Đồ án Tính toán, thiết kế máy cắt khúc cá, công suất 1 tấn/giờ
LỜI NÓI ĐẦU
Thủy sản là nguồn nguyên liệu quan trọng của thực phẩm, công nghiệp, nông
nghiệp và dược phẩm. Động thực vật thủy sản bao gồm: tôm, cá, nhuyễn thể (mực,
trai, sò, ...) đang cung cấp cho con người một nguồn đạm thực phẩm khổng lồ và
phong phú. Theo thống kê thì thủy sản đang chiếm trên 20% nguồn đạm thực phẩm
của nhân loại nói chung, chiếm trên 50% ở các nước phát triển.
Nước ta có bờ biển dài 3260 km, một vùng thềm lục địa rộng lớn khoảng hơn
một triệu km2, thuộc vùng biển nhiệt đới nên nguồn nguyên liệu rất đa dạng và có
cả bốn mùa. Trữ lượng cá đáy, cá nổi của vùng biển Việt Nam rất phong phú ( theo
dự tính sơ bộ có khoảng 2000 loài, trong đó hơn 40 loài cá có giá trị kinh tế lớn).
Do khả năng nguồn lợi to lớn, ngành thủy sản có nhiệm vụ quan trọng là: chế
biến nguồn lợi to lớn đó thành nhiều sản phẩm có giá trị cao cho sản xuất và đời
sống con người.
Nhu cầu của người tiêu dùng ngày càng cao, đòi hỏi các nhà máy, xí nghiệp chế
biến thủy sản cần tạo ra những sản phẩm không chỉ ngon mà còn tiện dụng. Vì vậy,
các sản phẩm đóng hộp hay đông lạnh ra đời nhằm đáp ứng nhu cầu của khách
hàng. Trong quá trình sản xuất những sản phẩm trên không thể thiếu công đoạn cắt
khúc cá, công đoạn này trước đây được thực hiện thủ công truyền thống nên năng
suất cũng như thành phẩm không đạt yêu cầu cao. Chính vì điều này, sự xuất hiện
của các loại máy cắt khúc cá đã giúp cho công đoạn cắt khúc cá nói riêng và quy
trình sản xuất các sản phẩm trên nói chung được cải thiện không chỉ về chất lượng
mà còn về năng suất sản xuất.
Được sự phân công của Thầy Nguyễn Văn Hiếu, tôi thực hiện đề tài “Tính toán,
thiết kế máy cắt khúc cá, công suất 1 tấn/giờ”.
Mặc dù rất cố gắng nhưng do thời gian và kinh nghiệm còn hạn chế nên đồ án
không tránh khỏi những thiếu sót. Rất mong được sự chỉ dẫn của thầy cô và sự đóng
góp ý kiến của các bạn.
Tp. Hồ Chí Minh, tháng 5 năm 2015
Sinh viên thực hiện
Đồ án học phần: Máy và thiết bị chế biến thủy sản
MỤC LỤC
DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU .................................................................................................... 3
DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ ......................................................................................... 4
Chương 1. TỔNG QUAN ........................................................................................................... 5
1.1. Giới thiệu về nguyên liệu................................................................................................. 5
Nguồn lợi thủy hải sản ở Việt Nam......................................................................... 5
1.2. Mục đích của công đoạn cắt khúc cá............................................................................ 11
1.3. Các phương pháp cắt khúc cá....................................................................................... 11
1.4. Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình cắt khúc cá........................................................ 12
Độ sắc của lưỡi dao ................................................................................................ 12
Góc cắt thái............................................................................................................. 12
Độ bền của vật liệu làm dao .................................................................................. 12
Vận tốc của dao thái............................................................................................... 13
Điều kiện trượt của lưỡi dao trên vật liệu............................................................ 13
Quan hệ giữa lưỡi dao và tấm kê thái .................................................................. 16
Độ bền và chất lượng của vật thái ........................................................................ 19
1.5. Giới thiệu một số thiết bị cắt khúc cá........................................................................... 19
Máy cắt khúc cá rotor............................................................................................ 19
Máy cắt khúc cá gàu tải......................................................................................... 20
Máy cắt khúc cá băng tải....................................................................................... 21
Máy cưa cá.............................................................................................................. 22
2.1. Cơ sở lý thuyết quá trình cắt khúc ............................................................................... 24
Tác dụng của dao cắt thái...................................................................................... 24
Sơ đồ quá trình cắt thái ......................................................................................... 24
2.2. Các thông số kĩ thuật cơ bản......................................................................................... 24
Chương 3. KẾT QUẢ THỰC HIỆN ....................................................................................... 26
TÀI LIỆU THAM KHẢO ............................................................................................................. 27
PHỤ LỤC........................................................................................................................................ 28
Sinh viên thực hiện:
2
Đồ án học phần: Máy và thiết bị chế biến thủy sản
DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU
Bảng 1.1 Số liệu xuất khẩu thủy sản tổng kết năm 2006 theo mặt hàng
Bảng 1.2 Thành phần dinh dưỡng trên 100g thịt cá basa
Bảng 1.3 Thành phần dinh dưỡng cá mòi
Bảng 1.4 Thành phần dinh dưỡng các loài cá ngừ trong 100g thịt.
