Bối cảnh và vấn đề nghiên cứu

Trứng cút bắc thảo (hay còn gọi là bách nhật trứng) là món ăn truyền thống có giá trị dinh dưỡng cao, chứa 13,4 g lipid, 4 g carbohydrate, 82 mg calci, 212 mg phospho, 3 mg sắt và 940 IU vitamin A trên 100 g sản phẩm. Tại thị trường Việt Nam, đặc biệt là khu vực Thành phố Hồ Chí Minh và các tỉnh phía Nam, nhu cầu tiêu thụ trứng cút bắc thảo đã bóc vỏ tại các nhà hàng, quán ăn và hộ gia đình tăng trưởng rất nhanh. Tuy nhiên, quy trình chế biến trứng bắc thảo đặc thù trải qua quá trình ủ trong hỗn hợp bùn đất sét, kiềm, vôi, tro gỗ, muối và trấu kéo dài khoảng 3 tháng, khiến màng trứng dính chặt vào vỏ và kết cấu lòng trắng trở nên mềm dẻo, đàn hồi cao.

Khâu bóc vỏ hiện nay tại hầu hết các cơ sở sản xuất vẫn thực hiện hoàn toàn bằng phương pháp thủ công. Thao tác bóc tay đòi hỏi nhiều nhân công, năng suất thấp, chi phí gia công cao và tỷ lệ hao hụt do trứng bị sứt mẻ, dập nát tương đối lớn, đồng thời khó đảm bảo tiêu chuẩn vệ sinh an toàn thực phẩm. Các thiết bị bóc vỏ trứng cút thông thường trên thị trường (loại quay tay, loại dùng động cơ ma sát thông thường hoặc máy đập vỏ liên hoàn) đều làm vỡ nát trứng bắc thảo do không phù hợp với đặc tính cơ lý của loại sản phẩm này. Vì vậy, việc nghiên cứu thiết kế và chế tạo một thiết bị chuyên dụng để bóc vỏ trứng cút bắc thảo là yêu cầu cấp thiết từ thực tiễn sản xuất.

Nhiệm vụ nghiên cứu của đồ án bao gồm:

  1. Nghiên cứu đặc tính hình học, cơ lý của trứng cút bắc thảo và khảo sát nhu cầu tiêu thụ thực tế trên thị trường.
  2. Phân tích các nguyên lý bóc vỏ trứng hiện có, lựa chọn nguyên lý bóc vỏ phù hợp cho trứng cút bắc thảo.
  3. Tính toán động học, động lực học và thiết kế mô hình 3D cho toàn bộ hệ thống máy bằng phần mềm chuyên dụng.
  4. Tính toán, lựa chọn các chi tiết tiêu chuẩn và bộ truyền động: động cơ điện, bộ truyền xích, bộ truyền đai tròn, trục dẫn động và ổ lăn.
  5. Lựa chọn vật liệu chế tạo đảm bảo tiêu chuẩn vệ sinh an toàn thực phẩm (thép không gỉ Inox 304, Inox 201, nhựa POM, silicone thực phẩm).
  6. Gia công chế tạo mô hình thực nghiệm, đấu nối hệ thống điện và tiến hành chạy thử nghiệm đánh giá các chỉ tiêu kỹ thuật.

Mục tiêu kỹ thuật đặt ra là chế tạo máy bóc vỏ trứng cút bắc thảo bán tự động đạt năng suất 1500 - 2000 quả/giờ, kích thước máy gọn gàng (kích thước bao khoảng $0{,}57\text{ m}$), vận hành êm, sản phẩm sau bóc nguyên vẹn, bề mặt nhẵn bóng, không dập nát và giá thành chế tạo ước tính khoảng 8.000.000 VNĐ.

