Đặt vấn đề Việt Nam là một nƣớc có truyền thống về sản xuất nông nghiệp, xuất phát từ thực tế đất nƣớc ta đƣợc thiên nhiên ƣu đãi về thời tiết, khí hậu nhiệt đới, đất đai phì nhiêu, phong phú đa dạng về các loại nông sản. Sản xuất các sản phẩm nông nghiệp làngành hàng có tính chiến lƣợc quan trọng trong kế hoạch phát triển kinh tế hiện nay. Để nâng cao các giá trị các sản phẩm nông sản nhằm tăng giá trị tiêu thụ trong nƣớc và xuất khẩucủa các loại sản phẩm này, ngoài việc thay đổi giống cây trồng và kỹ thuật canh tác thì việc chế biến cũng góp phần quan trọng. Một quy trình chế biến đƣợc hỗ trợ bởi các loại máy móc và thiết bị hợp lý cũng làm tăng giá trị chất lƣợng các loại sản phẩm, làm tăng năng suất, tỉ lệ thành phẩm cao, giảm đƣợc phế phẩm.
Trong vấn đề nâng cao khả năng cạnh tranh thì chất lƣợng và giá cả phải đƣợc đặt lên hàng đầu. Chế biến nông sản là một ngành sản xuất đƣợc nhiều nƣớc trên thế giới quan tâm. Hiện nay nhiều nƣớc trên thế giới đã không ngừng đầu tƣ công sức cho lĩnh vực nghiên cứu, chế tạo ra các thiết bị phục vụ cho việc bảo quản và chế biến nông sản. Đây không chỉ là ngành sản xuất mang lại nhiều lợi nhuận cho nhà đầu tƣ mà nó góp phần tạo việc làm, tăng thu nhập cho ngƣời nông dân và giải quyết một số vấn đề xã hội.
Hiện nay, trong điều kiện nƣớc ta việc bảo quản và chế biến nông sản còn gặp nhiều hạn chế khó khăn do thiếu máy móc và thiết bị chƣa có hiệu quả cao. Phần lớn, các thiết bị máy móc trong nƣớc chƣa đáp ứng yêu cầu thực tế. Nó làm giảm năng suất cũng nhƣ chất lƣợng sản phẩm gây lãng phí lớn về nguyên vật liệu, dẫn tới chi phí giá thành cao khó cạnh tranh đƣợc. Vì vậy, việc áp dụng khoa học kỹ thuật vào trong lĩnh vực chế biến nông sản phải đƣợc xem trọng.
Tuy nhiên, vấn đề này còn gặp nhiều hạn chế, khó khăn và 1 chƣa đƣợc đầu tƣ đúng mức. Đặc biệt, trong lĩnh vực chế tạo ra các loại máy bóc tách vỏ các loại nông sản. Đó là khâu ban đầu trong công đoạn chế biến nôngsản, khâu này rất quan trọng, quyết định đến chất lƣợng và giá thành sản phẩm. Quá trình chế biến, khâu bóc vỏ là khâu tốn nhiều công sức và thời gian.
Đa số việc bóc tách vỏ bằ ng tay chƣa đem lại hiệu quả cao không phù hợp với quy mô sản xuất. Thực tế, ở nƣớc ta cũng đã chế tạo thành công các loại máy tách vỏ tự động các loại hạt và củ quả nhƣ: máy tách hạt điều, hạt đậu, máy gọt vỏ khoai lang…giải phóng phần nào sức lao động cho nông dân cũng nhƣ công nhân trong các xƣởng chế biến. Tuy nhiên, không phải bất cứ các loại vỏ nông sản nào cũng bóc bằng máy đƣợc vì chúng có cấu tạo hình dáng và tính chất khác nhau: có loại thì vỏ dày, loại thì vỏ mỏng, biên dạng cũng khác nhau. Trong quá trình bóc tách vỏ nảy sinh ra nhiều phế phẩm gây khó khăn cho nhà chế tạo.
Vì vậy, cần phải nghiên cứu kỹ, cải tiến liên tục để tìm ra các cơ cấu phù hợp và tối ƣu nhất, thông qua việc áp dụng các phần mềm thiết kế, phần mềm mô phỏng, các công nghệ gia công tiên tiến, vật liệu… Bên cạnh đó cần xem xét giá thành, mẫu mã, chất lƣợng để có thể cạnh tranh đƣợc các loại máy móc của nƣớc ngoài có trình độ khoa học phát triển hơn ta.2 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn đề tài Hiện nay, nƣớc ta có nhiều địa phƣơng trồng tỏi chuyên canh với quy mô lớn cần đƣợc chế biến, tiêu thụ để thúc đẩy phát triển sản xuất và hƣớng tới xuất khẩu. Các địa phƣơng trồng tỏi nhƣ: các tỉnh phía Bắc và các tỉnh Duyên hảimiền Trung. Tỏi là một trong những gia vị không thể thiếu để chế biến thức ăn. Nhu cầu tiêu thụ tỏi rất cao.