Bảng 1.5 Giá trị dinh dưỡng trong 112g thịt cá thu
Sinh viên thực hiện:
3
Đồ án học phần: Máy và thiết bị chế biến thủy sản
DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ
Hình 1.1. Góc cắt thái
Hình 1.2. Đồ thị phụ thuộc của lực cắt với độ thái sâu
Hình 1.3. Đồ thị phụ thuộc giữa áp suất cắt thái riêng và vận tốc dao thái
Hình 1.4. Vận tốc của điểm M trên cạnh sắc lưỡi dao
Hình 1.5. Phân tích các lực tác động giữa lưỡi dao và vật thái
Hình 1.6. Đồ thị phụ thuộc của δ và N
Hình 1.7. Góc kẹp và điều kiện kẹp
Hình 1.8. Đồ thị phụ thuộc của q và W%
Hình 1.9. Máy cắt khúc cá rotor
Hình 1.10. Máy cắt khúc cá gàu tải
Hình 1.11. Máy cắt khúc cá băng tải
Hình 1.12. Máy cắt cưa cá
Sinh viên thực hiện:
4
Đồ án học phần: Máy và thiết bị chế biến thủy sản
Chương 1. TỔNG QUAN
1.1.
Giới thiệu về nguyên liệu
1.1.1. Nguồn lợi thủy hải sản ở Việt Nam
Nước ta nằm phía tây Biển Đông, có bờ biển dài trên 3200 km, phía
Bắc có vịnh Bắc Bộ, phía nam giáp vịnh Thái Lan với cả một vùng thềm lục
địa rộng lớn khoảng hơn 1.000.000 km2. Vùng ven biển có nhiều cửa sông,
hàng năm đổ ra biển hàng chục tỉ m3 nước mang theo nhiều chất dinh dưỡng
tạo thành một vùng nước lợ gần cửa sông giàu thủy hải sản.
Biển Việt Nam nằm trong vùng có nhiều dòng hải lưu giao nhau, có
khí hậu nhiệt đới gió mùa, có khoảng 40000hecta diện tích eo vịnh, đầm phá,
bải triều có khả năng nuôi trồng hải sản. Do điều kiện địa lý thuận lợi, điều
kiện thuỷ văn thích hợp cho sự sinh trưởng và sinh sản của tôm cá, nên nước
ta có nguồn lợi thủy sản đa dạng và phong phú. Riêng cá có khoảng 2000
loài và hiện đã xác định được tên của 800 loài, với 40 loài có giá trị kinh tế
cao.
Sản lượng hải sản đánh bắt trung bình hàng năm ở nước ta là khoảng
800.000 tấn cá (kể cả cá nước ngọt). Trong đó:
Loài cá tầng nổi: cá trích, cá ngừ,cá mòi… chiếm khoảng 324000 tấn.
Loài cá tầng đáy: cá hồng, cá mối, cá nhám, cá đục, cá chỉ vàng…
chiếm khoảng 472000 tấn.
Vùng biển gần bờ là nơi tập trung nhiều loài cá biển có giá trị kinh
tế, song do áp lực khai thác lớn nên nguồn lợi cá biển ở khu vực này đã có
dấu hiệu suy giảm. Hiện nay, ngành thuỷ sản đang đẩy mạnh việc mở rộng
phạm vi khai thác ra vùng biển xa bờ với các đối tượng khai thác có kích
thước và giá trị cao hơn. Đồng thời nghề nuôi cá biển cũng đang được phát
triển. Đã hình thành các mô hình nuôi công nghiệp phục vụ xuất khẩu đối
với một số loài như cá song (cá mú), cá chẽm (cá vược), cá hồng, cá giò.
Một sô loài khác cũng đang được tiến hành nuôi thử nghiệm như cá tráp, cá
chim biển, cá bơn, cá chình.
Mùa vụ khai thác: Cá biển được khai thác quanh năm, tập trong 2 vụ
khai thác chính là vụ cá Nam và vụ cá Bắc.
Vụ cá Nam: Từ tháng 5 đến tháng 10 hằng năm
Vụ cá Bắc : Từ tháng 11 đến tháng 4 năm sau.
Hình thức khai thác: Cá biển được khai thác bằng nhiều loại dụng cụ
khác nhau như: lưới kéo, lưới vây, lưới rê, câu, vó, mành v.v…
Nuôi cá biển: Hình thức nuôi theo quy mô công nghiệp. Cá biển
thường được nuôi dưới hình thức lồng bè trên biển hoặc trong các vịnh, đầm
quanh đảo và các vùng ven biển trong cả nước.
Sinh viên thực hiện:
5
Đồ án học phần: Máy và thiết bị chế biến thủy sản
Xuất khẩu: Hằng năm, các mặt hàng cá biển của Việt nam được xuất
khẩu sang khắp các thị trường thế giới, tập trung ở Nhật Bản và các nước
châu Á, Mỹ, châu Âu, và các nước châu Đại Dương.
Giá trị xuất khẩu các mặt hàng cá đông lạnh của Việt Nam chiếm
khoảng 15- 20% tổng kim ngạch xuất khẩu thủy sản hằng năm. Trong đó giá
trị xuất khẩu các mặt hàng cá biển chiếm khoảng 40-50% tổng giá trị các
mặt hàng cá đông lạnh.
Các mặt hàng xuất khẩu: Cá biển được chế biến xuất khẩu dưới nhiều
dạng sản phẩm khác nhau. Các sản phẩm xuất khẩu thường được đông lạnh
dưới hình thức đông block và đông IQF. Các dạng sản phẩm có thể được
phân thành các nhóm như sau:
Tươi ướp đá/đông lạnh nguyên con.
Philê đông lạnh.
Hàng giá trị gia tăng.
Đóng hộp.
