Thiết kế chế tạo máy thái sắn

2.2 Các công cụ và máy thái sắn hiện nay 2.2.1 Các phương pháp và cơ cấu cắt thái phổ biến 2.2.1.1 Các phương pháp cắt thái Các phương pháp cắt thái trong nông nghiệp hiện nay có ba l

số mặt hàng quan trọng đóng góp vào nền kinh tế quốc dân Nông nghiệp, nông dõn, nông thôn chiếm tỉ lệ cao trong xã hội và cơ cấu kinh tế của cả nước, vì vậy

để phát triển đất nước thì phát triển nông nghiệp, nong thôn là một vấn đề rất cần thiết cần đặt ra hiện nay Tuy nhiên mức đầu tư của ngân sách vào lĩnh vực nông nghiệp nông thôn lại còn nhiều hạn chế, khoa học kỹ thuật còn chậm phát triển, trình độ cơ giới hóa cũng thấp và phát triển chậm Việt Nam đang bước vào giai đoạn công ngiệp hóa, hiện đại hóa và tiến tới một nước công nghiệp vào năm 2020 thì những vấn đề về công nghiệp hóa, hiện đại hóa nông nghiệp là hết sức cần thiết

Trong lĩnh vực nông nghiệp hiện nay, quá trình cơ giới hóa còn nhiều bất cập, sản xuất nông nghiệp mang tính hàng hóa chưa cao, tính công nghệ còn yếu kém, trình độ cơ giới hóa còn nhỏ lẻ, không đồng bộ Những yếu tố trên là một lực cản cho nền nông nghiệp nước ta hiện nay Các quy trình sản xuất ở một số loại nông sản đó cú tiến bộ nhưng mới chỉ đáp ứng được những nhu cầu cơ bản của một nền nông nghiệp hàng hóa đơn giản, nông sản vẫn chỉ được bán ở các dạng thô chưa qua chế biến hoặc chế biến thô Hiện trạng này không chỉ gây mất mát lãng phí mà còn làm giảm thu nhập của người dân trong lĩnh vực nông nghiệp đó là lý do trực tiếp làm chậm sự phát triển kinh tế ở khu vực nông thôn

Trong các lĩnh vực của công tác sản xuất của nền nông nghiệp thỡ khõu chế biến sau thu hoạch được xem là vô cùng quan trọng Nó ảnh hưởng lớn đến chất lượng sản phẩm và giai đoạn này quết định lớn đến chi phí cho sản xuất Muốn có sản phẩm hàng hóa có chất lượng đồng thời giảm chi phí lao động thì cần phải có những bước tiến trong công nghệ chế biến và bảo quản sau thu hoạch

Trên địa bàn các tỉnh trung du và miền núi phía Bắc nơi mà nền nông nghiệp vẫn còn mang tính tự cung tự cấp, trình độ sản xuất nói chung và chế biến nói riêng còn nhiều yếu kém Sản phẩm hàng hoá nông nghiệp là mặt hàng chớnh tuy nhiên do kỹ thuật sản xuất cũn yếu kém nên chất lượng hàng hoá cũn rất thấp, ở một số nơi nông sản được bán ở dạng thô với giá thành rất thấp Xã

Yờn Lãng huyện Đại Từ tỉnh Thái Nguyên là một xã nông nghiệp chuyên canh

và chế biến sắn Xã cũng là nơi tiếp giáp với cỏc vựng canh tác sắn truyền thống như các vùng ven chân núi Tam Đảo, huyện Sơn Dương tỉnh Tuyên Quang Ở các khu vực này cây sắn chiếm một tỷ trọng cao trong cơ cấu cây trồng, sắn thường được trồng và chế biến làm thức ăn chăn nuôi đáp ứng nhu cầu ngay tại khu vực và một phần trở thành hàng hóa Với sản phẩm chớnh là sắn củ và các sản phẩm chế biến từ củ sắn đã chở thành một hàng hoá đặc trưng của vùng, mang lại giá trị kinh tế cho người dõn trồng sắn

Trong dây truyền chế biến sắn củ thỡ khõu thỏi sắn được xem là quan trọng

và chi phí cao về nhân công Sắn nếu được thái bằng thủ công thì khối lượng công việc sẽ rất lớn và sắn sau khi thái không đều sẽ gây khó khăn cho các giai đoạn chế biến về sau Nâng cao chất lượng sắn thành phẩm đồng thời giảm chớ phớ nhân công là một vấn đề hết sức bức thiết và đòi hỏi cao của người nông dân trồng sắn

