BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT
THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

LUẬN VĂN THẠC SĨ
LÊ QUANG TRUNG

NGHIÊN CỨU CÔNG NGHỆ VÀ CHẾ TẠO
MÁY TÁCH CƠM SẦU RIÊNG

NGÀNH: KỸ THUẬT CƠ KHÍ - 605204

S KC 0 0 4 1 4 5

Tp. Hồ Chí Minh, tháng 10 năm 2013


BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM KỸ THUẬT
THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
───────────
LUẬN VĂN THẠC SĨ
LÊ QUANG TRUNG

NGHIÊN CỨU CÔNG NGHỆ VÀ CHẾ TẠO
MÁY TÁCH CƠM SẦU RIÊNG

NGÀNH: KỸ THUẬT CƠ KHÍ - 605204
Hướng dẫn khoa học:
PGS. TS. ĐẶNG THIỆN NGÔN


tháng

năm 20

Giảng viên hƣớng dẫn
(Ký & ghi rõ học tên)

iii


LÝ LỊCH KHOA HỌC
(Dùng cho nghiên cứu sinh & học viên cao học)
I. LÝ LỊCH SƠ LƢỢC
Họ & tên: LÊ QUANG TRUNG

Giới tính: Nam

Ngày, tháng, năm sinh: 05/10/1974

Nơi sinh: Thanh Hóa

Quê quán: Sóc Trăng

Dân tộc: Kinh

Chỗ ở riêng hoặc địa chỉ liên lạc:

22 Phó Đức, Chính Phường Nguyễn
Thái Bình, Quận I



2006 đến nay

Trường TCKTNV Nam Sài Gòn

Giáo viên

iv


LỜI CAM KẾT
Tôi cam đoan đây là công trình nghiên cứu của tôi.
Các số liệu, kết quả nêu trong luận văn là trung thực và chưa từng được ai công
bố trong bất kỳ công trình nào khác.
Tp. Hồ Chí Minh, ngày 01 tháng 10 năm 2013

Lê Quang Trung

v


LỜI CẢM ƠN
Sau thời gian thực hiện thì luận văn : ―Nghiên cứu công nghệ và chế tạo máy tách
cơm sầu riêng ‖ của tôi đã hoàn thành. Ngoài sự nổ lực và cố gắng của bản thân, tôi
gặp phải một số khó khăn trong quá trình thực hiện. Nhờ có sự hướng dẫn giúp đỡ tận
tình của quý thầy cô, bạn bè, gia đình tôi đã hoàn thành luận văn của mình. Để tỏ lòng
kính trọng và biết ơn sâu sắc, tôi xin chân thành cảm ơn:
-

Thầy hướng dẫn khoa học PGS. TS. Đặng Thiện Ngôn. Thầy đã dành nhiều

khảo sát các loại sầu riêng được sử dụng cho công nghiệp chế biến thực phẩm, đề xuất
qui trình công nghệ tách cơm sầu riêng. Với công nghệ đã đề xuất, máy tách cơm sầu
riêng thử nghiệm đã được chế tạo và đưa vào hoạt động thử nghiệm. Máy tách cơm
sầu riêng có cơ chế tách vỏ tự động và tách cơm bằng phương pháp ly tâm. Máy hoạt
động ổn định, tách vỏ và cơm đạt yêu cầu thiết kế, các chi tiết chế tạo đảm bảo an toàn
vệ sinh thực phẩm.

SUMMARY

Durian is one of 12 major fruits of The Ministry of Agriculture and Rural
Development, Vietnam. The food processing industry has a large demand of flesh
durian for domestic consumption and export. Tranditionally, durian shell peeling and
seperating flesh is done manually with low productivity and unsafe conditions. This
subject is to develop a automated equipment for durian shell peeling and seperating
flesh and propose the processing technology using centrifugal seperator. The machine
has satisfactory design, ensure food safety. The test run of shell peeling and separates
flesh showed that the machine operated with high stability.

