2019


TÓM TẮT NỘI DUNG
Tên đề tài: Thiết kế và chế tạo máy tách vỏ hạt sen.
Sinh viên thực hiện: Trịnh Thanh Lâm
Số thẻ SV: 101150126

Lớp: 15C1C

Tóm tắt nội dung:
Nƣớc ta hiện nay đang trong quá trình phát triển mạnh mẽ sau khi đã là thành
viên của tổ chức kinh tế thế giới (WTO). Đất nƣớc có nguồn gốc là một nƣớc nông
nghiệp nên những ngành kinh tế nông nghiệp cũng phát triển với xu hƣớng ứng dụng
khoa học kĩ thuật vào trong ngành nơng nghiệp. Trong đó ngành sản xuất và chế biến
hạt sen đã đóng góp giá trị kinh tế khá lớn cho đất nƣớc. Trƣớc xu hƣớng đó đòi hỏi
khoa học kĩ thuật phải ứng dụng vào ngành chế biến hạt sen để đáp ứng nhu cầu xuất

khẩu nhân hạt sen ra thế giới.
Nhóm đã tìm hiểu các phƣơng pháp bóc vỏ hạt sen, qua đó nghiên cứu thiết kế và
chế tạo mơ hình máy tách vỏ hạt sen nhằm nâng cao năng suất, chất lƣợng sảm phẩm,
đáp ứng kịp thời yêu cầu của thị trƣờng. Quá trình nghiên cứu và chế tạo gồm các
bƣớc sau:

C
C

-

R
L
T.

Tìm hiểu về cấu tạo hạt sen.
Tìm hiểu, so sánh các phƣơng pháp tách hạt sen.
Chọn phƣơng án tối ƣu.
Tính tốn, lựa chọn các thơng số kĩ thuật của máy.
Tính tốn sức bền, thiết kế kết cấu của máy.
Chế tạo mơ hình, chạy thử, khắc phục lỗi.

DU


ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG
TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
KHOA CƠ KHÍ

CỘNG HÕA XÃ HÔI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

Độc lập - Tự do - Hạnh phúc

NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Họ tên sinh viên: Trịnh Thanh Lâm
Số thẻ sinh viên: 101150126
Lớp: 15C1C
Khoa:Cơ khí
Ngành: Cơng nghệ chế tạo máy
1. Tên đề tài đồ án: Thiết kế và chế tạo máy tách vỏ hạt sen.
2. Đề tài thuộc diện: ☐Có ký kết thỏa thuận sở hữu trí tuệ đối với kết quả thực hiện
3. Các số liệu và dữ liệu ban đầu:
 Nguyên liệu: hạt sen tƣơi.
 Năng suất: 25-30kg/h.
4. Nội dung các phần thuyết minh và tính tốn:
 Tổng quan về hạt sen, tình hình sản xuất hạt sen, cơ lý tính của hạt sen…
 Phân tích phƣơng án và lựa chọn phƣơng án thiết kế.
 Tính tốn, lựa chọn các thơng số kỹ thuật cơ bản của máy thiết kế.
 Tính tốn sức bền, thiết kế kết cấu toàn máy.
 Hƣớng dẫn lắp đặt, vận hành và bảo dƣỡng.
5. Các bản vẽ, đồ thị ( ghi rõ các loại và kích thước bản vẽ ):
 Bản vẽ các phƣơng án máy, sơ đồ động của máy thiết kế (1A0).
 Bản vẽ 3D kết cấu toàn máy (1A0).
 Bản vẽ lắp chung toàn máy (1A0).

C
C

R
L

T.

DU

 Bản vẽ một số cụm chi tiết chủ yếu (1A0).
6. Họ tên người hướng dẫn: PGS.TS Lê Cung.
7. Ngày giao nhiệm vụ đồ án:
……../……./201…..
8. Ngày hoàn thành đồ án:
……../……./201…..
Đà Nẵng, ngày
tháng
năm 201
Trƣởng Bộ môn ……………………..
Ngƣời hƣớng dẫn


LỜI NÓI ĐẦU
Trong những năm gần đây, chúng ta đã chứng kiến sự phát triển mạnh mẽ của các
ngành công nghiệp mới dựa trên nền tảng của các ngành khoa học cơ sở, một trong
những ngành đó chính là ngành Cơ khí. Là một ngành đã ra đời từ lâu với nhiệm vụ
thiết kế và chế tạo máy móc phục vụ cho các ngành cơng nghiệp khác, do vậy ngành
địi hỏi kỹ sƣ và cán bộ ngành phải tích lũy đầy đủ, khơng ngừng nâng cao vốn kiến
thức của mình, và quan trọng nhất là phải biết vận dụng những kiến thức đó để giải
quyết những vấn đề cụ thể thƣờng gặp trong quá trình sản xuất thực tiễn.
Trong chƣơng trình đào tạo kỹ sƣ Cơ khí tại Trƣờng Đại học Bách Khoa Đà Nẵng,
sinh viên đƣợc trang bị rất nhiều kiến thức cơ sở của ngành Công nghệ chế tạo máy.
Nhằm mục đích cụ thể hóa và thực tế hóa những kiến thức mà sinh viên đƣợc trang bị,
nhà trƣờng đã đƣa vào chƣơng trình đào tạo học phần đồ án tốt nghiệp cho sinh viên
năm cuối, giúp sinh viên tổng hợp đƣợc tất cả các kiến thức đã đƣợc học ở trƣờng và

và vận dụng những kiến thức đó vào thực tế sau khi ra trƣờng. Qua một thời gian tìm
hiểu cùng với sự hƣớng dẫn nhiệt tình của thầy Lê Cung, em đã hoàn thành đồ án tốt
nghiệp với đề tài: “Thiết kế và chế tạo máy tách vỏ hạt sen”. Với kiến thức đƣợc trang
bị và q trình tìm hiểu các tài liệu có liên quan và cả trong thực tế, em đã cố gắng
hoàn thành theo yêu cầu, tuy nhiên không tránh khỏi những sai sót ngồi ý muốn do
thiếu kinh nghiệm, em mong thầy cơ góp ý.

C
C

R
L
T.