Xuất phát từ yêu cầu trên của sản xuất sắn tôi thực hiện đề tài “thiết kế chế tạo máy thái sắn” với mục đích nâng cao năng xuất và mang lại hiệu quả kinh

tế cho người trồng sắn

1.2 Mục đích nghiên cứu

- Tìm hiểu các vấn đề thực trạng của nền nông nghiệp nói chung và nền sản

xuất sắn nói riêng và các vấn đề tồn tại của nó tại địa phương

- Tìm hiểu các quy trình sản xuất sắn tại địa phương, nêu ra các yếu kém cũn tồn tại Tìm các giải pháp nhằm nâng cao hiểu quả và mang lại hiệu quả cho sản xuất Đặc biệt là khâuchế biến sắn và đánh giá khả năng áp dụng cơ giới hoá trong sản xuất

1.3 Mục tiêu nghiên cứu

- thiết kế, lắp ráp thành công mỏy thỏi sắn củ và đưa vào sản xuất thử

- Nõng cao chất lượng sắn sau khi thái

- Giảm chi phí lao động

1.4 Ý nghĩa của đề tài

1.4.1 Ý nghĩa trong học tập và nghiên cứu khoa học

- Củng cố lý thuyết đã học Vận dụng lý thuyết đuợc học trên lớp trong giáo trình áp dụng vào nghiên cứu chế tạo máy móc thiết bị nông nghiệp

- Nâng cao kiến thức thiết kế, lắp ráp, chế tạo máy cho sản xuất nông nghiệp trực tiếp tham gia chế tạo nắm vững và nâng cao hiểu biết tay nghề trong thiết kế, lắp ráp và chế tạo máy

- Hiểu biết các phương pháp áp dụng khoa học kỹ thuật vào sản xuất Nắm vững quy trình chế biến các sản phẩm nông nghiệp, khả năng cách thức áp dụng khoa học kỹ thuật trong từng lĩnh vực cụ thể

- Khả năng tỡm hiểu, nhìn nhận và đúc rút từ các yêu cầu thực tế sản xuất

để có các phát kiến mới nhằm nõng cao hiểu quả

- Nâng cao trình độ cơ giới hoá tiến dần đến hiện đại hoá trong công tác sản xuất trong lĩnh vực nông nghiệp Thúc đẩy quá trình cơ giới hoá nông nghiệp nói chung

PHẦN 2 TỔNG QUAN TÀI LIỆU

2.1 Tình hình sản xuất sắn trên thế giới và trong nước

2.1.1 Trên thế giới

Hiện tại, sắn được trồng trên 100 nước của vùng nhiệt đới, cận nhiệt đới, tập trung nhiều ở châu Phi, châu Á và Nam Mỹ, là nguồn thực phẩm của hơn 500 triệu người

Hình1: Bản đồ phân bố các khu vực canh tác sắn trên thế giới [1]

Sản lượng sắn thế giới năm 2006/07 đạt 226,34 triệu tấn củ tươi so với 2005/06 là 211,26 triệu tấn và 1961 là 71,26 triệu tấn Nước có sản lượng sắn nhiều nhất thế giới là Nigeria (45,72 triệu tấn), kế đến là Thái Lan (22,58 triệu tấn) và Indonesia (19,92 triệu tấn) Việt Nam đứng thứ mười trên thế giới về sản lượng sắn (7,71 triệu tấn) Nước có năng suất sắn cao nhất hiện nay là Ấn Độ (31,43 tấn/ha), kế đến là Thái Lan (21,09 tấn/ha), so với năng suất sắn bình quân

của thế giới là 12,16 tấn/ha (FAO, 2008) [1]

Trên thế giới, sắn được trồng bởi những hộ nông dân sản xuất nhỏ để làm lương thực- thực phẩm, thức ăn gia súc và để bán Sắn chủ yếu trồng trên đất nghèo và dùng kỹ thuật canh tác truyền thống