vii


MỤC LỤC

CHƢƠNG 1: MỞ ĐẦU

1

1.1

Đặt vấn đề

Giới thiệu

4
4

2.1.1 Nguồn gốc – phân bố

5

2.1.2 Phân loại

5

2.1.3

Tình hình trồng sầu riêng trên thế giới

7

2.1.4

Tình hình trồng sầu riêng tại Việt Nam

8

2.2

Tình hình nghiên cứu

9


14

3.1

Phân tích đối tượng thiết kế

14

3.2

Sử dụng sầu riêng trong thực phẩm

15

3.3

Quy trình tách cơm sầu riêng thủ công

17

3.4

Phân tích và chọn phương án khả thi

18

3.4.1

Phân tích


3.4.5

Lựa chọn phương án thiết kế máy bóc vỏ

CHƢƠNG 4: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ MÁY

26
27

4.1

Nguyên lý hoạt động

27

4.2

Các công việc tính toán và thiết kế

27

4.2.1 Tính toán và thiết kế bộ phận định vị và kẹp

28

4.2.2 Thiết kế mũi tách vỏ

32


4.3.2.2 Mạch điện điều khiển bộ phận tách cơm

42

CHƢƠNG 5 : CHẾ TẠO VÀ KIỂM NGHIỆM

44

5.1

Chế tạo các bộ phận

44

5.1.1 Chế tạo cụm 1 bộ phận định vị và kẹp

44

5.1.2 Chế tạo cụm 2 bộ phận tách vỏ

45

5.1.3 Chế tạo cụm 3 bộ phận tách cơm

46

5.1.4 Chế tạo khung và hệ thống máng phễu khung

47


ix


6.1

Kết luận

63

6.2

Kiến nghị

63

TÀI LIỆU THAM KHẢO

64

PHỤ LỤC

x


DANH MỤC BẢNG BIỂU
Bảng 2.1

Những giống sầu riêng phổ biến trên thế giới

5


Bảng 5.3

Bộ phận tách cơm

46

Bảng 5.4

Danh mục chi tiết chế tạo khung và hệ thống máng phễu

48

Bảng 5.5

Số liệu thử nghiệm tách vỏ

48

Bảng 5.6

Số liệu thử nghiệm tách múi

56

Bảng 5.7

Kết quả thực nghiệm giữa tốc độ vòng quay ảnh hưởng đến độ sạch cơm

57


62

xi


DANH MỤC SƠ ĐỒ VÀ HÌNH
Hình 2.1: Cây sầu riêng

4

Hình 2.2: Một số giống sầu riêng được trồng ở Việt Nam

6

Hình 2.3: Tách sầu riêng thủ công

9

Hình 2.4: Máy tách cơm sầu riêng

10

Hình 2.5: Bản thiết kế máy tách vỏ sầu riêng

10

Hình 2.6: Máy tách vỏ bằng cơ khí

10


19

Hình 3.8: Sơ đồ nguyên lý kẹp bằng chấu kẹp

20

Hình 3.9: Sơ đồ nguyên lý kẹp bằng khối V

21

Hình 3.10: Sơ đồ nguyên lý tách vỏ và tách múi bằng mũi côn nhọn

22

Hình 3.11: Sơ đồ nguyên lý tách vỏ và tách múi bằng tách bung

23

Hình 3.12: Sơ đồ nguyên lý tách cơm bằng ly tâm ngang

24

Hình 3.13: Sơ đồ nguyên lý tách cơm bằng ly tâm đứng

25

Hình 4.1: Sơ đồ nguyên lý máy tách cơm sầu riêng phương án 1

27


36
xii


Hình 4.10: Sơ đồ phân bố lực, biểu đồ mômen và kết cấu trục

37

Hình 4.11:Sơ đồ mạch điện điều khiển động cơ.