Về nuôi trồng thuỷ sản: Việt Nam đang nổi lên là một cường quốc về
xuất khẩu thuỷ sản. Kim ngạch do xuất khẩu thuỷ sản đứng hàng thứ 3 sau:
dầu khí và dệt may. Mặt hàng xuất khẩu chủ yếu: tôm đông lạnh, cá ngừ đại
dương, cá tra, cá basa,…. Trong tương lai, Việt Nam sẽ đa dạng hóa các mặt
hàng xuất khẩu, và đa phương hoá trong ngoại giao nhắm đến các thị trường
tiềm năng như: Châu Âu, Nhật, trung Đông, Trung Quốc,… nhằm tạo ra thị
trường mới cho ngành thủy sản và không bị lệ thuộc quá nhiều vào thị
trường Hoa Kỳ. Do đó tiềm năng phát triển của ngành thuỷ sản Việt Nam là
rất lớn.
Bảng 1.1 : Số liệu xuất khẩu thủy sản tổng kết năm 2006 theo mặt hàng
Mặt hàng
Mực đông lạnh
Bạch tuộc đông lạnh
Hàng tươi sống
Cá Ngừ
Số lượng (Tấn)
34991.7
Giá trị (USD)
135968896
34771.3
49.6
86220792
119202
44822.3
3980.3
117132996
3438538
Ruốc khô
Cá đông lạnh
362286.1
952570667
Sinh viên thực hiện:
6
Đồ án học phần: Máy và thiết bị chế biến thủy sản
Mực khô
Cá khô
12063.0
79595373
89402643
2442616
28220.1
622.9
Tôm khô
Tôm đông lạnh
Tôm hùm, tôm vỗ
Mặt hàng khác
Tổng cộng
153172.9
13.0
1430002115
412769
146687.2
821680.4
460652970
3357959577
Nguồn thủy hải sản đang cung cấp cho loài người lượng protein động
vật đứng thứ 2 sau nhóm thịt, trứng, sữa. Riêng ở Việt Nam lại đứng vị trí
hàng đầu, mặc dù sản lượng thuỷ sản thu hoạch được ở nước ta còn khá ít so
với các nước trong khu vực. Do đó, việc sử dụng có hiệu quả các nguồn
nguyên liệu thuỷ sản luôn được đặt ra nhằm phục vụ tiêu dùng trong nước và
xuất khẩu.
1.1.2. Giới thiệu về một loại cá thường được cắt khúc trong chế biến thủy sản
1.1.2.1. Cá basa
Cá ba sa phân bố ở lưu vực sông Mê kông, có mặt ở cả 4 nước Lào, Việt
Nam, Campuchia và Thái lan. Ở Thái Lan còn gặp cá ba sa ở sông Chaophraya. Ở
nước ta những năm trước đây khi chưa có cá sinh sản nhân tạo, cá bột và cá giống
ba sa được vớt trên sông Tiền và sông Hậu. Cá trưởng thành chỉ thấy trong ao nuôi,
rất ít gặp trong tự nhiên địa phận Việt nam, do cá có tập tính di cư ngược dòng sông
Mê kông để sinh sống và tìm nơi sinh sản tự nhiên.
Cá ba sa (còn gọi là cá bụng) là cá da trơn, có thân dài, chiều dài chuẩn
bằng 2,5 lần chiều cao thân. Ðầu cá ba sa ngắn, hơi tròn, dẹp bằng, trán rộng. Miệng
hẹp, chiều rộng của miệng ít hơn 10% chiều dài chuẩn, miệng nằm hơi lệch dưới
mõm. Dải răng hàm trên to và rộng và có thể nhìn thấy khi miệng khép. Có 2 đôi
râu, râu hàm trên bằng chiều dài đầu, râu mép dài tới hoặc quá gốc vây ngực. Mắt
to, bụng to, lá mỡ rất lớn, phần sau thân dẹp bên, lưng và đầu màu xám xanh, bụng
trắng bạc. Chiều cao của cuống đuôi hơn 7% chiều dài chuẩn.
Ở cá ba sa, thời kỳ cá giống cũng lớn khá nhanh, sau 60 ngày cá đạt chiều
dài 8-10,5 cm, sau 7-8 tháng đạt thể trọng 400-550 gam, sau 1 năm đạt 700-1.300
gam. Nghiên cứu về tăng trưởng cá ba sa cho thấy trong 2 năm đầu tiên cá tăng
Sinh viên thực hiện:
7
Đồ án học phần: Máy và thiết bị chế biến thủy sản
trưởng nhanh về chiều dài thân, càng về sau tốc độ này giảm dần. Khi đạt đến một
kích thước nhất định thì chiều dài thân hầu như ngừng tăng. Ngược lại trong 2 năm
đầu tốc độ tăng trưởng về thể trọng chậm nhưng tăng dần về sau. Nuôi trong bè sau
2 năm có thể đạt tới 2.500 gam. Trong tự nhiên đã gặp cỡ cá có chiều dài thân 0,5m.
Bảng 1.2. Thành phần dinh dưỡng trên 100g sản phẩm ăn được
Thành phần dinh dưỡng trên 100g sản phẩm ăn được
Calo
Calo từ
Tổng
lượng
Chất béo Cholesterol
Natri
Protien
chất béo
bão hòa
chất béo
170 cal
60
7g
2g
22mg
70,6mg
28g
1.1.2.2. Cá mòi
Ở nước ta Cá mòi sống ngoài vịnh Bắc Bộ và vịnh Thái Lan. Cá sống
theo đàn lớn thuộc giống cá sống tầng mặt và tầng giữa, thường cư trú ở
vùng nước có nhiệt độ ấm 18-230C. Cá mòi dài khoảng 100-180 mm, 1kg
khoảng 20 con.