Diện tích, năng suất và sản lượng sắn trên thế giới có chiều hướng gia tăng từ năm 1995 đến nay (Bảng 1 dưới đây) Năm 2008, sản lượng sắn thế giới đạt 238,45 triệu tấn củ tươi so với 223,75 triệu tấn năm 2007

và năm 1995 là 161,79 triệu tấn Nước sản xuất sắn nhiều nhất là Nigeria (45,72 triệu tấn), kế đến là Thái Lan (22,58 triệu tấn) và Indonesia (19,92 triệu tấn) Nước có năng suất sắn cao nhất là Ấn Độ (31,43 tấn/ha), kế đến

là Thái Lan (21,09 tấn/ha), so với năng suất sắn bình quân của thế giới là 12,87 tấn/ha (FAO, 2008) Việt Nam đứng thứ mười về sản lượng sắn trên thế giới (9,38 triệu tấn)

Bảng 1 Diện tích, năng suất và sản lượng sắn của thế giới từ năm 1995 – 2008 [1]

Mức tiêu thụ sắn bình quân toàn thế giới khoảng 18 kg/người/năm Sản lượng sắn của thế giới được tiêu dùng trong nước khoảng 85% (lương thực 58%, thức ăn gia súc 28%, chế biến công nghiệp 3%, hao hụt 11 %), còn lại 15% (gần

30 triệu tấn) được xuất khẩu dưới dạng sắn lỏt khụ, sắn viên và tinh bột (CIAT, 1993) Nhu cầu sắn làm thức ăn gia súc trên toàn cầu đang giữ mức độ ổn định trong năm 2006 (FAO, 2007)

Sắn chiếm tỷ trọng cao trong cơ cấu lương thực ở châu Phi, bình quân khoảng 96 kg/người/năm Zaire là nước sử dụng sắn nhiếu nhất với 391 kg/người/năm (hoặc 1123 calori/ngày) Nhu cầu sắn làm lương thực chủ yếu tại

Năm Diện tích

(triệu ha)

Năng suất (tấn/ha)

Sản lượng (triệu tấn)

vùng Saharan châu Phi cả hai dạng củ tươi và sản phẩm chế biến ước tính khoảng 115 triệu tấn, tăng hơn năm 2005 khoảng 1 triệu tấn

Buôn bán sắn trên thế giới năm 2006 ước đạt 6,9 triệu tấn sản phẩm, tăng 11% so với năm 2005 (6,2 triệu tấn), giảm 14,8% so với năm 2004 (8,1 triệu tấn) Trong đó tinh bột sắn (starch) và bột sắn (flour) chiếm 3,5 triệu tấn, sắn lát (chips) và sắn viên (pellets) 3,4 triệu tấn

Trung Quốc hiện là nước nhập khẩu sắn nhiều nhất thế giới để làm cồn sinh học (bio ethanol), tinh bột biến tính (modify starch), thức ăn gia súc và dùng trong công nghiệp thực phẩm dược liệu Địa điểm chính tại tỉnh Quảng Tây Năm 2005, Trung Quốc đã nhập khẩu 1,03 triệu tấn tinh bột, bột sắn và 3,03 triệu tấn sắn lát, sắn viên Năm 2006, Trung Quốc đã nhập khẩu 1,15 triệu tấn tinh bột, bột sắn và 3,40 triệu tấn sắn lát và sắn viên

Thái Lan chiếm trên 85% lượng xuất khẩu sắn toàn cầu, kế đến là Indonesia và Việt Nam Thị trường xuất khẩu sắn chủ yếu của Thái Lan là Trung Quốc, Đài Loan, Nhật Bản và cộng đồng châu Âu với tỷ trọng xuất khẩu sắn khoảng 40% bột và tinh bột sắn, 25% là sắn lát và sắn viên (TTTA, 2006; FAO, 2007)

Năm 2006 được coi là năm có giá sắn cao đối với cả bột, tinh bột và sắn lát Việc xuất khẩu sắn làm thức ăn gia súc sang các nước cộng đồng châu Âu hiện

đã giảm sút nhưng giá sắn năm 2006 vẫn được duy trì ở mức cao do có thị trường lớn tại Trung Quốc và Nhật Bản (FAO, 2007)

Viện Nghiên cứu Chính sách lương thực thế giới (IFPRI), đã tính toán nhiều mặt

và dự báo tình hình sản xuất và tiêu thụ sắn toàn cầu với tầm nhìn đến năm 2020 Năm