41

Hình 4.12: Sơ đồ mạch điện – khí nén điều khiển xy lanh

39

Hình 4.13: Sơ đồ mạch điều khiển động cơ

40

Hình 5.1: Bộ phận định vị và kẹp

45

Hình 5.2: Bộ phận tách vỏ

46

Hình 5.3: Bộ phận tách cơm


Hình 5.11: Sầu riêng sau khi định vị và kẹp

51

Hình 5.12: Sầu riêng được tách vỏ

51

Hình 5.13: Máy đo tốc độ vòng quay, biến tần, và động cơ 3 pha

53

Hình 5.14: Sơ đồ bố trí thực nghiệm

53

Hình 5.15: Kết quả thử nghiệm 1

54

Hình 5.16: Kết quả thử nghiệm 2

54

Hình 5.17: Kết quả thử nghiệm 3

54

Hình 5.18: Kết quả thử nghiệm 4

Hiện nay, ở nước ta điều kiện bảo quản và chế biến nông sản còn gặp nhiều khó
khăn do thiếu các thiết bị, máy móc phù hợp. Ngoài ra, các thiết bị máy móc sẵn có
trong nước chưa đáp ứng yêu cầu thực tế như năng suất thấp, chất lượng sản phẩm chế
biến không cao, … gây lãng phí lớn về nguyên vật liệu, dẫn tới chi phí giá thành cao
khó cạnh tranh được.
Do vậy, hiện nay việc áp dụng khoa học kỹ thuật vào trong lĩnh vực chế biến
nông sản rất được quan tâm nghiên cứu. Tuy nhiên, vấn đề này còn gặp nhiều hạn chế
, khó khăn do chưa được đầu tư đúng mức, đặc biệt trong lĩnh vực chế tạo ra các loại
máy chế biến sau thu hoạch.
Máy bóc tách vỏ các loại nông sản la một trong số các chủng loại máy chế biến
sau thu hoạch quan trọng. Đó khâu ban đầu trong công đoạn chế biếncó ảnh hưởng
quyết định đến chất lượng và giá thành sản phẩm. Trong công nghiệp chế biến, khâu
bóc vỏ là khâu tốn nhiều công sức và nhiều lao động vì phải thực hiện công việc bóc
tách bẳng tay có hiệu quả thấp, khó mở rộng đáp ứng nhu cầu sản xuất .
Trong thời gian qua, một số công trình nghiên cứu được công bố cho thấy một
số loại máy tách vỏ các loại hạt và củ quả đã chế tạo thành công như: máy tách hạt
điều, hạt đậu, máy gọt vỏ khoai lang,… giải phóng phần nào sức lao động cho công
nhân trong các xưởng chế biến. Tuy nhiên, không phải bất cứ các loại vỏ nông sản nào
cũng bóc bằng máy được vì chúng có hình dáng và tính chất khác nhau. Sầu riêng là
một trong số các loại trái cây rất khó bóc vỏ để tách lấy hạt và cơm. Việc nghiên cứu,
phát triển máy tách cơm sầu riêng hiện nay gần như chưa nghiên cứu nhiều trên thế
1


giới, ở Việt Nam chưa tìm thấy công trình nào về vấn đề này. Việc nghiên cứu máy
chuyên dùng để giải quyết vấn đề bóc vỏ, tách cơm sầu riêng là một hướng nghiên cứu
trong định hướng chung và làm tăng giá trị gia tăng của trái sầu riêng, góp phần nâng
cao đời sống của người dân.
1.2 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn đề tài
Hiện nay, nước ta có nhiều địa phương trồng sầu riêng với quy mô lớn cần

1.3 Mục tiêu nghiên cứu đề tài
Đề tài được triển khai nghiên cứu hướng đến các mục tiêu sau:
- Cơ khí hóa phần tách vỏ sầu riêng;
- Tự động hóa phần tách cơm sầu riêng từ múi sầu riêng;
- Thiết kế, chế tạo hoàn chỉnh máy tách cơm sầu riêng.
Máy tách cơm sầu riêng có các chi tiết, cơ cấu hoạt động đáp ứng yêu cầu an
toàn vệ sinh thực phẩm, bảo trì, bảo dưỡng dễ dàng.
1.4 Đối tƣợng và phạm vi nghiên cứu
Đối tượng nghiên cứu của đề tài gồm:
2


