I. Giới thiệu về đề tài Thiết kế máy cán cắt sợi bánh canh tại HCMUTE
Đề tài tốt nghiệp Thiết kế và chế tạo máy cán, cắt sợi bánh canh tại trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật TP. Hồ Chí Minh (HCMUTE) tập trung giải quyết vấn đề sản xuất sợi bánh canh hiệu quả hơn. Đề tài xuất phát từ thực tế nhu cầu sử dụng bánh canh cao của người Việt Nam, song quy trình truyền thống tốn nhiều công sức và khó đảm bảo vệ sinh an toàn thực phẩm. Đề tài hướng đến việc thiết kế và chế tạo một máy cán, cắt sợi bánh canh tự động với năng suất cao, giá thành hợp lý và đảm bảo chất lượng sản phẩm. Ngành cơ khí chế tạo máy HCMUTE đóng vai trò quan trọng trong việc hỗ trợ nghiên cứu và hoàn thiện sản phẩm. Mục tiêu chính là tạo ra một giải pháp công nghiệp hóa quy trình sản xuất bánh canh, khắc phục nhược điểm của phương pháp thủ công truyền thống. Đây là một dự án tốt nghiệp chế tạo máy HCMUTE có ý nghĩa thực tiễn cao, góp phần vào sự phát triển của ngành công nghiệp thực phẩm Việt Nam.
1.1 Nhu cầu thực tế và đặt vấn đề
Bài toán đặt ra là làm sao để cung cấp số lượng lớn sợi bánh canh với giá thành thấp mà vẫn đảm bảo chất lượng, vệ sinh an toàn thực phẩm. Các thiết bị hiện tại chưa đáp ứng đủ nhu cầu này. Máy cán sợi bánh canh HCMUTE được thiết kế nhằm mục đích giải quyết bài toán này. Đề tài tập trung vào việc khảo sát, nghiên cứu các hệ thống hiện có trong và ngoài nước để khắc phục nhược điểm, thiết kế một sản phẩm tối ưu về công dụng và giá thành. Thiết kế máy chế biến thực phẩm HCMUTE nói chung và thiết kế máy cán cắt sợi bánh canh nói riêng đòi hỏi sự nghiên cứu kỹ lưỡng về công nghệ và tính khả thi. Một trong những mục tiêu quan trọng là đảm bảo sợi bánh canh làm ra có chất lượng tương đương với sợi bánh canh làm thủ công truyền thống về hình thức và chất lượng. Nghiên cứu khoa học HCMUTE hỗ trợ việc này thông qua việc cung cấp cơ sở dữ liệu và hướng dẫn chuyên môn.
1.2 Mục tiêu nghiên cứu
Mục tiêu chính của dự án tốt nghiệp chế tạo máy HCMUTE này là chế tạo thành công một máy cán, cắt sợi bánh canh tự động với công suất 12kg bột/giờ. Máy cần có kích thước nhỏ gọn (dự kiến 500x700x400 mm), trọng lượng nhẹ (dự kiến 20kg) và giá thành thấp (dưới 12 triệu đồng). Thiết kế máy móc tự động hóa HCMUTE đóng vai trò quan trọng trong việc đạt được mục tiêu này. Chất lượng sợi bánh canh cần tương đương với phương pháp truyền thống. Đề tài cũng hướng đến việc nghiên cứu và thiết kế các cơ cấu chính của máy, bao gồm: cơ cấu cán lặp (cán nhiều lần bằng một cặp trục cán), cơ cấu cắt bột dạng tấm thành sợi, và hệ thống tách sản phẩm và băng tải. Việc lựa chọn động cơ máy cán sợi cũng được tính toán kỹ lưỡng để đảm bảo hiệu quả và tiết kiệm năng lượng. An toàn lao động máy cán sợi cũng là một yếu tố quan trọng được xem xét trong quá trình thiết kế.
II. Phân tích thiết kế và chế tạo máy cán cắt sợi bánh canh
Phần này trình bày chi tiết quá trình thiết kế và chế tạo máy. Thiết kế CAD/CAM máy cán sợi được sử dụng để tạo ra mô hình 3D và bản vẽ kỹ thuật. Phần mềm thiết kế máy móc như Solidworks 2013 và Auto CAD 2007 được sử dụng trong quá trình này. Các tính toán kỹ thuật được thực hiện để xác định các thông số chính của máy, bao gồm đường kính trục cán, lực cán, kích thước dao cắt, và vận tốc băng tải. Tính toán thiết kế máy cán sợi dựa trên các nguyên lý cơ học và công nghệ chế tạo máy. Bài toán thiết kế máy cán sợi bao gồm nhiều khía cạnh, từ việc lựa chọn vật liệu đến quá trình gia công. Vật liệu chế tạo máy cán sợi cần đảm bảo độ bền, khả năng chống mài mòn và an toàn vệ sinh thực phẩm. Quá trình gia công cơ khí bao gồm phay, tiện, khoan... được thực hiện để tạo ra các bộ phận của máy.
