Thiết kế và chế tạo máy bóc vỏ đậu nành

Giới thiệu Thông qua kết quả khảo sát thực tế các sản phẩm được sản xuất từ hạt đậu nành đã được bốc vỏ thì cho thấy tiềm năng phát triển đang còn rất lớn.. Nhóm đã tham khảo nhiều tài

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ TP HỒ CHÍ MINH

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO MÁY BÓC VỎ ĐẬU NÀNH

Ngành: KỸ THUẬT CƠ ĐIỆN TỬ Chuyên ngành: KỸ THUẬT CƠ ĐIỆN TỬ

Giảng viên hướng dẫn: Th.S Lê Hồng Hiệu

TP Hồ Chí Minh, ngày 29 tháng 07 năm 2022

THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO MÁY BÓC VỎ ĐẬU NÀNH Viện Kỹ Thuật HUTECH, Trường Đại Học Công Nghệ TPHCM

Nguyễn Viết Sơn, Nguyễn Đình Hưng, Bùi Như Ngọc

lý so với những sản phẩm cùng phân khúc có trên thị trường khoảng 60 triệu Ngoài

ra, máy còn có chức năng khác tùy theo nguyên liệu khác nhau như có thể làm gạo ra tấm hay cám Kích thước tổng quát 1080x1060x1480mm, công suất động cơ 2.2

KW, điện áp 220V

Từ khóa: Đậu nành, máy bóc vỏ đậu nành, thiết kế máy bóc vỏ đậu nành

1 Giới thiệu

Thông qua kết quả khảo sát thực tế các sản phẩm được sản xuất từ hạt đậu nành

đã được bốc vỏ thì cho thấy tiềm năng phát triển đang còn rất lớn Quy trình bốc vỏ hạt đậu nành bằng thủ công vô cùng phức tạp bao gồm các công đoạn như rửa sạch, ngâm nước, chà xát đậu cho vỏ bong ra, lóc vỏ đậu, thêm nước, chà xát đậu, lọc vỏ đậu … quy trình này sẽ lập lại đến khi nào vỏ được tách sạch nên cần lượng nhân công lớn và tốn nhiều thời gian

Vì vậy dựa trên nhu cầu và tình hình thiết bị phụ trợ cho công đoạn sơ chế, nhóm chế tạo máy bóc vỏ đậu nành với chức năng bóc vỏ đậu nành

Nhóm đã tham khảo nhiều tài liệu viết về máy tách vỏ đậu nành, thực hiện tính toán giúp máy có thể đạt năng suất 1000kg/giờ, sau đó thiết kế máy 3D, mô phỏng máy và cuối cùng là thi công

2.2 Cơ cấu tách vỏ đậu nành

Vật liệu cơ cấu tách vỏ được làm bằng thép không gỉ và nhôm

Hình 2.1: Cơ cấu tách vỏ đậu nành

Hình 2.1 cho thấy cơ cấu tách vỏ đậu nành có 4 phần chính là đĩa xoay rotor,

cái đùm, bulong và thành côn chống mòn Nguyên lý hoạt động của cơ cấu tách vỏ đậu nành sau khi được đưa vào phễu sẽ di chuyển xuống roto quay với vận tốc 25 m/s nhờ vào động cơ điện Hạt sẽ ly tâm từ các rãnh của rotor ra va đập vào thành côn chống mòn làm cho hạt tách vỏ

2.3 Cơ cấu đầu ra

Hình 2.2: Cơ cấu đầu ra

Hình 2.2 là thiết kế cơ cấu đầu ra của máy Cơ cấu gồm bầu lắng phân tán

(bao gồm bộ phân tán liệu), bầu lắng quạt hút (bao gồm quạt hút), lưới rung

Nguyên lý hoạt động của cơ cấu: Đầu ra có nhiệm vụ phân loại thành phẩm, thành

phẩm không đạt và phế phẩm vào những thùng chứa khác nhau để chúng không trộn lẩn vào nhau, quá trình này thuận tiện cho công đoạn thu thập thành phẩm, xử

Dòng điện định mức

Dòng áp định mức

3HP 3 PHA

3 Kết quả

Hình 3.1 Máy mô phỏng và thực tế

Biểu đồ 3 1: Năng suất (kg/giờ) và Hiệu suất (%) của hệ thống tách vỏ đậu nành

Biểu đồ 3 2: Biểu đồ so sánh giá và năng suất của các máy tách vỏ đậu nành (VNĐ)

3.1 Thành quả

Hình 3 2: Thành quả sau khi đậu nành được tách vỏ

3.2 Tính đa dụng của máy

Hình 3.3 Thành quả sau khi gạo ra tấm, cám

ABSTRACT

This thesis is presented about designing and creative Soybean Peeling Machine with capacity of 1000kg per hour and its operating efficiency is 99.83% The result after performace test is collecting more than 95% of finished product that seperated soybean husk and broken rate is below 5%

The principle of machine is not complex to operate, maintanace and repair It works smooth, stable, qualified safety when operating The machine has large capacity along with reasonable price in the market, it costs about 60 million vietnam dong ($3000) Beside that

it has other function that can break rice to broken rice or grain, green bean to broken bean

