Giới thiệu dự án

Thị trường nước giải khát tự nhiên và thực phẩm chức năng ghi nhận sự gia tăng đột biến về nhu cầu tiêu thụ nước cam tươi giàu Vitamin C và khoáng chất. Theo các khảo sát thị trường F&B (Food and Beverage), hơn 78% người tiêu dùng đô thị ưu tiên sử dụng nước ép tươi nguyên chất tại chỗ thay vì sản phẩm đóng chai công nghiệp chứa chất bảo quản. Tuy nhiên, tại các chuỗi cửa hàng cà phê, quán giải khát và bếp ăn tập thể, công đoạn vắt cam chủ yếu vẫn dựa vào thao tác thủ công hoặc máy ép bán tự động dạng xoay vắt.

Phương pháp truyền thống bộc lộ nhiều điểm nghẽn nghiêm trọng: tiêu hao từ 45 - 60 giây cho mỗi quả cam, năng suất thấp, tiềm ẩn nguy cơ mất an toàn vệ sinh thực phẩm do tiếp xúc trực tiếp bằng tay, và đặc biệt là hiện tượng tinh dầu từ túi tinh dầu ở vỏ cam bị dập nát hòa lẫn vào dịch quả, sinh ra chất đắng (limonin và polyphenol) làm giảm chất lượng cảm quan của đồ uống. Các dòng máy ép công nghiệp quy mô lớn lại có chi phí đầu tư hàng trăm triệu đồng, kích thước cồng kềnh, không phù hợp với không gian thương mại vừa và nhỏ.

Đồ án tốt nghiệp "Thiết kế, chế tạo máy ép cam tự động" do nhóm sinh viên ngành Công nghệ Chế tạo Máy - Khoa Đào tạo Chất lượng cao, Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật TP.HCM thực hiện dưới sự hướng dẫn của PGS.TS Nguyễn Trường Thịnh, tập trung giải quyết triệt để các hạn chế trên thông qua một hệ thống cơ điện tử tích hợp khí nén tự động hóa hoàn toàn.

Mục tiêu cụ thể của dự án:

  1. Thiết kế cơ cấu cấp phôi và định vị trái cam tự động với dung tích nạp liên tục.
  2. Tối ưu hóa cụm dao cắt đôi đối xứng, đảm bảo tỷ lệ cắt chính xác tâm quả trên 70%.
  3. Chế tạo cơ cấu ép nón định hình tác động khí nén, tách kiệt dịch bào mà không làm vỡ tế bào tinh dầu vỏ.
  4. Xây dựng hệ thống điều khiển tuần hoàn tự động hóa 100% bằng chu trình logic khí nén - điện tử.
  5. Kiểm soát độ bền kết cấu khung máy thông qua mô phỏng phần tử hữu hạn (FEA - Finite Element Analysis), đảm bảo độ ổn định và giảm thiểu rung động khi vận hành liên tục.

Phạm vi giới hạn của đề tài tập trung vào việc tính toán, chế tạo mô hình thực nghiệm công suất trung bình (xử lý từng quả một cách tuần hoàn liên tục), sử dụng nguồn động lực khí nén công nghiệp sạch từ 4 - 6 bar, thích ứng với các loại cam có đường kính trung bình từ $\varnothing 60\text{ mm}$ đến $\varnothing 85\text{ mm}$.

Phân tích và thiết kế giải pháp

Phân tích hiện trạng

Khảo sát công nghệ chế biến nước cam hiện nay cho thấy ba nhóm giải pháp chính với các ưu nhược điểm rõ rệt:

Phương pháp ép Cơ chế hoạt động Ưu điểm Nhược điểm
Ép công nghiệp trục vít/thủy lực Ép dập nguyên quả với tải trọng lớn ($>5000\text{ N}$) Năng suất cực cao ($>500\text{ kg/h}$), tự động hóa hoàn toàn Chi phí đắt đỏ ($>150$ triệu VNĐ), vỏ bị dập nát giải phóng tinh dầu đắng, bắt buộc xử lý hóa học khử đắng
Vắt xoay bán tự động (Nhà hàng) Đè nửa quả cam lên đầu nón xoay bằng động cơ điện Nước ép không bị đắng, thiết kế tương đối nhỏ gọn Thao tác cắt và cấp phôi thủ công bằng tay, năng suất thấp ($15 - 20\text{ quả/phút}$), rủi ro an toàn lao động
Ép thủ công đòn bẩy Ép cơ học bằng cánh tay đòn trực tiếp Chi phí rẻ ($<1$ triệu VNĐ), không dùng điện Tốn nhiều sức lực, hiệu suất tách nước thấp ($<60%$), mất vệ sinh thực phẩm
Hệ thống đề xuất trong đồ án Cấp phôi bậc thang + Cắt dao tĩnh + Ép khí nén 2 nửa quả Tự động 100%, nước ép uống trực tiếp không đắng, sạch sẽ, chi phí chế tạo thấp Phụ thuộc vào nguồn khí nén, kích thước máy cần tối ưu hóa gọn hơn

Áp dụng phương pháp phân tích MoSCoW để xác định yêu cầu hệ thống:

  • Must have (Bắt buộc): Khả năng cấp phôi tự động 1 quả/lần; dao cắt đôi dứt khoát; cơ cấu ép nón tác động đồng thời 2 nửa quả; chu trình xả bã tự động; nút dừng khẩn cấp E-Stop.
  • Should have (Nên có): Khung thép mạ kẽm chịu tải $>1000\text{ N}$; máng dẫn nhôm định hình chống dính bám; cảm biến hành trình từ tính tích hợp trên thân xi lanh.
  • Could have (Có thể mở rộng): Phễu cấp liệu dung tích $>10\text{ kg}$; bộ đếm sản lượng điện tử hiển thị LCD.
  • Won't have (Chưa thực hiện ở giai đoạn này): Module phân loại kích thước quả tự động bằng xử lý ảnh (Computer Vision).

Thiết kế hệ thống

Kiến trúc hệ thống máy ép cam tự động bao gồm 5 module chức năng liên kết chặt chẽ:

[Module 1: Cấp Phôi Tự Động] ──(Xy lanh A)──> [Module 2: Cắt Đôi Trái Cam] ──(Xy lanh B)──┐
                                                                                           │
┌──────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────┘
│
└───> [Module 3: Chuyển & Đẩy Phôi] ──(Xy lanh C + D)──> [Module 4: Ép & Lọc Dịch Quả] ──(Xy lanh E)
                                                                    │
                                                                    └──> [Module 5: Thùng Chứa Bã & Khay Rót]

Technology Stack và tiêu chuẩn kỹ thuật áp dụng:

  • Phần mềm thiết kế và mô phỏng: SolidWorks 2016 (CAD 3D Modeling, Motion Analysis, FEA Simulation).
  • Hệ thống truyền động: Khí nén công nghiệp tiêu chuẩn SMC (Pneumatics: Double-acting Cylinders, Solenoid Valves 5/2, Flow Control Valves).
  • Hệ thống điều khiển: Mạch điều khiển tuần hoàn Relay Logic 24VDC, Timer Omron H3Y-2, Cảm biến từ vị trí Reed Switch SMC D-A93.
  • Vật liệu chế tạo: Thép hộp mạ kẽm vuông $30 \times 30\text{ mm}$ (dày $1.2\text{ mm}$), Nhôm tấm A1050 (dày $1.5\text{ mm}$), Nhựa kỹ thuật POM/PVC thực phẩm cho chén ép và nón lọc, Gỗ ép công nghiệp $15\text{ mm}$ cho bàn máy trung gian.

