Nghiên cứu giải pháp tự động lấy bánh tráng rế bằng quạt hút cao áp trong kỹ thuật cơ khí

Nghiên cứu giải pháp lấy bánh tráng rế tự động bằng quạt hút cao áp trong luận văn thạc sĩ kỹ thuật cơ khí. Tối ưu hóa quy trình sản xuất.

• Tác giả: Nguyễn Nghĩa Danh
• Người hướng dẫn: PGS. Trần Doãn Sơn
• Trường học: Đại học Bách Khoa - ĐHQG - HCM
• Chuyên ngành: Kỹ thuật cơ khí
• Đề tài: Giải Pháp Tự Động Lấy Bánh Tráng Rế Bằng Quạt Hút Cao Áp
• Loại tài liệu: luận văn thạc sĩ
• Năm xuất bản: 2021
• Địa điểm: Thành phố Hồ Chí Minh

Tóm tắt

I. Giới thiệu chung

Đề tài "Giải pháp tự động lấy bánh tráng rế bằng quạt hút cao áp" được thực hiện nhằm khắc phục những hạn chế trong quy trình sản xuất bánh tráng rế hiện tại. Việc tự động hóa trong ngành thực phẩm không chỉ giúp nâng cao năng suất mà còn đảm bảo chất lượng sản phẩm. Đặc biệt, trong bối cảnh ngành thực phẩm ngày càng phát triển, việc áp dụng công nghệ tự động vào sản xuất là một yêu cầu cấp thiết. Nghiên cứu này tập trung vào việc thiết kế và chế tạo một mô hình máy móc tự động có khả năng lấy bánh tráng rế một cách chính xác và hiệu quả.

1.1. Tầm quan trọng của việc tự động hóa

Tự động hóa trong sản xuất bánh tráng không chỉ giúp giảm thiểu sức lao động mà còn nâng cao độ chính xác trong quy trình sản xuất. Việc sử dụng quạt hút cao áp trong việc lấy bánh tráng rế cho phép cải thiện hiệu suất và đảm bảo bánh được lấy ra một cách an toàn, không bị hư hại. Theo nghiên cứu, việc áp dụng công nghệ này đã giúp nâng cao năng suất lên đến 100% với độ chính xác ± 1 mm trong việc thả bánh lên băng tải. Điều này không chỉ tiết kiệm thời gian mà còn tối ưu hóa quy trình sản xuất, từ đó đáp ứng nhu cầu thị trường ngày càng cao.

II. Thiết kế hệ thống

Hệ thống hút được thiết kế với các tiêu chí cụ thể nhằm đảm bảo hiệu quả trong việc lấy bánh tráng rế. Cụm đầu hút được thiết kế để tạo ra áp suất chân không cần thiết để hút bánh một cách hiệu quả. Việc lựa chọn quạt hút phù hợp là rất quan trọng, vì nó ảnh hưởng trực tiếp đến hiệu suất của toàn bộ hệ thống. Các thông số kỹ thuật của quạt được tính toán và lựa chọn dựa trên yêu cầu thực tế của quy trình sản xuất.

2.1. Thiết kế cụm đầu hút

Cụm đầu hút được thiết kế với các lỗ hút có kích thước phù hợp để tạo ra áp suất chân không hiệu quả. Thiết kế này không chỉ đảm bảo khả năng hút bánh mà còn giảm thiểu tối đa việc hư hại bánh trong quá trình lấy. Các nghiên cứu cho thấy rằng, việc tối ưu hóa thiết kế cụm đầu hút có thể tăng cường đáng kể hiệu suất của hệ thống, đồng thời giảm thiểu chi phí sản xuất. Điều này chứng tỏ rằng, việc áp dụng công nghệ chế biến hiện đại vào sản xuất bánh tráng là một xu hướng tất yếu.

2.2. Tính toán và lựa chọn quạt hút

Quá trình tính toán và lựa chọn quạt hút cao áp được thực hiện dựa trên các thông số kỹ thuật cụ thể của bánh tráng rế. Các yếu tố như áp suất cần thiết, lưu lượng khí và hiệu suất năng lượng đều được xem xét kỹ lưỡng. Việc lựa chọn quạt hút không chỉ ảnh hưởng đến hiệu suất của hệ thống mà còn quyết định đến độ bền và tuổi thọ của thiết bị. Một quạt hút được thiết kế tốt sẽ giúp hệ thống hoạt động ổn định và hiệu quả trong thời gian dài.