DU

Để hồn thành xong đồ án tốt nghiệp này em xin chân thành gởi lời cảm ơn đến
thầy Lê Cung là giáo viên hƣớng dẫn đã tận tình giúp đỡ, truyền đạt các kiến thức bổ
ích về lý thuyết lẫn thực tiễn và cung cấp những tài liệu liên quan cũng nhƣ động viên
chúng em hoàn thành đồ án. Em cũng chân thành cảm ơn đến các thầy trong xƣởng Cơ
khí đã tạo điều kiện và hỗ trợ em trong q trình chế tạo mơ hình. Em cảm ơn Nhà
trƣờng và thầy cơ trong khoa Cơ khí đã truyền đạt những kiến thức bổ ích trong những
năm qua để sau này có thể vận dụng trong thực tế.
Em xin chân thành cảm ơn.

i


CAM ĐOAN
Em: Trịnh Thanh Lâm xin cam đoan:

- Đồ án tốt nghiệp là thành quả từ sự nghiên cứu hoàn toàn thực tế trên cơ sở các
số liệu thực tế và đƣợc thực hiện theo sự hƣớng dẫn của giáo viên hƣớng dẫn.
- Đồ án tốt nghiệp hoàn toàn mới, là thành quả của nhóm em.
- Mọi tài liệu tham khảo sử dụng trong đồ án đều đƣợc trích dẫn các nguồn trong
mục tài liệu tham khảo.
- Mọi sao chép khơng hợp lệ, vi phạm liêm chính học thuật em xin hoàn toàn
chịu trách nhiệm.
Sinh viên thực hiện
{Chữ ký, họ và tên sinh viên}

C
C

R
L
T.

DU

ii


MỤC LỤC
Tóm tắt
Nhiệm vụ đồ án
Lời nói đầu và cảm ơn

i

Lời cam đoan liêm chính học thuật

Mục lục
Danh sách các bảng biểu, hình vẽ và sơ đồ

ii
iii
v

Danh sách các cụm từ viết tắt

vi
Trang

CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ HẠT SEN ........................................................................ 1
1.1.

Cây sen. .................................................................................................................. 1

1.1.1.

Lịch sử nguồn gốc. .......................................................................................... 1

1.1.2.

Đặc điểm. ......................................................................................................... 2

1.2.

C
C

R
L
T.

Hạt sen. ................................................................................................................... 3

1.2.1.

Giới thiệu. ........................................................................................................ 3

1.2.2.

Tình hình phát triển hạt sen trên thế giới. ....................................................... 4

1.2.3.

Một số sản phẩm từ hạt sen. ............................................................................ 5

1.2.4.

Thu hoạch và chế biến hạt sen. ....................................................................... 6

DU

1.2.4.1.

Thu hoạch. ................................................................................................ 6

1.2.4.2.

Chế biến hạt sen. ...................................................................................... 7

CHƢƠNG 2: PHÂN TÍCH VÀ LỰA CHỌN PHƢƠNG ÁN THIẾT KẾ ....................... 10
2.1.

Yêu cầu nhiệm vụ thiết kế. .................................................................................... 10

2.2.

Các phương pháp bóc vỏ hạt sen. ......................................................................... 10

2.2.1.

Phương pháp cắt vỏ. ...................................................................................... 10

2.2.2.

Phương pháp cạo xước vỏ. ............................................................................ 11

2.2.3.

Phương pháp dùng râu đánh. ........................................................................ 12

2.3.

Chọn phương án thiết kế. ..................................................................................... 13

CHƢƠNG 3: TÍNH TỐN, LỰA CHỌN CÁC THƠNG SỐ KỸ THUẬT CƠ BẢN CỦA
MÁY THIẾT KẾ. .............................................................................................................. 15
3.1.

Chọn các thơng số cơ bản. .................................................................................... 15

3.2.

Tính tốn cơng suất và chọn động cơ. .................................................................. 15

3.3.

Phân phối tỉ số truyền. .......................................................................................... 19

CHƢƠNG 4: TÍNH TỐN SỨC BỀN, THIẾT KẾ KẾT CẤU TOÀN MÁY ................. 21
iii


4.1.

Thiết kế hộp giảm tốc. ........................................................................................... 21

4.1.1.

Chọn vật liệu. ................................................................................................. 21

4.1.2.

Tính tốn và kiểm nghiệm. ............................................................................ 21

4.1.3.

Thiết kế các trục hộp giảm tốc. ...................................................................... 24

4.1.3.1.

Đối với trục 1. ......................................................................................... 25

4.1.3.2.

Đối với trục 2. ......................................................................................... 26

4.1.3.3.

Kiểm nghiệm trục. .................................................................................. 27

4.1.3.4.

Chọn then. .............................................................................................. 29

4.2.

Tính tốn và thiết kế bộ truyền đai thang. ............................................................ 30

4.3.

Tính tốn và thiết kế bộ truyền xích. .................................................................... 32

4.4.

Tính tốn và thiết kế trục băng tải. ....................................................................... 35

4.4.1.

Đối với trục 1. ................................................................................................ 36

4.4.2.

Đối với trục 2. ................................................................................................ 37

4.4.3.

Đối với trục 3. ................................................................................................ 38

4.4.4.

Kiểm nghiệm trục. ......................................................................................... 40

4.4.5.

Chọn then trục của máy. ................................................................................ 42

C
C

R
L
T.

DU

4.5.

Thiết kế bộ phận cấp hạt. ...................................................................................... 43

4.6.

Thiết kế bộ phận công tác. .................................................................................... 44

4.7.

Thiết kế lắp ráp, chế tạo và lắp ráp mơ hình......................................................... 45

4.8.

Sơ đồ mạch điện.................................................................................................... 53

CHƢƠNG 5 : LẮP ĐẶT, VẬN HÀNH VÀ BẢO DƢỠNG MÁY.................................... 54
5.1.

Yêu cầu về lắp đặt. ................................................................................................ 54

5.2.

Yêu cầu về vận hành. ............................................................................................ 54

5.3.