Tính toán động lực học cơ cấu khí nén

Lực tác động của xi lanh khí nén tác động kép được xác định theo công thức cơ học:

  • Lực đẩy lý thuyết: $$F_{\text{push}} = P \cdot A_1 = P \cdot \frac{\pi \cdot D^2}{4}$$
  • Lực kéo về lý thuyết: $$F_{\text{pull}} = P \cdot A_2 = P \cdot \frac{\pi \cdot (D^2 - d^2)}{4}$$
  • Lực thực tế (tính đến hệ số ma sát và tổn thất dòng khí $\eta = 0.8$): $$F_{\text{tt}} = \eta \cdot (F_{\text{push}} + F_V)$$

Trong đó: $D$ là đường kính piston (mm), $d$ là đường kính cần piston (mm), $P$ là áp suất khí nén cấp ($P = 4\text{ bar} = 0.4\text{ N/mm}^2$), $F_V$ là lực do khối lượng các chi tiết chuyển động.

Bảng thông số chi tiết hệ thống chấp hành khí nén:

Ký hiệu Cụm chức năng Loại xi lanh (SMC) Đường kính $D$ (mm) Đường kính $d$ (mm) Hành trình (mm) Lực đẩy lý thuyết (N) Lực kéo lý thuyết (N) Lực thực tế $F_{\text{tt}}$ (N)
Xy lanh A (Số 2) Cấp phôi Thân vuông compact 10 6 200 31.42 20.10 25.13
Xy lanh B (Số 1) Cắt đôi cam Thân tròn inox 15 6 200 70.69 59.38 58.20
Xy lanh C (Số 4) Gạt phôi ngang Thân tròn dẫn hướng 20 8 200 125.66 105.56 100.53
Xy lanh D (Số 5) Nâng hạ gạt phôi Thân tròn mini 15 6 180 70.69 59.38 56.55
Xy lanh E (Số 3) Ép lấy nước Thân vuông tải trọng lớn 35 12 250 384.85 339.60 307.88

Tại cơ cấu ép cam (Xy lanh E), tổng lực đẩy $384.85\text{ N}$ được phân bố đều qua đòn truyền cứng tuyệt đối cho 2 bán cầu ép: $$F_1 = F_2 = \frac{F_{\text{push}}}{2} = 192.42\text{ N}$$ Mức lực này vừa đủ thắng ứng suất nén của màng múi cam mà không vượt quá giới hạn phá hủy đàn hồi của lớp cùi trắng (albedo) và vỏ ngoài (flavedo).

Methodology

Dự án triển khai theo mô hình kỹ thuật cơ khí tích hợp Waterfall cải tiến kết hợp Prototype Testing:

  • Giai đoạn 1 (Tuần 1 - 3): Nghiên cứu tổng quan, khảo sát lực cắt/ép thực tế trên các giống cam sành, cam mật Việt Nam. Phác thảo sơ đồ nguyên lý 2D.
  • Giai đoạn 2 (Tuần 4 - 7): Thiết kế 3D hoàn chỉnh trên SolidWorks 2016. Phân tích kết cấu khung bằng FEA Simulation. Lập phiếu tiến trình công nghệ gia công chi tiết (Cấp chính xác IT12).
  • Giai đoạn 3 (Tuần 8 - 11): Gia công cắt gọt (Hàn hồ quang khung thép $30 \times 30$, Tiện phôi nhựa POM $\varnothing 98\times 50$, Phay thô máng dao, Cắt chấn nhôm $1.5\text{ mm}$). Lắp ráp cơ khí.
  • Giai đoạn 4 (Tuần 12 - 14): Lắp đặt khí nén, đấu nối tủ điện điều khiển Relay Logic. Lập trình chu trình hoạt động tuần hoàn.
  • Giai đoạn 5 (Tuần 15 - 16): Chạy thực nghiệm, thu thập dữ liệu độ tin cậy, tối ưu hóa van tiết lưu giảm chấn và nghiệm thu đồ án.

Đánh giá rủi ro kỹ thuật:

  • Hiện tượng kẹt phôi tại máng cắt: Khắc phục bằng việc lắp đặt đệm cao su định tâm đàn hồi hai bên lưỡi dao tĩnh.
  • Rò rỉ áp suất khí nén: Sử dụng khớp nối nhanh chịu áp 10 bar và van một chiều kiểm soát áp suất nguồn.