MỤC LỤC

LỜI CAM ĐOAN

i

LỜI CẢM ƠN

ii

TÓM TẮT iii

ABSTRACT vii

MỤC LỤC viii

DANH MỤC HÌNH xii

DANH MỤC BẢNG xvi

DANH MỤC BIỂU ĐỒ xviii

LỜI MỞ ĐẦU 1

CHƯƠNG I: GIỚI THIỆU 3

1.1 Đặt vấn đề 3

1.2 Tổng quan về đậu nành 3

1.3 Giá trị dinh dưỡng trong đậu nành 6

1.4 Thành phần hóa học của đậu nành 7

1.5 Tác dụng của hạt đậu nành 8

1.5.1 Tốt cho tim mạch 8

1.5.2 Giảm nguy cơ béo phì 8

1.5.3 Ngăn ngừa tiểu đường 9

1.5.4 Làm đẹp da và tóc 9

1.5.5 Ngăn ngừa loãng xương 9

1.5.6 Ngăn ngừa ung thư 9

1.6 Sản phẩm được làm ra từ đậu nành 10

CHƯƠNG II: TỔNG QUAN GIẢI PHÁP

11

2.1 Tổng quan 11

2.2 Các loại máy hiện có trên thị trường 11

2.2.1 Thị Trường nước ngoài 11

2.2.1.1 Máy bóc vỏ RUIFEI 11

2.2.1.2 Máy bóc vỏ đậu nành Saansaa 12

2.2.2 Thị Trường trong nước 13

2.3 Giải pháp 14

CHƯƠNG III: PHƯƠNG PHÁP GIẢI QUYẾT

15

3.1 Giới thiệu máy tách vỏ đậu nành 15

3.2 Tính cấp thiết của đề tài 15

3.3 Mục tiêu của đề tài 16

CHƯƠNG VI: QUY TRÌNH THIẾT KẾ

17

4.1 Yêu cầu thiết kế 17

4.2 Phân tích chức năng nhiệm vụ thiết kế 17

4.2.1 Phân tích chức năng nạp đậu nành 18

4.2.2 Phân tích cơ cấu tách vỏ đậu nành 20

4.2.3 Phân tích cơ cấu đầu ra 24

4.3 Tính toán thiết kế 29

4.3.1 Chọn động cơ 29

4.4 Tách vỏ bằng phương pháp ly tâm 32

4.4.1 Cấu tạo 32

4.4.2 Nguyên tắc hoạt động lực ly tâm 33

4.4.3 Tính toán bàn roto 33

4.5 Buồng lắng (cyclone) 35

4.5.1 Cấu tạo của buồng lắng (Cyclone) 35

4.5.2 Nguyên tắc 36

4.5.3 Nguyên lý hoạt động 36

4.5.4 Phương pháp nghiên cứu mô hình 36

4.6 Tính toán sàn lưới rung 42

4.6.1 Bộ rung liệu (vibrate feeder) 42

4.6.2 Tấm lưới của sàn 43

4.6.3 Sàn rung 43

4.7 Khung máy tách vỏ đậu nành 44

4.7.1 Chọn vật liệu làm khung 44

4.7.2 Đặc điểm của thép tấm SS400: 45

4.7.3 Thiết kế khung máy: 46

4.8 Lập quy trình công nghệ 47

CHƯƠNG V: THI CÔNG

53

5.1 Gia công các chi tiết máy 53

5.1.1 Gia công roto 53

5.1.2 Gia công đùm 54

5.1.3 Gia công thành khung côn 54

5.1.4 Gia công khung máy 55

5.1.5 Gia công phễu 56

5.1.6 Gia công buồng lắng (cyclone) 57

5.1.6 Gia công sàn lưới rung 58

5.1.7 Gia công thùng chứa vỏ 59

5.1.8 Gia công bộ phân tán liệu 60

CHƯƠNG VI: ĐÁNH GIÁ KẾT QUẢ, KẾT LUẬN

62

6.1 Kết quả 62

6.2 Đánh giá kết quả 66

6.3.Hướng phát triển đề tài 66

TÀI LIỆU THAM KHẢO

67

PHỤ LỤC

68

Phụ lục A: Tính toán thiết kế hệ thống tách vỏ đậu nành 68

1 Tính toán phễu nạp liệu 68

2 Tính động cơ 68

3 Tính toán bàn roto 73

4 Phân tích bầu lắng (cyclone) 76

5 Phân tích điều khiển điện tử của hệ thống 80

Phụ lục B: Mô phỏng kiểm nghiệm chi tiết 83

1 Mô phỏng Roto 83

2 Mô phỏng Khung chân máy 89

3 Mô phỏng chân đế bánh xe 95

4 Mô phỏng lưới rung mini 101

DANH MỤC HÌNH

Hình 1 1 Vườn cây đậu nành 3

Hình 1 2 Khu vực trồng đậu nành của Việt Nam 4

Hình 1 3 Rễ và thân cây hoa đậu nành 5

Hình 1 4 Hạt đậu nành tách vỏ 5

Hình 1 5 Thành phần dinh dưỡng trong đậu nành 6

Hình 1 6 Lợi ích của đậu nành 8

Hình 1 7 Thực phẩm được chế biến từ đậu nành 10

Hình 2 1 Hình mẫu máy RUIFEI 11

Hình 2 2 Máy Saansaa 12

Hình 2 3 Máy bóc vỏ của Tech Garden 13

Hình 4 1 Sơ đồ chức năng của máy tách vỏ đậu nành 17

Hình 4 2 Vít tải dùng để cấp đậu nành 19

Hình 4 3 Kích thước Phễu 19

Hình 4 4 Nguyên lý tách vỏ đậu nành 20

Hình 4 5 Hạt đậu đập vào thành chống mòn 21

Hình 4 6 Kích thước cái đùm 21

Hình 4 7 Ống canh 22

Hình 4 8 Đĩa xoay rotor 22

Hình 4 9 Thành côn chống mòn 23

Hình 4 10 Bulong 23

Hình 4 11 Nguyên lý cơ cấu đầu ra 24

Hình 4 12 Bầu lắng 25

Hình 4 13 Bộ phân tán liệu 25

Hình 4 14 Quạt hút 26

Hình 4 15 Ống dẫn 27

Hình 4 16 Bầu lắng quạt hút 28

Hình 4 17 Thùng chứa 28

Hình 4 18 Sơ đồ động của máy 29

Hình 4 19 Động cơ 3HP 3 pha 30

Hình 4 20 Biến tần MK300 3 pha 2200W 200 VDC 31

Hình 4 21 Kích thước Buồng lắng 36

Hình 4 22 Thông số hình học của quạt thổi 39

Hình 4 23 Thông số kích thước cơ bản của Cyclone 41