Cá mòi trên lưng có màu xanh lục đậm, bên dưới lưng có 1 sọc dọc
màu vàng nhạt, bụng có màu trắng nhạt, các vây hậu môn và vây bụng có
màu trắng, vây ngực và vây đuôi có màu vàng nhạt.
Thân cá dài hẹp, đầu tương đối dài, mắt hơi to, màng mỡ mắt phát
triển, miệng tương đối nhỏ trên hai hàm không có răng, có 1 vây lưng,vây
ngực to, vây hậu môn dài, vây bụng nhỏ.
Thành phần dinh dưỡng của Cá Mòi :
Bảng 1.3 Thành phần dinh dưỡng Cá Mòi
Thành phần dinh dưỡng trong 100g thực phẩm ăn được
Năng
Thành phần chính
Muối khoáng
Fe Na K
mg
10,6 1,2 64 174 2,8
Vitamin
B1 B2 PP C
Mg
lượng
Nước Protein Lipid Tro Ca
P
A
Kcal
166
G
µg
70,5
17,7
-
-
20 0,02 0,18 0,5 0
Sinh viên thực hiện:
8
Đồ án học phần: Máy và thiết bị chế biến thủy sản
1.1.2.3. Cá ngừ
Thân hình thoi hơi dẹt, sinh sống ở vùng biển ấm, cách bờ biển 185km, cá
ngừ sống ở tầng nước nổi và tầng giữa, mùa vụ khai khác thác chính là mùa xuân và
mùa hè. Kích thước khai thác tương đối lớn (6 loài có kích thước lớn 70-200 cm,
khối lượng 1,6 – 64kg).
Mùa vụ khai thác: Mùa vụ khai thác cá ngừ ở vùng biển Việt Nam gồm 2
vụ, vụ chính bắt đầu từ tháng 4 đến tháng 8, vụ phụ từ tháng 10 đến tháng 2 năm
sau. Cá ngừ thường tập trung thành đàn và di cư, trong đàn thường bao gồm một số
loài khác nhau. Nghề khai thác chủ yếu là lưới vây, rê, câu vầ đăng. Nghề câu vàng
mới du nhập từ những năm 1990 đã nhanh chóng trở thành một nghề khai thác cá
ngừ quan trọng.
Một số loại cá ngừ ở Việt Nam: cá ngừ sọc dưa, cá ngừ chấm, cá ngừ bò, cá
ngừ vằn, cá ngừ mắt to, cá ngừ vây vàng…
Bảng 1.4. Thành phần dinh dưỡng các loài cá ngừ trong 100g thịt.
Thành phần dinh dưỡng của các loài cá ngừ trong 100g thịt ăn được
Thành phần chính
Muối khoáng
Vitamin
Năng
lương
(kcal)
Cá ngừ
119
117
107
72.5 24
2,6
72,7 23,3 2,7
74,4 23,6 1,4
2,6
4
248 1,2
-
-
90 0,26 0,24 14,7
0
0
0
chù
Cá ngừ
chấm
2,7 20 273 1,6 51 344 13 0,1 0,22 7,1
Cá ngừ
vây
1,4 2, 471 1,0
3
-
-
14 0,02 0,1
0
16
vàng
1.1.2.4. Cá thu
Cá thu có vùng phân bố rộng, tập trung ở khu vực Đông Nam Á của Thái
Bình Dương, bờ Đông và bờ Tây châu Phi, vùng biển Trung Đông, vùng biển ven
bờ Bắc của Ấn Độ Dương, khu vực quần đảo Fiji Tây Nam Thái Bình Dương, 2 bờ
Đông Tây nước Úc. Nó cũng hiện diện ở vùng biển Trung Quốc và Nhật Bản. Ở
Việt Nam, cá thu có thể tìm thấy ở tất cả các vùng biển từ Bắc vào đến phía Nam
của biển Đông và vùng biển Tây thuộc Vịnh Thái Lan nhưng nhiều nhất là các
Sinh viên thực hiện:
9
Đồ án học phần: Máy và thiết bị chế biến thủy sản
vùng biển từ Quảng Bình đến Bà Rịa Vũng Tàu, Phú Quốc - Kiên Giang. Cá thu
sống ở vùng biển khơi, nơi có độ sâu thường trên 40 sải nước.
Cá thu sinh sản theo mùa và tập trung ở vùng khơi nơi có dòng nước ấm,
gần các rạng, đá ngầm. Trứng cá thu chứa nhiều giọt dầu nhỏ giúp chúng nổi ở tầng
mặt nước biển, là nơi ấm áp, có nồng độ oxy hòa tan cao, nơi có nhiều phiêu sinh
cung cấp cho ấu trùng cá khi trứng nở. Khi còn nhỏ chúng sống thành bầy đàn
không lẫn lộn với các nhóm cá khác cùng họ nhưng khi lớn lên chúng có thể được
tìm thấy cùng bầy đàn với các loại cá khác cùng họ. Theo một số nghiên cứu của
các chuyên gia người Úc cho thấy cá cái thường có kích thước lớn hơn cá đực. Một
con cá cái trưởng thành sau 2 năm sinh trưởng, thông thường có chiều dài độ 80cm,
cân nặng 5 kg. Con cá thu lớn nhất được ghi nhận chính thức đến thời điểm hiện
nay là con cá thu dài 2,4m nặng 70 kg.
Ở Việt Nam, mùa đánh bắt cá thu thường bắt đầu từ tháng 11 âm lịch cho
đến tháng 3 âm lịch năm sau. Trong mùa này cá tụ về nhiều ở các vùng biển khơi
Bình Định, Phú Yên, Khánh Hòa, Ninh Thuận, Bà Rịa Vũng Tàu và Phú Quốc.
