Nghiên Cứu Tự Động Hóa Quá Trình Lấy Sản Phẩm Bánh Tráng Rế

Bánh tráng rế là một phần không thể thiếu trong ẩm thực Việt Nam. Bánh thường được dùng để cuốn chả giò rế, một món ăn sáng tạo và độc đáo của người Cần Thơ. Bánh tráng rế được làm từ hỗn hợp bột gạo, bột bắp và bột mì ngang. Bột gạo là thành phần chính để tạo nên sợi bánh, bột mì tinh giúp sợi bánh dẻo dai và bột nếp làm cho sợi bánh sau khi chín xốp. Các gia vị khác như đường, muối, CMC, Natri polyphosphate, Benzoat Natri cũng được thêm vào để tăng hương vị cho bánh.

Hiện nay, nghề làm bánh tráng rế đã phát triển mạnh mẽ ở nhiều tỉnh thành Việt Nam, đặc biệt là Tiền Giang. Các công ty sản xuất bánh tráng rế như Vissan, Hương Việt và Toàn Ý đang cung cấp sản lượng lớn cho thị trường trong nước và xuất khẩu. Tuy nhiên, quy trình sản xuất vẫn còn nhiều hạn chế, chưa đạt được mức độ tự động hóa sản xuất bánh tráng rế hoàn toàn. Việc áp dụng công nghệ tự động hóa trong sản xuất bánh tráng là một nhu cầu cấp thiết để nâng cao năng suất và chất lượng sản phẩm.

Sản xuất bánh tráng rế thủ công đối diện với nhiều thách thức về năng suất và chất lượng. Năng suất thường bị giới hạn bởi tốc độ và sự mệt mỏi của người lao động. Chất lượng bánh cũng khó đồng đều do sự khác biệt trong kỹ năng và kinh nghiệm của từng người. Việc kiểm soát các yếu tố như nhiệt độ, độ ẩm và thời gian cũng trở nên khó khăn, ảnh hưởng đến hương vị và độ giòn của bánh.

Tự động hóa mang lại nhiều lợi ích cho ngành sản xuất bánh tráng rế. Tự động hóa giúp tăng năng suất, giảm chi phí lao động, cải thiện chất lượng sản phẩm và đảm bảo an toàn vệ sinh thực phẩm. Tự động hóa quá trình lấy sản phẩm bánh tráng rế cho phép giảm sự phụ thuộc vào lao động thủ công, tối ưu hóa quy trình sản xuất và tạo ra sản phẩm bánh tráng rế đồng đều về chất lượng.

Một hệ thống tự động gắp bánh tráng rế hiệu quả cần đáp ứng các yêu cầu sau: Độ chính xác cao để tránh làm vỡ bánh, tốc độ nhanh để đảm bảo năng suất, khả năng hoạt động liên tục và ổn định, dễ dàng vệ sinh và bảo trì, và tích hợp được với các hệ thống sản xuất hiện có. Ngoài ra, hệ thống cũng cần có khả năng nhận diện và xử lý các loại bánh tráng rế có kích thước và hình dạng khác nhau.

Hệ thống xylanh khí nén hoạt động dựa trên nguyên lý sử dụng áp suất khí nén để tạo ra lực đẩy hoặc kéo. Xylanh tịnh tiến được sử dụng để di chuyển cần gắp theo phương thẳng đứng hoặc ngang. Xylanh xoay được sử dụng để xoay cần gắp quanh trục. Các xylanh được điều khiển bằng van điện từ và bộ điều khiển logic (PLC) để thực hiện các thao tác gắp và di chuyển bánh tráng rế một cách tự động.

Để thiết kế hệ thống xylanh khí nén, cần xác định các thông số như kích thước xylanh, áp suất khí nén, lực đẩy cần thiết và tốc độ di chuyển. Sau đó, sử dụng phần mềm mô phỏng để kiểm tra tính khả thi của thiết kế và tối ưu hóa các thông số. Mô hình 3D và mô phỏng chuyển động giúp hình dung rõ hơn quá trình hoạt động và phát hiện các vấn đề tiềm ẩn trước khi chế tạo thực tế.

Ưu điểm chính của phương pháp này là sự đơn giản trong thiết kế và chế tạo, chi phí đầu tư thấp và dễ dàng bảo trì. Tuy nhiên, nhược điểm là độ chính xác không cao, tốc độ hoạt động chậm và khả năng điều khiển linh hoạt còn hạn chế. Phương pháp này phù hợp với các dây chuyền sản xuất nhỏ, không yêu cầu độ chính xác quá cao và tốc độ nhanh.