- Quả sầu riêng.
- Cách thức tách vỏ và tách cơm sầu riêng.
- Cơ cấu tách vỏ và máy ly tâm.
Phạm vi nghiên cứu:
- Đề tài này chủ yếu chỉ tập trung nghiên cứu về các cơ cấu tách vỏ, tách cơm
sầu riêng.
- Phần cấp liệu và thu liệu không được nghiên cứu và được chỉ định thực hiện
bằng tay để có thể phù hợp với các cơ sở chế biến sầu riêng, các cơ sở chế biến thực
phẩm qui mô nhỏ và các nhà hàng có nhu cầu sử dụng sầu riêng. Các thiết bị liên
quan khác không thuộc phạm vi nghiên cứu của đề tài.
1.5 Phƣơng pháp nghiên cứu
- Nghiên cứu phân tích lý thuyết: Thu thập tài liệu từ các nguồn báo chí, tạp chí,
sách, từ internet có liên quan đến nội dung nghiên cứu. Qua phân tích, xử lý thông tin
thu được đề xuất qui trình tách vỏ và tách cơm sầu riêng.
- Phương pháp thực nghiệm: Tiến hành chế tạo thử nghiệm máy tách cơm sầu
riêng, thử nghiệm hoạt động và hoàn chỉnh thiết kế.
Kết cấu của đề tài gồm có 6 chương với các nội dung:
- Chương 1: Mở đầu

Malvaceae(Bombacaceae)

Chi (Genus):

Durio

Lồi (Species):

D. zibethinus

Tên chi Durio (chi sầu riêng) có nguồn gốc từ ngữ hệ Nam Á: người Việt gọi là
sầu riêng, người Khmer gọi là turen và người Malaysia - Nam Dương gọi là Djoerian
(về sau viết là Doerian). Ngày nay hầu hết các quốc gia trên thế giới gọi sầu riêng là
Durian hoặc có ký ngữ khác nhưng phát âm tương tự như chữ Durian.Tuy nhiên, trong
chi Durio chỉ có một loài là Durio zibethinus là phổ biến nhất [12].
2.1.1 Nguồn gốc – phân bố
Sầu riêng có nguồn gốc ở Đông Nam Á và mọc dại trong rừng Malaysia:
Sumatra và Kalimantan. Chi durio gồm nhiều loài, không ít loài có cùi quanh hạt ăn
được nhưng loài sầu riêng trồng hiện nay cùi dày và hương vị tốt thì không tìm thấy
trong rừng do vậy người ta cho rằng sầu riêng đã được thuần hoá từ lâu, ở nước nào thì
chưa rõ.
Sầu riêng phân bố chủ yếu ở Indonesia (Nam Dương), Malaysia (Mã Lai) và
Brunei, tuy nhiên có thể mọc ở mọi nơi có điều kiện khí hậu tương tự. Các vùng khác
mà sầu riêng có thể mọc là Minđanao, Thái Lan, Philipin, Queensland ở Úc,
Campuchia, Việt Nam, Lào, Ấn Độ, Sri lanka và một phần của Hawaii [12].
Thái Lan là nước xuất khẩu chủ yếu sầu riêng. Ấn Độ, Srilanka và Brunei đều
coi sầu riêng là cây có triển vọng nhưng chưa trồng nhiều.
2.1.2 Phân loại
Có hơn 100 loại sầu riêng nhưng chỉ có một số trong chúng mang lại hiệu quả
kinh tế. Các giống sầu riêng thường được trồng trên thế giới được liệt kê ở bảng 2.1.

xanh nâu, gai nhọn và nhỏ. Thịt quả vàng,
dày và ngọt

Thái Lan

Trái hình tròn, kích thước trung bình, nặng
khoảng 1-2 kg/trái.vỏ màu xanh đến xanh
nâu, gai ngắn, bén. Thịt quả dày, hơi vàng,
mềm, ngọt

D123

Cha-nee

Thái Lan

Trái hình oval, lớn, nặng 2-4 kg/trái. Vỏ có
màu xanh đến nâu, gai lớn, thịt quả vàng đậm,
dày, mềm,ngọt

D145

Berseral

Beserral

Mek

Kuantan


Trái kích thước trung bình, nặng 1-2 kg/trái.
Trái hình oval dài với vỏ màu xanh vàng, gai
nhọn bén. Thịt quả vàng, dày, mềm, vị ngọt
lịm

