›
›

Thiết kế và chế tạo máy làm chạo tôm lõi mía

Download
Tạp Chí Khoa Học Giáo Dục Kỹ Thuật Số 39 (12/2016)  
Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật TP. Hồ Chí Minh  
50  
THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO MÁY LÀM CHẠO TÔM LÕI MÍA  
DESIGN AND MANUFACTURING  
A MACHINE FOR SHRIMP PASTE ON SUGAR CANE  
Hà Châu Trinh, Lê Tiến, Hồ Tấn Việt,  
Nguyễn Trọng Tuấn, Nguyễn Trường Thịnh  
Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật TP.HCM  
Ngày tòa soạn nhận bài 5/9/2016, ngày phản biện đánh giá 10/9/2016, ngày chấp nhận đăng 15/9/2016  
TÓM TẮT  
Chạo tôm là một loại món ăn có một lớp thịt xay trộn với tôm xay rồi quấn quanh thân  
cây mía. Hiện nay hầu hết các sản phẩm loại này được bán trên thị trường đều được làm  
bằng tay, do đó việc nghiên cứu và phát triển sản phẩm này là một yêu cầu cấp thiết. Trong  
bài báo này đề cập đến việc nghiên cứu, thiết kế và chế tạo thử được một máy sản xuất chạo  
tôm tự động công suất 240 sản phẩm/ giờ bao gồm các quá trình cấp lõi mía, ép thịt và tôm  
xay vào thân cây mía và định hình. Sản phẩm đáp ứng được các yêu cầu đặt ra của các doanh  
nghiệp sản xuất mặt hàng này là năng suất cao, chất lượng sản phẩm đồng đều, vệ sinh an  
toàn thực phẩm đảm bảo, chi phí đầu tư ban đầu và bảo trình bảo dưỡng thấp.  
Từ khóa: Chạo tôm; máy tự động; khí nén; thực phẩm.  
ABSTRACT  
Shrimp paste on sugar cane (namely, Chao tom loi mia in Vietnamese) is a traditional  
food. The food has core with sugar cane covered by a layer of paste of meat and shrimp.  
Currently, most of the shrimp paste on sugar cane in the market are made by hand, so the  
research and development of an automatic machine for making shrimp paste on sugar cane is  
neccesary. This paper describes the research, design and development the machine with  
capacity of 240 products/hour including delivery of sugar canes, paste of shrimp and meat,  
extrude and forming. The products qualities meet the requirements of food-processing  
enterprises such as high productivity, uniform product quality, food safety assurance, low  
initial investment costs as well as low maintenance.  
Keyworks: Shrimp paste on sugar cane; Automation Machine; Pneumatics; Foods.  
1.  
TỔNG QUAN  
Ngày nay, khoa học công nghệ ngày dụng cơ khí hiện đại vào đời sống hằng ngày,  
càng phát triển, kéo theo đó là sự ra đời của nhất là trong những lĩnh vực thực phẩm, mà  
các robots, dây chuyền, máy móc tự động, cụ thể ở đây là “chạo tôm” – một món ăn hiện  
hiện đại và chính xác,… Việc áp dụng khoa vẫn đang còn sản xuất thủ công ngay cả trong  
học kỹ thuật, cơ khí hiện đại vào sản xuất, vào các nhà máy lớn. Hiện nay các nhà máy sản  
đời sống hằng ngày đã giúp con người nâng xuất sản phẩm này đều được làm thủ công. Do  
cao năng suất sản xuất, tiếp kiệm thời gian đó, vấn đề nghiên cứu, tính toán, thiết kế và  
cũng như chi phí. Đồng thời, nó giúp mọi chế tạo thử nghiệm một loại máy sản xuất  
chuyện trở nên đơn giản hơn. Trên cơ sở áp chạo tôm tự động là nhu cầu cấp thiết hiện  
Tạp Chí Khoa Học Giáo Dục Kỹ Thuật Số 39 (12/2016)  
Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật TP. Hồ Chí Minh  
51  
nay nhằm nâng cao năng suất cho các nhà xuất vừa và nhỏ với mong muốn tự động  
máy, đảm bảo an toàn thực phẩm,…  
hóa, công nghiệp hóa công việc sản xuất  
chạo tôm.  
2.  
NGUYÊN LÝ TẠO HÌNH  
Quá trình tạo chạo tôm là một quá trình  
sử dụng các tác động cơ lý để tạo cho sản  
phẩm có hình dạng và khối lượng nhất định.  
