trêng ®¹I häc n«ng nghiÖp Hµ Néi
khoa c¬ ®iÖn
---------------------------
NGUYỄN THỊ LÀ
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
®Ò tµi:
“Nghiên cứu tính toán, thiết kế máy thái lát khoai tây
phục vụ dây chuyền sản xuất snack khoai tây”
Hµ néi - 2011
trêng ®¹I häc n«ng nghiÖp Hµ Néi
khoa c¬ ®iÖn
---------------------------
NGUYỄN THỊ LÀ
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
®Ò tµi:
“Nghiên cứu tính toán, thiết kế máy thái lát khoai tây
phục vụ dây chuyền sản xuất snack khoai tây”
Chuyên ngành: Cơ khí bảo quản
Người hướng dẫn: ThS. Ngô Thị Hiền
3.3 Những yếu tố ảnh hưởng đến quá trình cắt thái.............................. 29
3.3.1 Độ sắc của lưỡi dao.......................................................................29
3.3.2 Góc cắt thái................................................................................... 29
3.3.3 Độ bền của vật liệu làm dao.........................................................29
3.3.4 Vận tốc của dao thái.....................................................................30
3.3.5 Điều kiện trượt của lưỡi dao trên vật liệu..................................31
3.3.6 Quan hệ giữa lưỡi dao và tấm kê thái.........................................33
3.3.7 Độ bền và chất lượng của vật thái...............................................38
3.4 Năng lượng cắt thái và công cắt thái riêng........................................38
3.5 Lý thuyết tinh toán máy thái củ quả..................................................41
3.5.1 Tác dụng của dao thái củ quả......................................................41
3.5.2 Sơ đồ quá trình cắt thành lát thái...............................................42
3.5.3 Lực cản cắt thái............................................................................ 42
3.5.4 Năng suất lý thuyết của máy thái củ quả................................... 44
3.5.5 Công suất cần thiết.......................................................................45
PHẦN IV : TÍNH TOÁN MỘT SỐ BỘ PHẬN CHÍNH CỦA MÁY.......46
Nguyễn Thị Là – CKBQ51
ii
4.1 Tính và chọn dao thái..........................................................................46
4.2 Lựa chọn chế độ làm việc của máy.................................................... 46
4.2.1 Vận tốc dao thái:...........................................................................46
4.2.2 Sự ảnh hưởng của số vòng quay n đến thể tích của củ do dao
thái được trong 1 vòng quay của đĩa................................................... 47
4.2.2 Năng suất lý thuyết của máy thái củ quả:..................................48
4.2.3 Công suất máy.............................................................................. 48
4.3 Tính chọn đai....................................................................................... 50
Hình 3.9 Phân tích các lực tác động giữa lưỡi dao và vật thái.........................32
Hình 3.10 Đồ thị phụ thuộc của δ và N............................................................34
Hình 3.11 Góc kẹp và điều kiện kẹp................................................................35
Hình 3.12 Đồ thị phụ thuộc của q và W%........................................................38
Hình 3.13 Sơ đồ tính năng lượng cắt thái.........................................................39
Hình 3.14 Xét đoạn dao thái S với góc quay dθ...............................................40
Hình 3.15 Các đồ thị phụ thuộc........................................................................41
Hình 3.16 Sơ đổ quá trình tạo thành lát thái.....................................................42
Hình 3.17 Áp lực của củ quả vào mặt đĩa........................................................45
Hình 4.1 Đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc của V (m3) vào n (vg/ph)..................47
Hình 4.2 Đai hình thang...................................................................................50
Nguyễn Thị Là – CKBQ51
1
LỜI MỞ ĐẦU
Ở nhiều nước trên thế giới, snack là đồ ăn vặt số một của trẻ em và cả
người lớn đặc biệt là khi xem phim, đi chơi, cắm trại ngoài trời…Tại
Việt Nam, hiện có đến hàng trăm loại snack (hay còn gọi là bimbim), khác
nhau trên thị trường. Mỗi loại mang một hương vị đặc trưng của chúng. Ngày
nay snack khoai tây đang được rất nhiều người ưa thích. Một
sản phẩm snack khoai tây được ưa chuộng không chỉ có mùi thơm, vị ngon
mà phải đáp ứng được thị hiếu người tiêu dùng. Đó là miếng snack mỏng,
không bị nát sẽ làm tăng tính hấp dẫn của sản phẩm.