Implementation và kết quả

Development process

Quá trình gia công cơ khí được chuẩn hóa qua các nguyên công định hình phôi nghiêm ngặt:

  1. Khung máy: Cắt 6 thanh thép hộp $30 \times 30 \times 500\text{ mm}$, 4 thanh $30 \times 30 \times 350\text{ mm}$ (tổng chiều dài phôi $10.8\text{ m}$). Hàn hồ quang điện ghép nối khung giàn không gian.
  2. Chi tiết lọc nước và chén ép: Gia công từ phôi nhựa đặc $\varnothing 98 \times 50\text{ mm}$ ($m = 303.56\text{ g}$). Áp dụng chuỗi nguyên công:
    • Nguyên công 1 & 2: Tiện khỏa mặt đầu A và B ($h = 4\text{ mm}$).
    • Nguyên công 3: Phay bề mặt côn góc $\alpha = 80^\circ$ tương thích biên dạng nón ép.
    • Nguyên công 4: Khoan lỗ thoát dịch quả tâm $\varnothing 30\text{ mm}$ và lưới lọc $\varnothing 6\text{ mm}$.
  3. Bàn máy: Phôi gỗ ép $315 \times 550 \times 15\text{ mm}$, gia công hoàn thiện kích thước $195 \times 500 \times 15\text{ mm}$, khoét lỗ định vị chén ép $\varnothing 90\text{ mm}$.

Thuật toán điều khiển tuần hoàn

Hệ thống hoạt động theo chu trình logic đóng ngắt relay trạng thái liên tục. Mã giả (Pseudocode) đại diện cho thuật toán điều khiển chu trình máy:

PROGRAM Automatic_Orange_Juicer_Control;
VAR
    State: INTEGER := 0;
    Timer_Start, Timer_Press: TIMER;
    Sensor_A1, Sensor_B1, Sensor_C1, Sensor_D1, Sensor_E1: BOOLEAN;
    Button_Start: BOOLEAN;

BEGIN
    WHILE Machine_Powered DO
    BEGIN
        CASE State OF
            0: // Trạng thái chờ khởi động
                IF Button_Start THEN
                BEGIN
                    Timer_Start.Start(5000); // Trễ an toàn 5 giây
                    IF Timer_Start.IsDone THEN State := 1;
                END;

            1: // Cấp phôi (Xy lanh A nâng cam vào máng)
                Actuate_Solenoid(Cylinder_A, EXTEND);
                IF Sensor_A1_Reached THEN
                BEGIN
                    Actuate_Solenoid(Cylinder_A, RETRACT);
                    State := 2;
                END;

            2: // Cắt cam (Xy lanh B hạ dao cắt)
                Actuate_Solenoid(Cylinder_B, EXTEND);
                IF Sensor_B1_Reached THEN
                BEGIN
                    Actuate_Solenoid(Cylinder_B, RETRACT);
                    State := 3;
                END;

            3: // Chuyển cam vào cối ép (Quỹ đạo 2D: C -> D -> C- -> D-)
                Actuate_Solenoid(Cylinder_C, EXTEND);  // Đẩy phôi từ vị trí 1 -> 2
                WAIT_UNTIL(Sensor_C_Extended);
                Actuate_Solenoid(Cylinder_D, EXTEND);  // Nâng cơ cấu từ 2 -> 3
                WAIT_UNTIL(Sensor_D_Extended);
                Actuate_Solenoid(Cylinder_C, RETRACT); // Thu cần gạt từ 3 -> 4
                WAIT_UNTIL(Sensor_C_Retracted);
                Actuate_Solenoid(Cylinder_D, RETRACT); // Hạ về vị trí ban đầu 4 -> 1
                WAIT_UNTIL(Sensor_D_Retracted);
                State := 4;

            4: // Ép cam và giữ áp lực
                Actuate_Solenoid(Cylinder_E, EXTEND);
                Timer_Press.Start(5000); // Ép kiệt trong 5 giây
                IF Timer_Press.IsDone THEN
                BEGIN
                    Actuate_Solenoid(Cylinder_E, RETRACT);
                    IF Sensor_E_Retracted THEN State := 1; // Lặp chu trình tiếp theo
                END;

            99: // Xử lý sự cố / Dừng khẩn cấp
                Deactivate_All_Solenoids();
                Stop_Pneumatics();
        END_CASE;
    END;
END.

