Thiết Kế Hệ Thống Làm Sạch và Phân Loại Quả Dứa

Hiện nay, ngành công nghiệp cơ khí đang phát triển rất mạnh mẽ, mang lại nhiều lợi ích tích cực cho nhiều ngành khác phát triển trong đó có phát triển nền nông nghiệp. Nông sản không chỉ dùng để phục vụ nhu cầu của người tiêu dùng trong nước mà còn xuất khẩu ra nước ngoài. Vì vậy đòi hỏi số lượng sản lượng nông sản lớn. Kết hợp với điều kiện về thực phẩm ngày nay là xanh, sạch, đầy đủ dinh dưỡng, đòi hỏi nông sản phải có chất lượng tốt hơn. Tại Việt Nam, nông nghiệp vẫn còn tiềm năng phát triển rất lớn, nhưng chưa có nhiều máy móc hỗ trợ cho sản xuất nông sản, đa phần sử dụng phương pháp thủ công. Vì vậy, tác giả quyết định chọn đề tài “Thiết kế hệ thống rửa và phân loại quả dứa” nhằm góp một phần vào quá trình sản xuất nông sản tại Việt Nam.

Dứa (tên tiếng Anh là Pineapple) có các tên gọi khác như là: khóm, thơm (có nơi gọi là khớm) hay gai (miền Trung) hoặc trái huyền nương, tên khoa học Ananas comosus, là một loại quả nhiệt đới. Nó có dạng hình tròn, hình trụ hay hình biến dạng (do con người chủ động tạo để làm cảnh). Với giá trị dinh dưỡng cao, dứa có khá nhiều công dụng như tăng cường miễn dịch, cải thiện sức khỏe xương,…hay các loại nước ép tươi, mứt, bánh, kẹo, sấy khô, sấy dẻo, nước lên men và phổ biến nhất kể cả ở Việt Nam và trên thế giới đó là dứa đóng hộp.

Đây là một trong những quy trình công nghệ sản xuất dứa phổ biến tại các nhà máy, trong ngành sản xuất nông sản, còn rất nhiều quy trình sản xuất khác nhau, tuy nhiên đây có thể coi là quy trình cơ bản của công nghệ sản xuất dứa nói riêng và nông sản khác nói chung đối với sản phẩm đóng hộp. Trên nguyên tắc dựa vào các phương pháp thủ công trong việc thu hoạch, phân loại và chế biến dứa để tìm ra nhiều nguyên lý làm việc cho toàn bộ hệ thống sản xuất dứa, từ đó, phát triển các loại máy nhằm phục vụ cho quy trình sản xuất, phù hợp để sản xuất dứa số lượng lớn.

Dứa được người nông dân thu hoạch ở nông trại hay vườn, được vận chuyển bằng xe tải đến nhà máy. Đầu tiên, công nhân cắt đầu bỏ cuống, sau đó được băng tải vận chuyển đến cụm máy rửa và làm sạch dứa. Quá trình này sử dụng các rulo quay cùng chiều có gắn các bàn chải, nhằm đánh sạch bề mặt, loại bỏ hoàn toàn cặn bẩn, đồng thời giúp làm ráo nước, tránh nước làm ảnh hưởng tới các thiết bị khác.

Dứa sau khi qua công đoạn rửa và làm sạch, được băng tải vận chuyện đến cụm máy phân loại. Dứa có đặc điểm bên ngoài là dài, hình trụ tròn, vì vậy sẽ không đồng nhất về độ dài, khối lượng và kích thước, do đó nhà máy phải phân loại theo kích thước, để đồng nhất về kích cỡ, đạt chất lượng sản phẩm tốt, tạo điều kiện thuận lợi cho các quá trình chế biến tiếp theo. Tại các nhà máy hiện nay, người ta sử dụng nhiều cặp vít tải quay ngược chiều nhau, cùng với sự điều chỉnh khe hở giữa hai trục vít, kích thước khe hở sẽ tăng dần để phân loại dứa theo kích cỡ. Hệ thống này rất phù hợp với quả dứa, cũng như một số nông sản có đặc tính kích cỡ to, dài, hình dáng trụ tròn.

Hiện nay, trên thị trường có nhiều loại máy để phục vụ cho dây chuyền sản xuất quả dứa. Các xưởng sản xuất, nhà máy, xí nghiệp với các điều kiện kinh tế, hiệu suất, năng suất làm việc và mục đích sản xuất khác nhau mà lựa chọn, sử dụng nhiều loại máy khác nhau phục vụ cho sản xuất dứa. Ví dụ như Máy rửa bọt khí HLQBJ-300 sử dụng bọt khí thích hợp cho làm sạch trái cây và rau quả. Máy rửa của hãng GELGOOG bao gồm hệ thống tạo bọt khí và hệ thống phun kép. Máy phân loại dứa tự động TOPP TPP-D8 được sử dụng để phân loại trái cây lớn.