Yêu cầu về bảo dưỡng. .......................................................................................... 54

KẾT LUẬN ........................................................................................................................ 55
TÀI LIỆU THAM KHẢO ................................................................................................. 56

iv


DANH SÁCH CÁC BẢNG, HÌNH VẼ
HÌNH 1.1 Cây sen.
HÌNH 1.2 Hạt sen.
HÌNH 1.3 Một số sản phẩm từ hạt sen.
HÌNH 1.4 Sen vừa thu hoạch xong.
HÌNH 1.5 Hạt sen sau khi tách khỏi ngó sen.
HÌNH 1.6 Nhân sen thành phẩm.
HÌNH 2.1 Phƣơng pháp cắt vỏ.
HÌNH 2.2 Phƣơng pháp cạo xƣớc vỏ.
HÌNH 2.3 Phƣơng pháp dung râu đánh.
HÌNH 2.4 Sơ đồ động của máy.
HÌNH 3.1 Sơ đồ đặt lực căng băng tải.

R
L
T.

C
C

HÌNH 3.2 Sơ đồ đặt lực tiếp tuyến bộ phận cơng tác.
HÌNH 3.3 Sơ đồ đặt lực ma sát hạt sen với băng tải.

DU

HÌNH 4.1 Biểu đồ nội lực trục 1 hộp giảm tốc.
HÌNH 4.2 Biểu đồ nội lực trục 2 hộp giảm tốc.

HÌNH 4.3 Biểu đồ nội lực trục 1 của máy.
HÌNH 4.4 Biểu đồ nội lực trục 2 của máy.
HÌNH 4.5 Biểu đồ nội lực trục 3 của máy.
HÌNH 4.6 Bộ phận cấp liệu.
HÌNH 4.7 Bộ phận cơng tác.
HÌNH 4.8 Bản vẽ 3D máy.
HÌNH 4.9 Máy đã hồn thiện.
HÌNH 4.10 Khung máy.
HÌNH 4.11 Bộ truyền xích.
HÌNH 4.12 Bộ phận cấp hạt.
HÌNH 4.13 Bộ phận cơng tác.
HÌNH 4.14 Lắp ổ bi với trục.
HÌNH 4.15 Con lăn.
HÌNH 4.16 Sơ đồ mạch điện điều khiển.
v


DANH SÁCH CÁC KÝ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT
KÝ HIỆU:
…….……..........................................................................................................................
…….……..........................................................................................................................
…….……..........................................................................................................................
…….……..........................................................................................................................
…….……..........................................................................................................................
…….……..........................................................................................................................
CHỮ VIẾT TẮT:

C
C

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

R
L
T.

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

DU

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

vi


Thiết kế và chế tạo máy tách vỏ hạt sen

CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ HẠT SEN

1.1. Cây sen.
1.1.1. Lịch sử nguồn gốc.
Sen có nguồn gốc ở Châu Á, xuất phát từ Ấn Độ (Makino, 1979), sau đó lan qua
Trung Quốc,Việt Nam và vùng Đông Bắc Úc Châu. Sen là loại thuỷ sinh đƣợc tiêu thụ
mạnh khắp Châu Á. Lá, bông, hạt, củ đều là những bộ phận có thể ăn đƣợc. Riêng
bông sen đƣợc sử dụng trong nhiều lễ hội ở các nƣớc Châu Á. Tuy nhiên, củ và hạt sen
lại có thị trƣờng lớn nhất so với bộ phận khác của cây sen.
Sen là biểu tƣợng của sự thịnh vƣợng, thiêng liêng và bất tử của nhiều nền văn hố
ở các nƣớc Châu Á. Hàng ngàn năm trƣớc, bơng sen là biểu tƣợng chính của nhiều tơn
giáo ở Châu Á. Đạo phật xem bông sen là biểu tƣợng cao nhất của sự tinh khiết, hồ

bình, từ bi và vĩnh hằng (William, 1998 ).

C
C

Sen là một trong những cây trồng giữ vai trò hết sức quan trọng ở một số tỉnh ở Việt
Nam.Sen dƣợc trồng nhiều nhất ở Đồng Tháp Mƣời. So sánh hiệu quả kinh tế giữa cây
sen với các cây trồng khác nhƣ lúa, bắp, đậu nành, 1 ha sen tăng khoảng 2 lần so với 1
ha lúa.

R
L
T.

DU

Hiện nay các sản phẩm của sen nhƣ: hạt sen bóc vỏ lụa, loại bỏ tim sen đông lạnh
xuất khẩu sang Đài Loan đây là chủ lực trong chế biến sản phẩm sen; chế biến hƣớc
hạt sen đóng chai; chế biến hạt sen đóng hộp; chế biến sản phẩm ăn liền từ hạt sen nhƣ
sen luột, sấy…
Sen có tên khoa học: Nelumbo Nucifera. Là một loài thực vật thuỷ sinh thân thảo
sống lâu năm thuộc chi sen. Trong thời kỳ cổ đại nó đã từng là loại cây mọc phổ biến
dọc theo bờ sông Nin ở Ai Cập cùng với một lồi hoa súng có quan hệ họ hàng gần gũi
có tên gọi dài dòng là hoa sen xanh linh thiêng sông Nin (Nymphaea caerulea); và hoa,
quả cũng nhƣ các đài hoa của cả hai đã đƣợc họa lại khá rộng rãi nhƣ là một kiểu kiến
trúc ở những nơi cần các hình ảnh linh thiêng. Ngƣời Ai Cập cổ đại sùng kính hoa sen
và sử dụng nó trong các nghi thức tế lễ. Từ Ai Cập nó đã đƣợc đem đến Assyria và sau
đó đƣợc trồng rộng rãi khắp các vùng Ba Tƣ, Ấn Độ và Trung Quốc. Nó cũng có thể là
lồi cây bản địa ở khu vực Đơng Dƣơng, nhƣng ở đây có sự nghi vấn về điều này.
Năm 1787, lần đầu tiên nó đƣợc đƣa tới Tây Âu nhƣ một loài hoa súng dƣới sự bảo trợ

của Joseph Banks và có thể thấy đƣợc trong các vƣờn thực vật hiện nay mà ở đó có sự
cung cấp nhiệt. Ngày nay nó hiếm hoặc đã tuyệt chủng tại châu Phi nhƣng lại phát
triển mạnh ở miền nam châu Á và Australia.

Sinh viên thực hiện: Trịnh Thanh Lâm

Hƣớng dẫn: Lê Cung

1


Thiết kế và chế tạo máy tách vỏ hạt sen

R
L
T.