2.1 Thiết kế trục cán
Thiết kế trục cán là phần quan trọng nhất của máy. Các tính toán được thực hiện dựa trên các công thức và tiêu chuẩn kỹ thuật. Việc xác định đường kính trục cán, lực cán, độ dài bề mặt làm việc, và kiểm nghiệm độ bền là những bước cần thiết. Lựa chọn động cơ cũng được cân nhắc để đảm bảo hiệu suất làm việc của máy. Các thông số được tính toán sao cho phù hợp với công suất yêu cầu (12kg bột/giờ). Giải pháp thiết kế máy cán sợi cần tối ưu hóa lực cán để đạt được độ mịn và dai của bột như mong muốn mà không làm hư hỏng trục cán. An toàn lao động máy cán sợi được đảm bảo bằng việc thiết kế các bộ phận an toàn và hướng dẫn vận hành an toàn.
2.2 Thiết kế dao cắt
Thiết kế dao cắt ảnh hưởng trực tiếp đến chất lượng sợi bánh canh. Các thông số như góc cắt, khe hở giữa dao và trục cán, và vật liệu làm dao được tính toán cẩn thận. Vật liệu chế tạo dao cắt (Inox 304) được lựa chọn để đảm bảo độ bền, khả năng chống mài mòn và an toàn vệ sinh thực phẩm. Tính toán lực cắt giúp xác định kích thước và hình dạng dao cắt sao cho phù hợp với công suất và chất lượng sợi bánh canh mong muốn. Giải pháp thiết kế máy cắt sợi tập trung vào việc tạo ra các sợi bánh canh đều nhau, không bị gãy vụn trong quá trình cắt. An toàn lao động máy cắt sợi cũng là một yếu tố được xem xét để đảm bảo an toàn cho người vận hành.
2.3 Thiết kế băng tải
Thiết kế băng tải đảm bảo việc vận chuyển sợi bánh canh sau khi cắt. Diện tích mặt cắt ngang của dòng chảy vật liệu, vận tốc băng tải được tính toán dựa trên công suất yêu cầu và đặc tính của sợi bánh canh. Lựa chọn băng tải phù hợp giúp đảm bảo việc vận chuyển êm ái, không làm gãy hoặc hư hỏng sợi bánh canh. Giải pháp thiết kế băng tải cần đảm bảo sự vận hành trơn tru và không làm gián đoạn quá trình sản xuất. Chi phí sản xuất máy cán sợi cần được tối ưu hóa nhưng vẫn đảm bảo chất lượng và độ bền của toàn bộ hệ thống.
III. Kết luận và ứng dụng thực tiễn
Đề tài đã hoàn thành việc thiết kế máy cán cắt sợi bánh canh, cung cấp một giải pháp công nghệ cho sản xuất bánh canh hiện đại. Máy cán cắt sợi bánh canh công nghiệp này có nhiều ưu điểm so với phương pháp thủ công truyền thống như năng suất cao, đảm bảo vệ sinh an toàn thực phẩm, và giảm thiểu nhân công. Tuy nhiên, đề tài cũng chỉ ra một số nhược điểm cần khắc phục trong tương lai như công suất cắt còn thấp, và sản phẩm chỉ công nghiệp hóa được hai trong ba quy trình làm sợi bánh canh. Công nghệ chế biến bánh canh vẫn còn nhiều tiềm năng phát triển.
3.1 Giá trị và ứng dụng
Đề tài có giá trị thực tiễn cao. Máy cán cắt sợi bánh canh này có thể được ứng dụng rộng rãi trong các cơ sở sản xuất bánh canh quy mô vừa và nhỏ. Việc sử dụng máy giúp tăng năng suất, giảm chi phí sản xuất, và nâng cao chất lượng sản phẩm. Cơ khí chính xác HCMUTE đóng góp đáng kể vào việc chế tạo máy móc chất lượng cao. Đề tài cũng có giá trị tham khảo cho các nghiên cứu về cơ khí chế tạo máy và công nghệ chế biến thực phẩm. Doanh nghiệp sản xuất bánh canh có thể sử dụng kết quả nghiên cứu này để cải tiến quy trình sản xuất của mình.
3.2 Hạn chế và hướng phát triển
Đề tài được thực hiện trong thời gian ngắn nên còn một số hạn chế. Công suất máy cần được cải thiện. Việc tự động hóa toàn bộ quy trình sản xuất bánh canh cần được nghiên cứu thêm. Cơ cấu cán lặp và cơ cấu cắt sợi cần được tối ưu hóa hơn nữa. Nghiên cứu khoa học HCMUTE có thể hỗ trợ trong việc tìm kiếm giải pháp cải tiến. Việc nghiên cứu về cơ khí chính xác và ứng dụng PLC trong thiết kế máy cũng là hướng phát triển quan trọng trong tương lai. Thị trường bánh canh đang phát triển, do đó nhu cầu về máy móc hiện đại sẽ ngày càng tăng cao.