Cơ cấu dẫn động bộ truyền xích quay làm các rulo quay cùng chiều với nhau. Khi dứa được cấp ở cửa nguyên liệu vào, trên các rulo được gắn các bàn chải, nhờ chuyển động quay của rulo và hệ thống phun nước, các tạp chất được loại bỏ. Rulo quay đẩy quả dứa về phía trước qua cụm chà và làm ráo nước, sau đó chuyển qua giai đoạn kế tiếp. Tốc độ rửa khá nhanh, năng suất rửa cao. Quả dứa không bị bầm, dập bề mặt, đảm bảo được yêu cầu về chất lượng quả dứa. Tuy nhiên cần chế tạo có độ chính xác cao, có thể gây ra nhiều tiếng ồn.

Thùng quay được truyền động nhờ bánh răng dẫn động. Dứa được cấp vào thùng qua máng cấp nguyên liệu, khi mở van của hệ thống phun nước, dưới áp lực của vòi phun và sự chuyển động quay của thùng, dứa được làm sạch đều bề mặt. Các con lăn để dẫn hướng thùng quay. Nguyên liệu được rửa sạch liên tục, sạch đều bề mặt. Năng suất rửa cao. Vật liệu chế tạo đơn giản, hiệu quả làm việc cao. Tuy nhiên, sự chuyển động quay của thùng nên dứa sẽ bị dập do va chạm vào thành thùng.

Dứa được phân loại dựa vào sự thay đổi tiếp diện của cặp trục vít côn. Cặp trục vít côn (2) quay ngược chiều nhau, dẫn các quả dứa tiến về phía trước theo hướng mũi tên. Quả dứa được phân loại theo kích thước từ nhỏ đến lớn. Ưu điểm: Dễ dàng phân loại quả dứa vì vít có độ côn. Vật liệu chế tạo dễ tìm kiếm, đảm bảo khả năng hoạt động và vận chuyển liên tục. Hiệu suất phân loại cao, thích hợp sản xuất hàng loạt, số lượng lớn. Nhược điểm: Trục vít côn khó chế tạo, chi phí chế tạo cao hơn.

Cần so sánh các phương pháp phân loại khác nhau (ví dụ: trục vít trụ và côn, băng tải dây đai) về hiệu quả, chi phí, độ phức tạp và khả năng tự động hóa. Đánh giá phương pháp nào phù hợp nhất với từng quy mô sản xuất và yêu cầu chất lượng sản phẩm. Phân tích các yếu tố ảnh hưởng đến hiệu quả phân loại (ví dụ: tốc độ phân loại, độ chính xác, tỉ lệ hư hỏng). Đề xuất giải pháp tối ưu để nâng cao hiệu quả phân loại.

Nội dung cần đánh giá hiệu quả hoạt động của hệ thống trong điều kiện thực tế, bao gồm năng suất, chất lượng sản phẩm, chi phí vận hành và bảo trì. So sánh kết quả thực tế với các chỉ tiêu thiết kế ban đầu. Phân tích nguyên nhân gây ra sự khác biệt (nếu có). Đề xuất giải pháp để cải thiện hiệu quả hoạt động của hệ thống.

Nhận diện các khó khăn thường gặp khi vận hành hệ thống (ví dụ: tắc nghẽn, hỏng hóc thiết bị, điều chỉnh thông số). Đề xuất các giải pháp để khắc phục khó khăn (ví dụ: quy trình bảo trì định kỳ, đào tạo nhân viên vận hành, thiết kế dự phòng). Chia sẻ kinh nghiệm thực tế về việc vận hành và bảo trì hệ thống.

Nghiên cứu hệ thống làm sạch và phân loại dứa theo tiêu chuẩn VietGAP giúp đảm bảo chất lượng và an toàn thực phẩm, đồng thời đáp ứng yêu cầu của thị trường xuất khẩu. Phân tích các yêu cầu của tiêu chuẩn VietGAP liên quan đến quy trình làm sạch và phân loại dứa. Đề xuất giải pháp để hệ thống đáp ứng các yêu cầu này.

Đề xuất các hướng nghiên cứu tiếp theo để hoàn thiện và nâng cao hiệu quả của hệ thống. Nghiên cứu về các công nghệ mới trong làm sạch và phân loại (ví dụ: sử dụng cảm biến quang học, trí tuệ nhân tạo). Tích hợp hệ thống với các quy trình khác trong dây chuyền sản xuất dứa. Phát triển hệ thống phù hợp với các loại nông sản khác.

Khẳng định tầm quan trọng của nghiên cứu khoa học và công nghệ trong phát triển nông nghiệp hiện đại. Đề xuất các chính sách hỗ trợ nghiên cứu và ứng dụng công nghệ vào sản xuất nông nghiệp. Kêu gọi sự hợp tác giữa các nhà khoa học, doanh nghiệp và nông dân để nâng cao giá trị nông sản Việt Nam.