Ngư dân Việt Nam đánh bắt cá thu chủ yếu là lưới cản, lưới vây rút chì, câu dắt,
câu bủa nổi. Một số cần thủ câu cá giải trí đã câu được cá thu tại vùng biển Côn
Đảo nhưng không nhiều. Cá thu là một loài cá có tỷ lệ nạc cá rất lớn (nhiều thịt) ít
xương, cơ thịt trắng, thơm, vị ngọt, có thể chế biến ra nhiều món ăn ngon. Có lẽ cá
thu là loại cá không ai có thể chê nên có giá trị kinh tế rất cao.
Bảng 1.5. Giá trị dinh dưỡng trong 112g thịt cá thu.
Chất dinh dưỡng
Nước
Hàm lượng
71,2 g
Chất dinh dưỡng
Omega-3
Hàm lượng
991 mg
245 mg
187 IU
Tro
1,5 g
Omega-6
Protein
20,8 g
Vitamin A
Vitamin C
Vitamin D
Vitamin E
Thiamin
Ribòlavin
Niacin
0,2 mg
0,3 mg
10,2 mg
0,4 mg
403 IU
1,7 mg
Sinh viên thực hiện:
10
Đồ án học phần: Máy và thiết bị chế biến thủy sản
1.2.
Mục đích của công đoạn cắt khúc cá
Chuẩn bị: cho quá trình vô hộp được thực hiện dễ dàng hơn vì kích
thước cá được thu gọn lại phù hợp kích thước hộp hay cắt cá thành từng
khúc cho công đoạn sản xuất cá cắt khúc đông lạnh.
Cách tiến hành:
Cá từ thiết bị phân loại được vận chuyển bằng băng tải đến máy cắt cá.
Cá theo băng tải chính giữa của máy cắt cá đi vào, được công nhân đứng 2
bên thiết bị xếp vào những ô trên băng tải ở hai bên cánh thiết bị, đưa đến
dao cắt đầu cắt khúc và bỏ nội tạng .
Các biến đổi:
Vật lý: Chủ yếu là thay đổi về trọng lượng, hình dạng bên ngoài của
cá. Trọng lượng giảm so với con cá ban đầu.
Sinh học: Tăng diện tích tiếp xúc của cá với không khí nên tạo điều
kiện vi sinh vật phát triển làm tăng số lượng vi sinh vật sau khi cá được cắt
xong trên khúc cá.
1.3.
Các phương pháp cắt khúc cá
1.3.1. Phương pháp truyền thống
Trước khi áp dụng công nghệ máy móc hiện đại vào sản xuất, công đoạn cắt
khúc cá thường thực hiện bằng tay.
Nguyên liệu cá sau khi được đánh vảy, cắt vây, mổ bụng, cắt đầu, sau đó
được rửa đến công đoạn cắt khúc. Người công nhân sẽ đặt cá trên thớt dùng tay
không thuận để cố định cá, còn tay thuận cầm dao đã được mài bén cắt cá thành
từng khúc. Số khúc tùy thuộc vào yêu cầu của quy trình sản xuất.
Nhưng việc thực hiện cắt khúc cá truyền thống này có rất nhiều nhược
điểm:
Các khúc cá có độ dày tương đối do được đo độ dày chủ quan bằng mắt.
Các đường cắt không đều nhau, có khúc đường cắt thẳng, dứt khoác còn có
khúc đường chắc bị lệch, xéo, không ngay và dứt khoác làm khúc cá bị nát ảnh
hưởng đến cảm quan.
Năng suất làm việc không cao. Phụ thuộc vào tốc độ, kinh nghiệm của công
nhân.
1.3.2. Phương pháp hiện đại
Để có thể mở rộng thị trường, đáp ứng kịp với nhu cầu của người tiêu dùng,
các nhà máy chế biến cần áp dụng công nghệ kỹ thuật vào sản xuất. Vì thế công
đoạn cắt khúc cá cũng không ngoại lệ.
Có nhiều thiết bị cắt khúc cá trên thị trường và được các nhà máy chọn lựa
nhằm khắc phục các nhược điểm của cách làm truyền thống, như:
Máy cắt khúc cá rotor.
Sinh viên thực hiện:
11
Đồ án học phần: Máy và thiết bị chế biến thủy sản
Máy cắt khúc cá băng tải.
Máy cắt khúc cá gàu tải.
Máy cắt khúc cá dạng lưỡi cưa.
1.4.
Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình cắt khúc cá
1.4.1. Độ sắc của lưỡi dao
Độ sắc của lưỡi dao chính là bề dày s (mm) của cạnh sắc lưỡi dao. Đối
với các máy cắt thái s không vượt quá 100μ, nếu s quá 100μ lưỡi dao coi như
bắt đầu cùn và thái kém. Rõ ràng là độ sắc s càng lớn thì áp suất riêng q càng
q s.
thì
tăng. Nếu gọi ứng suất cắt của vật liệu là
c
c
1.4.2. Góc cắt thái
Góc cắt thái α là góc hợp bởi góc đặt dao β và góc mài dao σ
(hình 3.5). Trị số góc cắt thái được xác định như sau:
Góc đặt dao β phải tính toán thiết kế sao cho lớp rau củ khi được dao thái
xong và tiếp tục được cuốn vào sẽ không chạm vào mặt dao, tránh ma sát vô
ích. Vấn đề tính toán góc đặt dao β sẽ phụ thuộc vào vận tốc quay của dao
thái, vận tốc cuốn rau vào bộ phận thái và dạng cạnh sắc của lưỡi dao...