III. Thử nghiệm và đánh giá

Sau khi hoàn thành việc chế tạo, mô hình được tiến hành thử nghiệm để đánh giá tính hiệu quả của hệ thống. Các thử nghiệm không tải và có tải được thực hiện để kiểm tra khả năng hoạt động của máy móc tự động. Kết quả cho thấy, hệ thống hoạt động ổn định với hiệu suất cao, đáp ứng đầy đủ các tiêu chí đã đề ra. Việc thử nghiệm này không chỉ giúp xác định được những điểm mạnh của hệ thống mà còn chỉ ra những vấn đề cần cải thiện trong tương lai.

3.1. Thử nghiệm không tải

Thử nghiệm không tải được thực hiện để kiểm tra khả năng hoạt động của hệ thống mà không có bánh tráng trong quá trình thử nghiệm. Qua đó, các thông số kỹ thuật của quạt hút được theo dõi và điều chỉnh để đảm bảo hoạt động hiệu quả. Kết quả thử nghiệm cho thấy, hệ thống hoạt động mượt mà, không xảy ra sự cố nào trong suốt quá trình thử nghiệm.

3.2. Cải tiến mô hình

Dựa trên các kết quả thử nghiệm, một số cải tiến đã được thực hiện để tối ưu hóa hiệu suất của hệ thống. Việc điều chỉnh kích thước lỗ hút và áp suất chân không đã giúp tăng cường khả năng lấy bánh mà không làm hư hại sản phẩm. Các thay đổi này đã chứng minh được tính khả thi và hiệu quả trong việc áp dụng giải pháp công nghệ mới vào sản xuất bánh tráng rế.

IV. Kết luận

Nghiên cứu về giải pháp tự động lấy bánh tráng rế bằng quạt hút cao áp đã chỉ ra rằng việc ứng dụng công nghệ tự động hóa vào quy trình sản xuất không chỉ nâng cao năng suất mà còn cải thiện chất lượng sản phẩm. Hệ thống được thiết kế và chế tạo có khả năng hoạt động ổn định, đáp ứng các yêu cầu kỹ thuật đề ra. Đây là bước tiến quan trọng trong việc hiện đại hóa quy trình sản xuất bánh tráng rế, đồng thời mở ra cơ hội cho việc áp dụng công nghệ mới trong ngành thực phẩm.

4.1. Tính ứng dụng thực tiễn

Giải pháp này không chỉ mang lại lợi ích cho các cơ sở sản xuất bánh tráng rế mà còn có thể áp dụng cho nhiều lĩnh vực khác trong ngành thực phẩm. Việc tự động hóa quy trình sản xuất sẽ giúp tiết kiệm chi phí lao động, nâng cao hiệu quả sản xuất và đảm bảo chất lượng sản phẩm. Hơn nữa, việc áp dụng công nghệ hiện đại vào sản xuất thực phẩm cũng góp phần nâng cao giá trị và sức cạnh tranh của sản phẩm trên thị trường.

Trích đoạn nội dung tài liệu

CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN Nội dung cơ bản được đề cập trong chương này để giải thích lý do của việc thực hiện đề tài Nghiên cứu giải pháp lấy bánh tráng rế tự động sử dụng quạt hút cao áp. Chương này cung cấp một vài thông tin cụ thể về nguồn gốc, phân bố, giá trị của bánh tráng rế, công nghệ chế biến, nhu cầu thị trường và tình hình sản xuất hiện nay.1 NGUỒN GỐC, PHÂN BỐ VÀ GIÁ TRỊ CỦA BÁNH TRÁNG RẾ Bánh tráng rế là một trong những sản phẩm truyền thống mang đậm nét bản sắc dân tộc Việt Nam. Bánh hình tròn, dạng vân lưới, được đan bởi các sợi bột nhỏ từ hỗn hợp bột gạo, bột năng, bột mì cùng nước với tỉ lệ phù hợp.