Trong quy trình sản xuất snack khoai tây, thái khoai là khâu rất quan
trọng. Nếu quá trình thái thực hiện tốt, miếng khoai sẽ mỏng, không bị nát và
ngược lại. Để nâng cao năng suất và chất lượng của sản phẩm, một số cơ sở
sản xuất snack đã nhập máy cắt thái khoai tây của nước ngoài. Qua thực tế
đã được phổ biến ở châu Âu, khoai tây đã sớm trở thành một thực phẩm và
cây trồng chủ yếu ở nhiều nới khác trên thế giới. Đến các thập kỷ cuối của thế
kỷ 20, việc mở rộng diện tích trồng trọt khoai tây lớn nhất lại là ở
Châu Á, nơi có khoảng 8% số lượng khoai tây được trồng trên thế giới được
trồng. Kể từ khi Liên Xô bị giải tán, Trung Quốc đã trở thành quốc gia sản
xuất khoai tây lớn nhất thế giới, tiếp theo là Ấn Độ.
Ở nước ta, người Pháp đem vào trồng vào cuối thế kỷ 19. Ngày nay,
khoai tây được trồng rộng rãi trọng vụ đông ở các tỉnh phía Bắc; cũng được
trồng ở các vùng núi cao ở miền Bắc và cả ở miền Nam (Lâm đồng). Ở nhiều
nước, cây khoai tây là cây lương thực chính song ở Việt Nam nó chỉ được coi
như một cây thực phẩm quý vì có hàm lượng dinh dưỡng khá cân bằng và
chứa nhiều khoáng chất quý. Ở miền Bắc, cây khoai tây được trồng trong
vòng ba tháng xen kẽ giữa hai vụ lúa nhưng đã đem lại một nguồn thu nhập
đáng kể cho họ vào thời điểm giáp tết cổ truyền. Hiện nay, sản lượng khoai
tây của thế giới là khoảng 300 triệu tấn/ năm. Và những món ăn được chế
biến từ khoai tây đã trở nên phổ biến.
Nguyễn Thị Là – CKBQ51
3
Khoai tây là loại cây thân thảo mềm, cao 45 – 50cm. Có hai loại cành,
cành ở trên mặt đất có màu xanh, vươn cao; cành nằm trong đất màu vàng,
phình to lên thành củ hình cầu, dẹt hoặc hình trứng, chứa nhiều chất dự trữ,
nhất là tinh bột, mà ta thường gọi là củ khoai tây. Lá kép lông chim lẻ, mọc so
le, có 3-4 đôi lá chét không đều nhau. Hoa màu trắng hoặc màu tím lam, hình
phễu. Quả mọng hình cầu. Ở nước ta, giống khoai tây ruột vàng là giống
trồng phổ biến hiện nay đã được chọn lọc, nhân và giữ giống từ lâu nay.
Trong củ khoai tây có nhiều chất dinh dưỡng với hàm lượng cao so với
Vitamin B1
Vitamin B2
Thành
phần (%)
15mg
0,1mg
0,05mg
(nguồn: [4])
Cũng cần lưu ý là trong tất cả các bộ phận củ cây đều có chất solanin là
một glucosid độc. Chất này đặc biệt có nhiều trong phần xanh của cây, nếu củ
mọc mầm xanh thì các mầm này rất độc. Cánh hoa trắng tươi chứa 0,2% rutin.
Khoai tây có rất nhiều giống khác nhau. Giống Mariella: Là giống
được nhập nội từ Đức và đã được trồng rộng rãi ở nước ta từ lâu. Củ hình
tròn, vỏ nhẵn màu vàng, mắt nông, mầm có màu xanh tím, chống chịu virus
và sâu bệnh khá, thời gian ngủ nghỉ dài. Năng suất bình quân đạt 18-20
tấn/ha, chất lượng củ ngon, hàm lượng chất thô trung bình.
Giống Diamant: Có nguồn gốc từ Hà Lan, thời gian sinh trưởng từ sớm
vừa phải đến muộn vừa phải (khoảng 90 ngày). Khả năng chống thâm tím bên
trong khá tốt. Năng suất trồng ở miền núi đạt trung bình 23 tấn/ha, đồng bằng
Nguyễn Thị Là – CKBQ51
4
16-18 tấn/ha, chất lượng củ ngon, hàm lượng chất khô khá cao, thích hợp cho
làm khoai tây chiên mỏng.