Testing và validation

Kiểm định độ bền kết cấu (FEA Benchmark)

Mô hình khung máy được thử nghiệm ứng suất tĩnh trên SolidWorks Simulation với điều kiện biên tải trọng tập trung $F = 1000\text{ N}$ tại vị trí liên kết xi lanh ép, gia tốc trọng trường $g = 9.81\text{ m/s}^2$:

  • Ứng suất Von Mises cực đại ghi nhận: $\sigma_{\text{max}} = 28.1359\text{ MPa}$ (Thấp hơn rất nhiều so với giới hạn chảy của thép mạ kẽm $\sigma_y \approx 250\text{ MPa}$). Hệ số an toàn $SF > 8.8$.
  • Độ biến dạng võng cực đại: $\delta_{\text{max}} = 0.042\text{ mm}$, hoàn toàn không gây hiện tượng rung lắc hay mất đồng tâm giữa các cơ cấu tịnh tiến.

Thử nghiệm vận hành thực tế

Nhóm nghiên cứu tiến hành thử nghiệm trên 50 quả cam sành (kích thước trung bình $\varnothing 70 \pm 5\text{ mm}$, khối lượng trung bình $200\text{ g/quả}$):

+-------------------------------------------------------------------------+
|                  BIỂU ĐỒ NĂNG SUẤT VÀ HIỆU QUẢ TÁCH NƯỚC               |
+-------------------------------------------------------------------------+
| Lượng nước ép lý thuyết (100g/quả):                                     |
| [████████████████████████████████████████] 100%                         |
| Máy ép tự động đề tài đạt được (82.4g/quả):                             |
| [█████████████████████████████████.......] 82.4%                        |
| Ép tay thủ công thông thường (65.0g/quả):                               |
| [██████████████████████..................] 65.0%                        |
+-------------------------------------------------------------------------+
  • Tốc độ chu trình: $18\text{ giây/quả}$ (tương đương năng suất đạt $\sim 200\text{ quả/giờ}$).
  • Độ chính xác cắt đôi qua tâm quả: $70%$ đạt độ đồng đều tuyệt đối giữa 2 nửa quả nhờ đệm đàn hồi định vị.
  • Tỷ lệ thu hồi dịch quả: Đạt $82.4%$ tổng lượng nước có trong múi cam, cao hơn $17.4%$ so với vắt tay thủ công.
  • Đánh giá cảm quan: $100%$ mẫu nước ép không xuất hiện vị đắng gắt do vỏ cam hoàn toàn giữ nguyên hình dạng nón bán cầu sau khi ép, không bị bầm dập lớp biểu bì ngoài.

Kết quả đạt được

Hệ thống đã hoàn thiện đầy đủ các chức năng đề ra theo đề cương nghiên cứu:

  • Chế tạo thành công máy ép tự động khép kín kích thước $500 \times 350 \times 800\text{ mm}$.
  • Cơ cấu chuyển cam dạng tọa độ chữ nhật (kết hợp Xy lanh C và D) vừa đảm nhận chức năng nạp cam vào cối ép, vừa tự động gạt đẩy 2 mảnh vỏ cam của chu trình trước rơi vào thùng chứa bã với độ tin cậy $98%$.
  • Hệ thống điện - khí nén vận hành ổn định, không phát sinh nhiệt lượng dư thừa, độ ồn đo được khi xả khí $<65\text{ dB}$.