Đối tượng nghiên cứu là quả trứng cút bắc thảo thương phẩm có đường kính trung bình $D = 26 - 27\text{ mm}$, chiều dài trung bình $L = 33 - 34\text{ mm}$ cùng cơ cấu bóc vỏ cơ khí bán tự động. Đồ án được thực hiện tại Bộ môn Cơ sở Thiết kế máy, Khoa Cơ khí Chế tạo máy, Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật TP. Hồ Chí Minh, với sự hỗ trợ thử nghiệm của Công ty TNHH Kỹ thuật Thành Nghĩa trong mốc thời gian từ tháng 02/2016 đến tháng 07/2016; số liệu khảo sát thị trường được thu thập tại Chợ Bến Thành, Chợ Bình Tiên và khu vực Đường Phú Hữu (TP.HCM) vào tháng 06/2016.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp

Đồ án vận dụng các cơ sở lý thuyết kỹ thuật cơ khí chế tạo máy và tiêu chuẩn vệ sinh an toàn thực phẩm:

  • Khung lý thuyết tính toán thiết kế máy: Áp dụng phương pháp tính toán chi tiết máy theo giáo trình Cơ sở Thiết kế máy của PGS. TS. Nguyễn Hữu Lộc và các tài liệu chuyên ngành về thiết kế máy thực phẩm. Các nội dung tính toán bao gồm: xác định công suất truyền động, tính toán động học và độ bền bộ truyền xích con lăn, tính toán bộ truyền đai tròn, tính toán sức bền trục theo mômen uốn và mômen xoắn kết hợp theo thuyết bền ứng suất tiếp tương đương, tính toán chọn ổ bi đỡ chặn.
  • Lý thuyết tiếp xúc và ma sát: Phân tích trạng thái tiếp xúc của quả trứng với hai trục cuốn và trục vít tải bước lớn dựa trên lý thuyết ma sát lăn và ma sát trượt, thiết lập các phương trình cân bằng lực nhằm xác định điều kiện để vỏ trứng bị tách mà không làm vỡ cấu trúc lòng trắng.
  • Quy chuẩn vật liệu thực phẩm: Đối chiếu quy định của Nhà nước về an toàn vệ sinh thực phẩm trong chế tạo thiết bị chế biến thực phẩm đối với các vật liệu Inox 304, Inox 201, nhựa kỹ thuật Polyoxymethylene (POM) và ống silicone chuyên dụng dùng cho thực phẩm.

Phương pháp nghiên cứu thực tế bao gồm:

  • Phương pháp khảo sát thực địa: Tiến hành đo đạc kích thước mẫu trứng cút bắc thảo ($D, L$) bằng thước cặp cơ khí; khảo sát định lượng sản lượng tiêu thụ hàng ngày tại 3 điểm phân phối lớn ở TP.HCM vào ngày 25/06/2016; phỏng vấn trực tiếp tiểu thương về khó khăn trong quy trình bóc vỏ thủ công.
  • Phương pháp thực nghiệm đo thông số động lực học: Sử dụng động cơ servo Panasonic Minas A5 gắn vào cụm công tác để đo trực tiếp mômen cản thực tế khi bóc 8 quả trứng đồng thời ở các dải mômen khác nhau ($500\text{ N.mm}$, $800\text{ N.mm}$, $900\text{ N.mm}$, $1000\text{ N.mm}$) tại số vòng quay $300\text{ vòng/phút}$.
  • Phương pháp mô hình hóa 3D: Sử dụng phần mềm Autodesk Inventor để dựng mô hình động học 3D, thiết kế kết cấu chi tiết, kiểm tra sự ăn khớp giữa các bộ phận và xuất bản vẽ chế tạo 2D.
  • Phương pháp chế tạo và thử nghiệm thực tế: Gia công cơ khí chính xác (tiện, phay, hàn kết cấu inox), lắp ráp hệ thống dẫn động và chạy thử tải với nguyên liệu thực tế để tinh chỉnh khe hở làm việc và lưu lượng nước cấp.

Nguồn dữ liệu của đề án gồm dữ liệu đo đạc thực tế kích thước sản phẩm trứng; số liệu đo từ thí nghiệm với servo Minas A5; catalog thông số kỹ thuật của động cơ Panasonic, phụ tùng truyền động xích Hamaky, thông số vật liệu Inox 304/201 và các bảng tra cứu tiêu chuẩn chi tiết máy.

Thiết kế và tính toán kỹ thuật

Hệ thống máy bóc vỏ trứng cút bắc thảo được thiết kế dựa trên nguyên lý ma sát êm dịu giữa hai trục quay ngược chiều bọc silicone kết hợp với trục vít tải bước lớn bằng nhựa POM để định hướng và tịnh tiến trứng dọc theo chiều dài buồng bóc.