Hình 4 24 Bộ rung liệu (vibrate feeder 42

Hình 4 25: Cấu tao giữa bộ rung liệu với sàng rung 43

Hình 4 26 Nguyên lý hoạt động của sàng rung 44

Hình 4 27 Thép tấm SS400 45

Hình 4 28 Thiết kế khung máy 47

Hình 4 29 Bản vẽ chi tiết cái đùm 48

Hình 4 30 Máy tiện WASINO 550 49

Hình 5 1 Thiết kế mô phỏng Roto 53

Hình 5 2 Hình thực tế chi tiết Roto 53

Hình 5 3 Thiết kế mô phỏng đùm 54

Hình 5 4 Hình thực tế chi tiết gia công đùm 54

Hình 5 5 Hình gia công chi tiết thành côn 55

Hình 5 6 Thiết kế mô phỏng thành côn 55

Hình 5 7 Thiết kế mô phỏng khung máy 55

Hình 5 8 Hình thực tế chi tiết khung máy 56

Hình 5 9 Thực tế chi tiết phễu 57

Hình 5 10 Mô phỏng chi tiết phễu 57

Hình 5 11 Hình mô phỏng chi tiết buồng lắng (cyclone) 57

Hình 5 12 Hình thực tế chi tiết gia công buồng lắng (cyclone) 58

Hình 5 13 Mô phỏng và thực tế chi tiết gia công sàn lưới rung và lưới 59

Hình 5 15 Hình mô phỏng chi tiết thùng chứa vỏ 59

Hình 5 14 Hình thực tế chi tiết gia công thùng chứa vỏ 59

Hình 5 16 Hình mô phỏng 61

Hình 5 17 Hình thực tế chi tiết gia công 60

Hình 6 1: Máy thực tế 62

Hình 6 2 Máy thiết kế 62

Hình 6 3 Thành quả sau khi đậu nành được tách vỏ 63

Hình 6 4 Tỷ lệ thành phẩm sau khi tách vỏ 64

Hình 6 5 Thành quả sau khi làm gạo ra tấm 65

Hình 2A 1 Motor MITSUBISHI 3HP 3 pha 2,2 kW 71

Hình 2A 2 Biến tần MK300 3 pha 2200W 200 VDC 72

Hình 4A 1 Thông số hình học của quạt thổi 78

Hình 4A 2 Nguyên lý hoạt động của buồng lắng (Cyclone) 80

Hình 5A 1 Sơ đồ mạch điện của hệ thống 80

Hình 5A 2 Biến tần của quạt hút Panasonic 220V 0.4kW 81

Hình 5A 3 Biến tần MK300 3 pha 2200W 200 VDC 82

Hình 5A 4 Bộ điều khiển điện áp của bộ rung liệu SDVC21-S 82

Hình 1B 1Mô phỏng đĩa xoay rotor 83

Hình 1B 2Thuộc tính của rotor 84

Hình 1B 3 Lực tác dụng 1 mặt roto 85

Hình 1B 4 Trọng lực tác dung lên rotor 85

Hình 1B 5 Lực ly tâm lên rotot 86

Hình 1B 6: Mô phỏng độ chuyển vị của roto 86

Hình 1B 7 Mô phỏng ứng suất uốn của đĩa xoay roto 87

Hình 1B 8 Mô phỏng độ biến dạng dẻo đĩa xoay rotor 88

Hình 1B 9 Kết quả của mô phỏng độ biến dạng của đĩa xoay rotor 88

Hình 2B 1Mô hình khung chân máy 89

Hình 2B 2Mô hình thuộc tính vật liệu khung châ 90

Hình 2B 3 Mô phỏng lực tác dụng 1 mặt của khung máy 90

Hình 2B 4 Mô phỏng trọng lực tác dụng lên đế khung chân 91

Hình 2B 5 Mô phỏng chuyển vị trên khung máy 91

Hình 2B 6 Mô phỏng ứng suất uốn của khung máy 92

Hình 2B 7 Kết quả của mô phỏng ứng suất uốn khung má 92

Hình 2B 8 Mô phỏng độ biến dạng dẻo của khung chân máy 93

Hình 2B 9 Mô phỏng hệ số an toàn của khung chân má 94

Hình 3B 1 Mô phỏng chân đế bánh xe 95

Hình 3B 2 Thuộc tính vật liệu chân đế bánh xe 96

Hình 3B 3 Mô phỏng lục tác dụng chân đế bánh xe 96

Hình 3B 4 Mô phỏng độ chuyển vị của chân đế bánh xe 97

Hình 3B 5 Mô phỏng ứng suất uốn của chân đế bánh xe 98

Hình 3B 6 Kết quả mô phỏng ứng suất uốn của chân đế bánh xe 98

Hình 3B 7 Mô phỏng độ biến dạng dẻo của chân đế bánh xe 99

Hình 3B 8 Mô phỏng hệ số an toàn của chân đế bánh xe 100

Hình 4B 1 Mô phỏng lưới sàn rung 101

Hình 4B 2 Thuộc tính của lưới sàn rung 102

Hình 4B 3 Mô phỏng lực tác dụng lên lưới sàn rung 102

Hình 4B 4 Mô phỏng sự chuyển vị của lưới sàn rung 103

Hình 4B 5 Mô phỏng ứng suất uốn của lưới sàn rung 104

Hình 4B 6 Mô phỏng độ biến dạng dẻo của lưới 105

Hình 4B 7 Mô phỏng hệ số an toàn của lưới 106

DANH MỤC BẢNG

Bảng 4 1: Thông số động cơ 30

Bảng 4 2 Công suất, momen và số vòng quay motor 32

Bảng 4 3 So sánh lực ly tâm và lực hướng tâm 35

Bảng 4 4 Tính toán kích thước lý thuyết của Cyclone 1 38

Bảng 4 5 Thông số hình học của quạt thổi điện EC-75T-R313 39

Bảng 4 6 Tính toán kích thước lý thuyết của Cyclone 2 40

Bảng 4 7 Cường độ thép tấm SS400 46

Bảng 4 8 Quy trình công nghệ gia công cái đùm 50

Bảng 5 1 Kích thước của chi tiết bên ngoài của máy tách vỏ 56

Bảng 6 1 Bảng so sánh thống số thiết kế 62

Bảng 6 2 So sánh năng suấy yêu cầu và năng suất thực tế 63