Không biết bánh tráng rế có từ bao giờ và do ai nghĩ ra, chỉ biết rằng bánh tráng rế được dùng để cuốn chả giò rế, là một sản phẩm sáng tạo độc đáo của người Tiền Giang.1: Hình dạng bánh tráng rế thực tế [2] Tại Việt Nam, bánh tráng rế được dùng để làm nhiều món ăn khác nhau và được nhiều người ưa thích. Do đó, nghề làm bánh tráng rế cũng bắt đầu phát triển từ sản xuất nhỏ với kỹ thuật đơn giản, phương tiện thô sơ nay đã trở thành sản xuất quy mô lớn với kỹ thuật được cải tiến và có sự hỗ trợ của máy móc. HVTH: NGUYỄN NGHĨA DANH_1970225 3 LUẬN VĂN THẠC SĨ Hình 1.2: Một cơ sở sản xuất bánh tráng rế thủ công [4] 1.1 Phân bố Hiện nay bánh tráng rế ngày càng phổ biến. Trong mấy năm gần đây loại bánh tráng này rất được ưu chuộng và được sản xuất ngày càng rầm rộ hiện nay.

Công nghệ sản xuất hoàn toàn khác với bánh tráng thông thường. Các làng nghề sản xuất bánh tráng rế phân bố chủ yếu ở tỉnh Tiền Giang và dần lan ra các tỉnh xung quanh, khu vực Tây Nam Bộ. Sản phẩm này đã được phân bố rộng rãi khắp mọi nơi nhưng nhiều nhất vẫn là khu vực phía Nam. Hồ Chí Minh, ta có thể mua bánh tráng rế ở các tạp hóa trong các khu chợ như Chợ Kim Biên, Chợ Lớn, Chợ Bình Tây… 1.2 Giá trị của bánh tráng rế Bánh tráng rế là sản phẩm được làm từ hỗn hợp bột gạo, bột năng, bột mì mà trong đó bột gạo là nguyên liệu chính.

Tuy cũng làm từ gạo nhưng bánh tráng rế lại có hình dáng đẹp với những sợ bột mảnh mai đan xen nhau nên hương vị rất thơm ngon. Sau đây là một số món ăn được chế biến từ vỏ bánh tráng rế rất thông dụng trong các nhà hàng, hàng quán, gia đình… HVTH: NGUYỄN NGHĨA DANH_1970225 4 LUẬN VĂN THẠC SĨ Hình 1.3: Bánh cuốn chả giò thịt [5] Hình 1.4: Bánh cuốn chả giò tôm [6] 1.2 Công nghệ sản xuất bánh tráng rế Ngày nay, các món ăn làm từ vỏ bánh tráng rế ngày càng thịnh hành. Trước tình hình đó, có nhiều cơ sở sản xuất bánh tráng rế thủ công được hình thành nhằm đáp ứng nhu cầu tiêu thụ một lượng lớn bánh hằng ngày trên thị trường. Tuy nhiên, hiện nay HVTH: NGUYỄN NGHĨA DANH_1970225 5 LUẬN VĂN THẠC SĨ khó khăn lớn nhất của các cơ sở sản xuất là vấn đề về kỹ thuật, an toàn vệ sinh thực phẩm.

Đa số các cơ sở sản xuất đều ở dạng sản xuất thủ công nên năng suất thấp, chất lượng sản phẩm không đồng đều phụ thuộc nhiều vào tay nghề của công nhân 1.1 Phương pháp làm bánh truyền thống Công nghệ chế biến vỏ bánh tráng rế có thể khái quát thành những công đoạn sau: - Cân đong nguyên liệu Đây là một công đoạn rất quan trọng để đạt được độ dẻo và dai của bánh. Theo khảo sát và tìm hiểu tại một số cơ sở sản xuất bánh tráng rế thủ công, dựa vào kinh nghiệm của người làm bánh thì nguyên liệu trước khi đưa vào sản xuất gồm bột gạo (82%), bột mỳ (8%), bột năng (8%) và các phụ gia khác (2%). Các nguyên liệu này được trộn với một lượng nước để thành bột dạng lỏng, tỉ lệ pha chế có thể là 1kg bột khô và 0,5 kg nước.5: Định lượng bột [7] - Nhào bột Công đoạn này cực kỳ quan trọng. Để hỗn hợp bột lỏng và thuận tiện cho việc tráng bánh, người công nhân phải hòa trộn thật kỹ sao cho tất cả bột khô đều hấp thụ nước và không được quá loãng.