2020 sản lượng sắn toàn cầu ước đạt 275,10 triệu tấn, trong đó sản xuất sắn chủ yếu ở các nước đang phát triển là 274,7 triệu tấn, các nước đã phát triển khoảng 0,40 triệu tấn Mức tiêu thụ sắn ở các nước đang phát triển dự báo đạt 254,60 triệu tấn so với các nước đã phát triển là 20,5 triệu tấn Khối lượng sản phẩm sắn toàn cầu sử dụng làm lương thực thực phẩm dự báo nhu cầu là 176,3 triệu tấn và thức ăn gia súc 53,4 triệu tấn Tốc độ tăng hàng năm của nhu cầu sử dụng sản phẩm sắn làm lương thực, thực phẩm và thức ăn gia súc đạt tương ứng là 1,98% và 0,95% Châu Phi vẫn là khu vực dẫn đầu sản lượng sắn toàn cầu với dự báo sản lượng năm 2020 sẽ đạt 168,6 triệu tấn Trong đó, khối lượng sản phẩm sử dụng làm lương thực thực phẩm là 77,2%, làm thức ăn gia súc là 4,4% Châu Mỹ La tinh giai đoạn 1993-2020, ước tốc độ tiêu thụ sản phẩm sắn tăng hàng năm là 1,3%, so với châu Phi là 2,44% và châu Á là 0,84 - 0,96% Cây sắn tiếp tục giữ vai trò quan trọng trong nhiều nước châu Á, đặc biệt là các nước

vùng Đông Nam Á nơi cây sắn có tổng diện tích đứng thứ ba sau lúa và ngô và tổng sản lượng đứng thứ ba sau lúa và mía Chiều hướng sản xuất sắn phụ thuộc vào khả năng cạnh tranh cây trồng Giải pháp chính là tăng năng suất sắn bằng cách áp dụng giống mới và các biện pháp kỹ thuật tiến bộ

2.1.2 Trong nước

Ở Việt Nam, sắn là cây lương thực, thức ăn gia súc quan trọng sau lúa và ngô Năm 2005, cây sắn có diện tích thu hoạch 432 nghìn ha, năng suất 15,35 tấn/ha, sản lượng 6,6 triệu tấn, so với cây lúa có diện tích 7.326 ha, năng suất 4,88 tấn/ha, sản lượng 35,8 triệu tấn, cây ngô có diện tích 995 ha, năng suất 3,51 tấn/ha, sản lượng gần một triệu tấn (FAO, 2007) Cây sắn là nguồn thu nhập quan trọng của các hộ nông dân nghèo do sắn dễ trồng, ớt kộn đất, ít vốn đầu tư, phù hợp sinh thái và điều kiện kinh tế nông hộ Sắn chủ yếu dùng để bán (48,6%) kế đến dùng làm thức ăn gia súc (22,4%), chế biến thủ công (16,8%), chỉ có 12,2% dùng tiêu thụ tươi

Sắn là cây trồng có nhiều công dụng trong chế biến công nghiệp, thức ăn gia súc và lương thực thực phẩm Sắn cũng là cây công nghiệp có giá trị xuất khẩu và tiêu thụ trong nước Củ sắn được dùng để chế biến tinh bột, sắn lỏt khụ, bột sắn nghiền hoặc dùng để ăn tươi Từ sắn củ tươi hoặc từ các sản phẩm sắn sơ chế tạo thành hàng loạt các sản phẩm công nghiệp như bột ngọt, rượu cồn, mì ăn liền, gluco, xiro, bánh kẹo, mạch nha, kỹ nghệ chất dính (hồ vải, dán gỗ), bao bì, bún, miến, mì ống, mì sợi, bột khoai, bánh tráng, hạt trân châu (tapioca), màng phủ sinh học và chất giữ ẩm cho đất, phụ gia thực phẩm, phụ gia dược phẩm Củ sắn cũng là nguồn nguyên liệu chính để làm thức ăn gia súc Thân sắn dùng để làm giống, nguyên liệu cho công nghiệp xenlulụ, làm nấm, làm củi đun Lá sắn non dùng làm rau xanh giàu đạm Lá sắn dùng trực tiếp để nuôi tằm, nuôi cá Bột lá sắn hoặc lá sắn ủ chua dùng để nuôi lợn, gà, trâu bò, dờ,…