Bảng 6 3 Khảo sát các mục tiêu đạt và chưa đạt 66

Bảng 2A 1 Công suất, momen và số vòng quay các trục 70

Bảng 2A 2 Công suất, momen và số vòng quay các trục 73

Bảng 3A 1 So sánh lực ly tâm và lực hướng tâm 75

Bảng 4A 1Tính toán kích thước lý thuyết của Cyclone 1 77

Bảng 4A 2 Thông số hình học của quạt thổi điện EC-75T-R313 78

Bảng 4A 3Tính toán kích thước lý thuyết của Cyclone 2 79

Bảng 1B 1 Thông tin mô hình 83

Bảng 1B 2 Thuộc tính vật liệu 84

Bảng 1B 3 Vị trí tác dụng lực và độ lớn của lực 85

Bảng 1B 4 Chuyển vị của đĩa rotor khi có lực tác dụng 86

Bảng 1B 5 Ứng suất của Roto khi có lực tác dụng 87

Bảng 1B 6 Độ biến dạng vật liệu của Roto khi có lực tác dụng 88

Bảng 2B 1Thông tin mô hình 89

Bảng 2B 2: Thuộc tính vật liệu 90

Bảng 2B 3: Vị trí tác dụng lực và độ lớn của lực 90

Bảng 2B 4 Chuyển vị của khung chân khi có lực tác dụng 91

Bảng 2B 5 Ứng suất của khung chân máy khi có lực tác dụng 92

Bảng 2B 6 Độ biên dạng dẻo khung chân máy khi có lực tác dụng 93

Bảng 2B 7 Hệ số an toàn khung chân máy khi có lực tác dụng 94

Bảng 3B 1Thông tin mô hình 95

Bảng 3B 2 Thuộc tính vật liệu 96

Bảng 3B 3 Vị trí tác dụng lực và độ lớn của lực 96

Bảng 3B 4 Chuyển vị của chân đế có bánh xe khi có lực tác dụng 97

Bảng 3B 5 Ứng suất của khung khi có lực tác dụng 98

Bảng 3B 6 Độ biến dạng vật liệu của khung chân khi có lực tác dụng 99

Bảng 3B 7 Hệ số an toàn khung chân máy khi có lực tác dụng 100

Bảng 4B 1 Thông tin mô hình 101

Bảng 4B 2 Thuộc tính vật liệu 102

Bảng 4B 3 Vị trí tác dụng lực và độ lớn của lực 102

Bảng 4B 4 Chuyển vị của lưới khi có lực tác dụng 103

Bảng 4B 5 Ứng suất của lưới khi có lực tác dụng 104

Bảng 4B 6 Độ biến dạng vật liệu của lưới khi có lực tác dụng 105

Bảng 4B 7 Hệ số an toàn của lưới sàn rung khi có lực tác dụng 106

DANH MỤC BIỂU ĐỒ

Biểu đồ 6 1 Năng suất của hệ thống tách vỏ đậu nành (kg/giờ) 63Biểu đồ 6 2 Hiệu suất làm việc của thành phẩm (%) 64Biểu đồ 6 3 Biểu đồ so sánh giá và năng suất của các máy tách vỏ đậu nành (VNĐ) 65

LỜI MỞ ĐẦU

Hiện nay, Việt Nam là nước có nền kinh tế nông nghiệp và đang trên con đường công nghiệp hóa hiện đại hóa đất nước Trong đó ngành CƠ ĐIỆN TỬ là một trong những nghành mũi nhọn của nước ta Tạo ra nhiều máy móc, thiết bị sản phẩm đáp ứng cho nhu cầu xã hội ngày càng cao Vì vậy đòi hỏi kỹ sư cơ khí phải có kiến thức sâu rộng, đồng thời phải biết vận dụng những kiến thức đã học để giải quyết vấn đề

cụ thể trong sản xuất, sửa chữa sau này khi ra trường Mục tiêu của việc làm đồ án tốt nghiệp là tạo điều kiện cho sinh viên áp dụng những kiến thức mà mình đã được học trên giảng đường vào công việc cụ thể Để từ đó có thể nắm được các phương pháp thiết kế, xây dựng, cách thức quản lý và tổ chức một quá trình sản xuất cụ thể phù hợp với qui mô công ty xí nghiệp

Sau thời gian học tập tại trường, được sự chỉ bảo hướng dẫn nhiệt tình của thầy

cô giáo trong Viện Kỹ Thuật trường Đại học Công Nghệ Thành Phố Hồ Chí Minh, chúng em đã kết thúc khoá học và đã tích luỹ được vốn kiến thức nhất định Được sự đồng ý của nhà trường và thầy cô giáo trong viện chúng em được giao đề tài tốt

nghiệp: “Thiết kế và chế tạo máy tách vỏ đậu nành” Đồ án tốt nghiệp của chúng

em gồm sáu chương:

Chương 1: Giới thiệu

Chương 2: Tổng quan giải pháp

Chương 3: Phương pháp giải quyết

Chương 4: Quy trình thiết kế

Chương 5: Thi công

Chương 6: Đánh giá kết quả, kết luận

Bằng sự cố gắng nỗ lực của bản thân và đặc biệt là sự giúp đỡ tận tình, chu đáo

của thầy Lê Hồng Hiệu, chúng em đã hoàn thành đồ án đúng thời hạn Do thời gian

làm đồ án có hạn và trình độ, kỹ năng của chúng em còn nhiều hạn chế nên không thể tránh khỏi những thiếu sót Chúng em rất mong nhận được sự đóng góp ý kiến của các thầy cô cũng như là của các bạn sinh viên để bài đồ án này hoàn thiện hơn nữa Chúng em xin chân thành cảm ơn thầy Lê Hồng Hiệu, các thầy cô giáo trong