Hình 1.1 Cây sen.
1.1.2. Đặc điểm.

C
C

DU

Sen là loài thực vật thủy sinh, rể, thân, cuốn lá đều nằm dƣới mặt nƣớc, chỉ
có phiến lá nằm ngay mặt nƣớc và cuốn hoa vƣơn khỏi mặt nƣớc.
- Thân: Thân sen là thân ngầm dạng củ mọc trong bùn, còn đƣợc gọi là củ sen.
Củ có hình thn dài, thịt củ màu trắng, ăn đƣợc, có nhiều ngăn trống xếp theo
vịng đồng tâm với trục củ.

- Rể: Rể mọc từ củ sen hoặc từ đốt rể, có nhiều nhánh mọc lan tỏa trong bùn.
- Lá: Gồm có cuốn lá hình trụ mọc từ thân ngầm, có nhiều gai, nằm trong nƣớc.
Phiến lá to hình trịn đƣờng kính 30-60 cm, góc lõm, mọc vƣơn khỏi mặt nƣớc.
- Hoa: Hoa thƣờng mọc trên các thân to và nhơ cao vài mƣơi cm phía trên mặt
nƣớc. Có nhiều giống sen đƣợc trồng, với màu hoa dao động từ màu trắng nhƣ
tuyết tới màu vàng hay hồng nhạt.
- Quả: Là gƣơng sen xốp, có 10-20 hạt đính trong thịt quả, quả nhơ khỏi mặt
nƣớc.
- Hạt: Hình thn ngắn, kích thƣớc 10x 15 cm.
Thân rễ của sen hồng mọc trong các lớp bùn trong ao hay sơng, hồ cịn các lá
thì nổi ngay trên mặt nƣớc. Các thân già có nhiều gai nhỏ. Hoa thƣờng mọc trên
các thân to và nhơ cao vài cm phía trên mặt nƣớc. Thơng thƣờng sen có thể cao tới
1,5 m và có thể phát triển các thân rễ bò theo chiều ngang tới 3 m, một vài nguồn
chƣa kiểm chứng đƣợc cho biết nó có thể cao tới trên 5 m. Lá to với đƣờng kính
Sinh viên thực hiện: Trịnh Thanh Lâm

Hƣớng dẫn: Lê Cung

2


Thiết kế và chế tạo máy tách vỏ hạt sen

tới 60 cm, trong khi các bơng hoa to nhất có thể có đƣờng kính tới 20 cm. Có nhiều
giống sen đƣợc trồng, với màu hoa dao động từ màu trắng nhƣ tuyết tới màu vàng
hay hồng nhạt. Nó có thể chịu đƣợc rét tới khu vực 5 theo phân loại của USDA.
Lồi cây này có thể trồng bằng hạt hay thân rễ.
1.2. Hạt sen.
1.2.1. Giới thiệu.
Bông sen không hề xa lạ gì với ngƣời dân nƣớc ta, từ xƣa đến nay loại hoa thanh

cao “gần bùn mà chẳng hôi tanh mùi bùn” ấy đã gắn liền với ngƣời dân. Hiếm có loại
hoa nào mà từ gốc đến rễ, thân, lá, hoa…. đều có thể sử dụng đƣợc nhƣ sen. Hoa sen
thì dâng Phật; lá sen thì làm cơm hấp hay rửa sạch, thái vụn, sắc kỹ lấy cốt nấu cháo
với gạo và đậu xanh; ngó sen ăn uống, hầm gà, làm nộm; hƣơng sen ƣớp chè… Nhƣng
có lẽ quý nhất vẫn là hạt sen.
Theo các tài liệu y học từ xa xƣa thì hạt sen (liên nhục) có vị ngọt tính bình, bổ
dƣỡng an thần; tim sen vị đắng tính hàn, trị sốt cao mê sảng, huyết áp cao; gƣơng sen
vị đắng sáp, tính ơn, dùng trị các chứng băng lậu ra máu... Hạt sen là vị thuốc q, có
tác dụng bổ dƣỡng lại an thần, đặc biệt dùng để trị các chứng tiêu chảy kéo dài, suy
dinh dƣỡng. Hạt sen cịn có tác dụng tăng cƣờng tì vị, bảo đảm dinh dƣỡng cho tồn
thân, điều hịa sự thu nạp thức ăn, tiểu đục và một số bệnh phụ nữ.

C
C

R
L
T.

DU

Theo số liệu cơng bố trên tạp chí Dinh dƣỡng của Mỹ thì hạt sen rất giàu hàm
lƣợng protein, magie, kali và phốt pho, trong khi đó hàm lƣợng mỡ bão hòa, natri và
cholesterol lại rất thấp. Cụ thể, 100gr hạt sen có chứa 350 calo, 63-68 gr carbohydrate,
17-18gr protein, nhƣng chỉ có 1,9-2,5gr mỡ, cịn lại là các thành phần khác nhƣ: nƣớc
(13%), khoáng chất (chủ yếu là natri, kali, canxi, phốt pho). Trung bình, cứ một ao-xơ
hạt sen khơ (28 gr) cung cấp khoảng 5gr protein chất lƣợng cao, ngồi ra cịn giàu chất
xơ lại khơng chứa đƣờng, hƣơng vị thơm ngon hợp với sở thích của nhiều ngƣời.

Sinh viên thực hiện: Trịnh Thanh Lâm

Hƣớng dẫn: Lê Cung

3


Thiết kế và chế tạo máy tách vỏ hạt sen

C
C

R
L
T.

Hình 1.2 Hạt sen.
1.2.2. Tình hình phát triển hạt sen trên thế giới.