Hình 1.1. Góc cắt thái
1.4.3. Độ bền của vật liệu làm dao
Dao có độ bền cao thì lâu cùn, thái tốt. Khi đó công nén lớp vật thái do
lưỡi dao tác động lúc bắt đầu cắt sẽ tốn ít hơn và công cản cắt thái cũng nhỏ
hơn. Các lực và công này thể hiện bằng đồ thị phụ thuộc vào độ thái sâu λ của
lưỡi dao vào vật thái.
Sinh viên thực hiện:
12
Đồ án học phần: Máy và thiết bị chế biến thủy sản
Hình 1.2. Đồ thị phụ thuộc của lực cắt với độ thái sâu
1.4.4. Vận tốc của dao thái
Vận tốc dao thái ảnh hưởng quá trình cắt thái, thể hiện cụ thể bằng đồ thị
thực nghiệm biểu diễn sự biến thiên của áp suất riêng q (hoặc lực cắt thái pt và
công cắt thái Act) với vận tốc của dao thái vt (hình 3.7). Vận tốc tối ưu vt =
35÷40 m/s
Hình 1.3. Đồ thị phụ thuộc giữa áp suất cắt thái riêng và vận tốc dao thái
1.4.5. Điều kiện trượt của lưỡi dao trên vật liệu
Khi đường trượt của lưỡi dao trên vật thái hay của vật thái trên lưỡi dao
càng dài thì lực cản cắt càng giảm. Để thể hiện hiện tượng trượt nói chung của
lưỡi dao trên lớp vật thái, ta hãy vẽ và phân tích vận tốc v của một điểm M ở
trên cạnh sắc lưỡi dao cong AB khi tác động vào lớp vật thái
(hình 3.8):
Sinh viên thực hiện:
13
Đồ án học phần: Máy và thiết bị chế biến thủy sản
Hình 1.4. Vận tốc của điểm M trên cạnh sắc lưỡi dao
Vận tốc v có thể phân tích làm 2 thành phần: thành phần vận tốc pháp
tuyến vn (vuông góc với lưỡi dao) và thành phần vận tốc pháp tuyến vt (theo
cạnh sắc lưỡi dao). Vận tốc pháp tuyến vn chính là vận tốc của dao thái gập
sâu vào vật thái gây nên tác động cắt thái. Vận tốc tiếp tuyến vt gây nên
chuyển động trượt tương đối của lưỡi dao trên vật thái.
Theo định nghĩa của Gơriatskin, góc hợp bởi vận tốc v với thành phần
pháp tuyến vn gọi là góc trượt τ, tỷ số giữa trị số vận tốc tiếp tuyến vt và vận
tốc pháp tuyến vn gọi là hệ số trượt
vt
tg
vn
Theo thực nghiệm, Gơriatskin đã chứng minh rằng lực cắt thái bắt đầu
giảm nhiểu ứng với góc trượt nhất định của dao. Theo thí nghiêm của viện sĩ
Ziablov V.A. lực cắt thái sẽ giảm nhiều với góc trượt 300 . Như vậy có
nghĩa là hiện tượng cắt của dao đối với vật thái sẽ có một điều kiện chung để
phát huy thật sự mạnh mẽ tác dụng cắt trượt, để giảm lực cắt thái được nhiều
hơn.
Phát triển các lý luận nghiên cứu về cắt thái của Gơriatskin V.P, viện sĩ
Giưligopski V.A đã phân tích bản chất vật lý và đi đến xác định điều kiện
trượt của lưỡi dao trên vật thái như sau:
Xét các lực tác động giữa lưỡi dao với vật thái (hình 3.9). Khi cắt thái
chặt bổ, góc trượt τ = 0 thì lực tác động giữa lưỡi dao với vật thái chỉ có một
lực pháp tuyến cắt thái (thẳng góc với lưỡi dao) theo phương vận tốc của lưỡi
dao.
Xét trường hợp
.Trên hình vẽ ta thấy rằng góc trượt τ càng lớn thì lực T
o
Sinh viên thực hiện:
14
Đồ án học phần: Máy và thiết bị chế biến thủy sản
(hay T’) càng tăng, đồng thời lực ma sát F (hay F’) cũng vẫn có khả năng tăng
theo, bằng T khiến cho Mr của cuộng rau không thể trượt theo lưỡi dao được.
Nghĩa là mặc dủ cắt thái với góc trượt
, nhưng 2 điểm M của rau và M
o
r
d
của dao vẫn không tách rời nhau. Trái lại trong quá trình thái điểm Md của
dao vẫn cứ bám chặt lấy điểm Mr của rau mà nén xuống với lực tác động là P
cho đến khi cắt đứt.
Hình 1.5. Phân tích các lực tác động giữa lưỡi dao và vật thái
Khi T tăng thì F cũng tăng theo nhưng chỉ tăng tới trị số lực ma sát cực
đại Fmax. Trị số Fmax = N.tgυ’ = N.f’
Trong đó: υ’– Là góc ma sát giữa lưỡi dao và vật thái (góc cắt trượt)
f’ = tgυ’ – Hệ số ma sát (Hệ số cắt trượt)
Vậy khi τ tăng thì T và F tăng lên trong giới hạn T = F < Fmax nghĩa là
'
khi
thì quá trình cắt thái chưa có hiện tượng “trượt tương đối” giữa các
điểm của lưỡi dao tiếp xúc với các cuộng rau.