Viện Kỹ Thuật trường Đại học Công Nghệ Thành Phố Hồ Chí Minh đã tạo điều

kiện giúp đỡ chúng em trong thời gian qua

CHƯƠNG I: GIỚI THIỆU

1.1 Đặt vấn đề

Hiện nay, xã hội đang phát triển vô cùng mạnh mẽ theo chiều hướng hiện đại hóa, công nghiệp hóa cho nên nhu cầu đảm bảo chất lượng cuộc sống sinh hoạt của mỗi cá nhân cũng được đề cao lên mức tuyệt đối Để đảm bảo sức khỏe của mỗi người được phát triển an toàn thì xã hội đang hướng đến sử dụng các thực phẩm không sử dụng hương liệu, phẩm màu, chất bảo quản, hoocmon tăng trưởng… Chung quy lại

là thực phẩm Organic Đồng thời, trong cơ thể của mỗi cá thể cần được đáp ứng những chất dinh dưỡng mà chỉ có trong thực phẩm đặc thù như là đậu nành

1.2 Tổng quan về đậu nành

Đậu nành hay được gọi là đậu tương, đỗ tương là một loại hạt nhà đậu Fabaceae,

bộ Fabales Cây đậu nành là loại cây bản địa bắt nguồn ở Đông Á Là loại thực phẩm giàu hàm lượng chất đạm protein Được trồng để làm thức ăn cho con người và gia súc

Ngoài ra trong cây đậu nành còn có tác dụng tạo đấ, tăng năng suất cây trồng khác Điều này có được là hoạt động cố định N2 của loài vi khuẩn Rhizobium cộng sinh trên rễ cây họ Đậu

Hình 1 1 Vườn cây đậu nành

Quê hương của đậu tương là Đông Nam Á với 45% diện tích trồng đậu tương

và 55% sản lượng đậu tương của thế giới là ở Mỹ Mỹ sản xuất 75 triệu tấn đậu tương năm 2000 trong đó 1/3 được xuất khẩu các nước

sản xuất đậu nành sản lượng lớn khác như Brasil,

Argentina, Trung Quốc và Ấn Độ

Ở Việt Nam, cây đậu nành tập trung ở các tỉnh đồng

bằng Sông Cửu Long ( An Giang, Đồng Tháp); Ở miền

Bắc đây là vụ đậu nành được trồng nhiều ở các tỉnh Hà

Bắc, Lạng Sơn, Cao Bằng…

Trên thực tế, sản lượng đậu tương nhập khẩu cao hơn

gấp nhiều lần đậu tương trong nước Sản xuất đậu tương

trong nước có chiếm khoảng 7% nhu cầu nội địa, chủ yếu

là biến sữa đậu nành và các thực phẩm khác, còn lại 93%

là nhập khẩu để chiến biến thực phẩm chăn nuôi

Nguồn hàng dậu tương nhập khẩu ở Việt Nam chủ yếu từ Mỹ, Canada, Achentina, Paraguay, Uzbekistan, Campuchia, Philippin, …

Sản phẩm từ cây đậu nành được sử dụng rất đa dạng như làm đậu phụ ép thành dầu đậu nành, nước tương, làm bánh kẹo, sữa đậu nành tào phớ,… nhằm đáp ứng nhu cầu đạm trong khẩu phần ăn hàng người của người dân cũng như gia súc

Cây đậu nành là cây hai lá mầm có rễ cọc, tập trung ở tầng đất mặt 30 – 40 cm Trên thân rễ có nốt sần cố định đạm do vi khuẩn cộng sinh Rhizobium Japonium, khi cắt ra có màu hồng

Hình 1 2 Khu vực trồng đậu nành của Việt Nam

Hình 1 3 Rễ và thân cây hoa đậu nành

Thân cây đậu tương có màu xanh hoặc tím, ít phân cành, chiều cao trung bình của cây từ 0,5 – 1,2m Lá có các dạng lá theo thời kỳ sinh trưởng của cây: lá mầm, lá đơn và lá kép có 3 lá chét Hoa đậu nành thuộc cây cánh bướm, mọc thành chùm, có màu tím với màu trắng

Quả thuộc quả nang tư khai, số quả biến động từ 2 đến 20 quả ở mỗi chùm hoa

và có thể đạt tới 400 quả trên một cây, mỗi quả trung bình 2-3 hạt Quả mọc từ đốt cây đậu, những đốt ở phía gốc thường quả ít hoặc không có quả, từ đốt thứ 5-6 trở lên đậu quả cao và quả chắc nhiều

Hình 1 4 Hạt đậu nành tách vỏ

Hạt đậu nành có hình bầu dục, tròn dẹp; màu vàng, vàng xanh, nâu đen Trong hạt, phôi thường chiến 2%, 2 lá tử điệp chiếm 90% và vỏ hạt 8% tổng khối lượng hạt Hạt to nhỏ khác nhau tùy theo giống, khối lượng nghìn hạt trung bình 400gr Rốn hạt

của các giống khác nhau thì có màu sắc và hình dạng, đây là một biểu hiện đặc trung của giống

1.3 Giá trị dinh dưỡng trong đậu nành

Hình 1 5 Thành phần dinh dưỡng trong đậu nành

- Hạt đậu tương (đậu nành) có thành phần dinh dưỡng cao, hàm lượng prôtein trung bình khoảng từ 35.5% - 40% Hàm lượng prôtein trong hạt đậu tương (đậu nành) cao hơn cả hàm lượng prôtein có trong cá, thịt và cao gấp 2 lần so với các loại đậu đỗ khác

- -Nếu sử dụng nhiều hạt đậu nành còn vỏ thì sẽ gây đầy bụng, khó tiêu Hơn nữa, nấu sữa đậu nành mà để nguyên vỏ có thể làm ảnh hưởng đến hương vị có sữa cho nên, tối ưu nhất là sử dụng hạt đậu nành đã được tách vỏ

- Là loại thực phẩm duy nhất mà giá trị của nó được đánh giá đồng thời cả prôtit

và lipit, lượng chất béo trong đậu nành chiếm khoảng 18%, chứa nhiều axit không

no, omega 3, omega 6 và không chứ cholesterol Đậu nành chứa nhiều axit béo bão hòa không gây hại mà ngược lại giúp ngăn ngừa bệnh béo phì, mỡ trong máu