Hiện tại, sản phẩm sắn ngày càng thông dụng trong buôn bán, trao đổi thương mại quốc tế Toàn quốc hiện có trên 60 nhà máy chế biến tinh bột sắn với tổng công suất khoảng 3,8 triệu tấn củ tươi/năm và nhiều cơ sở chế biến sắn thủ công rói rỏc tại hầu hết các tỉnh trồng sắn Việt Nam hiện sản xuất mỗi năm khoảng 800.000 – 1.200.000 tấn tinh bột sắn, trong đó trên 70% xuất khẩu và gần 30% tiêu thụ trong nước Sản phẩm sắn xuất khẩu của Việt Nam chủ yếu là tinh bột, sắn lát và bột sắn Thị trường chính là Trung Quốc, Đài Loan, Nhật Bản, Singapo, Hàn Quốc Đầu tư nhà máy chế biến bio- etanol là một hướng lớn triển vọng

Cõy sắn nước ta được trồng nhiều trong các vùng sinh thái tuy nhiên sự phõn bố diện tích canh tác sắn lại không đồng đều Tập chung chủ yếu ở các khu vực có địa hình đồi núi nơi nền canh tác chủ yếu là cõy trồng cạn Năng suất sắn không đồng đều trong các vùng, điều đó thể hiện trình độ và sự đầu tư vào quá trình canh tác là khác nhau Sự trênh lệch về diện tích và sản lượng của từng vùng cho thấy cõy sắn là cõy nếu được đầu tư đúng sẽ đem lại sản lượng cao gấp nhiều lần sản lượng hiện nay Qua đó để có những hoạch định những đầu tư hợp

lý cho từng vùng để cõy sắn Việt Nam phát triển tốt nhất

Bảng2: Diện tích, năng suất và sản lượng sắn của Việt Nam giai đoạn 1995 – 2008 [2]

Năm Diện tích

(nghìn ha)

Năng suất (tấn/ha)

Sản lượng ( triệu tấn)

đã được đầu tư và áp dụng các phương pháp canh tác tiến bộ Các yếu tố kỹ thuật trong đầu vào như giống, phõn bún… cùng với các phương thức thõm canh, các kỹ thuật chăm sóc không ngừng được cải thiện Đó là một tiền đề cho

sự phát triển bền vững của cõy sắn Việt Nam

Bảng 3: Diện tích, năng suất và sản lượng sắn của cỏc vựng sinh thái

Việt Nam năm 2008 [2]

TT Vùng sinh thái Diện tích

(1000 ha)

Năng suất (tấn/ha)

Sản lượng (1000 tấn)

tư nghiên cứu chế tạo các phương thức máy móc phục vụ chế biến, Tỡm kiếm thị trường để đảm bảo sự phát triển bền vững của cây sắn

2.2 Các công cụ và máy thái sắn hiện nay

2.2.1 Các phương pháp và cơ cấu cắt thái phổ biến

2.2.1.1 Các phương pháp cắt thái

Các phương pháp cắt thái trong nông nghiệp hiện nay có ba loại chính sau:

- Phương pháp chặt bổ: Đõy là loại cắt thái mà lưỡi dao tác động vào vật thái theo phương vuông góc, cạnh sắc của lưỡi dao đi vào và chia vật thái ra làm các phần khác nhau Trong sản xuất nông nghiệp nguyên liệu thường là mềm tớnh đàn hồi không cao nên thường áp dụng phương thức này Phương pháp này

áp dụng nhiều cho nhiều loại nông sản như cắt thái cỏ, rơm, các loại củ quả… Với phương pháp này quan trọng là thiết kế cho lưỡi dao và tấm kê

+ Lưỡi dao: thường là bản mỏng, mài một cạnh được gắn trên đĩa dao hoặc trống dao khi chuyển động sẽ tịnh tiến theo phương vuông góc với cạnh lưỡi dao Hiện nay với nhiều loại máy thái băm như máy thái rau, cỏ, rơm… thì máy hoạt động theo nguyên lý chặt bổ trực tiếp tạo ra các khúc có kích cỡ khác nhau Cũn với các máy thái củ quả thì hoạt động theo nguyên lý bào gỗ lưỡi dao tiếp súc và cắt đi một phần của củ quả tạo thành lát, miếng mỏng