Nhưng khi τ tăng lên nữa thì T tiếp tục tăng, trong lúc đó lực ma sát chỉ
tăng tới trị số Fmax là không tăng được nữa, nghĩa là T > Fmax, thì hiệu số lực T
– Fmax sẽ có xu hướng làm cho Mr của rau trượt đi, rời điểm Md của dao lên phía
trên, ngược lại, điểm Md của dao trượt đi rời điểm Mr của rau xuống dưới, bây giờ
mới có hiện tượng “trượt tương đối” của dao và rau. Khi đó quá trình cắt thái mới
thực sự có trượt, dao mới phát huy được khả năng cưa cuộng rau bằng những lưỡi
răng cưa rất nhỏ và lực cắt thái mới giảm được nhiều.
Sinh viên thực hiện:
15
Đồ án học phần: Máy và thiết bị chế biến thủy sản
Kết quả nghiên cứu cho thấy:
Trường hợp góc trượt τ = 0, quá trình cắt thái chặt bổ, có lực pháp
tuyến và không có lực tiếp tuyến.
Trường hợp góc trượt ' , quá trình cắt thái vẫn chưa có trượt, tuy
nhiên có cả lực tiếp tuyến và lực pháp tuyến (nhưng lực tiếp tuyến này chưa
gây được hiện tượng trượt vì ma sát).
Trường hợp góc trượt ' , quá trình cắt thái có trượt tương đối giữa
dao và vật thái, do tác dụng của lực tiếp tuyến đủ lớn thắng được lực ma sát.
1.4.6. Quan hệ giữa lưỡi dao và tấm kê thái
a) Khe hở giữa cạnh sắc của lưỡi dao và cạnh sắc của tấm kê
Thực nghiệm đã cho ta thấy ảnh hưởng thể hiện bằng sự phụ thuộc của
công suất cắt N với khe hở δ (hình 3.10). Trị số δ có một giới hạn thích hợp
để đảm bảo cho N tương đối nhỏ.
Hình 1.6. Đồ thị phụ thuộc của δ và N
Vật thái càng mảnh thì khe hở δ càng nhỏ, vì nếu không, lưỡi dao có
thể bẻ gập thân vật thái xuống lọt vào khe hở và kéo đứt nó, giảm chất lượng
cắt. Nhưng δ cũng không thể nhỏ quá được, vì đĩa lắp dao và gối đỡ có độ
dịch chuyển dọc trục cho phép, nếu độ dịch chuyển vượt quá giới hạn cho
phép lưỡi dao có thể va vào tấm kê gây hư hỏng máy.
Ngoài ra, ở trống lắp dao quay với vòng lớn, do lực ly tâm, dao cũng có
độ võng ra phía ngoài. Đối với máy thái rau cỏ δ không quá 0,5mm thì thái
mới tốt. Trường hợp dao kiểu trống quay với vận tốc lớn thì δ = 1 ÷ 4mm.
b) Góc kẹp χ và điều kiện kẹp vật thái giữa cạnh sắc lưỡi dao và cạnh sắc tấm
Sinh viên thực hiện:
16
Đồ án học phần: Máy và thiết bị chế biến thủy sản
kê:
Đây là một yếu tố ảnh hưởng trong trường hợp cắt thái kiểu “kéo cắt” ,
có một cạnh sắc lưỡi dao nữa (ở đây là cạnh sắc tấm kê) cùng phối hợp kẹp và
cắt vật thái.
Khi góc mở lớn hai cạnh sắc không kẹp giữ yên được vật thái mà có tác
động đẩy nó ra, khó cắt thái được. Với một trị số góc mở nhỏ hơn đủ đẻ hai
cạnh sắc kẹp giữ yên được vật thái để cắt được thì góc mở đó được gọi là góc
kẹp χ. Giá trị góc kẹp phải được bảo đảm khi thiết kế bộ phận dao thái có tấm
kê và là điều kiện để dao và tấm kê kẹp được vật thái.
Ta có thể xác định được điều kiện kẹp như sau: Xét vị trí cạnh sắc AC
của lưỡi dao và cạnh sắc AB của tấm kê đang kẹp vật thái với giả thiết vật
thái là hình tròn tâm O.(hình 3.11)
Góc BAC là góc kẹp χ. Lực N được phân tích thành hai thành phần : S
theo hướng vuông góc với đường phân giác AO của góc kẹp χ và T theo
hướng cạnh sắc AC. Tương tự lực N’ cũng phân tích thành S’ và T’. Các
thành phần S và S’ không làm cho vật thái chuyển động nhưng T và T’ thì có
xu hướng đẩy vật thái ra ngoài. Đồng thời lực N và N’ gây ra lực ma sát F và
F’ tại các tiếp điểm M và M’ để chống lại các thành phần lực T và T’.
Hình 1.7. Góc kẹp và điều kiện kẹp
Lực tổng hợp do lưỡi dao tác động vào vật thái R, do tấm kê tác động vào vật
thái là R’. Theo sơ đồ ta có:
Góc NMR = ’ và góc N’M’R’ = ’
1
2
Sinh viên thực hiện:
17
Đồ án học phần: Máy và thiết bị chế biến thủy sản
’ và ’ là góc ma sát giữa vật thái với cạnh sắc lưỡi dao và cạnh sắc tấm kê.
1
2
Đó là các trị số ma sát cực đại. Ta nhận thấy rằng :
Khi T > F và T’ > F’ (F và F’ đạt trị số cực đại), nghĩa là khi:
Tức là > ’ + ’ thì các lực ma sát cực đại F và F’ không chống nổi các
1
1
thành phẩn lực T và T’, vật thái bị đẩy ra ngoài, không bị kẹp yên, khi đó dao
thái không tốt hoặc không thái được.
Khi T = F và T’ = F’ nghĩa là = ’ + ’ thì lực ma sát F và F’ đủ cản các
1
2
lực T và T’ và vật thái được kẹp yên.