Vì vậy cần một số lƣợng lớn để cung ứng cho thị trƣờng trong và ngoài nƣớc. Tuy nhiên, trong quá trình chế biến, đa phần tỏi đƣợc bóc bằng tay gặp nhiều khó khăn vì tỏi có mùi cay nồng. Do đó, việc bóc vỏ bằng tay với năng suất chƣa cao, cần số lƣợng lớn nhân công cho việc bóc vỏ dẫn đến tăng giá thành khó cạnh tranh đƣợc trên thị trƣờng. Hơn nữa, trong các cơ sở chế biế n tỏi , nhà hàng, quán ăn việc bóc vỏ để làm gia vị tốn rất nhiều thời gian và không vệ sinh.
Vì vậy, việc áp 2 dụng cơ khí tự động hóa mới đem lại hiệu quả cao về kinh tế, giải phóng đƣợc sức lao động, giảm thời gian để bóc vỏ và an toàn vệ sinh thực phẩm. Một số khó khăn cần giải quyết vấn đề khi bóc vỏ tỏi là: + Tỏi khi bóc vỏ không bị trầy xƣớc và không bị dập nát. + Tỏi đƣợc bóc sạch. + Tỷ lệ phế phẩm thấp.
Vì vậy, cần phải nghiên cứu kỹ lƣỡng về các cơ cấu cơ khí cho hợp lý thông qua việc đi khảo sát thực tế , tìm kiếm tài liệu tham khảo có liên quan và vận dụng kiến thức đã đƣợc học để thiết kế, chế tạo để thành công. Bóc vỏ là công đoạn đầu tiên trong quá trình chế biến, có nhiệm vụ là tách lớp vỏ mỏng bao quanh ra khỏi tép tỏi. Hiện nay, tại thị trƣờng Việt Nam đã có nhiều loại máy bóc vỏ tỏi mà chủ yếu xuất xứ từ Trung Quốc,Hàn Quốc, Nhật Bản. Hầu hết, các máy bóc vỏ hoạt động theo nguyên lý: ma sát,khí động lực học hay chuyển động quay ma sát kết hợp với nƣớc.
Do đó, việc làm cho lớp vỏ đƣợc bóc tróc ra ngoài có vai trò rất quan trọng trong quá trình này. Tuy nhiên, nguyên lý vận hành máy bóc vỏ hiện nay còn tồn tại một số nhƣợc điểm: tỏi dễ bị dập nát và kích thƣớc của các loại tỏi khác nhau gây khó khăn trong việc bóc vỏ. Làm thế nào máy bóc vỏ tự động có thể bóc đƣợc tất cả các kích cỡ của tép tỏi mà không bị dập nát và tỷ lệ bóc sạch vỏ cao. Vì vậy, việc tính toán thiết kế máy bóc vỏ tỏi tự động có đƣợc cơ cấu bóc vỏ phải đồng bộ tối ƣu hoạt động nhịp nhàn nhất để đảm bảo đƣợc năng suất và chất lƣợng sản phẩm tốt ở đầu ra.
Máy bóc vỏ tỏi tự động đƣợc đƣa vào ứng dụng trong dây chuyền chế biến tỏi cũng sẽ mang lại hiệu quả to lớn về năng suất, chất lƣợng sản phẩm, tiết kiệm đƣợc thời gian, chi phí và mang lại kinh tế cho nhà sản xuất. Việc thực hiện chế tạo máy bóc vỏ tỏi sẽ làm phong phú thêm về các chủng loại máy chế biến nông sản. Đây là hƣớng đi thích hợp trong việc áp dụng kỹ thuật cơ khí hóa vào các ngành chế biến nông sản Việt Nam. 3 Mỗi bộ phâ ṇ trong hệ thống máy, có chức năng, nhiệm vụ nhất định và phải đƣợc bố trí đồng bộ với nhau trong một tổng thể thống nhất hợp lý về không gian và thời gian.