- Trong đậu nành chứa khoảng 13% các loại vitamin, đặc biệt là hàm lượng vitamin B1 và B2 ngoài ra còn có các loại vitamin PP, A, E, K, D, C,v.v Đặc biệt trong hạt đậu nành đang nảy mầm hàm lượng vitamin tăng lên nhiều, đặc biệt là vitamin C

- Bột đường trong đậu nành chiếm 28% giúp cung cấp năng lượng cho các hoạt động sinh hóa của cơ thể Trong đậu nành có một hàm lượng nhỏ glycemic giúp kiểm soát bữa ăn, rất thích hợp cho người bệnh tiểu đường

- Hạt đậu nành đang nảy mầm có các thành phần như vitamin PP, nhiều chất khoáng khác như Ca, P, Fe v.v Chính vì thành phần dinh dưỡng cao như vậy nên đậu nành có khả năng cung cấp năng lượng khá cao khoảng 4700 cal/kg

- Đậu nành còn là vị thuốc chữa bệnh, đặc biệt là đậu nành hạt đen, có tác dụng tốt cho tim, gan, thận, dạ dày và ruột Hạt đậu này là thức ăn tốt cho những người bị bệnh đái đường, thấp khớp, thần kinh suy nhược và suy dinh dưỡng

- Vì có nhiều đạm chất nên đậu nành được coi như “thịt không xương” ở nhiều quốc gia Á châu Tại Nhật Bản, Trung Hoa 60% đạm tiêu thụ hàng ngày đều do đậu nành cung cấp, chúng thay thế thịt động vật vì ít mỡ và cholesterol

- Đậu nành có nhiều đạm chất hơn thịt, nhiều calcium hơn sữa bò, nhiều lecithin hơn trứng

- Với trẻ em, chất đạm của đậu nành là món ăn quý giá cho các em bị dị ứng với sữa bò hoặc không tiêu thụ được đường lactose Đậu nành sẽ giúp các em tăng trưởng tốt

1.4 Thành phần hóa học của đậu nành

- Trong hạt đậu tương có các thành phần hoá học sau: Protein (40%), Lipid 25%), Glucid (10-15%); có các muối khoáng Ca, Fe, Mg, P, K, Na, S; và các vitamin

(12-A, B1, B2, D, E, F; các enzyme, sáp, nhựa, cellulose

- Trong đậu tương có đủ các amino acid cơ bản: isoleucin, leucin, lysin,

metionin, phenylalanin, tryptophan, valin Ngoài ra, đậu nành còn được coi là

nguồn cung cấp protein hoàn chỉnh vì chứa một lượng đáng kể các amino acid không thay thế cần thiết cho cơ thể

1.5 Tác dụng của hạt đậu nành

Hình 1 6 Lợi ích của đậu nành

1.5.1 Tốt cho tim mạch

- Cholesterol trong máu tăng cao là nguyên nhân gây xơ vữa động mạch, huyết

áp cao và nhồi máu cơ tim, tai biến mạch máu não… Các hợp chất isoflavones, genistein, daizein, glycitein trong đậu nành giúp khống chế các hoạt động có hại của cholesterol và ổn định cholesterol trong máu ở mức bình thường

- Lợi ích của đậu nành với sức khỏe tim mạch đã được Cơ quan Kiểm tra dược phẩm và thực phẩm Hoa Kỳ công nhận “25g đạm đậu nành trong khẩu phần ăn mỗi ngày với ít chất béo bão hòa và cholesterol có thể giảm nguy cơ mắc bệnh tim mạch”

- Ở các quốc gia mà thực phẩm từ đậu nành được dùng thường xuyên, tỷ lệ người mắc các bệnh tim mạch khá thấp

1.5.2 Giảm nguy cơ béo phì

- Thực phẩm từ đậu nành rất ít tinh bột nhưng lại giàu protein với đầy đủ các axit amin cần thiết, không cholesterol và rất ít chất béo no nên đậu nành có hiệu quả tích cực trong việc giúp cơ thể điều chỉnh, chuyển hóa chất béo, ngăn ngừa tích tụ mỡ

ở vùng bụng và giảm cảm giác thèm ăn

1.5.3 Ngăn ngừa tiểu đường

- Người bị bệnh tiểu đường có chỉ số đường trong máu rất cao Nguyên nhân là

do thiếu hụt insulin hoặc do insulin hoạt động bất thường nên lượng đường trong máu không luân chuyển được đến gan và các tế bào mỡ Các thực phẩm từ đậu nành có hàm lượng đường rất thấp đồng thời chứa nhiều chất xơ giúp làm chậm tỷ lệ hấp thụ đường vào máu

1.5.4 Làm đẹp da và tóc

- Trong đậu nành có hợp chất BBIC có khả năng ức chế hoạt động của protease, một loại enzyme đóng vai trò quan trọng trong quá trình dãn đến chứng đa xơ cứng

Vì vậy, dùng đậu nành thường xuyên có thể giúp:

- Ngăn ngừa lão hóa da, làm da trở nên mềm mại, mịn màng & săn chắc

- Tóc chắc khỏe

1.5.5 Ngăn ngừa loãng xương

- Thực phẩm từ đậu nành không có nhiều canxi nhưng lại có nhiều isoflavones,

- chất chống oxy hóa, giúp ngăn ngừa loãng xương và gia tăng khả năng hấp thụ canxi

1.5.6 Ngăn ngừa ung thư

- Đậu nành được xem như một trong những thực phẩm chống ung thư vì:

- Thành phần genistein trong đậu nành có tác dụng ngăn chặn sự tổn thương

tế bào, làm giảm nguy cơ ung thư

- Chất ức chế Protease Bowman-Birk trong đạm đậu nành có thể giúp ức chế sự khởi phát ung thư