Khi T < F và T’ < F’ nghĩa là < ’ + ’ thì các lực ma sát thực tế không đạt
1
2
được trị số cực đại F và F’ nữa mà chỉ đạt tới trị số cân bằng với các lực T và
T’ đủ để chống lại hiện tượng đẩy vật thái ra ngoài. Như vậy vật thái càng
được kẹp chặt hơn.
Tóm lại điều kiện kẹp vật thái giữa cạnh sắc lưỡi dao và cạnh sắc tâm kê là
góc kẹp < ’ + ’. Đối với kiểu dao đĩa = 40 500, dao trống
1
2
= 20 300.
Nếu một trong hai góc cắt trượt ’và 2’ có trị số nhỏ nhất gọi là ’min thì
1
theo viện sĩ Xablikov, điều kiện kẹp hoàn toàn là < 2’min., nếu
2
’ = ’ = ’ thì điều kiện kẹp là < 2’, nếu ’ <
< ’, nghĩa là
1
2
1
2
2 ’ < < 2 ’ thì xảy ra hiện tượng vật thái bị xoay tròn tại chỗ và cắt cũng
1
2
khó
Ta cũng cần chú ý rằng trong trường hợp > ’ + ’ thì vật thái bị đẩy ra
1
2
ngoài cho tơi khi góc kẹp giảm xuống tới trị số = ’+ ’ là bảo đảm điều
1
2
kiện kẹp.
Sinh viên thực hiện:
18
Đồ án học phần: Máy và thiết bị chế biến thủy sản
1.4.7. Độ bền và chất lượng của vật thái
Đây là vấn đề lực cản cắt thái P của vật thái, độ ẩm W% của vật thái.
Thực nghiệm cho ta đồ thị chỉ sự phụ thuộc của áp suất cắt thái riêng q
(N/cm) với độ ẩm W% của vật thái (hình 3.12). Khi độ ẩm còn thấp
(8 ÷ 15%) áp suất cắt thái riêng tăng dần, nhưng W > 15% thì áp suất riêng lại
giảm đi.
Hình 1.8. Đồ thị phụ thuộc của q và W%
1.5.
Giới thiệu một số thiết bị cắt khúc cá
1.5.1. Máy cắt khúc cá rotor
Chuyên dùng để cắt khúc các loại cá có thân dài hình trụ tròn: cá thu, cá
nục, cá hồi, cá hố…
Phân cắt thân cá thành nhiều lát ( khúc, miếng) đều nhau trước khi chế biến
đóng hộp.
Máy này hoạt động dựa vào phương thức vận chuyển cá và dao.
Cấu tạo
Hình 1.9. Máy cắt khúc cá rotor
Trong đó:
1. Khung máy
2. Trục rotor
3. Nắp đậy dao
4. Máng hứng khúc cá
5. Cửa tiếp nhận nguyên liệu
6. Rotor chứa cá đưa vào dao cắt
7. Cần gạt cá
Sinh viên thực hiện:
19
Đồ án học phần: Máy và thiết bị chế biến thủy sản
8. Thanh bảo hiểm
9. Động cơ điện
10. Dây curoa
11. Hộp giảm tốc
12. Bộ phận giá đỡ an toàn lao động
13. Puli.
Nguyên lý hoạt động
Nguyên liệu cá sau khi được đánh vảy, cắt vây, mổ bụng, căt đầu, sau đó
được rửa sạch rồi đưa đến máy cắt khúc cá. Tại đây người công nhân dùng tay đưa
cá vào máng tiếp nhận (vị trí đưa cá là phần đầu phải đặt áp sát vào thước ngăn).
Rồi sau đó cho cá rơi từng con 1 vaò rãnh của rotor chứa cá.
Rotor sẽ đưa thân cá vào các lưỡi dao để cắt đều thành từng miếng. Sau khi
qua dao cắt thì rotor sẽ quay tiếp sang mặt bên kia tự động lật úp, khúc cá sẽ rơi
xuống máng hứng, miếng cá tự trượt ra khỏi máng theo độ nghiêng.
Khi động cơ hoạt động, qua truyền động bằng các dây curoa lên puli làm
quay trục dao, trục dao quay 625 vòng/ phút. Trục dao quay sẽ truyền động của bộ
phận giảm tốc bánh răng trục làm quay trục rotor.
Ưu điểm:
Cấu tạo đơn giản, dễ vận hành
Năng suất của máy cao.
Cắt khúc cá đều và đẹp.
Tránh được sự lây nhiễm vi sinh vật vào sản phẩm.
Giảm sức lao động của người.
Nhược điểm
Phải dùng tay đặt từng con lên máng tiếp liệu cho đúng vị trí
Mỗi lần chỉ cắt được một con.
1.5.2. Máy cắt khúc cá gàu tải
Phân cắt thân cá thành nhiều lát ( khúc, miếng) đều nhau trước khi chế biến
đóng hộp.
Máy này hoạt động dựa vào phương thức vận chuyển cá và dao.
Cấu tạo
Hình 1.10. Máy cắt khúc cá gàu tải
Trong đó:
1. Chân khung máy
2. Trục giữ dao và puli
3. Puli
Sinh viên thực hiện:
20
Tải về để xem bản đầy đủ
28 trang
28/03/2022
4200
Bạn đang xem 20 trang mẫu của tài liệu "Đồ án Tính toán, thiết kế máy cắt khúc cá, công suất 1 tấn/giờ", để tải tài liệu gốc về máy hãy click vào nút Download ở trên
File đính kèm:
- do_an_tinh_toan_thiet_ke_may_cat_khuc_ca_cong_suat_1_tangio.pdf