HVTH: NGUYỄN NGHĨA DANH_1970225 6 LUẬN VĂN THẠC SĨ Hình 1.6: Quá trình nhào bột bằng tay Hình 1.7: Quá trình nhào bột bằng máy - Ủ bột Thời gian ủ bột thường 4-8 giờ cho bột nở dẻo. Tùy theo điều kiện thời tiết mà thời gian ủ bột khác nhau, trời nóng khối bột trương nở nhanh, trời lạnh khối bột trương nở chậm. Trong giai đoạn này hỗn hợp bột lỏng có nhiều sự chuyền biến hóa học tạo nên hương vị thơm ngon và giá trị dinh dưỡng cho bánh. HVTH: NGUYỄN NGHĨA DANH_1970225 7 LUẬN VĂN THẠC SĨ - Tạo hình bánh tráng rế Người công nhân chuẩn bị sẵn chảo không dính đặt trên bếp lửa nhỏ.

Sau đó, cho dung dịch bột vào lon rế, lon này được đục nhiều lỗ nhỏ ở dưới đáy, mỗi lỗ cách đều nhau 4mm, đường kính của mỗi lỗ là 3mm, khi dung dịch bột chảy xuống các lỗ sẽ tạo thành những sợi bột nhỏ để rế. Thao tác rế bột: Tay phải cầm lon rế có chứa dung dịch bột đưa lên cách mặt chảo khoảng 25 – 30 cm xoay tròn đều ba vòng theo khuỷa tay, rồi rế tiếp bốn vòng tròn đều theo cổ tay để tạo thành mạng lưới rế trên chảo, đường kính khoảng 12 - 18 cm tùy theo rế bánh lớn hay bánh nhỏ. Sau đó tay trái cầm dụng cụ gạt để gạt dòng chảy của bột và lấy lon rế ra khỏi chảo. Thao tác rế phải thật nhanh và uyển chuyển để rải bột thành dạng một tấm lưới (rế), sợi bột càng mịn thì bánh càng đẹp.

Đợi đến khi bột chín thì lấy bánh ra ngay. Thường thì mất từ 12 đến 15s để tráng xong một chiếc bánh.8: Tạo hình bánh tráng rế [8] - Đóng gói bao bì sản phẩm Thông thường thì một gói sản phẩm nặng 100gr sẽ chứa 25 đến 30 vỏ bánh. HVTH: NGUYỄN NGHĨA DANH_1970225 8 LUẬN VĂN THẠC SĨ Hình 1.7: Tạo hình bánh tráng rế [9] 1.2 Công nghệ bột Chất lượng bánh tráng rế phụ thuộc rất nhiều vào tính chất công nghệ bột. Việc hiểu rõ về thành phần, tính chất của nguyên liệu làm bánh tráng rế có ý nghĩa quan trọng trong việc tính toán, thiết kế và chế tạo thiết bị sản xuất bán tự động.

Nội dung phần này cung cấp những cơ sở khoa học của việc sản xuất bánh tráng, tìm hiểu về đặc điểm của các thành phần nguyên liệu chính của bột như bột mì, bột gạo… 1.1 Cơ sở khoa học của sản xuất bánh tráng rế Kỹ thuật sản xuất bánh tráng phụ thuộc rất nhiều vào tính chất công nghệ của bột, đó là khả năng tạo màng. Khả năng tạo màng lại phụ thuộc vào nhiều yếu tố, trong đó quan trọng nhất là cấu tạo và thành phần của tinh bột. - Tỷ lệ amylose và amylopectin trong nguyên liệu Trong sản xuất bánh tráng, chỉ tiêu quan trọng nhất của sản phẩm chính là độ dai của bánh, độ dai này được quyết định bởi hàm lượng amylopectin của tinh bột, loại tinh HVTH: NGUYỄN NGHĨA DANH_1970225 9 LUẬN VĂN THẠC SĨ bột nào có hàm lượng amylopectin cao hơn thì màng tạo thành sẽ có độ dai lớn hơn [10].1: Hàm lượng amylase và amylopectin trong một số loại tinh bột Tinh bột Amylose (%) Amylopectin (%) Lúa mì 25.3 Từ bảng trên, ta thấy gạo nếp và khoai mì có hàm lượng amylopectin cao nhất, do đó sản phẩm bánh tráng tạo thành sẽ có độ dai tốt nhất. Độ dai của sản phẩm giảm dần khi chọn nguyên liệu từ gạo tẻ đến lúa mì.