- Chất daizein trong đạm đậu nành nếu được sử dụng với liều cao sẽ có tác dụng kích thích hệ thống miễn dịch, phá hủy những chất có hại cho cơ thể, giúp giảm nguy

cơ bị ung thư

- Hàm lượng chất xơ trong đậu nành khá cao nên đậu nành còn có khả năng phòng ngừa ung thư ruột già và ung thư dạ dày

1.6 Sản phẩm được làm ra từ đậu nành

- Đậu nành là một trong các loại hạt được nhiều người yêu thích bởi những chất dinh dưỡng mà nó mang lại Vì thế con người đã tạo nên những món ăn, thức uống không chỉ thơm ngon mà còn bổ dưỡng

Hình 1 7 Thực phẩm được chế biến từ đậu nành

CHƯƠNG II: TỔNG QUAN GIẢI PHÁP

2.1 Tổng quan

Hiện nay trên thị trường chỉ có những máy tách vỏ hạt đậu nành dành cho doanh nghiệp lớn nhiều, với kích cỡ to và cồng kềnh, năng suất cao đồng nghĩa giá thành mắc Nên chính vì lý do đó mà đề tài máy tách vỏ hạt đậu nành của nhóm chúng em được ra đời nhằm nhắm tới những doanh nghiệp nhỏ và những người tiêu dùng, mang đến cho họ máy với kích thước không quá to và giá thành hợp túi tiền

2.2 Các loại máy hiện có trên thị trường

2.2.1 Thị trường nước ngoài

2.2.1.1 Máy bóc vỏ RUIFEI

Hình 2 1 Hình mẫu máy RUIFEI

- Xuất xứ: Trung Quốc

- Giá thành: 1,200 $ = 29,5 triệu

- Nguồn điện: 380 V/ 50HZ

- Cân Nặng: 90kg

- Năng suất: 100 – 180kg/giờ

- Máy khi tách vỏ sử dụng nước nên khá dơ

- Xài nguồn điện cao, nguy hiểm, không hợp với lưới điện Việt Nam

2.2.2 Thị trường trong nước

Máy tách vỏ hạt đậu nành của Tech Garden

Hình 2 3 Máy bóc vỏ của Tech Garden

Dựa trên nhu cầu cũng như sử dụng đậu nành ngày càng cao, thiết bị phụ trợ cho công đoạn bóc vỏ đậu nành vô cùng cần thiết, nhóm chúng em đề xuất nghiên cứu thiết kế chế tạo hệ thống tách vỏ đậu nành với chức năng tách vỏ

CHƯƠNG III: PHƯƠNG PHÁP GIẢI QUYẾT

3.1 Giới thiệu máy tách vỏ đậu nành

Quy trình bóc vỏ đậu nành thủ công trải qua ba công đoạn, để có thể bóc được

vỏ đậu nành ta cần ngâm đậu nành 6-8 tiếng để hạt đậu nành nở ra Tiếp theo đó, ta

bỏ đậu nành đã ngâm vào rổ dùng tay bóp mạnh để lớp vỏ bong ra sau đó đãi trong thau nước sạch

Quy trình thủ công tốn rất nhiều thời gian, đạt hiệu quả thấp, trải qua nhiều giai đoạn Vì thế, nhóm chúng em đề xuất thiết kế và chế tạo máy tách vỏ đậu nành với chức năng là tách vỏ Máy vận hành năng suất tối ưu và tiết kiệm nhiều thời gian Nguyên liệu đậu nành nguyên vỏ được đưa vào ngõ phễu nạp liệu, sau đó đưa vào cơ cấu tách vỏ để bóc được vỏ hạt đậu nành và cho ra thành phẩm cuối cùng là hạt đậu nành được tách vỏ

3.2 Tính cấp thiết của đề tài

Trong những năm gần đây nền kinh tế nước ta đang bước vào giai đoạn hội nhập

và đạt được những thành tựu phát triển đáng kể, xu hướng công nghiệp hóa và hiện đại hóa Theo quyết định số 25/CT – TT ngày 04 tháng 6 năm 2020 đã được Chính phủ phê duyệt về những nhiệm vụ, giải pháp nhằm phát triển nền công nghiệp chế biến nông lâm thủ sản và cơ giới hóa sản xuất nông nghiệp đã nêu rõ [7]

Ngoài ra thì các loại thức ăn và nước uống có nguồn gốc từ đậu nành rất có lợi cho sức khỏe, giúp xương chắc khỏe, chống lão hóa Và trong thời điểm tồn tại dịch COVID-19 này thì việc bổ sung thêm các chất dinh dưỡng là rất cần thiết, và nguồn dinh dưỡng từ đậu nành cũng góp một phần không nhỏ trong nguồn dinh dưỡng ấy Theo các chuyên gia, trong đậu nành có chứa những chất đường mà cơ thể không hấp thụ được Nếu ăn nhiều hạt đậu nành còn vỏ sẽ gây đầy bụng, khó tiêu Hơn nữa, nấu sữa đậu nành mà để nguyên vỏ có thể làm ảnh hưởng đến hương vị có

sữa Vì vậy, khi làm các món đậu nành nên loại bỏ hết lớp vỏ bên ngoài

Theo như kết quả khảo sát về thị trường phát triển và sản xuất các sản phẩm từ đậu nành cho thấy tiềm năng phát triển còn rất lớn Quy trình chế biến đậu nành bao gồm nhiều công đoạn như sơ chế, vệ sinh, ngâm, bóc vỏ… cần lượng nhân công và máy móc lớn

Con người hiện đang hướng đến sản phẩm sạch, dinh dưỡng, tốt cho sức khỏe Nên nhu cầu sử dụng đậu nành cũng tăng cao, để có thể cho ra một hạt đậu nành đạt chất lượng mang đến người tiêu dùng, thì công đoạn tách vỏ lụa là rất quan trọng Tuy nhiên, tại các cơ sở sản xuất và chế biến đậu nành, khối lượng đậu nành cần tách

vỏ rất lớn, gây ra nhiều khó khăn như: mất nhiều thời gian và công sức, cần nhiều nhân công, năng suất thấp không đáp ứng đủ cho sản xuất, sản phẩm thu được sạch

vỏ đồng đều Nhưng để có thể sở hữu những chiếc máy tách vỏ đậu nành công nghiệp thì đó là điều không thể đối với những doanh nghiệp nhỏ, tiểu thương, hay cả những người tiêu dùng tại gia Nên nhóm chúng em đã nắm bắt được điều đó và chúng em

xin đề xuất đề tài “Thiết kế và chế tạo máy bóc vỏ đậu nành”