DU

 Diện tích và thị trƣờng sen trên thế giới:
Sen đƣợc trồng nhiều nơi trên thế giới, đặc biệt là Ấn Độ, Trung Quốc, Nhật Bản,
Hàn Quốc, các nƣớc Đông Nam Á, Nga và một số nƣớc Châu Phi. Sen cũng đƣợc
trồng ở Châu Âu và Châu Mỹ nhƣng với mục đích trang trí hơn là thực phẩm.
Trung Quốc:
Sen đƣợc trồng ở Trung Quốc ít nhất từ thế kỷ XII, trƣớc Công Nguyên (Herklot,
1972). Sen và củ đƣợc dùng làm thực phẩm hơn 3.000 năm (Liu, 1994; Herklot, 1972).
Sen đƣợc trồng khắp Trung Quốc, đặc biệt ở những tỉnh có nhiều ao hồ kênh rạch.
Diện tích trồng sen của Trung Quốc trên 140.000 ha (Liu, 1994), năng suất sen bình
quân 22,5 tấn củ/năm. Sản lƣợng trên 3 triệu tấn củ/năm. Thời vụ thu hoạch củ sen của

Trung Quốc kéo dài từ tháng 8 đến tháng 3 năm sau.
Có 3 loại sen đƣợc trồng ở Trung Quốc tuỳ thuộc vào mục đích sử dụng. Có những
giống chun cho gƣơng hay hạt sen (Lian-zi, Lian-mi)có những giống cho bơng
(Lian-hua, Her-ha) và có những giống cho củ sen (Lian-ngau, Ou-han). Trong những
giống cho củ có màu sắc, hàm lƣợng tinh bột trong hạt sen và chịu đƣợc các mực nƣớc
khác nhau. Ở viện nghiên cứu thực vật Wuban, Trung Quốc có 125 giống sen trồng
đƣợc sử dụng để nghiên cứu.
Đài Loan:

Sinh viên thực hiện: Trịnh Thanh Lâm

Hƣớng dẫn: Lê Cung

4


Thiết kế và chế tạo máy tách vỏ hạt sen

Thị trƣờng bán sỉ hạt sen của Đài loan rất mạnh, giá hạt sen cao gấp đôi so với giá
củ sen, trong khi sản lƣợng hạt của Đài Loan chỉ bằng 5% sản lƣợng củ sen. Thời vụ
thu hoạch củ sen của Đài Loan kéo dài từ tháng 6 đến tháng 11, tập trung vào tháng 8.
Sản lƣợng củ sen tiêu thụ ở Đài Loan giảm từ 750 tấn năm 1987 xuống còn 600 tấn
năm 1993 nhƣng giá củ sen tăng từ 25 – 30 Đài Tệ/kg (0,9-1,1 USD/kg) lên 55 đài
tệ/kg (2 USD/kg) trong cùng thời gian trên (27,5 đài tệ tƣơng đƣơng 1 USD năm
1997).
 Sản xuất sen tại Việt Nam:
Thời điểm này các cơ sở chế biến hạt sen ở thành phố Hƣng Yên đang hoạt động
nhộn nhịp. Từ nhiều năm nay ở đây có khoảng hơn 100 cơ sở chế biến, tạo việc làm
cho cho khoảng 3.000 lao động địa phƣơng có thu nhập ổn định.
Bình qn mỗi cơ sở chế biến từ 10 đến 20 tấn hạt sen/tháng, thu hút khoảng 30 đến

50 lao động. Nguyên liệu chính là hạt sen thơ đƣợc lấy từ các tỉnh phía Nam về chế
biến qua các khâu chà, bóc vỏ, thông tâm, làm trắng hạt, phân loại và xuất bán đi khắp
các tỉnh trong nƣớc.

C
C

R
L
T.

Gần đây một số cơ sở còn xuất khẩu sang cả thị trƣờng khu vực Đông Nam Á nhƣ:
Thái Lan, Malaixia, Singapo và Trung Quốc mang lại thu nhập cao và tạo việc làm cho
nhiều lao động địa phƣơng. Điển hình nhƣ cơ sở chế biến của anh Trịnh Văn Kiểm ở
xã Hồng Nam. Bình quân mỗi năm cơ sở này xuất bán đƣợc từ 150 đến 200 tấn, cho
doanh thu hàng chục tỷ đồng và tạo việc làm cho trên 200 lao động nông nhàn tại địa
phƣơng.

DU

1.2.3. Một số sản phẩm từ hạt sen.
Sen có rất nhiều cơng dụng nhƣ: giải nhiệt, chữa mất ngủ, chống lão hóa,.. Vì vậy
ngày nay hạt sen đƣợc chế biến thành nhiều sản phẩm phục vụ đời sống con ngƣời.

Sinh viên thực hiện: Trịnh Thanh Lâm

Hƣớng dẫn: Lê Cung

5

Thiết kế và chế tạo máy tách vỏ hạt sen

C
C

R
L
T.

DU

Hình 1.3 Một số sản phẩm từ hạt sen.
1.2.4. Thu hoạch và chế biến hạt sen.
1.2.4.1.

Thu hoạch.

Thời điểm thu hoạch hạt sen tốt nhất từ tháng 5 đến tháng 7. Để qua tháng 7, hạt sen
dễ bị sƣợng, ngƣời ăn cảm giác sen khơng cịn ngon.
Sinh viên thực hiện: Trịnh Thanh Lâm

Hƣớng dẫn: Lê Cung

6


Thiết kế và chế tạo máy tách vỏ hạt sen

 Sơ chế:

Quả nhặt về phải tách riêng hạt và phần quả. Phần quả cần đƣa vào sử dụng và chế
biến ngay vì nó dễ bị thối rữa, hƣ hỏng do lên men sau khi hái 24 - 36 giờ. Hạt sen sau
khi tách khỏi phần quả đƣợc nhặt tách vỏ, phân cỡ và làm sạch đất cát để không làm
trở ngại cho việc chế biến sau này. Nếu phơi không đủ nắng thì độ ẩm hạt cịn cao thì
khi bảo quản dễ bị nấm mốc làm hỏng chất lƣợng nhân. Vì trong nhân sen chứa nhiều
chất béo nên rất kỵ nƣớc, biểu hiện thấy rõ là màu trắng của nhân chuyển sang màu
vàng theo thời gian bảo quản. Chất lƣợng nhân sen khi đƣa vào chế biến đánh giá theo
tỷ lệ màu sắc. Nhân bị vàng thì giá xuất khẩu giảm 20 - 30% so với nhân trắng cùng
cấp.

C
C

R
L
T.