Nguyên lý làm việc của hệ thống: Động cơ truyền chuyển động quay qua bộ truyền xích đến trục chính. Từ trục chính, mômen xoắn được phân phối qua các bộ truyền đai tròn đến hai trục lột vỏ bọc silicone và một trục vít tải. Trứng được nạp vào máng hứng, rơi vào khe giữa hai trục lột và trục vít tải. Khi hai trục bóc quay ngược chiều nhau, lực ma sát trượt tác dụng lên bề mặt làm rách và cuốn vỏ trứng xuống dưới. Đồng thời, trục vít tải bước lớn quay sẽ đẩy quả trứng tịnh tiến dần sang máng thoát sản phẩm. Trong suốt quá trình bóc, hệ thống vòi phun cấp nước liên tục để làm sạch vỏ vụn và giảm ma sát nhiệt.

Cụm chi tiết / Thông số Giá trị thiết kế Căn cứ tính toán và lựa chọn
Động cơ truyền động Model Panasonic M9GA, công suất $40\text{ W}$, tốc độ $300\text{ vòng/phút}$, điện áp $220\text{ V}$, trục ra $\varnothing 12 \times 30\text{ mm}$ Tính toán từ mômen cản thực nghiệm $M = 1100\text{ N.mm}$, công suất yêu cầu $P_{ct} = 36{,}56\text{ W}$ với hiệu suất truyền động $\eta = 0{,}93$.
Bộ truyền xích Xích con lăn một dãy, bước xích $p_x = 12{,}7\text{ mm}$, số răng đĩa xích $z_1 = z_2 = 25$, khoảng cách trục $a = 386\text{ mm}$, số mắt xích $x = 86$ Đĩa xích Hamaky ($D_p = 101\text{ mm}, D_a = 110\text{ mm}$); kiểm nghiệm hệ số an toàn bền $s = 8{,}95 > [s] = 8$.
Bộ truyền đai tròn Dây đai tiết diện tròn đường kính $\varnothing 5\text{ mm}$, tỷ số truyền $u_1 = 1$, $u_2 = 3{,}2$, vận tốc đai $v = 0{,}471\text{ m/s}$ Puli gia công từ nhựa POM; khoảng cách trục $a_1 = 172\text{ mm}, a_2 = 175\text{ mm}, a_3 = 215\text{ mm}$; lực căng ban đầu $F_0 = 36\text{ N}$.
Trục chính Đường kính $d = 20\text{ mm}$, vật liệu thép không gỉ Inox 304 ($\sigma_{ch} = 205\text{ MPa}, \sigma_b = 515\text{ MPa}$) Tính toán theo biểu đồ mômen uốn tổng hợp và mômen xoắn ($M_z = 2654\text{ N.mm}, T = 562\text{ N.mm}$), ứng suất xoắn cho phép $[\tau] = 20\text{ MPa}$.
Cơ cấu bóc vỏ 02 trục quay ngược chiều bọc ống silicone thực phẩm mềm, 01 trục vít bước lớn đẩy trứng gia công từ nhựa POM Tránh dập nát lòng trắng trứng bắc thảo, tạo lực ma sát vừa đủ để cuốn vỏ; vật liệu không gỉ, dễ tháo lắp vệ sinh.
Vỏ máy và kết cấu Thùng chứa, máng dẫn trứng bằng Inox 304; vỏ bao che bảo vệ bằng Inox 201 Đảm bảo tiêu chuẩn an toàn thực phẩm ở phần tiếp xúc trực tiếp, tối ưu hóa chi phí chế tạo ở phần vỏ bao ngoài.

Nội dung chính theo từng chương

Chương 1. Tổng quan

Chương 1 trình bày tổng quan về nguồn gốc, thành phần dinh dưỡng và công nghệ chế biến trứng cút bắc thảo truyền thống. Trứng bắc thảo được ủ từ trứng tươi với hỗn hợp đất sét, tro, vôi, muối, kiềm và trấu trong thời gian khoảng 3 tháng, tạo nên sản phẩm có mùi vị đặc trưng và giá trị dinh dưỡng cao. Tác giả tiến hành khảo sát kích thước hình học trên mẫu trứng thực tế, xác định đường kính trung bình $D = 26 - 27\text{ mm}$ và chiều dài trung bình $L = 33 - 34\text{ mm}$.