Trong quá trình tạo hình cho sản phẩm chạo  
tôm được thực hiện trong các công đoạn sau  
của các quá trình chế biến và chuẩn bị quá  
trình bao gói. Đối với đa số các sản phẩm  
dạng sệt, tạo hình cho sản phẩm là một quá  
trình được xem như không thể thiếu. Trong  
quy trình sản xuất chạo tôm có thể yêu cầu  
sản phẩm có hình dạng, kích thước và khối  
lượng khác nhau. Tuy nhiên, kích thước, hình  
dạng và khối lượng của sản phẩm được xác  
định bởi nhiều yếu tố khác nhau như hình  
Hình 1. Kích thước chạo tôm thương mại  
thường thấy hiện nay.  
Chạo tôm là một món ăn có dạng hình  
cây, được bao bọc bởi 1 lớp nguyên liệu  
bao gồm tôm và thịt xay được bọc quanh  
một phần cây mía, cây xả hoặc có thể là  
một cây đũa. Nhưng phổ biến nhất và đang  
được thương mại hiện nay là chạo tôm  
được làm bằng mía. Chạo tôm thương mại  
hiện nay đang được làm thủ công trong các  
nhà máy lớn với các kích thước và hình  
dạng khác nhau. Thường hiện nay các nhà  
sản xuất thường đưa ra thị trường nhiều loại  
chạo tôm khác nhau. Tuy nhiên, theo khảo  
sát các loại chạo tôm hiện đang được  
thương mại thì kích thước đường kính  
ngoài khảng 3cm, đường kính cây mía  
khoảng 2cm, chiều dài cây chạo tôm  
khoảng 12-15cm, chiều dài phần cây mía  
bọc tôm khoảng 9cm như hình 1. Qua tìm  
hiểu thực tế cho thấy các công ty sản xuất  
sản phẩm chạo tôm hiện nay đều làm bằng  
thủ công với năng suất không cao, không  
đảm bảo tốt về vấn đề an toàn vệ sinh thực  
phẩm cũng như tạo ra các chất lượng các  
sản phẩm không đồng đều cả về khối lượng,  
hình dáng... Công việc này đối với người  
công nhân là công việc sản xuất bằng tay  
lặp đi lặp lại gây nhàm chán cho công nhân,  
dễ gây mất tập trung và tai nạn lao động.  
Hiện nay trên thế giới và cũng như ở Việt  
Nam chưa ai nghiên cứu và chế tạo máy  
làm chạo tôm tự động để đáp ứng nhu cầu  
cao của các doanh nghiệp, hộ gia đình sản  
161.jpg  
Ống dẫn mía  
Hình 2. Nguyên lý tạo hình chạo tôm.  
Các yêu cầu của việc tạo hình của sản  
phẩm chạo tôm phải đáp ứng các yêu cầu về  
dinh dưỡng và các tính chất cảm quan như  
màu sắc, mùi vị, trạng thái…, về hình dạng  
và kích thước sản phẩm phải đảm bảo sao  
cho việc thực hiện các quá trình tiếp theo sau  
khi tạo hình được dễ dàng theo nguyên lý  
được trình bày ở hình 2. Nguyên lý hoạt  
động của máy làm chạo tôm được trình bày ở  
hình 3. Hỗn hợp chạo tôm được đưa vào bồn  
trộn sau đó cấp cho phễu. Phễu là bộ phận  
dùng để chứa nguyên liệu, vì vậy cần phải  
thiết kế sao cho có thể chứa được một số  
Tạp Chí Khoa Học Giáo Dục Kỹ Thuật Số 39 (12/2016)  
Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật TP. Hồ Chí Minh  
52  
lượng nguyên liệu nhất định có thể đáp ứng đẩy nguyên liệu xuống cơ cấu định hình. Hai  
cho toàn bộ quá trình sản xuất được diễn ra quá trình trên đều được thực hiện thông qua  
một cách liên tục. Phễu được thiết kế và chế các cửa của van 3 ngã. Bộ phận quan trong  
tạo bằng inox 304 để đảm bảo được an toàn nhất của hệ tống là cơ cấu định hình thông  
vệ sinh thực phẩm có thể tích thực chứa được qua van ép có độ côn. Qua bộ phận này thì  
khoảng 2600cm3 hỗn hợp tương đương với mía và nguyên liệu sẽ được định hình thành  
75 cây chạo tôm. Ngoài ra phần đuôi phễu cây chạo tôm. Bộ phận này gồm có 2 chi tiết  
được nối với ống trục dài chứa trục vít tải để ghép lại với nhau bằng ren. Bao gồm chi tiết  
đùn nguyên liệu. Bộ phận điều phối nhiên ngoài là van có độ côn và chi tiết trong là ống  
liệu cho các chu kỳ hút/định lượng và dẫn mía – gọi chung là ống dẫn mía có độ  
cấp/định hình là van 3 ngã. Van 3 ngã là bộ côn. Ngoài ra còn có bộ phận cấp mía tự  
phận dùng để đóng – mở hai cửa hút nguyên động có chức năng cung cấp mía cho hệ  
liệu từ phễu cũng như đẩy nguyên liệu xuống thống (mía đã được cắt thành đoạn xếp lên  
cơ cấu định hình của quá trình. Xylanh hút và phễu mía) tự động cho quá trình . Vật liệu  
đẩy hỗn hợp có cấu tạo và chức năng tương dùng vẫn là inox 304 để đảm bảo an toàn vệ  
tự như một xylanh – piston. Bộ phận này sinh thực phẩm theo quy định về máy thực  
dùng để tạo lực hút từ phễu xuống, đồng thời phẩm. Mô hình thiết kế cơ khí máy tự động  
làm buồng chứa nguyên liệu cho quá trình làm chạo tôm được trình bày ở hình 4.  
