I. Thiết kế mô hình máy định lượng
Phần này tập trung vào thiết kế mô hình máy định lượng thịt xay. Đề tài nghiên cứu phương pháp vít định lượng, được chọn lựa do cấu tạo đơn giản, nhỏ gọn và phù hợp với mục tiêu thay đổi số vòng quay dựa vào động cơ bước. Mô hình được thiết kế để định lượng thịt xay với độ chính xác cao, đáp ứng yêu cầu của dây chuyền chế biến giò chả. Thiết kế máy móc chế biến thực phẩm này chú trọng đến tính dễ thao tác và vệ sinh, sử dụng vật liệu tương thích với ngành thực phẩm, như Inox 304, được lựa chọn vì tính chất không gỉ, bền và an toàn thực phẩm. Thiết kế hệ thống điều khiển sử dụng phần mềm Arduino, cho phép hiệu chỉnh khối lượng theo yêu cầu (ví dụ: 0,5kg; 1kg). Kiểm nghiệm độ bền của trục truyền động và trục vít được thực hiện bằng phần mềm ANSYS để đảm bảo tuổi thọ máy. Giải pháp tự động hóa dây chuyền chế biến được đề xuất, nhằm nâng cao hiệu quả sản xuất.
1.1. Lựa chọn nguyên lý định lượng
Đồ án đã nghiên cứu và so sánh các phương pháp định lượng: phương pháp vít định lượng, phương pháp định lượng từng phần, và phương pháp đĩa định lượng. Phương pháp vít định lượng được lựa chọn ưu tiên vì những ưu điểm vượt trội: cấu tạo đơn giản, chi phí thấp, khả năng điều chỉnh tốc độ bằng động cơ bước. Tuy nhiên, nhược điểm của phương pháp này là sự không ổn định do vật liệu khó chảy thành dòng, cần được khắc phục bằng thiết kế hợp lý của vít tải và hệ thống điều khiển. Cảm biến đo lượng thịt xay cần được tích hợp để đảm bảo độ chính xác của quá trình định lượng. Việc lựa chọn nguyên lý định lượng phù hợp là bước quan trọng đảm bảo hiệu quả và độ chính xác của toàn bộ hệ thống. Nghiên cứu đã chỉ ra phương pháp vít định lượng là tối ưu nhất cho trường hợp này.
1.2. Tính toán và thiết kế hệ thống cơ khí
Tính toán công suất máy là bước thiết kế quan trọng. Nó dựa trên năng suất vít tải, đươc tính toán dựa trên đường kính ngoài và trong của cánh vít, bước vít, và số vòng quay/phút. Thiết kế các cơ cấu bao gồm việc tính toán và lựa chọn động cơ, bộ truyền đai, ổ lăn, trục truyền động. Thiết kế bộ truyền đai cần cân nhắc ưu điểm và nhược điểm của các loại bộ truyền, chọn vật liệu phù hợp và tính toán lực căng, đường kính bánh đai để đảm bảo truyền động ổn định và hiệu quả. Tính toán thiết kế trục và lựa chọn ổ lăn cũng rất quan trọng, cần tính toán tải trọng tác dụng lên trục và kiểm tra độ bền bằng phần mềm ANSYS. Máy móc thiết bị chế biến giò chả cần đảm bảo độ bền và tuổi thọ cao. Mục tiêu tối ưu hóa dây chuyền sản xuất đòi hỏi việc tính toán chính xác các thông số kỹ thuật.
1.3. Hệ thống điều khiển và chế tạo
Hệ thống điều khiển sử dụng Arduino để điều khiển động cơ servo và các bộ phận khác. Phần mềm điều khiển máy định lượng được lập trình để điều chỉnh khối lượng thịt xay theo yêu cầu. Việc tích hợp cảm biến đo lượng thịt xay vào hệ thống điều khiển giúp tăng độ chính xác. Lựa chọn vật liệu là yếu tố quan trọng đảm bảo an toàn thực phẩm và tuổi thọ máy. Inox 304 được ưu tiên cho các chi tiết tiếp xúc trực tiếp với thực phẩm. Thiết kế hệ thống điều khiển cần đảm bảo tính đơn giản, dễ sử dụng, và dễ bảo trì. Ứng dụng PLC trong chế biến thực phẩm cũng được xem xét để nâng cấp hệ thống trong tương lai. Mô hình máy định lượng được chế tạo và thử nghiệm với khối lượng 0,5kg và 1kg để kiểm tra hiệu quả.
II. Đánh giá và ứng dụng
Đồ án cung cấp giải pháp tự động hóa cho dây chuyền chế biến giò chả, giúp nâng cao hiệu quả và chất lượng sản phẩm. Mô hình máy định lượng có khả năng định lượng chính xác thịt xay, giảm thiểu sai lệch trong quá trình sản xuất. Tối ưu hóa dây chuyền sản xuất giúp giảm chi phí và tăng năng suất. An toàn vệ sinh thực phẩm được đảm bảo nhờ việc sử dụng vật liệu inox và thiết kế hợp vệ sinh. Tuy nhiên, chi phí đầu tư cho máy móc cần được tính toán kỹ lưỡng. Nâng cấp dây chuyền sản xuất bằng cách tích hợp các công nghệ hiện đại hơn, ví dụ như sử dụng PLC, có thể được xem xét trong tương lai. Báo cáo kỹ thuật thiết kế đầy đủ sẽ giúp cho việc sản xuất và áp dụng rộng rãi mô hình.
2.1. Phân tích hiệu quả kinh tế
Tính toán chi phí đầu tư cho mô hình máy định lượng cần được thực hiện chi tiết. Việc này bao gồm chi phí vật liệu, chế tạo, lắp đặt và vận hành. Hiệu quả sản xuất giò chả được đánh giá thông qua năng suất, chất lượng sản phẩm và giảm thiểu nhân công. Giải pháp chọn gói dây chuyền chế biến cần được phân tích kỹ lưỡng để lựa chọn phương án kinh tế nhất. Phân tích thị trường máy chế biến giò chả sẽ giúp đánh giá tiềm năng ứng dụng của mô hình. Xu hướng công nghệ chế biến thực phẩm hiện đại cũng cần được xem xét để nâng cấp và phát triển mô hình trong tương lai.
2.2. Khả năng ứng dụng thực tiễn
Mô hình này có thể ứng dụng rộng rãi trong các cơ sở sản xuất giò chả, từ quy mô hộ gia đình đến quy mô công nghiệp. Nâng cấp dây chuyền sản xuất hiện có bằng cách tích hợp mô hình máy định lượng sẽ giúp cải thiện chất lượng và hiệu quả sản xuất. Kiểm soát chất lượng giò chả được cải thiện nhờ tính chính xác của quá trình định lượng. An toàn vệ sinh thực phẩm được đảm bảo, đáp ứng các tiêu chuẩn an toàn vệ sinh thực phẩm. Mô phỏng dây chuyền sản xuất giúp dự đoán và khắc phục các vấn đề có thể xảy ra trước khi triển khai thực tế. Việc áp dụng rộng rãi mô hình này sẽ góp phần hiện đại hóa ngành chế biến thực phẩm ở Việt Nam.