Giống P3: Có nguồn gốc từ Trung tâm khoai tây quốc tế (CIP) được nhập
Hình 1.2. Củ khoai tây
Khoai tây được dùng như một thành phần cung cấp chất bột. Khoai tây
được chế biến thành rất nhiều món ăn. Người Châu Âu hấp khoai tây rôì
nghiền thành món chính kiểu như cơm để ăn với thức ăn khác (thịt, cá, gia
cầm) tưới nước sốt trong khẩu phần hằng ngày hoặc nấu thành súp với thịt bò
hầm đủ kiểu. Ngoài ra, một lượng khoai tây còn dùng để lên men thành cồn.
Loại cồn này được dùng làm nguyên liệu sinh học, pha với xăng hoặc thay
xăng chạy xe. Khoai tây còn có tác dụng trong việc làm đẹp. Ví dụ khoai tây
luộc, bóc vỏ, nghiền mịn, thêm ít sữa, rồi lòng đỏ trứng gà, có thể thêm chút
mật ong nữa, đắp lên mặt làm mặt nạ dưỡng da… khiến da mịn, tươi mát, xóa
nếp nhăn.
Khi nói đến khoai tây là người ta nghĩ ngay tới khoai tây tươi. Nhưng
Nguyễn Thị Là – CKBQ51
6
nay, trước nhu cầu đang gia tăng nhanh của các ngành công nghiệp thực phẩm
ăn nhanh, snack và thực phẩm tiện dụng, việc sử dụng khoai tây chế biến
ngày càng phổ biến.Ở Việt Nam, ngành chế biến khoai tây mới xuất hiện
chưa được 10 năm, nhưng đang phát triển rất mạnh mẽ. Tiêu dùng khoai tây
đang chuyển từ thị trường tiêu thụ tươi sang các sản phẩm chế biến có giá trị
gia tăng như khoai tây rán chẳng hạn. Sản phẩm chế biến từ khoai tây đã khá
đa dạng như khoai tây rán giòn, khoai tây chiên và tinh bột. Sản phẩm khoai
tây chiên kiểu Pháp và khoai tây rán giòn đã trở nên quen thuộc với người
Việt Nam, với các thương hiệu: Zon Zon, Snack, Bim Bim, ….
Hình 1.3. Snack khoai tây
Sản phẩm snack khoai tây đang được nhiều người ưa chuộng. Nó
động quay từ động cơ điện. Khi rửa, đáy thùng quay và làm cho củ chuyển
động trong thùng. Chúng va chạm vào lớp nhám ở bề mặt trong của thùng và
được làm sạch. Mặt khác, máy này còn có tác dụng làm sạch vỏ ngoài của củ.
Gọt vỏ: Củ khoai sau khi được làm sạch ở máy rửa sẽ được đưa đến
khâu gọt vỏ. Gọt vỏ nhằm mục đích loại bỏ những chất bẩn còn sót lại trên bề
mặt củ khoai sau khâu rửa và làm tăng giá trị cảm quan của sản phẩm. Khoai
được rửa bằng các máy.
Nguyễn Thị Là – CKBQ51
8
Kiểm tra chất lượng trên băng chuyền: Đây là khâu được thực hiện
bằng thủ công. Củ khoai sau khi được gọt sẽ được chuyển qua băng chuyền.
Các công nhân sẽ kiểm tra và loại bỏ những củ khoai không đạt chất lượng.
Đó là những củ quá nhỏ, bị sâu, thối lũn… Nếu lớp khoai trên băng chuyền
càng mỏng thì việc phân loại càng nhanh và chính xác.
Cắt thành lát mỏng: Đây là khâu quan trọng trong dây chuyền chế biến
snack khoai tây. Lát khoai tây càng mỏng thì càng dễ tẩm ướp gia vị; rán giòn
sẽ đồng đều, không bị cháy hay sống. Mặt khác, những lát khoai tây mỏng và
không bị nát sẽ thu hút được người tiêu dùng. Ngược lại, khi lát khoai tây quá
dày, nát vụn sẽ làm ảnh hưởng đến khâu chế biến tiếp theo và giảm giá trị
cảm quan của sản phẩm.
Rửa nhựa bột: Khoai tây sau khi thái lát xong sẽ có nhiều nhựa bột. Nó
làm cho lát khoai bị thâm, dính liền lại với nhau. Vì vậy sau khi thái xong,
chúng sẽ được đưa đi rửa sạch nhựa bột. Có thể dùng nước sạch hoặc nước
muối loãng để rửa.
Làm ráo nước: Khoai tây sau khi rửa xong sẽ còn rất nhiều nước. Nếu
để như vậy đi tẩm ướp gia vị thì rất khó, mặt khác gia vị sẽ bị tan một phần
Qua dây chuyền sản xuất trên chúng ta đã có sản phẩm snach khoai tây
hoàn chỉnh.