Phễu và vít tải hỗn  
hợp chạo tôm  
Xylanh đóng  
mở van 3 ngã  
Xylanh hút và đẩy hỗn  
hợp chạo tôm  
Van ba ngã  
Lõi mía  
Ống đựng mía  
Hình 3. Nguyên lý máy làm chạo tôm tự động.  
3.  
THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN  
Với yêu cầu định hình như phần trên,  
thì sơ đồ hành trình bước của các xylanh khí  
nén để điều khiển của hê thống làm chạo tôm  
như hình 5. Khi nhấn nút START . Các  
xylanh được đưa về vị trí ban đầu. Các vị trí  
này được nhận biết bởi các cảm biến vị trí  
tương ứng. Khi hệ thống nhận được các tín  
hiệu ban đầu (tức s1, s3, s5), hệ thống điều  
khiển xylanh A đi ra để mở cửa A của van 3  
ngã. Đồng thời là quá trình kích động cơ  
quay để quay vít tải, đùn nguyên liệu xuống  
Hình 4. Mô hình máy thiết kế cơ khí của máy  
làm chạo tôm tự động.  
Tạp Chí Khoa Học Giáo Dục Kỹ Thuật Số 39 (12/2016)  
Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật TP. Hồ Chí Minh  
53  
cửa A của van 3 ngã để chuẩn bị cho quá  
trình hút nguyên liệu. Khi xylanh A đi ra  
chạm s2, hệ thống sẽ điều khiển xylanh B di  
chuyển từ s4 đến s3 để hút nguyên liệu đã  
được vít tải đùn xuống cửa A của van 3 ngã.  
Xylanh B hút nguyên liệu, đi hết hành trình  
cảm biến s3 sẽ được kích hoạt, làm cho  
xylanh A trở về vị trí đầu làm đóng cửa A lại,  
đồng thời mở cửa B của van 3 ngã.  
Chuẩn bị cho quá trình đẩy nguyên liệu  
tới khu vực định hình. Khi xylanh A về hết  
hành trình, cửa B đã mở (s1 có tín hiệu). Hệ  
thống sẽ điều khiển xylanh C đi từ s5 đến s6  
để đẩy mía tới khu vực định hình. Trên đoạn  
đường di chuyển của xylanh C có 1 vị trí s7  
(cây mía đã vào được khu vực định hình).  
Khi hệ thống nhận được tín hiệu s7 (cây mía  
đã vào khu vực định hình).  
Hình 7. Máy làm chạo tôm tự động.  
Hệ thống sẽ điều khiển xylanh B đi từ vị  
trí s3 đến s4 để đẩy nguyên liệu xuống khu  
vực định hình. Quá trình đẩy nguyên liệu  
song song với quá trình cấp mía. Kết thúc  
quá trình này thì xylanh B đã tới vị trí s4, xy  
lanh C tới vị trí s6. Sau đó, xylanh C sẽ được  
đưa về vị trí ban đầu. Các xylanh khác giữ  
nguyên vị trí – kết thúc 1 chu trình, chuẩn bị  
cho chu trình tiếp theo. Từ những thiết kế và  
lưu đồ trên chúng ta sẽ thiết kế mạch điện  
điều khiển hệ thống truyền động khí nén với  
3 xylanh A, B và C như hình 6.  
1
S2  
Xyalnh A  
0
1
S1  
S4  
Xyalnh B  
0
1
S3  
S6  
4.  