Cơ cấu động cơ xoay sử dụng động cơ điện để tạo ra chuyển động xoay. Hộp giảm tốc được sử dụng để giảm tốc độ và tăng mô-men xoắn. Cần gắp được gắn vào trục của hộp giảm tốc và thực hiện các thao tác gắp và di chuyển bánh tráng rế. Hệ thống điều khiển động cơ cho phép điều chỉnh tốc độ, vị trí và lực gắp một cách chính xác.

Việc lựa chọn động cơ phù hợp là rất quan trọng. Động cơ cần có đủ công suất và mô-men xoắn để đáp ứng yêu cầu của quá trình gắp bánh. Cơ cấu gắp bánh cần được thiết kế sao cho đảm bảo độ chính xác, tốc độ và độ bền. Các yếu tố như vật liệu, kích thước và hình dạng của cần gắp cần được tính toán kỹ lưỡng.

Để tăng cường khả năng tự động hóa và độ chính xác, có thể sử dụng cảm biến và hệ thống vision trong tự động hóa gắp bánh. Cảm biến có thể được sử dụng để phát hiện vị trí bánh tráng rế và điều khiển động cơ xoay một cách chính xác. Hệ thống vision có thể được sử dụng để nhận diện hình dạng và kích thước của bánh, giúp hệ thống gắp bánh hoạt động linh hoạt và hiệu quả hơn.

Các phương án được thử nghiệm trong điều kiện thực tế để đánh giá hiệu quả về năng suất, độ chính xác và độ ổn định. Các thông số như thời gian gắp bánh, tỷ lệ thành công, tỷ lệ sai sót và tuổi thọ của thiết bị được ghi lại và phân tích. Kết quả thử nghiệm cho thấy phương án sử dụng cơ cấu động cơ xoay có hiệu suất cao hơn và ít sai sót hơn so với phương án sử dụng xylanh khí nén.

Việc phân tích chi phí và lợi ích giúp xác định tính khả thi về mặt kinh tế của việc áp dụng tự động hóa. Chi phí bao gồm chi phí đầu tư ban đầu, chi phí vận hành và bảo trì. Lợi ích bao gồm tăng năng suất, giảm chi phí lao động, cải thiện chất lượng sản phẩm và giảm thiểu rủi ro. Phân tích cho thấy lợi ích mang lại từ tự động hóa vượt trội hơn so với chi phí đầu tư, khẳng định tính hiệu quả của giải pháp.

Dựa trên kết quả nghiên cứu, luận văn đưa ra các đề xuất cải tiến quy trình sản xuất bánh tráng rế. Các đề xuất bao gồm: Tích hợp hệ thống tự động gắp bánh vào dây chuyền sản xuất hiện có, sử dụng hệ thống vision để kiểm soát chất lượng bánh, áp dụng các giải pháp tối ưu hóa quy trình gắp bánh và đào tạo nhân viên để vận hành và bảo trì hệ thống tự động hóa.

Nghiên cứu đã đạt được các kết quả đáng kể, bao gồm: Đề xuất hai phương án tự động gắp bánh, thiết kế và mô phỏng các hệ thống tự động hóa, thử nghiệm và đánh giá hiệu quả các phương án, phân tích chi phí và lợi ích của tự động hóa, và đề xuất các giải pháp cải tiến quy trình sản xuất bánh tráng rế.

Tự động hóa có tiềm năng phát triển rất lớn trong ngành sản xuất bánh tráng rế. Việc áp dụng các công nghệ mới như robot, vision, trí tuệ nhân tạo và học máy có thể giúp nâng cao hiệu quả sản xuất, giảm chi phí, cải thiện chất lượng sản phẩm và đáp ứng nhu cầu ngày càng cao của thị trường. Tự động hóa sẽ giúp ngành bánh tráng rế phát triển bền vững và cạnh tranh trên thị trường quốc tế.

Trong tương lai, cần tập trung vào các hướng nghiên cứu sau: Phát triển các hệ thống gắp bánh thông minh có khả năng tự học và thích ứng với các điều kiện khác nhau, nghiên cứu và ứng dụng các vật liệu mới để tăng độ bền và giảm trọng lượng của cần gắp, tích hợp hệ thống vision và trí tuệ nhân tạo để kiểm soát chất lượng bánh, và phát triển các giải pháp bảo trì hệ thống tự động gắp bánh một cách hiệu quả.