Đặt vấn đề Ở Việt Nam hiện nay ngành công nghệ chế biến lương thực thực phẩm là ngành trọng điểm vì có thế mạnh lâu dài, mang lại hiệu quả kinh tế cao và có ảnh hưởng đến sự phát triển của các ngành kinh tế có liên quan. Việt Nam là nước có nền kinh tế nông - công nghiệp do đó nguồn nguyên liệu từ trồng trọt ở Việt Nam là dồi dào. Các sản phẩm từ các loại rau củ quả ở Việt Nam rất đa dạng và phong phú. Cà rốt là một trong những loại củ, quả được dùng nhiều nhất trong các món ăn, các loại thức uống của người Việt Nam, kể cả ở các nước trên thế giới.
Cà rốt được trồng rộng rãi trên khắp thế giới, và cũng được trồng nhiều ở nước ta, chiếm diện tích và sản lượng khá lớn trong cơ cấu giống rau trồng tại Đà lạt và tại các tỉnh đồng bằng sông Hồng: Hải Dương 1.500 ha/năm, Thái Bình trên 200 ha/năm, Nam Định trên 200 ha/năm. Năng suất trung bình 35 - 40 tấn/ha, thu 100 - 150 triệu đồng/ha/vụ (Hải Dương). Hiện nay, cà rốt là mặt hàng xuất khẩu ra nhiều nước như Trung Quốc, Nhật Bản…[1] Nhu cầu chế biến các món ăn hay các loại thức uống từ củ cà rốt hiện nay ở nước ta là khá lớn. Nguyên liệu cà rốt dùng trong các món ăn hay thức uống hiện nay thường được gọt bỏ lớp vỏ ngoài trước khi chế biến, công việc này được thực hiện hoàn toàn thủ công bằng các loại dao gọt có trên thị trường, các loại máy móc thiết bị hỗ trợ cho việc chế biến chỉ có trong các nhà máy chế biến lương thực, thực phẩm.
Khảo sát tại các cửa hàng ăn uống, quán ăn, nhà hàng ở thành phố Hồ Chí Minh cho thấy công việc sơ chế cà rốt trước khi chế biến hoàn toàn thủ công. 1 Do đó việc thiết kế chế tạo máy bóc vỏ cà rốt là cần thiết nhằm góp phần làm tăng giá trị sử dụng cà rốt, và là hướng đi thích hợp trong việc cơ khí hóa nông nghiệp ở Việt Nam hiện nay .2 Tính cấp thiết của đề tài Cà rốt là loại củ có nhiều chất dinh dưỡng rất tốt cho sức khỏe. Cà rốt được sử dụng rất nhiều trong các món ăn truyền thống của người Việt. Ngoài ra, để đáp ứng nhu cầu dinh dưỡng cần thiết, cà rốt còn được chế biến thành các loại thức uống bổ sung vitamin, chất dinh dưỡng.
Hiện nay, nhu cầu sử dụng cà rốt để làm đẹp và chữa bệnh cũng rất lớn. Quá trình sơ chế cà rốt trước khi chế biến thường phải tách bỏ lớp vỏ ngoài, công việc này tốn nhiều thời gian và công sức. Để giảm chi phí và thời gian trong quá trình sơ chế, các cơ sở sản xuất nhỏ hay các quán ăn, nhà hàng thường nhập cà rốt đã qua công đoạn sơ chế hay cà rốt thành phẩm như: cà rốt đã bóc vỏ, cà rốt đã cắt sợi hay cắt hạt lựu. Công việc này được thực hiện hoàn toàn thủ công tại các hộ gia đình hay các cơ sở sản xuất nhỏ, sau đó cung cấp ra thị trường.
