I. Giới thiệu
Nghiên cứu này tập trung vào việc tối ưu hóa trục vít của máy sản xuất bún và phở thông qua việc áp dụng quy hoạch thực nghiệm và mô phỏng. Trục vít là một phần quan trọng trong máy sản xuất, ảnh hưởng trực tiếp đến năng suất và chất lượng sản phẩm. Việc lựa chọn thông số kỹ thuật phù hợp cho trục vít không chỉ giúp cải thiện hiệu suất máy mà còn giảm thiểu chi phí sản xuất. Đề tài được thực hiện với mục tiêu tạo ra một thiết bị có thể sản xuất đa dạng các loại sản phẩm từ bột gạo, đáp ứng nhu cầu ngày càng cao của thị trường. Theo đó, nghiên cứu sẽ sử dụng các phương pháp hiện đại như mô phỏng qua phần mềm Comsol Multiphysics và quy hoạch thực nghiệm để tìm ra các thông số tối ưu cho trục vít.
1.1. Tầm quan trọng của trục vít
Trục vít là thành phần chủ yếu trong máy ép đùn, có vai trò quan trọng trong việc chuyển đổi nguyên liệu thành sản phẩm cuối cùng. Việc tối ưu hóa trục vít không chỉ ảnh hưởng đến năng suất mà còn đến chất lượng sản phẩm. Theo các nghiên cứu trước đây, trục vít cần được thiết kế sao cho phù hợp với tính chất của nguyên liệu đầu vào, đặc biệt là độ nhớt và khả năng tạo hình của bột gạo. Các yếu tố như tốc độ quay, hình dạng và kích thước của trục vít đều có tác động lớn đến quá trình sản xuất. Do đó, việc áp dụng các phương pháp quy hoạch thực nghiệm và mô phỏng để lựa chọn thông số tối ưu là rất cần thiết.
II. Phương pháp nghiên cứu
Phương pháp nghiên cứu được áp dụng trong luận văn này bao gồm việc sử dụng quy hoạch thực nghiệm và mô phỏng để xác định các thông số tối ưu cho trục vít. Quy hoạch thực nghiệm, đặc biệt là phương pháp Taguchi, giúp xác định mối quan hệ giữa các yếu tố đầu vào và đầu ra trong quá trình sản xuất. Mô phỏng thông qua phần mềm Comsol Multiphysics cho phép phân tích chi tiết các yếu tố tác động đến chuyển động của dòng vật liệu trong trục vít. Việc kết hợp hai phương pháp này không chỉ giúp tiết kiệm thời gian và chi phí mà còn nâng cao độ chính xác trong việc lựa chọn các thông số kỹ thuật cho trục vít.
2.1. Quy hoạch thực nghiệm
Quy hoạch thực nghiệm được thực hiện để xác định các yếu tố ảnh hưởng đến chất lượng sản phẩm. Các yếu tố như nhiệt độ, độ nhớt của bột và tốc độ quay của trục vít đều được xem xét. Thí nghiệm được thực hiện trên thiết bị thực tế với nguyên liệu bột gạo, nhằm tìm ra các thông số tối ưu nhất. Kết quả của quy hoạch thực nghiệm sẽ cung cấp thông tin quý giá cho việc thiết kế trục vít, từ đó nâng cao hiệu suất sản xuất và chất lượng sản phẩm.
2.2. Mô phỏng
Mô phỏng là một công cụ quan trọng trong nghiên cứu này, cho phép phân tích chi tiết các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình sản xuất. Phần mềm Comsol Multiphysics được sử dụng để mô phỏng dòng vật liệu trong trục vít, giúp xác định áp suất và lực cản trong quá trình ép đùn. Kết quả mô phỏng sẽ được so sánh với dữ liệu thực nghiệm để đánh giá tính chính xác và hiệu quả của các thông số thiết kế. Việc sử dụng mô phỏng không chỉ giúp tiết kiệm thời gian trong quá trình thử nghiệm mà còn cung cấp cái nhìn sâu sắc về các yếu tố tác động đến chất lượng sản phẩm.
III. Kết quả và thảo luận
Kết quả nghiên cứu cho thấy rằng việc tối ưu hóa quy trình sản xuất bún và phở thông qua trục vít có thể nâng cao đáng kể năng suất và chất lượng sản phẩm. Các thông số được xác định từ quy hoạch thực nghiệm và mô phỏng đã chỉ ra rằng tốc độ quay của trục vít và nhiệt độ của nguyên liệu là hai yếu tố quan trọng nhất ảnh hưởng đến quá trình sản xuất. Đặc biệt, việc điều chỉnh tốc độ quay có thể giúp tối ưu hóa quá trình chuyển pha của bột gạo, từ đó cải thiện chất lượng sản phẩm đầu ra. Kết quả này không chỉ có giá trị lý thuyết mà còn có ứng dụng thực tiễn cao trong ngành sản xuất thực phẩm.
3.1. Phân tích kết quả
Các kết quả thu được từ nghiên cứu cho thấy rằng trục vít được thiết kế tối ưu đã cải thiện đáng kể hiệu suất máy. Việc áp dụng phương pháp Taguchi trong quy hoạch thực nghiệm đã giúp xác định được các thông số tối ưu cho quá trình sản xuất. Các thí nghiệm thực tế cho thấy sản phẩm đầu ra đạt yêu cầu về chất lượng và năng suất, từ đó khẳng định tính khả thi của thiết kế. Sự kết hợp giữa mô phỏng và thực nghiệm đã tạo ra một quy trình sản xuất hiệu quả và tiết kiệm chi phí.
IV. Kết luận
Nghiên cứu này đã chỉ ra rằng việc tối ưu hóa trục vít trong máy sản xuất bún và phở là rất cần thiết để nâng cao năng suất và chất lượng sản phẩm. Việc áp dụng quy hoạch thực nghiệm và mô phỏng đã giúp xác định các thông số kỹ thuật phù hợp, từ đó cải thiện hiệu suất máy. Kết quả nghiên cứu không chỉ có giá trị trong lĩnh vực sản xuất thực phẩm mà còn có thể áp dụng cho các lĩnh vực khác trong ngành chế biến thực phẩm. Đề tài mở ra hướng nghiên cứu mới trong việc phát triển các thiết bị sản xuất đa năng, đáp ứng nhu cầu ngày càng cao của thị trường.
4.1. Đề xuất nghiên cứu tiếp theo
Để tiếp tục nâng cao hiệu quả sản xuất, nghiên cứu tiếp theo có thể tập trung vào việc phát triển các thiết bị tự động hóa trong quy trình sản xuất bún và phở. Việc áp dụng công nghệ mới và các phương pháp tiên tiến trong thiết kế trục vít sẽ giúp nâng cao chất lượng sản phẩm và giảm thiểu chi phí sản xuất. Ngoài ra, cần thực hiện các nghiên cứu sâu hơn về ảnh hưởng của các yếu tố môi trường đến quá trình sản xuất để đảm bảo an toàn vệ sinh thực phẩm.