DU

Hình 1.4 Sen vừ thu hoạch xong.
1.2.4.2. Chế biến hạt sen.
Chế biến hạt sen chủ yếu là để lấy nhân sen do đó phải đảm bảo đƣợc:
- Khơng để hạt bị chuyền vàng hay móc, hỏng.
- Nhân khơng bị vỡ và giữ nguyên đƣợc phẩm chất.
a. Chế biến thủ công:
 Ƣu điểm:
- Nhân nguyên vẹn tới lúc đóng gói đạt tỉ lệ cao > 85 %.
- Tiêu hao đơn vị hạt sen cho một đơn vị sản phẩm thấp.
- Vốn đầu tƣ xây dựng và mua sắm trang thiết bị ít, thu hồi vốn nhanh.
 Nhƣợc điểm:

- Năng suất lao động thấp.
- Sử dụng q nhiều lao động phổ thơng.
- Vì vậy chế biến thủ cơng chỉ thích hợp với khu vực có nhiều lao động phổ
thơng và tiền cơng lao động rẻ.
Sinh viên thực hiện: Trịnh Thanh Lâm

Hƣớng dẫn: Lê Cung

7


Thiết kế và chế tạo máy tách vỏ hạt sen

b. Chế biến cơ giới:
 Ƣu điểm:
- Năng suất lao động cao.
- Môi trƣờng không bị ô nhiễm.
 Nhƣợc điểm:
- Nhân vỡ chiếm tỉ lệ 10% ở hệ thống va đập, 20-30% ở hệ thống dao cắt từng
hạt.
- Tiêu hao nguyên liệu cho một đơn vị sản phẩm cao.
- Vốn đầu tƣ xây dựng lớn.
- Vì vậy chỉ phù hợp với khu vực thiếu nhân lực và chi phí lƣơng cao.
c. Quy trình chế biến hạt sen.
 Phân cỡ sơ bộ.
Phân cỡ sơ bộ ra làm ba loại: lớn, trung bình, nhỏ để có chế độ ẩm hóa thích hợp
cho mỗi cỡ hạt sao cho khi ẩm hóa xong các cỡ hạt có cùng độ ẩm theo yêu cầu.
 Rữa sạch đất cát bám ở vỏ hạt sen.
Công việc này rất cần thiết đặc biệt khi áp dụng công nghệ chao dầu. Nếu không
đƣợc loại bỏ đất cát sẽ lắng đọng trên bề mặt truyền nhiệt của thiết bị chao.

C
C

R
L
T.

DU

Hình 1.5 Hạt sen sau khi tách khỏi ngó sen.
 Cắt bóc vỏ.
Bóc vỏ là một cơng đoạn quang trọng trong chế biến hạt sen, u cầu kỹ thuật địi
hỏi cắt bóc vỏ khơng đƣợc để dầu dính bẩn vào nhân sen và nhân khơng bị bể vỡ, năng
suất lao động cao.
Có 3 phƣơng pháp bóc vỏ:
- Bóc vỏ thủ cơng: dùng một con dao có mặt cắt nhỏ cắt 1 cạnh dài hết vòng tròn
của hạt để nhân bên trong bong ra mà khơng bị bể vỡ. Nếu khéo léo thì thu
đƣợc nhân nguyên vẹn trên 90% năng suất 7-8 kg nhân trên 8 giờ.
- Bóc vỏ cơ giới kết hợp thủ cơng: dùng cơng cụ tách vỏ có cấu tạo gồm 2 lƣỡi
dao đƣợc mài định hình theo kích cỡ của hạt sen đƣa vào cắt tách vỏ. Khi thao
Sinh viên thực hiện: Trịnh Thanh Lâm

Hƣớng dẫn: Lê Cung

8


Thiết kế và chế tạo máy tách vỏ hạt sen

tác dụng cả tay và chân, năng suất 15-18 kg trên 8 giờ tỉ lệ nhân nguyên vẹn
trên 90%.
- Bóc vỏ dùng máy: về nguyên tắc cắt bóc vỏ từng hạt một bằng những cặp lƣỡi
dao định hình, trong đó chuyển động cắt của lƣỡi dao đƣợc cơ giới hóa. Việc
nạp liệu vào máy cắt dùng máy nạp tự động, tỉ lệ nhân nguyên vẹn đạt thấp nhất
là 80%.
 Bóc vỏ lụa:
Nhân (còn vỏ lụa) đạt yêu cầu kỹ thuật đƣợc lột vỏ lụa để lây nhân Lột vỏ lụa phải
đảm bảo khơng cịn sót vỏ lụa trên nhân. Lột vỏ lụa có thể thực hiện thủ cơng hoặc cơ
giới hóa. Lột vỏ lụa thủ công năng suất thấp 7 - 10 kg/ ngƣời/ 8 giờ phụ thuộc vào tay
nghề công nhân. Bóc vỏ lụa cơ giới (chà sát cơ học hay dùng khí ép) cho năng suất
bóc cao nhƣng tỷ lệ bế nhân cũng cao hơn bóc thủ cơng và nhân sạch và lụa chiếm 7080 % số còn lại phải bóc sạch bằng tay.

C
C

R
L
T.

DU

Hình 1.6 Nhân hạt sen thành phẩm.

Sinh viên thực hiện: Trịnh Thanh Lâm

Hƣớng dẫn: Lê Cung

9

Thiết kế và chế tạo máy tách vỏ hạt sen

CHƢƠNG 2: PHÂN TÍCH VÀ LỰA CHỌN PHƢƠNG ÁN THIẾT KẾ
2.1. Yêu cầu nhiệm vụ thiết kế.
- Năng suất: 25-30 kg/h.
- Tỉ lệ vỏ hạt sen đƣợc bóc sạch trên 90%.
- Sau khi bóc vỏ, tỉ lệ nhân bể thấp 5%.
- Chi phí đầu tƣ thấp.
- Đảm bảo về vệ sinh an tồn thực phẩm.
2.2. Các phương pháp bóc vỏ hạt sen.
Các phƣơng pháp dù thủ công hay dùng máy đều bóc vỏ dựa vào lực ma sát và lực
cắt tác dụng lên lớp vỏ hạt.
2.2.1. Phương pháp cắt vỏ.
 Nguyên lý:
Sử dụng 1 lƣỡi dao cắt 1 đƣờng xung quanh hạt sen sau đó dùng tay chà hạt sen đã
cắt xuống bàn gỗ để vỏ rơi ra khỏi hạt sen.

C
C

R
L
T.