Kết quả khảo sát thực tế lượng tiêu thụ tại 3 chợ lớn ở TP.HCM ngày 25/06/2016 được ghi nhận:

  • Chợ Bến Thành (Sạp Quế Phượng): Sản lượng tiêu thụ đạt trên 2.000 quả/ngày.
  • Đường Phú Hữu: Sản lượng tiêu thụ đạt khoảng 1.500 quả/ngày.
  • Chợ Bình Tiên: Sản lượng tiêu thụ đạt gần 1.500 quả/ngày.

Khảo sát cho thấy nhu cầu mua trứng đã bóc vỏ sẵn rất lớn nhưng các sạp hàng không thể đáp ứng vì trứng bắc thảo rất dai, vỏ dính chặt vào thịt, bóc thủ công bằng tay mất nhiều thời gian và làm trứng bị sứt mẻ, mất thẩm mỹ.

Chương 2. Giới thiệu thiết bị sản xuất hiện sử dụng trong thực tế

Chương 2 phân tích cấu tạo, nguyên lý làm việc, ưu điểm và nhược điểm của 3 nhóm thiết bị bóc vỏ trứng cút đang lưu hành trên thị trường:

  1. Máy bóc vỏ trứng cút quay tay theo nguyên lý ma sát (giá khoảng 2.000.000 VNĐ): Kết cấu đơn giản, dễ vệ sinh nhưng năng suất thấp, phụ thuộc sức người; khi quay nhanh trứng bị trượt và gây nát hoàn toàn trứng cút bắc thảo.
  2. Máy bóc vỏ trứng cút sử dụng động cơ điện (giá khoảng 5.000.000 VNĐ): Đạt năng suất 500 - 600 quả/giờ với trứng cút thường, vận hành ổn định nhưng không bóc được trứng bắc thảo (làm nát trứng).
  3. Máy bóc vỏ theo nguyên lý ma sát kết hợp đập liên hoàn (giá thành cao): Đạt năng suất 10.000 quả/giờ đối với trứng cút thường, tự động hóa cao nhưng khó vệ sinh và cơ cấu dập liên hồi làm phá vỡ hoàn toàn cấu trúc mềm dẻo của trứng bắc thảo.

Từ các phân tích trên, nhóm tác giả khẳng định việc thiết kế một máy bóc vỏ chuyên biệt theo nguyên lý ma sát mềm kết hợp trục vít đẩy là yêu cầu bắt buộc.

Chương 3. Thiết kế chế tạo máy bóc trứng cút bắc thảo bán tự động

Chương 3 là nội dung trọng tâm của đồ án, trình bày quy trình tính toán kỹ thuật và thiết kế cơ khí hoàn chỉnh:

  • Thiết lập bảng ma trận so sánh các phương án (Bảng 3.2): Phương án ma sát kết hợp trục vít đạt tổng điểm cộng (+2), xếp hạng 1 và được lựa chọn để phát triển.
  • Sử dụng phần mềm Autodesk Inventor xây dựng toàn bộ mô hình 3D, từ cụm trục cuốn, trục vít, bộ truyền xích, bộ truyền đai, máng dẫn đến khung vỏ máy.
  • Tiến hành thực nghiệm xác định mômen cản bóc vỏ bằng động cơ servo Panasonic Minas A5:
Thử nghiệm Số vòng quay (vòng/phút) Mômen cản đặt vào (N.mm) Kết quả bóc vỏ
Lần 1 300 500 Không lột được
Lần 2 300 800 Không lột được
Lần 3 300 900 Lột sạch vỏ thành công
Lần 4 300 1000 Lột sạch vỏ thành công
  • Từ kết quả thực nghiệm $M_{min} = 900\text{ N.mm}$, nhóm chọn mômen tính toán $M = 1100\text{ N.mm}$ để chống quá tải. Công suất tính toán cần thiết của động cơ là $P_{ct} = 36{,}56\text{ W}$, từ đó chọn động cơ Panasonic Model M9GA công suất $40\text{ W}$, tốc độ $300\text{ vòng/phút}$.
  • Tính toán chi tiết bộ truyền xích con lăn $p = 12{,}7\text{ mm}$, số răng $z_1 = z_2 = 25$, khoảng cách trục $a = 386\text{ mm}$, $x = 86$ mắt xích, kiểm nghiệm độ bền đạt hệ số an toàn $s = 8{,}95$.
  • Tính toán bộ truyền đai tròn $\varnothing 5\text{ mm}$ với vận tốc đai $v = 0{,}471\text{ m/s}$, lực căng $F_0 = 36\text{ N}$, sử dụng bánh đai nhựa POM.
  • Thiết kế trục chính bằng Inox 304, lập biểu đồ nội lực xác định mômen tương đương tại tiết diện nguy hiểm $M_{td} = 2654\text{ N.mm}$, tính ra đường kính trục danh nghĩa $d = 20\text{ mm}$ đảm bảo độ bền xoắn và uốn.
  • Thiết kế sơ đồ mạch điện điều khiển và lắp ráp hoàn thiện máy thực tế.