+ Tấm kê: Với phương pháp chặt bổ thì tấm kê là một bộ phận rất quan trọng nó ảnh hưởng lớn đến quá trình cắt và chất lượng sản phẩm, tấm kê là nơi vật thái được cố định định vị để cắt, tấm kê cần có độ chớnh sác cao khoảng cách với lưỡi dao hợp lý với từng vật thái thì quá trình thái mới dễ dàng sản phẩm mới đạt yêu cầu Với nguyên liệu là rau cỏ thì khoảng cách hợp lý là 0,5

mm cũn với củ quả là 1 đến 3 mm

- Phương pháp cắt trượt: Là phương pháp mà khi cắt lưỡi dao truợt trên vật thái một góc trượt ξ, Phương pháp này lưỡi dao sẽ di chuyển một khoảng nhiều hơn so với phương pháp chặt bổ Tuy nhiên với phương pháp cắt này lại giảm đáng kể công cắt thái và cho phí cho năng lượng cắt thái rất có lợi cho quá trình cắt Loại này dùng phổ biến trong cả cắt thái thủ công và cơ giới, mang lại hiểu quả lớn trong công tác cắt thái Đặc biệt với nguyên liệu là nông sản có cấu trúc sợi nên khi cắt cần phải có sự trượt để quá trình cắt dễ dàng hơn

2.2.1.2 Các cơ cấu cắt thái

Các cơ cấu cắt thái hiện nay rất nhiều loại sử dụng phổ biến trong mọi lĩnh vực Trong lĩnh vực cắt thái nông sản hiện nay với nhiều loại máy chuyên dụng với nhiêu cơ cấu cắt khác nhau Tuy nhiên các cơ cõu cắt cơ bản thường dùng là bốn loại cơ cấu cắt sau đõy

Hình 2: Sơ đồ thể hiện các cơ cấu cắt thái trong nông nghiệp hiện nay

- Cơ cấu quay: Dạng này là dao được nắp trên đĩa dao (dạng phẳng) hoặc trên trống dao (dạng trống, trụ) chuyển động quay trũn tạo lực cắt và cắt vật thái thành các lát hay khúc tuỳ vào cơ cấu cấp liệu và yêu cầu sản xuất Hiện nay dạng cắt thái này rất phổ biến do kết cấu nhỏ gọn mà năng xuất tương đối cao,

Các cơ cấu cắt thái

Quay tịnh tiến qua lại Dao động Tịnh tiến

có thể áp dụng cho nhiều loại nông sản như rau, rơm, củ, quả… Với dạng căt thái quay dễ chế tạo cho nhiều nguồn động lực (quay tay, đạp chõn, động cơ…)

Có thể tăng năng xuất nhờ vào việc tăng số dao trên đĩa (trống) hay tăng tốc độ vòng quay

- Cơ cấu tinh tiến qua lại: Cơ cấu cắt này là dao chuyển động qua lại của hai lưỡi dao hoặc bàn dao, khi chuyển động qua lại vật thái được đưa vào giữa

và với lực tác động sẽ cắt đứt vật thái Cơ cấu cắt thái kiểu này thường sử dụng hai bàn dao thiết kế kiểu răng lược chuyển động tịnh tiến qua lại bề mặt nhau nên lực cắt được chia đều nên hiệu quả hơn đối với các vật thái mảnh dạng thanh (lúa, ngô, cỏ, rau…) Loại cắt thái này hiện nay chủ yếu được sử dụng trong công tác thu hoạch (gặt lúa, cắt cỏ…) Trong công tác chế biến nông sản ít được sử dụng vì khó chế tạo và năng xuất không cao

- Dạng dao động: Là dạng cắt thái mà dao thái dao động qua lại theo phương nhất định (thông thường là quay với một cung nhất định), vật thái đưa vào và với với lực nghiến của lưỡi dao vật thái sẽ được cắt đứt Loại này thiết kế hai lưỡi dao (dạng chiếc kéo) hay một một lưỡi dao và một tấm kê, vật thái đưa vào giữa được nghiến đứt bởi lực cắt của cạnh sắc của lưỡi dao Loại cắt thái kiểu này ít được sử dụng vì nếu sử dụng thì chủ yếu là thủ công (dao cắt thuốc, kéo cắt, …) năng xuất rất thấp chủ yếu dùng trong nhưng công việc có khối lượng ít Nếu áp dụng cơ giới sẽ tăng được năng xuất nhưng vì đõy là phương pháp thái chặt bổ nên tốn năng lượng cho quá trình cắt gõy lóng phí năng lượng

mà năng suất không cao

- Dạng tịnh tiến: Dạng này dao phẳng tịnh tiến theo phương nhất định hay dao cong xoay vòng dạng cưa Vật thái đưa vào theo phương vuông góc với lưỡi dao, Lưỡi dao chuyển động qua lại và đi vào vật thái cắt vật thái làm nhiều phần tuỳ thuộc vào số lưỡi dao của máy Với dạng này dao thường là dạng lưỡi cưa thiết kế phức tạp, dùng chủ yếu trong sản xuất công nghiệp (cưa, xẻ…) Trong nông nghiệp thường không được sử dụng vì yêu cầu của vật liệu là không cần