1.3. Các loại máy thái lát trong và ngoài nước hiện nay
1.3.1. Nguyên lý cắt thái chung
Các máy thái củ quả thường theo nguyên lý làm việc của “dao bào
gỗ”. Nghĩa là lưỡi dao được lắp ở khe thủng của thân đĩa hay trống lắp dao sẽ
cắt nạo vật thái đang tựa vào mặt thân đĩa hay trống lắp dao đó thành những
lát thái (dày mỏng tùy theo độ nhô của lưỡi dao so với mặt đĩa hay trống lắp
dao). Lát thái sẽ trượt trên mặt dao chui qua khe thủng mà thoát ra phía kia
của thân đĩa hay trống lắp dao.
Về nguyên lý cấu tạo, máy thái củ quả thường có những bộ phận chính
như sau:
Bộ phận thái gổm: Lưỡi dao; Đĩa (Trống).
Bộ phận cấp liệu gồm: Thùng đựng củ quả.
Nguyễn Thị Là – CKBQ51
10
Bộ phận động lực có thể là động cơ hoặc tay quay, đạp chân. Bộ phận
truyền động có thể là truyền động đai hoặc bánh răng.
Lưỡi dao được lắp trên đĩa hay trống ở những khe thủng (để lát thái
chui qua). Muốn có lát thái có độ dày mỏng khác nhau người ta có thể điều
chỉnh độ nhô của dao so với mặt đĩa hay trống. Để thái thành những lát rộng
bản dao thái có dạng lưỡi thẳng liền. Để thái thành những lát thái hẹp dao thái
có dạng lưỡi răng lược. Hai lưỡi dao răng lược liên tiếp nhau được bố trí xen
kẽ nhau sao cho phần có cạnh sắc của dao này trùng với phần không có cạnh
sắc của dao kia. Như vậy sau một vòng quay của đĩa, cứ hai dao mới cắt hết
một lớp vật thái. Do đó số dao lắp trên đĩa phải chẵn.
1 – Mâm xoay; 2 – Dao thái; 3 – Thùng đựng củ
1.3.2. Máy cắt thái hiện nay
Hiện nay, máy cắt thái đang được sử dụng trong nhiều dây chuyền sản
xuất như: máy thái khoai tây, bí đỏ trong dây chuyền sản xuất bim bim; máy
thái gia vị trong dây chuyền sản xuất mì tôm; máy cắt lát bánh mì, máy thái
lát thịt,….Đó có thể là máy làm việc thủ công hoặc tự động tùy theo chế tạo
và yêu cầu của người sử dụng. Nó đã giúp chúng ta giảm được rất nhiều chi
phí công lao động, tăng năng suất.
Từ nguyên lý cắt thái chung, nhiều cơ sở trong nước cũng đã chế tạo
ra một số máy cắt thái phục vụ sản xuất. Tuy khả năng làm việc còn hạn chế
so với máy nhập từ nước ngoài nhưng góp phần làm giảm chi phí nhập khẩu.
Nguyễn Thị Là – CKBQ51
12
Mặt khác, chúng ta chế tạo ra máy móc dựa trên tính chất của nguyên liệu
trong nước nên rất phù hợp và dễ sử dụng. Nhưng do yêu cầu của sản xuất,
một số nhà máy cũng đã nhập khẩu máy của nước ngoài. Sau đây là một số
máy đang được sử dụng hiện nay.
1.3.2.1. Máy cắt sắn quay tay
Hình 1.5 Máy cắt sắn quay tay
Hãng sản xuất: Bình Quân
Model: 2008
Năng suất: 2- 3 tạ/h
Đây là máy thái thủ công. Các lưỡi dao được gắn vào một đĩa bên trong
máy. Khi làm việc, người ta dùng tay quay để truyền chuyển động cho dao.