Các loại máy phục vụ cho việc sơ chế cà rốt hiện nay chỉ có trong các nhà máy chế biến lương thực thực phẩm, đa số các loại máy này do nước ngoài sản xuất nên giá thành rất cao, các hộ kinh doanh quy mô nhỏ hay các cơ sở chế biến không đủ kinh phí đầu tư mua thiết bị. Do đó, việc thiết kế, chế tạo máy bóc vỏ cà rốt để phục vụ cho quá trình chế biến sẽ giảm được lao động, tăng năng suất, tiết kiệm được thời gian. Để đáp ứng những yêu cầu trên, tác giả thực hiện đề tài “Thiết kế, chế tạo mô hình máy bóc vỏ cà rốt”.3 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài 1.1 Ý nghĩa khoa học của đề tài - Kết quả của đề tài sẽ cung cấp những dữ liệu khoa học về lực cắt vỏ cà rốt, lực đẩy cà rốt qua dao cắt. 2 - Đề xuất thông số về kết cấu, và mô hình hóa máy bóc vỏ cà rốt.2 Ý nghĩa thực tiễn của đề tài - Đề tài đề xuất thông số thiết kế, thông số hoạt động của máy cũng như năng suất, chất lượng bóc vỏ cà rốt làm cơ sở để phục vụ các công trình nghiên cứu tiếp theo.
- Đề tài đáp ứng nhu cầu của các cơ sở sản xuất vừa và nhỏ. Các cơ sở này không cần phải thuê nhiều lao động trong việc bóc vỏ cà rốt bằng tay. Thay vào đó, họ có thể đầu tư máy bóc vỏ cà rốt để phục vụ quá trình chế biến.4 Mục tiêu nghiên cứu đề tài Đề tài khi thực hiện cho phép giải quyết: - Đề xuất nguyên lý bóc vỏ cà rốt bằng dao dựa theo phương pháp gọt vỏ truyền thống. - Tự động hóa khâu bóc vỏ cà rốt.
- Thiết kế, chế tạo hoàn chỉnh mô hình máy bóc vỏ cà rốt có công suất 1200 củ/giờ.5 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu 1.1 Đối tượng nghiên cứu - Các giống cà rốt trên thị trường hiện nay. - Cách thức bóc vỏ cà rốt. - Các loại máy bóc vỏ cà rốt hiện nay. - Phần cấp liệu được thực hiện bằng tay có hỗ trợ băng tải, phần này không được nghiên cứu sâu.
- Phần thu liệu được thực hiện bằng tay để phù hợp với các cơ sở chế biến quy mô nhỏ. Các thiết bị liên quan khác không thuộc phạm vi nghiên cứu của đề tài.2 Phạm vi nghiên cứu Cà rốt được trồng ở Đà Lạt, cà rốt nhập từ Trung Quốc có ở các siêu thị và các chợ trên địa bàn thành phố Hồ Chí Minh Cơ khí hóa phần cấp liệu, bóc vỏ cà rốt. Thiết kế, chế tạo mô hình máy bóc vỏ cà rốt phục vụ quá trình sơ chế cà rốt. Năng suất của mô hình máy bóc vỏ cà rốt 1200 củ / giờ 1.6 Phương pháp nghiên cứu 1.1 Phương pháp phân tích lý thuyết Thu thập tài liệu từ các bài báo khoa học, tạp chí, sáng chế, sách giáo trình và nguồn từ internet trong và ngoài nước có liên quan đến nội dung nghiên cứu.
Nghiên cứu ưu nhược điểm của các phương pháp bóc vỏ cà rốt từ các công trình trong và ngoài nước. Từ đó đề xuất giải pháp thiết kế mô hình máy bóc vỏ cà rốt.2 Phương pháp thực nghiệm Tiến hành khảo sát đo kích thước trung bình của củ cà rốt, khảo sát cách bóc vỏ bằng tay, số lượng lát cắt tối thiểu. Đo các kích thước của các lát cắt để lấy số liệu phục vụ thiết kế. Thực hiện thí nghiệm đo lực cắt vỏ cà rốt qua dao cắt.
Từ số liệu thí nghiệm, kết hợp cơ sở lý thuyết tính toán, thiết kế các bộ phận của máy bóc vỏ cà rốt. Mô hình hóa máy bóc vỏ cà rốt trên phần mềm Autodesk Inventor. Tiến hành chế tạo thử nghiệm mô hình máy bóc vỏ cà rốt, thử nghiệm hoạt động để lấy các thông số và hoàn chỉnh thiết kế. Đánh giá kết quả và rút kinh nghiệm.7 Kết cấu của luận văn tốt nghiệp Đề tài “Thiết kế, chế tạo mô hình máy bóc vỏ cà rốt”gồm có 7 chương: Chương 1: Mở đầu.