Chương 4. Kiểm tra vệ sinh thực phẩm

Chương 4 khảo sát các tiêu chuẩn vệ sinh an toàn thực phẩm của Nhà nước áp dụng cho thiết bị chế tạo máy ngành thực phẩm, đồng thời phân tích cơ tính và lý do lựa chọn từng loại vật liệu:

  • Thép không gỉ Inox 304: Có thành phần crom ($18 - 20%$) và niken ($8 - 10{,}5%$), giới hạn chảy $\sigma_{ch} = 205\text{ MPa}$, giới hạn bền $\sigma_b = 515\text{ MPa}$, chống ăn mòn hóa học cao; dùng làm máng trượt, trục cuốn và khung chứa tiếp xúc với trứng.
  • Nhựa kỹ thuật POM tấm và thanh: Chịu mài mòn, hệ số ma sát nhỏ, không thôi nhiễm chất độc hại; dùng gia công trục vít tải, cụm gối đỡ và các bánh đai truyền động.
  • Ống silicone thực phẩm: Có độ đàn hồi cao, dẻo dai, chịu nhiệt và kháng hóa chất; dùng bọc ngoài hai trục bóc vỏ nhằm tạo ma sát bám vỏ mà không làm xước bề mặt trứng.
  • Thép không gỉ Inox 201: Dùng làm tấm vỏ bao che bên ngoài máy nhằm giảm giá thành mà vẫn đảm bảo tính thẩm mỹ và độ sạch sẽ.

Chương 5. Vận hành và bảo dưỡng

Chương 5 quy định quy trình vận hành và chế độ bảo dưỡng, sửa chữa thiết bị:

  • Quy tắc vận hành: Đặt máy nơi bằng phẳng, kết nối nguồn điện $220\text{ V}$, mở van cấp nước vào hệ thống vòi phun, bật công tắc động cơ, nạp trứng vào máng dẫn với tốc độ đều đặn.
  • Bảo dưỡng kỹ thuật: Sau mỗi ca làm việc phải xối rửa sạch cặn vỏ trứng bằng nước sạch; định kỳ kiểm tra độ võng xích tải, độ dão của dây đai tròn và bôi mỡ an toàn thực phẩm vào các ổ bi đỡ trục.
  • Sửa chữa kỹ thuật: Hướng dẫn tháo lắp nhanh cụm trục bóc vỏ, phương pháp cắt hàn nối lại dây đai tròn $\varnothing 5\text{ mm}$ khi bị giãn và quy trình thay thế ống bọc silicone khi bị mòn.

Chương 6. Tính toán sơ bộ giá thành thiết bị và nhận xét đánh giá

Chương 6 lập bảng dự toán chi phí vật tư và gia công chế tạo:

  • Tổng hợp chi phí vật liệu: Inox 304 (dạng ống, máng, tấm), Inox 201 (vỏ máy), nhựa POM, silicone thực phẩm, động cơ điện Panasonic 40W, đĩa xích Hamaky, dây đai tròn, ổ bi đỡ, bulông và linh kiện điện.
  • Đánh giá các tiêu chí kỹ thuật: Máy đạt mục tiêu thiết kế ban đầu về năng suất ($1500 - 2000\text{ quả/giờ}$), kích thước nhỏ gọn ($0{,}57\text{ m}$), vận hành êm ái, đảm bảo an toàn vệ sinh thực phẩm và giá thành nằm trong khoảng dự toán $8.000.000\text{ VNĐ}$.