Từ đó, các lát sắn sẽ được cắt mỏng và rơi qua khe hở ra ngoài. Các bộ phận
Hình 1.6 Máy thái củ quả PKP - 2,0
1 – Thùng đựng củ quả; 2 – Đĩa lắp dao; 3 – Dao thái;
4 – Máng thoát sản phẩm; 5 – Trục quay; 6 – Tay quay; 7 – Bánh đai
Nguyễn Thị Là – CKBQ51
15
Đổ đầy củ quả vào thùng chứa. Củ quả sẽ dồn về cửa cấp liệu, ép vào
mặt đĩa, được các dao nạo thành lát. Các lát thái chui qua khe hở, thoát ra ngoài
qua máng thoát 4. Khi cần thái lát hẹp thì tháo lắp dao cho các dao răng lược làm
việc. Chú ý trong trường hợp này, cứ 2 dao răng lược mới cắt hết một lớp vật
thái, nghĩa là phải lắp số dao chẵn. Máy thái PKP – 2.0 có khả năng thái tốt đối
với nhiều loại củ quả. Tuy nhiên khi thái lát hẹp thì bị gãy vụn
1.3.2.3. Máy thái lát Mirra 300
Hình 1.7. Máy thái lát thịt Mirra 300
Mô tả sản phẩm:
Model: MIRRA 300
Nhãn hiệu: Sirman
Xuất sứ: Italy
Nguyễn Thị Là – CKBQ51
16
Đường kính lưỡi dao: 300mm
1.3.2.4 Máy cắt thái củ quả
Hình 1.8 Máy cắt thái củ quả
Khái quát:
Máy thái lát là một trong những thiết bị chủ yếu ,quan trọng trong
ngành chế biến thực phẩm… Máy là sản phẩm mới được nghiên cứu chế tạo
trên cơ sở của việc thái lát kiểu cắt thủ công, Dao cắt của máy theo chiều ngang
dạng dao quay vô lăng ,dao cắt có hệ thống chuyển động quay quanh trục một
cách liên tục, sản phẩm được cắt bỡi dao quay một cách nhẹ nhàng giống như
thái bằng tay vậy, có thể chế biến các loại lát đông dược hoặc trong nghành
thực phẩm như khoai tây, mứt bí… và các loại củ khác cho ra những sản phẩm
dạng thanh dài, là thiết bị chuyên dụng đầu tiên trong nước dùng để thái lát
nguyên liệu, bổ xung vào chỗ khuyết của việc chế biến cắt lát.
Máy cắt lát này chỉ dùng để cắt lát dạng thanh khoai tây, khoai lang
chiên hoặc dùng làm mức bí.
Ưu điểm:
Tỉ lệ thu hồi thành phẩm cao;
Độ dầy cắt chính xác;
Điều chỉnh thuận tiện;
Nguyễn Thị Là – CKBQ51
18
Mặt cắt phẳng phiu, trơn bóng;
Đặc tính duy tu vệ sinh máy dễ dàng.
Thông số kỹ thuật chính:
•
trong nước. Mặt khác, giá thành lại rất cao. Vì thế, việc nghiên cứu thiết kế
máy móc để phục vụ sản xuất là việc làm rất cần thiết.
1.4.3. Mục đích và nhiệm vụ nghiên cứu của đề tài
1.4.3.1 Mục đích nghiên cứu của đề tài
Thiết kế máy thái lát khoai tây phục vụ dây chuyền sản xuất snack khoai
tây, phù hợp với nguyên liệu trong nước, giảm chi phí nhập máy móc ở nước
ngoài. Đồng thời đáp ứng được năng suất đề ra, nâng cao chất lượng sản phẩm.
1.4.3.2 Nhiệm vụ của đề tài
- Lựa chọn sơ đồ nguyên lý thiết kế máy cắt thái khoai tây.
- Nghiên cứu cơ sở lý thuyết của quá trình cắt thái.
- Tính toán thiết kế một số bộ phận của máy.
Nguyễn Thị Là – CKBQ51
19
PHẦN II: LỰA CHỌN SƠ ĐỒ NGUYÊN LÝ
MÁY CẮT THÁI KHOAI TÂY
2.1 Cấu tạo chung của máy
Qua tham khảo một số mẫu máy trên thực tế, phân tích ưu nhược điểm
của nó, và tìm hiểu tính chất vật liệu em đưa ra mô hình mẫu máy thái lát
khoai tây phục vụ dây chuyền sản xuất snack tây.
Trong ngành thực phẩm, yêu cầu vệ sinh là rất quan trọng. Vì vậy, các
chi tiết của máy phải làm bằng inox hoặc thép không gỉ để đảm bảo chất
lượng của sản phẩm.
Cấu tạo của máy như hình vẽ.
Nguyễn Thị Là – CKBQ51
6, 7 – Cửa cấp liệu; 8 – Cửa thoát sản phẩm; 9 – Chân đỡ; 10 – Động cơ.
Nguyễn Thị Là – CKBQ51
Copyright: Tài liệu đại học ©