Đổi mới và đóng góp

  1. Cải tiến nguyên lý ép không phá hủy biểu bì vỏ: Khác với máy ép trục vít công nghiệp nghiền nát toàn bộ quả làm tan vỡ túi tinh dầu chứa Terpene/Limonene, máy sử dụng nón ép cong kết hợp lực ép tịnh tiến phân bố đều $192.42\text{ N/nửa quả}$. Giải pháp này giúp nước cam vắt ra có thể uống trực tiếp ngay mà không cần xử lý qua màng lọc ly tâm hay gia nhiệt khử đắng.
  2. Cơ cấu chuyển phôi thông minh 4 bước: Ứng dụng quỹ đạo chuyển động khép kín $1 \to 2 \to 3 \to 4 \to 1$ của hệ hai xi lanh khí nén lồng nhau thay thế cho cánh tay robot đắt tiền, tiết kiệm $85%$ chi phí chế tạo phần cứng điều khiển.
  3. Tính kinh tế và chế tạo nội địa hóa: Toàn bộ kết cấu máy sử dụng vật liệu phổ thông (thép hộp mạ kẽm, nhôm tấm, nhựa POM) với quy trình gia công đạt cấp chính xác IT12, dễ dàng bảo trì, sửa chữa và thay thế tại các xưởng cơ khí chế tạo ở Việt Nam.

Ứng dụng thực tế và triển khai

Kịch bản ứng dụng

  • Chuỗi cửa hàng giải khát, Coffee Shop: Lắp đặt tại quầy pha chế, tự động phục vụ nước ép tươi nhanh chóng trong giờ cao điểm mà không cần nhân viên đứng vắt thủ công.
  • Bếp ăn trường học, bệnh viện, khách sạn: Cung cấp khẩu phần nước cam tươi giàu dinh dưỡng số lượng lớn, đảm bảo tiêu chuẩn vô trùng và an toàn vệ sinh thực phẩm HACCP.

Phân tích tài chính và ROI (Return on Investment)

  • Chi phí chế tạo máy (Dự toán thực tế):
    • Khung cơ khí, bàn máy, máng dẫn: $2.500.000\text{ VNĐ}$
    • Cụm xi lanh, van đảo chiều, phụ kiện khí nén SMC: $4.200.000\text{ VNĐ}$
    • Mạch điều khiển relay, timer, cảm biến, nguồn 24V: $1.100.000\text{ VNĐ}$
    • Gia công cắt gọt, chi tiết nón ép nhựa POM: $1.800.000\text{ VNĐ}$
    • Tổng chi phí chế tạo: $\approx 9.600.000\text{ VNĐ}$ (Bằng $1/15$ so với máy nhập ngoại).
  • Hiệu quả kinh tế: Tiết kiệm chi phí thuê 1 nhân công pha chế ($6.000.000\text{ VNĐ/tháng}$). Thời gian thu hồi vốn đầu tư (ROI) ước tính chỉ từ 1.5 đến 2 tháng hoạt động.

Hạn chế và hướng phát triển

Hạn chế kỹ thuật

  • Dung tích máng cấp liệu còn nhỏ, chỉ chứa được tối đa 5 quả cam ($\sim 1\text{ kg}$).
  • Hệ thống yêu cầu bề mặt lắp đặt phẳng tuyệt đối để phôi cam lăn ổn định theo trọng lực.
  • Độ chính xác cắt đôi phụ thuộc vào tính đồng đều hình học của quả cam (đạt $70%$ với cam tròn đều).

Hướng phát triển

  • Tích hợp phễu cấp liệu dạng xoắn ốc hoặc băng tải đứng để nâng sức chứa lên $15 - 20\text{ kg}$.
  • Nâng cấp bộ điều khiển trung tâm lên PLC Siemens S7-1200 hoặc vi điều khiển STM32 kết hợp màn hình cảm ứng HMI cho phép người dùng tùy chỉnh thời gian ép và đếm sản lượng.
  • Thiết kế cơ cấu tự động căn chỉnh tâm quả đa kích thước bằng lò xo phản hồi trước khi dao cắt tác động.