DU

kep
Hình 2.1 Phƣơng pháp cắt vỏ.


-

Ƣu điểm:
Vỏ đƣợc bóc sạch.
Tỉ lệ nhân bể thấp 2-3%.
Chi phí đầu tƣ thấp.

Sinh viên thực hiện: Trịnh Thanh Lâm

Hƣớng dẫn: Lê Cung

10


Thiết kế và chế tạo máy tách vỏ hạt sen

 Nhƣợc điểm:
- Tốn thời gian và nhân công.
- Phụ thuộc vào sự khéo léo của nhân công.
- Năng suất thấp 8-10kg/h/ngƣời.
2.2.2. Phương pháp cạo xước vỏ.
 Nguyên lý:
Bỏ một ít hạt sen vào lon sữa đã đƣợc đục lỗ xung quanh. Khi lắc đều lon thì các
mép lỗ có các cạnh sắc hƣớng tâm nhƣ những luỡi dao có tác dụng bóc vỏ lụa. Đồng
thời khi lặc lon thì các hạt sen bị các lực va đập từ hạt xung quanh và từ thành lon.
Nhờ vậy mà vỏ đƣợc bóc ra bởi 2 lực: lực tiếp tuyến và lực va đập.

C
C

R
L
T.

DU

Hình 2.2 Phƣơng pháp cạo xƣớc vỏ.


-

Ƣu điểm:
Năng suất bóc gấp 1,5-2 lần dùng dao.
Nhƣợc điểm:
Do xuất hiện lực va đập nên tỉ lệ bể nhân cao hơn là dùng dao cạo.
Vỏ lụa chỉ sạch khoảng 30-40%.
Phải dùng dao cạo lại.
Bề mặt nhân bị xƣớc.

Sinh viên thực hiện: Trịnh Thanh Lâm

Hƣớng dẫn: Lê Cung

11


Thiết kế và chế tạo máy tách vỏ hạt sen

2.2.3. Phương pháp dùng râu đánh.
 Nguyên lý:

Trống bóc vỏ gồm những câu đánh là sợi thép mỏng đƣợc cuộn theo kiểu lị xo 2
đoạn làm tăng tính đàn hồi cho sợi thép. Lồng quay đƣợc xẻ rãnh cách đều nhau có tác
dụng tạo ra lực ma sát. Vỏ hạt sen đƣợc bóc ra nhờ lực tiếp tuyến do sợi thép tiếp xúc.
Đồng thời lồng quay ngoài quay ngƣợc chiều với trống bóc vỏ nên taoh ra lực va đập
trên hạt.
 Ƣu điểm:
- Dùng sợi thép uổn kiểu lị xo có tính đàn hồi và có tác dụng chà xát nhƣng
khơng nghiền nát hạt.
- Năng suất bóc vỏ lụa cao có thể đạt 250 kg/ h.
- Sạch vỏ lụa thành phần khoảng 80 – 85%.
- Đối với kích thƣớc hạt khác nhau thì có thể điều chỉnh khe hở giữa trống bóc vỏ
và lịng quay.
- Tiết kiệm thời gian và nhân cơng.
- Dễ dàng tự động hóa.
 Nhƣợc điểm:
- Tỉ lệ nhân bể 3-5%.

C
C

R
L
T.

DU

Hình 2.3 Phƣơng pháp dùng râu đánh.
Sinh viên thực hiện: Trịnh Thanh Lâm

Hƣớng dẫn: Lê Cung

12


Thiết kế và chế tạo máy tách vỏ hạt sen

2.3. Chọn phương án thiết kế.
Hạt sen có cấu tạo vỏ mềm, nhân dễ dập, vỡ , nát hoặc bị nghiền khi chịu tác động
mạnh từ các lực bên ngoài do đó ta nên chọn phƣơng pháp tách hạt sen bằng lực ma
sát sau khi tạo một rãnh liên khúc.
Phƣơng pháp dùng ngun lý thơng dụng nhất để bóc vỏ nơng sản là dùng trục rulô
quay tạo ra lực ma sát tiếp tuyến để bóc vỏ. Áp dụng nguyên lý trên vỏ đƣợc bóc ra
đều hơn và tiết kiệm thời gian hơn là dùng tay. Dựa trên thực tế với mỗi loại nơng sản
khác nhau thì cấu tạo trục rulơ khác nhau. Vỏ hạt sen đƣợc bóc ra nhờ lực ma sát tiếp
tuyến giữa hạt sen và trục rulo. Trong xu thế hiện đại hóa hiện nay, năng suất chính là
yếu tố quang trọng đi kèm với chất lƣợng sản phẩm. Để đảm bảo đƣợc chất lƣợng
nhân hạt sen về màu sắc và tỉ lệ nhân nguyên sau khi bóc vỏ lụa thì phƣơng pháp bóc
vỏ tối ƣu hơn. Để giảm thiểu tỉ lệ nhân bệ vụn thì lực ép giữa băng tải và cán dao phải
đƣợc điều chỉnh phù hợp (hoặc phải đƣợc thiết kế điều chỉnh đƣợc trong quá trình vận
hành) do đó khơng có tác dụng nghiền nát hạt.

C
C

2.4. Nguyên lý hoạt động của máy tách vỏ hạt sen.

R
L
T.

Nguyên liệu đầu vào là hạt sen sau khi đã tách khỏi ngó sen. Hạt sen cịn lại lớp vỏ
ngồi cần đƣợc tách.

DU

Đầu tiên nguyên liệu đƣợc đỏ vào máng cấp liệu. Tiếp đó nguyên liệu đƣợc đƣa lên
băng tải thông qua cơ cấu cửa chặn phôi. Nhờ cơ cấu cửa chặn, một lƣợng vừa phải hạt
sen đƣợc xếp thành hàng, không chồng chéo lên nhau và theo một chiều nhất định,
tránh tình trạn sen đƣợc đƣa vào cơ cấu bị cắt không đúng chiều.
Sau khi qua cửa chặn, hạt sen đƣợc băng tải đƣa vào cơ cấu cắt. Nhờ chuyển động
lăn trịn trong q trình di chuyển, hạt sen bị cắt một rãnh trên thân suốt chu vi nằm
ngang và di chuyển hết chiều dài lƣỡi dao, tách vỏ hạt sne thành hai phần ở hai phía
khác. Tiếp đó, nhờ sự ma sát giữa băng tải và cán dao, vỏ sen đƣợc tách dần khỏi nhân
và rớt ra ngoài. Nhân và vỏ đƣợc băng tải đƣa ra ngoài cơ cấu cắt và rớt vào khay ở
cuối hành trình băng tải.
Kết thúc quá trình, ta nhận đƣợc nhân sen đƣợc tách sạch vỏ.