Chương 2: Tổng quan. Chương 3: Cơ sở lý thuyết Chương 4: Ý tưởng và các giải pháp Chương 5: Tính toán, thiết kế máy bóc vỏ cà rốt Chương 6: Chế tạo và thực nghiệm máy bóc vỏ cà rốt Chương 7: Kết luận và kiến nghị. 5 Chương 2 TỔNG QUAN 2.1 Giới thiệu chung về củ cà rốt 2.1 Đặc điểm thực vật học của cà rốt [2] Tên khoa học: Daucus carota L. sativus Giới: Plantae Ngành: Magnoliophyta Lớp: Magnoliopsida Phân lớp: Rosidae Bộ: Apiales Họ: Apiaceae Chi: Daucus Hình 2.1: Các bộ phận của cây cà rốt [3] 1.
Hoa cà rốt; 3. Rễ (củ) cà rốt Cà rốt có nguồn gốc từ khu vực Bắc Phi, Tây Nam Á và châu Âu, nhưng hiện nay được gieo trồng rộng khắp thế giới, chủ yếu là khu vực ôn đới, thích hợp với 6 các vùng thấp có khí hậu mát, có mưa mùa hè và đầu mùa thu. Hai chủng Nantes và Chantenay của Pháp được trồng phổ biến trên thế giới và tương đối thích hợp với vùng nhiệt đới. [3] Ở Việt Nam cà rốt được nhập vào và trồng thí điểm trong những năm cuối thế kỉ XIX do người Pháp đem từ châu Âu sang.
Và hiện nay được trồng ở nhiều nơi như Lâm Đồng, các tỉnh miền Bắc, miền Trung, một số tỉnh thuộc miền Đông Nam Bộ.2 Thành phần dinh dưỡng của cà rốt [3] Cà rốt là một trong những loại củ được trồng rộng rãi và lâu đời nhất trên thế giới. Trong củ cà rốt có protein, lipid, carbonhydrat, một số vitamin B, C, E, đặc biệt là tiền vitamin A; có 15 acid amin trong đó có 9 loại thiết yếu mà cơ thể người không tự sản xuất được; giàu muối khoáng Na, K, Ca, P, Mg, Fe, Zn, Cu,.Trong 100g cà rốt tươi thường chứa 88,5% nước và cung cấp giá trị năng lượng là 41calorie. Các thành phần quan trọng khác bao gồm: Bảng 2.1: Thành phần dinh dưỡng trong 100 g cà rốt tươi Năng lượng 173kJ(41kcal) Chất béo 0,2g. Chất bột đường 9g Photphos 24mg.
Natri 2,4mg Kali 289mg Canxi 80mg. Magie 24mg Sắt 0,75 mg Mangan 0,45mg UI carotene 12400 VitaminB1 0,05mg Vitamin B2 0,04mg Vitamin C 13mg 7 2.3 Công dụng của cà rốt [3] Tính vị, tác dụng: Cà rốt có tính chất bổ, tiếp thêm chất khoáng, trị thiếu máu (nó làm tăng lượng hồng cầu và huyết cầu tố) làm tăng sự miễn dịch tự nhiên, là yếu tố sinh trưởng kích thích sự tiết sữa, làm cho các mô và da trẻ lại. Nó còn giúp điều hoà ruột (chống ỉa chảy và đồng thời nhuận tràng), chống thối và hàn vết thương ở ruột, lọc máu, làm loãng mật, trị ho, lợi tiểu, trị giun và hàn liền sẹo. Công dụng, chỉ định và phối hợp: Củ cà rốt được dùng làm thuốc uống trong trị suy nhược, trị thiếu máu (một số trường hợp thiếu thị lực) ỉa chảy trẻ em và người lớn, bệnh trực tràng coli, viêm ruột non kết, bệnh đường ruột, táo bón, loét dạ dày tá tràng, xuất huyết dạ dày ruột, bệnh phổi (ho lao, ho gà mạn tính, hen) lao hạch, thấp khớp, thống phong, sỏi, vàng da, xơ vữa động mạch, suy gan mật, giảm sữa nuôi con, bệnh ngoài da, ký sinh trùng đường ruột (sán xơ mít), dự phòng các bệnh nhiễm trùng và thoái hoá, đề phòng sự lão hoá và các vết nhăn.2 Tình hình sản xuất cà rốt trên thế giới Cà rốt được trồng khắp nơi trên thế giới với tổng sản lượng trên 37 triệu tấn.