Kết quả và đóng góp

Đồ án đã đạt được các kết quả cụ thể:

  • Chế tạo hoàn chỉnh mô hình máy bóc vỏ trứng cút bắc thảo bán tự động với các thông số làm việc thực tế đáp ứng yêu cầu đặt hàng ban đầu: năng suất đạt $1500 - 2000\text{ quả/giờ}$, sử dụng nguồn điện dân dụng $220\text{ V}$, công suất động cơ tiêu thụ chỉ $40\text{ W}$.
  • Sản phẩm trứng sau khi bóc vỏ sạch sẽ, giữ nguyên vẹn hình dáng, bề mặt bóng mịn, không bị nát hay rách lớp màng lòng trắng, tỷ lệ thành phẩm đạt yêu cầu thương mại.
  • Toàn bộ kết cấu máy tiếp xúc với thực phẩm đều sử dụng vật liệu hợp chuẩn vệ sinh (Inox 304, nhựa POM, silicone thực phẩm), kết cấu tháo lắp nhanh thuận tiện cho việc xịt rửa vệ sinh hàng ngày.

Đóng góp của đồ án:

  • Khắc phục triệt để nhược điểm làm nát trứng cút bắc thảo của các dòng máy bóc vỏ trứng cút thông thường trên thị trường, đưa ra giải pháp kỹ thuật kết hợp giữa lực ma sát êm dịu của trục bọc silicone và lực tịnh tiến xoắn của trục vít tải bước lớn.
  • Ứng dụng thành công phương pháp đo mômen cản thực nghiệm bằng động cơ servo Minas A5 để xác định chính xác thông số động lực học làm việc ($M_{min} = 900\text{ N.mm}$), làm cơ sở tin cậy cho việc chọn công suất động cơ dẫn động.
  • Cung cấp bộ hồ sơ thiết kế 3D hoàn chỉnh trên Autodesk Inventor, quy trình tính toán cơ khí và bảng dự toán chi phí vật tư, tạo cơ sở sẵn sàng cho việc nhân rộng sản xuất thiết bị phục vụ các cơ sở chế biến thực phẩm quy mô vừa và nhỏ.

Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp

Hạn chế của đề tài:

  • Thiết bị vận hành ở mức độ bán tự động, vẫn cần một nhân công thực hiện thao tác cấp trứng thủ công từ máng chứa vào cụm trục bóc vỏ.
  • Do thời gian và thiết bị thí nghiệm có hạn, hệ lực tiếp xúc ma sát giữa vỏ trứng, ống silicone và trục vít bước lớn chưa được giải tích hóa hoàn toàn mà phải dựa vào thực nghiệm đo mômen tổng thể qua servo motor.

Hướng phát triển tiếp theo:

  • Nghiên cứu thiết kế thêm phễu cấp liệu rung tự động hoặc băng tải định hướng cấp trứng liên tục để nâng cấp thành hệ thống bóc vỏ tự động hoàn toàn.
  • Bổ sung hệ thống thu hồi, lọc cặn vỏ và tuần hoàn nước rửa nhằm tiết kiệm nước và tối ưu quy trình thu gom phụ phẩm.

Giá trị tham khảo

Đồ án là tài liệu tham khảo hữu ích cho:

  • Giảng viên và sinh viên các ngành Công nghệ Chế tạo máy, Cơ sở Thiết kế máy, Cơ điện tử và Máy chế biến thực phẩm trong việc nghiên cứu phương pháp tính toán động học, động lực học máy công cụ nông sản - thực phẩm.
  • Kỹ sư thiết kế cơ khí cần tài liệu tham khảo về quy trình ứng dụng phần mềm Autodesk Inventor trong mô hình hóa máy thực tế và phương pháp đo mômen cản bằng động cơ servo.
  • Các cơ sở sản xuất, chế biến trứng gia cầm và các hộ kinh doanh thực phẩm truyền thống muốn tham khảo mô hình cơ khí hóa chi phí thấp nhằm thay thế lao động thủ công bóc vỏ trứng.

Phần có giá trị tham khảo cao nhất trong đồ án là Chương 3 (tính toán động học, truyền động xích, đai tròn, trục chính Inox 304 và thí nghiệm xác định mômen cản) cùng Chương 4 (lựa chọn vật liệu cơ khí đáp ứng tiêu chuẩn vệ sinh thực phẩm).