3.3 Mục tiêu của đề tài

Mục tiêu chung: đưa ra phương án thiết kế chế tạo máy bóc vỏ đậu nành với công suất 1 tấn/giờ Vỏ đậu nành được bóc sạch có thể đạt lên đến 90% Giúp nâng cao năng suất và cắt giảm chi phí nhân công Hơn nữa phải đảm bảo được độ an toàn trong quá trình vận hành Đảm bảo tính kỹ thuật và tính kinh tế phù hợp trong sản xuất

Bên cạnh đó còn giúp sinh viên ngành Kỹ thuật cơ điện tử chúng em trau dồi kiến thức, trình độ chuyên môn vững vàng để làm chủ các lĩnh vực khoa học và công nghệ liên quan đến kỹ thuật, có phương pháp tư duy hệ thống, có kiến thức khoa học

cơ bản và kỹ thuật cơ sở vững chắc, kiến thức chuyên môn trình độ cao và kỹ năng thực hành tốt, có khả năng nghiên cứu khoa học độc lập và sáng tạo, khả năng phối hợp làm việc theo nhóm và thích ứng cao với môi trường kinh tế - xã hội, giải quyết tốt những vấn đề khoa học và kỹ thuật

CHƯƠNG VI

QUY TRÌNH THIẾT KẾ

- Chế tạo máy tách vỏ đậu nành phục vụ trong ngành thực phẩm và giải khát

- Năng suất của máy xấp xỉ 1 tấn/giờ

- Máy sử dụng vật liệu, công nghệ có sẵn trong nước

- Máy giúp giảm thời gian tách vỏ đậu nành trong quá trình sản xuất nông nghiệp

- Máy có độ bền cao, dễ dàng nâng cấp, lắp đặt, thay thế và bổ sung

4.2 Phân tích chức năng nhiệm vụ thiết kế

Máy tách vỏ đậu nành được thiết kế bán tự động có chức năng: Cấp đậu nành rang nguyên vỏ, va đập vào khung côn để tách vỏ, quạt hút vỏ đậu nảnh, sàn rung phân loại đậu nành được tách vỏ và chưa tách vỏ

Hình 4 1 Sơ đồ chức năng của máy tách vỏ đậu nành

4.2.1 Phân tích chức năng nạp đậu nành

Đậu nành sau khi được rang sẽ được đưa vào máy để chuẩn bị nhiệm vụ tiếp theo

❖ Phương pháp 1: Cấp đậu nành bằng tay

Người vận hành máy sẽ đổ đậu nành được rang vào phễu nạp liệu để đến roto đang được xoay với vận tốc vừa đủ để hạt đậu va đập vào

• Ưu điểm:

- Tận dụng được sức lao động của người vận hành máy

- Tiết kiệm một phần chi phí

- Kẹt liệu có thể dừng lập tức

• Nhược điểm:

- Việc cấp đậu nành bằng tay sẽ cho tốn nhiều nhân công

❖ Phương pháp 2: Dùng hệ thống vít tải cấp đậu nành

Với phương pháp này băng tải hoạt động liên tục người vận hành máy sẽ đổ đậu nành lên vào vít tải để vít tải thực hiện nhiệm vụ

• Ưu điểm:

- Cấp được số lượng lớn vào máy

- Tiết kiệm người lao động

• Nhược điểm:

- Cần bảo dưỡng định kì

- Tốn chi phí cao

Hình 4 2 Vít tải dùng để cấp đậu nành

Với mục tiêu thiết kế đề ra là thiết kế hệ thống tách vỏ với năng suất xuất xấp

xỉ 1 tấn/giờ nên chọn phương pháp thủ công vì số lượng không quá lớn

❖ Thông số tính toán hệ thống nạp liệu:

- Lưu lượng đậu nành vào máy tách vỏ: Q=1 tấn/giờ [phụ lục 1A]

- Kích thước trung bình của hạt đậu nành: Đường kính 5 – 11mm

Kích thước phễu nạp liệu

Hình 4 3 Kích thước Phễu

4.2.2 Phân tích cơ cấu tách vỏ đậu nành

Đậu nành sau khi được đưa vào phễu sẽ di chuyển xuống roto quay với vận tốc

25 m/s nhờ vào động cơ điện Hạt sẽ ly tâm từ các rãnh của rotor ra va đập vào thành côn chống mòn làm cho hạt tách vỏ

Hình 4 4 Nguyên lý tách vỏ đậu nành

Hạt đậu nành ly tâm ra các khe của rotor sẽ va đập vào thành chống mòn sẽ bóc

vỏ và hạt tách làm đôi

1 ống canh để canh chỉnh và hạn chế rung lắc của con bulong được gắn trực tiếp từ rotor

Hình 4 6 Kích thước cái đùm

Hình 4 8 Đĩa xoay rotor

• Thành côn chống mòn:

Thành côn chống mòn có nhiệm vụ như tên của nó là chống mòn khi hạt va đập vào Vì vậy vật liệu của thành côn chống mòn được sử dụng là inox 304

và được gắn trực tiếp vào khung máy

Hình 4 9 Thành côn chống mòn

• Bulong:

Bulong nối trực tiếp rotor và cốt motor thông qua cái đùm, vì vậy kích thước của bulong dài 16cm Trong quá trình vận hành, bulong sẽ có rung lắc cho nên ở bậc thứ 2 của đùm sẽ có ông canh với nhiệm vụ canh chỉnh và hạn chế sự rung lắc của bulong, hạn chế giảm tuổi thọ của bulong

Hình 4 10 Bulong