Sinh viên thực hiện: Trịnh Thanh Lâm

Hƣớng dẫn: Lê Cung

13


Thiết kế và chế tạo máy tách vỏ hạt sen
1

2

3

4

5

6

7

8

9
10
11
12
13
14

15

CHÚ THÍCH
1. ĐỘNG CƠ ĐIỆN
2. NỐI TRỤC
3. HỘP GIẢM TỐC
4. BÁNH RĂNG
5. Ổ ĐỠ
6. BÁNH ĐAI
7. THÙNG CẤP LIỆU
8. MÁNG DẪN LIỆU
9. CƠ CẤU CẤP LIỆU

10. ĐĨA XÍCH
11. TRỤC ĐÁNH CẤP LIỆU
12. XÍCH
13. TRỤC TANG
14. BĂNG TẢI
15. BỘ PHẬN CƠNG TÁC
16.CON LĂN
17.THÙNG THÁO LIỆU

C
C

16

R
L
T.
17

DU

Hình 2.4 Sơ đồ động của máy.
 Giải thích sơ đồ động:
Động cơ (1) chạy, truyền chuyển động cho hộp giảm tốc (3) thông qua khớp nối
(2). Bộ truyền đai thang (5) sẽ truyền chuyển động từ hộp giảm tốc làm cho trục tang
(13) quay. Trục tang quay làm cho băng tải (14) quay đồng thời thông qua bộ truyền
xích (10) làm cho trục đánh cấp liệu (11) quay. Trên trục đánh cấp liệu sẽ đánh và bộ
phận cấp liệu (9) làm cho hạt sen xuống từng hạt. Hạt sen theo máng dẫn liệu (8) đi
vào băng tải, băng tải dẫn hạt sen vào bộ phận công tác (15). Bộ phận công tác sẽ cắt
và tách vỏ sen ra khỏi hạt, khi hết hạt sen chạy hết băng tải sẽ rơi vào thùng chứa (17).

Sinh viên thực hiện: Trịnh Thanh Lâm

Hƣớng dẫn: Lê Cung

14


Thiết kế và chế tạo máy tách vỏ hạt sen

CHƢƠNG 3: TÍNH TỐN, LỰA CHỌN CÁC THƠNG SỐ KỸ THUẬT
CƠ BẢN CỦA MÁY THIẾT KẾ.

3.1. Chọn các thông số cơ bản.
 Năng suất: 25kg/h.
 Trọng lƣợng hạt sen: 650-720 hạt/kg.
 Tham khảo một số máy thực tế thì vận tốc của băng tải rơi vào khoảng 0.81(m/s)
chọn v=0.8m/s.
 Chọn chiều dài của băng tải l=0.7m.
3.2. Tính tốn cơng suất và chọn động cơ.
Công suất động cơ băng tải thƣờng đƣợc tính theo các thành phần sau:
 Cơng suất p1 để dịch chuyển vật liệu.
 Công suất p2 để khắc phục tổn thất do ma sát trong các ổ đỡ, ma sát giữa băng
tải và các pu-li khi băng tải không chạy.
 Lực cần thiết để dịch chuyển băng tải.

C
C

R

L
T.

Ta có:

DU

F1=L.δ.K1.G.Cosβ =0,4.1000.0,05.10=250(N)
β: góc nghiêng của băng tải với β=0.
L: chiều dài băng tải.
δ:khối lƣợng vật liệu trên 1m chiều dài băng tải.
K1:hệ số tính đến khi dịch chuyển vật liệu K1=0.05.
Cơng suất cần thiết để dịch chuyển vật liệu:
P1=F1.V=250.0,8=200(W)
Lực cản do các loại ma sát sinh ra khi băng tải chuyển động không tải:
F2=2.L.δ.K2.G.Cosβ =2.0,5.1000.0,005.10=50(N)
Với

β=0

băng tải nằm ngang

K2: là hệ số tính đến lực cản khi khơng tải K2=0,005
G: gia tốc trộng trƣờng
G=10m/s2
P2=F2.V=50.0,8=40(W)
Công suất tĩnh của băng tải
P=P1+P2=200+40=240(W)
Công suất động của băng tải:
+ Chiều rộng của dòng vật liệu 20mm

+ Chiều rộng băng tải
Sinh viên thực hiện: Trịnh Thanh Lâm

Hƣớng dẫn: Lê Cung

15


Thiết kế và chế tạo máy tách vỏ hạt sen

B=(
Trọng lƣợng ngun liệu có ích trên đai:
Qvl=1,1B.(1,25.i+δ1+δ2)
=1,1.0,04.(1,25.3+1,5+1)=0,55(KG/m)
Chọn số lớp đệm i=3
Chiều dày lớp cao su có tải δ1=1,5mm
Chiều dày lớp cao su không tải δ2=1mm
Trọng lƣợng các phần quay của con lăn:
Gcl=7.B+4=7.0,04+4=4,28(KG)
Trọng lƣợng con lăn:
( )

qcl=

C
C

6

R

L
T.

1

5

4

DU

2
3
Hình 3.1 Sơ đồ đặt lực căng băng tải.
+ Xét đoạn 1-2 nhánh không tải.
Lực cản tải tang:
Wq=S1.(Kq-1)=S1.(1,07-1)=0,07.S1
Kq=1,07 : hệ số tăng lực căng
Lực cản chuyển động trên nhánh không tải:
Wk=W1-2=(q+qvl).L.υt = 9,11.1.0,022=0,21KG
υt=0,022 hệ số cản chuyển động của băng
Lực kéo căng tại điểm 2:
S2=S1+Wq+W1-2=1,07.S1+0,21
Lực kéo căng tại điểm 3:
Sinh viên thực hiện: Trịnh Thanh Lâm

Hƣớng dẫn: Lê Cung

16