THỰC NGHIỆM VÀ ĐÁNH GIÁ  
KẾT QUẢ  
Xyalnh C  
0
S5  
Sau khi tiến hành phân tích đánh giá và  
Hình 5. Sơ đồ hành trình bước điều khiển các  
xylanh khí nén của máy làm chạo tôm tự động.  
thiết kế, thì mô hình máy làm chạo tôm tự  
động được chế tạo như hình 7. Máy có các  
thông số được trình bày trong Bảng 1.  
S3  
S4  
S5  
S7  
S6  
S1  
S2  
4
5
2
3
4
5
2
3
4
5
2
3
Y1  
Y2  
Y3  
Y4  
Y5  
Y6  
Bảng 1. Thông số kỹ thuật của máy làm chạo  
tôm tự động  
1
1
1
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10  
11  
12  
13  
14  
15  
16  
+24V  
K4  
N
K4  
1N  
S4  
S6  
K1  
K2  
K1  
K2  
K2  
K3  
STT  
Đặc tính  
Thông số  
S3  
S5  
K1  
K2  
K3  
RS  
S2  
S7  
S1  
1
Kích thước máy  
1000  
x700mm  
K3  
K1  
K2  
2
3
4
5
Khối lượng  
Năng suất  
78 kg  
240 sp/h  
220V  
ST  
K4  
K2  
K3  
K1  
K1  
K2  
K3  
Y1  
Y2  
Y3  
Y4  
Y5  
Y6  
0V  
Hiệu điện thế  
1
3
8
5
6
11  
13  
4
7
8
12  
14  
6
4
9
16  
Năng lượng điện tiêu  
thụ  
0.12KWh  
Hình 6. Sơ đồ mạch điện điều khiển 3 xylanh  
khí nén của máy làm chạo tôm tự động.  
6
Thể tích chứa hỗn hợp  
2600cm3  
Tạp Chí Khoa Học Giáo Dục Kỹ Thuật Số 39 (12/2016)  
Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật TP. Hồ Chí Minh  
54  
Bảng 2. Mối quan hệ giữa khối lượng, chiều  
dài, đường kính của chạo tôm  
7
8
Số lượng lõi mía  
chứa trong hộp  
30 lõi  
Chiều dài chạo tôm  
(có thể điều chỉnh  
chiều dài hành trình)  
50 - 150 mm  
STT Vận tốc  
Đường kính  
Khối  
lượng  
xylanh đẩy ngoài chạo  
mía (V)  
0.06 m/s  
0.07 m/s  
0.08 m/s  
0.09 m/s  
0.1m/s  
tôm ( D )  
3.15 cm  
3.05 cm  
3.00 cm  
2.90 cm  
2.75 cm  
chạo tôm  
9
Đường kính chạo  
tôm (điều chỉnh ống  
côn định hình)  
25 - 50 mm  
1
2
3
4
5
200g  
170g  
160g  
150g  
130g  
Sau khi chế tạo, nhóm đã tiến hành hàng  
loạt các thử nghiệm các đặc tính của máy  
như khả năng hút, đẩy nguyên liệu, khả năng  
định hình sản phẩm, khả năng cấp mía tự  
động của phễu, khả năng đùn nguyên liệu của  
trục vít tải và khả năng điều khiển của van 3  
ngã. Tất cả các đặc tính thử nghiệm đều đạt  
yêu cầu đề ra như hình 8.  
Để đáp ứng được điều đó chúng ta  
phải sử dụng thêm van điều áp để cho  
nguồn khí cấp vào xylanh luôn ổn định ở  
một mức áp suất tính toán. Sau quá trình  
thử nghiệm, điều chỉnh tiết lưu khí vào các  
xylanh B và C để thay đổi vận tốc thì nhóm  
đã đưa ra kết luận với năng suất là 15 giây/  
sản phẩm thì chất lượng sản phẩm sẽ tốt  
nhất theo mối quan hệ giữa các thông số đạt  
được của chất lượng sản phẩm như Bảng 2.  
Một trong những yêu cầu đầu tiên để đánh  
giá tính đáp ứng của máy là cần phải thực  
nghiệm về chất lượng sản phẩm và năng  
suất của máy. Trong việc xác định các yếu  
tố kỹ thuật ảnh hưởng đến chất lượng sản  
phẩm bao gồm: Độ côn của ống côn định  
hình, tốc độ của xylanh, phối hợp giữa  
xylanh B và C, độ ổn định của áp suất khí  
nén và tốc độ quay trục vít tải đùn nguyên  
liệu. Như vậy, vận tốc xylanh đẩy mía  
khoảng 0.08 m/s là đường kính cây chạo  
tôm đạt yêu cầu đã đề ra. Ngoài các yếu tố  
về kỹ thuật thì cũng có sự tác động về độ  
kết dính, mềm dẻo của nguyên liệu. Tất cả  
đều qua quá trình thực nghiệm để điều  
chỉnh một cách hợp lý. Sau khi thử nghiệm  
nhiều lần, điều chỉnh vận tốc các xylanh  
cũng như động cơ như trong hình 9. Nhóm  
đưa ra kết luận năng suất của máy có thể  
đạt được là 240 sản phầm/giờ thì chất  
lượng sẽ được đảm bảo nhất.  