Đối tượng hưởng lợi

  • Sinh viên, Giảng viên Cơ khí - Tự động hóa: Tài liệu tham khảo toàn diện về tính toán hệ thống khí nén, quy trình công nghệ gia công chi tiết cơ khí và phương pháp phân tích ứng suất FEA.
  • Kỹ sư R&D thiết kế máy: Tham khảo mô hình động học chuyển phôi 2D tiết kiệm chi phí và giải thuật điều khiển relay tuần hoàn không cần PLC đắt tiền.
  • Hộ kinh doanh và Doanh nghiệp F&B: Sở hữu giải pháp tự động hóa chi phí thấp ($<10$ triệu VNĐ), gia tăng $300%$ năng suất phục vụ, đảm bảo đồ uống đạt chất lượng hương vị tự nhiên cao nhất.

Câu hỏi thường gặp

1. Yêu cầu kỹ thuật về nguồn cấp khí nén để máy vận hành ổn định là gì?

Máy yêu cầu nguồn khí nén công nghiệp sạch có áp suất danh định từ $4 - 6\text{ bar}$ ($0.4 - 0.6\text{ MPa}$), lưu lượng tối thiểu $120\text{ lít/phút}$. Có thể sử dụng máy nén khí mini không dầu (dung tích bình chứa $\ge 30\text{ lít}$) để đảm bảo tiêu chuẩn vệ sinh an toàn thực phẩm.

2. Tại sao máy không dùng động cơ điện quay tròn mà lại dùng xi lanh khí nén?

Truyền động khí nén mang lại chuyển động tịnh tiến trực tiếp với tốc độ đáp ứng nhanh, kết cấu nhỏ gọn, khả năng chịu quá tải an toàn (không cháy nổ khi kẹt phôi), và đặc biệt đáp ứng nghiêm ngặt tiêu chuẩn môi trường chế biến thực phẩm ẩm ướt, không rò rỉ điện hoặc dầu bôi trơn.

3. Vỏ cam sau khi ép có bị nát và làm đắng nước ép không?

Hoàn toàn không. Nhờ thiết kế nón ép định hình góc $80^\circ$ và lực ép phân bổ giới hạn ở mức $192.42\text{ N}$, quả cam chỉ bị ép tách tép nước bên trong múi, toàn bộ cấu trúc biểu bì chứa túi tinh dầu ngoài vỏ vẫn giữ nguyên trạng thái đàn hồi.

4. Quy trình bảo trì và vệ sinh máy định kỳ như thế nào?

Cụm cối ép, nón lọc và máng dẫn được thiết kế dạng module tháo lắp nhanh không cần dụng cụ chuyên dụng. Người dùng chỉ cần tháo rửa trực tiếp dưới vòi nước sau mỗi ca làm việc. Định kỳ 6 tháng kiểm tra xả nước đọng tại bộ lọc khí và châm dầu bôi trơn chuyên dụng cho hệ thống khí nén.

5. Chi phí sản xuất hàng loạt ước tính là bao nhiêu?

Nếu sản xuất hàng loạt trên 50 máy/năm, giá thành chế tạo cơ khí và linh kiện sẽ giảm thêm khoảng $25 - 30%$, đưa giá thành sản phẩm hoàn thiện về mức khoảng 6.5 - 7.0 triệu VNĐ/máy.

Kết luận

Đồ án tốt nghiệp "Thiết kế, chế tạo máy ép cam tự động" đã giải quyết trọn vẹn bài toán cơ khí hóa và tự động hóa công đoạn chế biến nước cam tươi cho phân khúc thương mại vừa và nhỏ. Bằng việc kết hợp sáng tạo giữa kết cấu cơ khí chính xác, hệ dẫn động khí nén hiệu suất cao và chu trình điều khiển tuần hoàn thông minh, sản phẩm đã chứng minh được tính khả thi kỹ thuật vượt trội, chất lượng nước ép giữ trọn vẹn hương vị tự nhiên không đắng cùng hiệu quả kinh tế rõ rệt. Đây là nền tảng vững chắc để tiếp tục hoàn thiện, thương mại hóa và ứng dụng rộng rãi trong ngành công nghiệp chế biến thực phẩm tại Việt Nam.