Tuy vậy, cũng phải thấy rằng không nhất thiết lúc nào cũng có đầy đủ các thành phần của nó mà tùy thuộc vào từng trƣờng hợp cụ thể. Chúng ta có thể kết hợp với một số thành phần lại với nhau, tùy theo đặc điểm về hình dáng để giảm đƣợc kích thƣớc của hệ thống thuâ ̣n lơ ̣i cho việc thiết kế , chế tạo và lắp ráp đƣợc đơn giản hơn. Trong quá trình thiết kế và chế tạo máy bóc vỏ tỏi tuy có rất nhiều hình dạng kết cấu và nguyên lý bóc vỏ khác nhau đƣợc ứng dụng. Để đảm bảo các cơ cấu làm việc đồng bộ, đúng chức năng và hiệu quả.
Mục đích cuối cùng là máy móc phải đảm bảo đúng yêu cầu kỹ thuật dựa trên phân tích mô hình hóa và động lực học các cơ cấu cho phù hợp, lựa chọn vật liệu cho đúng chức năng làm việc của cơ cấu. Hơn nữa phải phân tích đánh giá hình học cũng nhƣ tính chất về thành phần hóa học, cơ học của củ tỏi. Trên cơ sở đó, ngƣờithiết kế, tính toán đƣa ra những giải pháp hợp lý. Do vậy, đề tài “ Thiết kế, chế tạo máy bóc vỏ tỏi tự động” cho qui mô nhỏ là cần thiết.3 Mục tiêu nghiên cứu đề tài - Nghiên cứu bóc tách vỏ lụa của tỏi bằng khí nén.
- Thiết kế, chế tạo hoàn chỉnh máy bóc vỏ tỏi bằng khí nén qui mô nhỏ.4 Đối tƣợng và phạm vi nghiên cứu 1.1 Đối tƣợng nghiên cứu - Tỏi thực phẩm - Cách thức bóc vỏ tỏi - Qui trình bóc vỏ - Máy bóc vỏ tỏi 1.2 Phạm vi nghiên cứu - Đề tài này chỉ tập trung nghiên cứu về “thiết kế, chế tạo máy bóc vỏ tỏi tự động” cho tỏi thực phẩm đã tách thành tƣ̀ng tép. 4 - Máy đƣợc cấp liệu và thu liệu bằng tay để cung cấp cho các cơ sở chế biến tỏi, các cơ sở chế biến thực phẩm qui mô nhỏ và các nhà hàng có nhu cầu sử dụng tỏi. Các thiết bị liên quan khác không thuộc phạm vi nghiên cứu của đề tài.5 Phƣơng pháp nghiên cứu - Nghiên cứu phân tích lý thuyết: Thu thập tài liệu trong và ngoài nƣớc có liên quan đến nội dung nghiên cứu để tính toán. - Phƣơng pháp thực nghiệm: Tiến hành chế tạo mô hình thử nghiệm và xử lý kết quả.
Chế tạo thử nghiệm máy bóc vỏ tỏi.6 Kết cấu của đề tài Đề tài “ Thiết kế, chế tạo máy bóc vỏ tỏi tự động” gồm có 6 chƣơng, kết luận kiến nghị và phụ lục. - Chƣơng 1: Mở đầu - Chƣơng 2: Tổng quan nghiên cƣ́u đề tài - Chƣơng 3:Ý tƣởng và phƣơng án thiế t kế máy bóc vỏ tỏi - Chƣơng 4: Cơ sở lý thuyết - Chƣơng 5: Tính toán, thiết kế máy bóc vỏ tỏi - Chƣơng 6: Chế tạo thƣ̉ nghiê ̣m và đánh giá - Kết luận và kiến nghị - Phụ lục 5 Chƣơng 2 TỔNG QUAN NGHIÊN CỨU ĐỀ TÀI 2.1 Giới thiệu về tỏi Theo [18]. Tên khoa học: Alliums sativum L. Cây tỏi (Allium sativum) là một loài trong chi Hành tây (Allium) có nguồn gốc ở Trung Á, có lịch sử sử dụng trên 7.000 năm đƣợc biết đến Ai Cập cổ đại và đã đƣợc sử dụng cho mục đích ẩm thực và làm thuốc.
Ngày nay tỏi là cây rau gia vị quan trọng ở khu vực Địa Trung Hải, cũng nhƣ một gia vị thƣờng xuyên ở Châu Á, Châu Phi, và châu Âu. Chúng là các loài thực vật sống lâu năm có thân phình ra thành củ giống nhƣ củ hành.