- Khả năng tạo màng Cơ chế: Các phân tử tinh bột (amylose và amylopectin) sẽ dàn phẳng ra, sắp xếp lại và tương tác trực tiếp với nhau bằng liên kết hydro hoặc gián tiếp qua phân tử nước. Quá trình tạo màng bánh tráng có thể gồm ba giai đoạn sau: + Giai đoạn 1: Nước trên bề mặt bốc hơi, nồng độ tinh bột tăng lên, các phân tử tinh bột dịch gần nhau, hướng từ biên vào tâm dưới tác dụng của dòng môi trường phân tán, sắp xếp thành lớp đơn đặc. + Giai đoạn 2: Nước nằm giữa các phân tử tinh bột tiếp tục bốc hơi, các phân tử tinh bột tiếp xúc nhiều hơn và bị biến dạng. Sức căng bề mặt có khuynh hướng làm co bề mặt của hệ thống.

Có thể thêm vào các chất hóa dẻo để tạo ra màng có độ đồng đều hơn. + Giai đoạn 3: Khi tiếp xúc, các phân tử tinh bột bắt đầu thể hiện lực gắn kết. Các tính chất cơ lý của màng sẽ phụ thuộc vào các hiện tượng xảy ra trong giai đoạn này. Khi khô, thể tích màng bị giảm, dẫn đến sự co ngót chiều dày và xuất hiện ứng suất nội.

Sự co ngót màng càng lớn khi nồng độ tinh bột càng nhỏ và sự hydrate hóa càng HVTH: NGUYỄN NGHĨA DANH_1970225 10 LUẬN VĂN THẠC SĨ cao. Do đó, người ta thường thêm vào các chất pha loãng để làm giảm sự hydrate hóa và do đó giảm sự co ngót. - Các yếu tố ảnh hưởng đến chất lượng sản phẩm bánh tráng rế + Quá trình sấy bánh tráng rế: Đây là quá trình quan trọng nhất trong quy trình sản xuất bánh tráng, nếu thực hiện quá trình này không đạt yêu cầu thì bánh tráng dễ vỡ. + Quá trình tạo màng: Phụ thuộc vào nồng độ dung dịch, quá trình bốc hơi nước, phụ gia.

+ Tỷ lệ amylose/amylopectin: Amylose làm sản phẩm cứng giòn, hút nước kém. Amylopectin làm sản phẩm dẻo, hút nước tốt. Sản phẩm bánh tráng từ nguồn tinh bột giàu amylopectin có chất lượng tốt hơn từ nguồn tinh bột giàu amylase.2 Nguyên liệu  Bột gạo - Thành phần hóa học: Thành phần dinh dưỡng trong hạt gạo thay đổi tùy theo giống, điều kiện canh tác, thổ nhưỡng. Sau năng suất hạt, chất lượng quan trọng nhất.

Gạo có vô số kiểu chiều dài hạt khác nhau. Hình dạng hạt (tỷ lệ giữa chiều dài và chiều rộng hạt) tùy theo những vùng khác nhau (Prasad, 2002). Bảng sau đưa ra phân loại tiêu chuẩn kích thước hạt.2: Phân loại các tiêu chuẩn hạt gạo Kích thước Chiều dài Cấp độ Hình dạng Tỷ lệ Cấp độ (mm) dài/rộng Dài nhất 7.1 7 Các giống khác nhau có kiểu và cường độ mùi thơm khác nhau. Hương thơm trong gạo là do chất hóa học diacetyl- 1 pyroproline tạo nên.

- Chất lượng dinh dưỡng và hương vị HVTH: NGUYỄN NGHĨA DANH_1970225 11 LUẬN VĂN THẠC SĨ + Hương vị: vị ngon hoặc hương thơm trong gạo được tạo bởi hóa chất diacetyl-1- pyroproline.