D169

6


CHA-NEE

KRA-DUM-TONG

MON-TONG

KAN-YAO

Hình 2.2: Một số giống sầu riêng được trồng ở Việt Nam[9]
2.1.3 Tình hình trồng sầu riêng trên thế giới
Malaysia là nước có nhiều giống sầu riêng nhất nhưng một trong những cường
quốc về xuất khẩu sầu riêng lại là Thái Lan. Với quy mô sản xuất công nghiệp, diện
tích lớn, hiệu quả cao trước nay Thái Lan chỉ sản xuất để tiêu thụ trong nước nhưng
nay đã xuất khẩu sang nhiều nước châu Á như : Singapor, HongKong và cả Pháp và
Mỹ.
Bảng 2.2: Những nước trồng nhiều sầu riêng nhiều nhất
Nước

Năm


384500

Indonesia

1992

36024

152501

Philippin

1987

2030

36713

Thái Lan sản xuất gần 500.000 tấn và Indonesia trên 150.000 tấn mỗi năm, là
hai nước trồng nhiều sầu riêng nhất, nhưng chỉ có Thái Lan là có tổ chức xuất khẩu
sầu riêng. Thái Lan là nước xuất khẩu sầu riêng nhiều nhất thế giới, nhờ hầu hết các
vườn chuyên canh đều trồng các giống lai 3n như: Mon-tong, Chanee, Kradom, Khan
Yoa... Các giống này đã lai tạo theo định hướng của nhu cầu xuất khẩu như hạt lép
(100%), cơm ráo (có thể tách lấy múi), trái bảo quản và vận chuyển lâu hư, hương
thơm trung bình (khách nước ngoài không thích mùi hương quá mạnh của sầu riêng),
7


màu vàng sáng hấp dẫn. Hiện nay, nhiều đơn vị, cá nhân đã nhập giống sầu riêng Thái
Lan về trồng, chọn giống Mon-tong ngon nhất.



2.2 Tình hình nghiên cứu
2.2.1 Tình hình nghiên cứu trong nƣớc
2.2.1.1 Thiết bị tách vỏ sầu riêng
Trong nước hiện nay chưa có thiết bị tách vỏ sầu riêng, chủ yếu tách bằng dụng
cụ cầm tay.

Hình 2.3:Tách sầu riêng thủ công
Cách thức tách vỏ thủ công này có năng suất thấp, dễ xảy ra sự cố nguy hiểm
trong quá trình thao tác.
2.2.1.2 Thiết bị tách cơm sầu riêng
- Một loại máy tách cơm sầu riêng có trên thị trường sử dụng cánh quạt quay
được chế tạo để phục vụ nhu cầu bán cơm sầu riêng tại cửa hàng bán sầu riêng 292 Lê
Hồng Phong, F4, Quận 10.

9


a) Tổng thế máy

b) Kết cấu phần tách cơm

Hình 2.4: Máy tách cơm sầu riêng
Nguyên lý hoạt động: Sầu riêng sau khi tách vỏ được cho vào lồng máy theo
từng mẻ. Khi động cơ hoạt động sẽ làm quay cánh quạt gạt các múi sầu riêng làm
chúng chuyển động theo chiều quay của cánh quạt. Các múi sầu riêng ma sát với mâm
quay và cơm sầu riêng sẽ được tách ra theo các lỗ trên mâm quay thoát xuống phía
dưới. Sau khi không còn cơm bám trên hạt thì tiến hành tắt máy, lấy hạt ra và đổ mẻ
khác vào.

thiết kế, chưa đưa vào chế tạo.
Máy tách vỏ trên thị trường Đông Nam Á: hình 2.6 trình bày kết cấu máy tách
vỏ thủ công được bán trên thị trường Malaixia.
Nguyên lý hoạt động: đặt sầu riêng vào
giá đỡ, sau đó nâng giá đỡ sầu riêng lên
bằng chân đạp, đồng thời đầu tách vỏ hình
côn có các khía xoay tròn cho đến khi vỏ
sầu riêng được tách hoàn toàn.

Hình 2. 6: Máy tách vỏ bằng cơ khí[14]
11