Sau khi thiết kế, chúng tôi đã tiến hành  
chế tạo máy làm chạo tôm tự động sử dụng  
van ép có độ côn để ép nguyên liệu bám vào  
cây mía và định hình sản phẩm với các thông  
số như Bảng 1. Trong quá trình thử nghiệm,  
chúng tôi đã tiến hành sử dụng van ép có độ  
côn để ép nguyên liệu bám vào cây mía và  
định hình sản phẩm với các thông số đã đề ra.  
Ngoài ra, máy còn được thử nghiệm để đánh  
giá khả năng hút nguyên liệu, khả năng hoạt  
động của cụm van ép, khả năng điều khiển  
van 3 ngã bằng xylanh,… Thông qua quá  
trình thực nghiệm, chúng tôi đã xác định các  
yếu tố kỹ thuật ảnh hưởng đến chất lượng  
của sản phẩm bao gồm: Độ ổn định của áp  
suất khí nén, vận tốc của xylanh, khả năng  
phối hợp của 2 xylanh, độ côn của van. Áp  
suất của khí nén yêu cầu phải ổn định trong  
toàn quá trình hoạt động.  
Hình 8. Kết quả với nhiều kích thước  
khác nhau.  
Tạp Chí Khoa Học Giáo Dục Kỹ Thuật Số 39 (12/2016)  
Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật TP. Hồ Chí Minh  
55  
5. KẾT LUẬN  
Bài báo đã trinh bày tóm tắt việc thiết  
kế và chế tạo máy làm chạo tôm tự động.  
Máy đã cắt giảm quá trình thao tác bằng tay  
trong việc: Cấp mía tự động; Ép và định hình  
cây chạo tôm. Việc sử dụng máy là hiệu quả  
hơn vì máy có thể làm việc 24/7 trừ những  
thời gian bảo trì bảo dưỡng. Hơn thế nữa là  
việc sử dụng máy giúp đảm bảo việc vệ sinh  
an toàn thực phẩm hơn, có tính công nghiệp  
hóa, tự động hóa hơn so với làm bằng tay. Có  
thể kết hợp với các hệ thống khác trong dây  
chuyền sản xuất.  
LỜI CẢM ƠN  
Xin chân thành cảm ơn Trường Đại học  
Sư phạm Kỹ thuật TP.HCM đã hỗ trợ tài  
chính cho dự án này.  
Hình 9. Biểu đồ quan hệ giữa vận tốc xylanh  
đẩy với đường kính và khối lượng chạo tôm.  
TÀI LIỆU THAM KHẢO  
[1] Nguyễn Trường Thịnh và Nguyễn Ngọc Phương, Sổ tay Cơ điện tử, NXB Đại học Quốc  
gia TP.HCM, 2016.  
[2] Lê Văn Việt Mẫn, Công nghệ chế biến thực phẩm, NXB Đại học Quốc gia TP.HCM, 2011.  
[3] Trịnh Chất và Lê Văn Uyển, Tính toán thiết kế hệ dẫn động cơ khí tập một, NXB Giáo  
dục Việt Nam, 2006.  
[4] Trần Văn Địch, Tự động hóa quá trình sản xuất, NXB Khoa học kỹ thuật, 2001.  
[5] Nguyễn Ngọc Phương và Nguyễn Trường Thịnh, Hệ thống điều khiển tự động bằng khí  
nén, NXB Giáo dục, 2012.  
[6] Nguyễn Doãn Ý, Xử lý số liệu thực nghiệm trong kỹ thuật, NXB Khoa học kỹ thuật, 2009.  
Tác giả chịu trách nhiệm bài viết:  
Nguyễn Trường Thịnh  
Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật TP.HCM  
Email: [email protected]  
pdf 6 trang yennguyen 12660 Free
Download
Bạn đang xem tài liệu "Thiết kế và chế tạo máy làm chạo tôm lõi mía", để tải tài liệu gốc về máy hãy click vào nút Download ở trên

File đính kèm:

  • pdfthiet_ke_va_che_tao_may_lam_chao_tom_loi_mia.pdf