Câu hỏi thường gặp

1. Tại sao các loại máy bóc vỏ trứng cút thông thường trên thị trường không bóc được trứng cút bắc thảo?
Các loại máy bóc vỏ trứng cút thông thường sử dụng cơ cấu ép ma sát mạnh hoặc cơ cấu dập đập liên hoàn tác động xung lực lên vỏ. Trứng bắc thảo sau 3 tháng ủ có lớp màng dính chặt vào vỏ và phần lòng trắng có kết cấu mềm dẻo, đàn hồi; khi chịu lực ép lớn hoặc va đập liên hoàn, trứng sẽ bị vỡ nát hoàn toàn thay vì tách rời vỏ.

2. Mômen cản bóc vỏ được nhóm tác giả xác định bằng cách nào và giá trị bằng bao nhiêu?
Nhóm tác giả sử dụng động cơ servo Panasonic Minas A5 gắn vào cụm công tác để thử nghiệm bóc 8 quả trứng đồng thời ở tốc độ $300\text{ vòng/phút}$. Kết quả thực nghiệm cho thấy tại mômen $500\text{ N.mm}$ và $800\text{ N.mm}$ máy không lột được; khi nâng lên $900\text{ N.mm}$ và $1000\text{ N.mm}$ trứng được lột sạch hoàn toàn. Từ đó, nhóm xác định mômen cản nhỏ nhất là $M_{min} = 900\text{ N.mm}$ và chọn mômen thiết kế là $M = 1100\text{ N.mm}$.

3. Động cơ điện và các bộ truyền động chính trên máy có thông số kỹ thuật ra sao?
Máy sử dụng động cơ Panasonic Model M9GA (công suất $40\text{ W}$, tốc độ đầu ra $300\text{ vòng/phút}$, điện áp $220\text{ V}$, trục ra $\varnothing 12\times 30\text{ mm}$). Bộ truyền xích con lăn có bước xích $p_x = 12{,}7\text{ mm}$, đĩa xích $z_1 = z_2 = 25$ răng (hệ số an toàn $s = 8{,}95$). Bộ truyền đai tròn sử dụng dây đai $\varnothing 5\text{ mm}$ với tỷ số truyền $u_1 = 1$ và $u_2 = 3{,}2$, vận tốc đai $v = 0{,}471\text{ m/s}$. Trục chính làm từ Inox 304 đường kính $d = 20\text{ mm}$.

4. Những vật liệu nào được lựa chọn để đảm bảo an toàn vệ sinh thực phẩm cho thiết bị?
Nhóm tác giả sử dụng 4 loại vật liệu: Inox 304 dùng cho trục chính, máng trượt và khung đỡ tiếp xúc với trứng; nhựa POM dùng gia công trục vít tải, puli đai và cụm gối đỡ; silicone thực phẩm mềm dùng làm ống bọc ngoài trục bóc vỏ; Inox 201 dùng làm vỏ bao che bên ngoài máy.

5. Năng suất thực tế và kích thước tổng thể của máy đạt được là bao nhiêu?
Máy đạt năng suất thiết kế từ $1500 - 2000\text{ quả/giờ}$, kích thước máy nhỏ gọn với chiều dài, chiều rộng, chiều cao khoảng $0{,}57\text{ m}$, đáp ứng mục tiêu làm việc liên tục trong không gian chế biến của các hộ sản xuất vừa và nhỏ.

Kết luận

Đồ án tốt nghiệp "Nghiên cứu thiết kế và chế tạo máy bóc vỏ trứng cút bắc thảo công suất 1500-2000 trứng/giờ" đã hoàn thành đầy đủ các mục tiêu tính toán lý thuyết, thiết kế 3D và chế tạo mô hình thực nghiệm bán tự động. Bằng việc kết hợp nguyên lý ma sát êm dịu của trục bọc silicone với chuyển động định hướng của trục vít tải nhựa POM, thiết bị đã giải quyết triệt để bài toán bóc sạch vỏ trứng bắc thảo mà không làm dập nát sản phẩm. Công trình mang lại giải pháp cơ khí hóa khả thi, chi phí chế tạo hợp lý (khoảng 8.000.000 VNĐ), đáp ứng tiêu chuẩn vệ sinh an toàn thực phẩm và phục vụ hiệu quả cho các cơ sở chế biến thực phẩm tại Việt Nam.