thiết

2.2.2 Một số mỏy thỏi hiện nay

Hiện nay mỏy thỏi được ứng dụng rất rộng rãi trong nhiều lĩnh vực như: mỏy thỏi trong chăn nuôi (mỏy thỏi bốo, thỏi rau,thỏi cỏ… ), mỏy thỏi trong chế biến thực phẩm (mỏy thỏi hành, thái củ quả, mỏy thỏi thịt….), mỏy thái trong cụng nghiờp Nói chung cỏc mỏy thỏi có chức năng chính là thái vật

cần thái thành các phần nhỏ ở dạng lát mỏng hoặc từng khúc tuỳ theo yêu cầu của công việc Cỏc mỏy thỏi này hiện nay chủ yếu là dùng trong gia đình, kết cấu gọn nhẹ, và một số máy chuyên dụng chỉ dùng cho những công việc hay những sản phẩm đặc trưng Hiện nay mỏy thỏi rất đa dạng về cấu tạo và công nghệ từ những mỏy thỏi có thể thiết kế đơn sử dụng bằng thủ công hay bán

tự động cho đến những mỏy thỏi sử dụng các yếu tố công nghệ cao như tích hợp điện tử, tự động hoá… Từ những máy thái chuyên dùng đến những máy

đa năng năng suất và chất lượng không ngừng tăng

Dưới đõy là hình ảnh và một vài thông số về một số máy thái đang được sử dụng phổ biến hiện nay

Hình 3: Mỏy thỏi bốo medium_xrm1299305094

Máy thái bèo theo nguyên lý “dao cầu” 3 lưỡi dao lắp thứ tự trên trục dao

và đựơc lắp trên trục của động cơ, khi quay bèo được bỏ vào và sẽ được thái thành các mảnh vụn và rơi xuống dưới Với loại máy này có thể thái nhiều loại nông sản như thái bèo, rau, cỏ…Năng suất 4 đến 5 tạ/h Đáp ứng được nhiều yêu cầu trong chế biến thức ăn chăn nuôi của người nông dõn

Hình 4: mỏy thái đa năng của ôngPhạm quốc Hoan (Diễn Châu - Nghệ an)

Cấu mỏy thái đa năng rất đơn giản, chỉ cần một chiếc mụtơ điện, 3 lưỡi dao hàn gắn lại theo hình cánh quạt và được gắn trực tiếp với trục động cơ Có thể thái

nhiều loại nông sản trong chăn nuôi như chuối, cỏ,… Năng xuất của máy khoảng 2 tạ/h Phù hợp với quy mô chăn nuôi nhỏ lẻ trong hộ gia đình

Hình 5: Mỏy thái cỏ cải tiến

Quá trình cắt là do hai lưỡi dao cong lắp trên đĩa dao Chiều dài của cỏ sau

khi cắt có thể thay đổi nhờ điều chỉnh khoảng cách giữa đĩa dao và lưỡi dao Đĩa dao gắn cánh quạt khi quay tạo luồng gió thổi cỏ đã được cắt ra cửa thoát Máy

sử dụng động cơ xăng 4 kỳ năng xuất khoảng 1,5 tấn/h

Hình 6: Mỏy thỏi lỏt, sợi củ quả KS-1500

Máy cỏ khả năng cắt củ quả thành 2 dạng lát mỏng và sợi Máy sử dụng đĩa dao quay 3 lưỡi, lưỡi dao gồm có 2 loại sử dụng cho từng yêu cầu của quá trình thái (dao thái lát và dao thái sợi) Động cơ sử dụng là động cơ điện 370 kW Ngoài ra máy cũn có bộ phận ép củ quả vào đĩa dao để quá trình cắt củ quả không bị văng trượt Máy có kết cấu gọn nhẹ nặng chỉ khoảng 40 kg, năng xuất

120 kg/h Máy thái này thường sử dụng trong chế biến củ quả làm thực phẩm và

có thể sử dụng cho công tác chế biến thức ăn chăn nuôi và các nhà máy chê biến thực phẩm

Hình 7: Mỏy thỏi lỏt khoai tây EC-502 Thông số kỹ thuật:

Cơ cấu cắt thái: Đĩa dao Động cơ điện: 750 kW

Năng xuất lượng: 800Kg/h Trọng lượng: 125Kg Đặc tính: máy có thể sử dụng để thái hình vuông hoặc hình sợi đối với khoai tây, hành tây thích hợp sử dụng trong tiệm ăn nhanh, nhà máy sản xuất khoai tây chiên, nhà máy chế biến thực phẩm

Bảng 4: Đặc tính kỹ thuật của một số mỏy thỏi, băm rau củ

đo

Mỏy thái rau cỏ PPC - 6

Mỏy thái

củ quả PKP – 2,0

Máy băm trộn

TT – 0,3

Máy băm thái Vụngar- 5

6 dao xoắn

9 dao băm

Qua một số hình ảnh và thông số kỹ thuật của một số máy thái ở trên ta thấy rằng hiện nay máy thái đang rất phổ biến và đa dạng về chủng loại Tuy nhiên về cấu tạo chung thì hầu hết các máy thái đều có nguyên lý hoạt động giống nhau Đặc biệt là bộ phận thái bộ phận chớnh của máy đều có cơ cấu thái

là sử dụng đĩa dao với nhiều loại dao sử dụng cho nhiều hình thức thái khác nhau Nguồn động chớnh vẫn chủ yếu là sử dụng động cơ điện rất thuận lợi trong sản suất hiện nay

2.2.3.Một số mỏy thỏi sắn hiện nay

Hiện nay trên thị trường và trong sản xuất đã phổ biến rất nhiều loại

mô hình mỏy thỏi sắn sử dụng trong nhiều mô hình và công việc khác nhau Nhỡn chung cỏc mỏy thỏi sắn hiện nay phục vụ cho chăn nuôi và chế biến sắn lát hàng hoỏ thụ, tính công nghệ cũn kộm thậm chí là chưa có Cỏc mỏy thỏi sắn gần đây chủ yếu do người nông dân chế tạo nhằm tự phục vụ sản xất cho gia đình Cỏc mỏy cú năng xuất từ vài tạ đến vài tấn/h, không có giá thành nhất định Nguồn động lực cho máy hoạt động không

có tính toán về hiểu quả gây lãng phí lớn năng lượng, máy chủ yếu được chế tạo trên cơ sở thực nghiệm Sau đây là những tìm hiểu về một số loại máy phổ biến thông dụng trong thái sắn hiện nay

2.2.3.1 Công cụ thái sắn thủ công:

Các loại công cụ thái sắn thủ công hiện nay chủ yếu là các loại máy nhỏ chạy bằng sức người đơn giản dễ chế tạo nhưng năng xuất rất thấp chỉ khoảng 1,5 đến 2 tạ/h và cũn gõy lãng phí lớn các loại công cụ này thông dựng trong các hộ gia đình sản xuất nhỏ chủ yếu được cải tiến từ cỏc mỏy thỏi đơn giản các công cụ thái kiểu này tính cơ giới hầu như chưa có chất lượng sắn thỏi lỏt và thỏi duụi chưa cao phụ thuộc nhiều vào trình độ sử dụng các loại công cụ này phổ biến sử dụng trong các hộ sản xuất tự cung

tự cấp trong chăn nuôi nhỏ lẻ.Quá trình sử dụng động cơ để làm nguồn động lực là một hình thức cải tiến tuy nhiên do thiết kế tổng thể lại không đảm bảo cho máy hoạt động lõu bền

Hình 8: Mỏy thái sắn quay tay L1

Máy thái L1 Chạy thủ công bằng 2 tay một tay quay đĩa và một tay cho sắn vào Nhỏ gọn dễ chế tạo, không tốn kém nhưng năng xuất rất thõp chỉ khoảng 2 ữ 3 tạ/h

Hiện nay các loại công cụ này không còn phù hợp với sản xuất với nhiều các lý do sau đõy:

- Tốn nhân công: Một người sử dụng một máy thái và thái từng củ một nên năng suất thấp Đõy là một yếu tố quan trọng trong xu hướng sản xuất hiện nay Tốn nhõn công gõy ra sự lóng phí về thời gian đồng nghĩa với việc hiệu quả sản xuất kém

- Lóng phí: công cụ sắn thủ công kiểu này không thể cắt thái những củ sắn

có kích thước quá nhỏ, hoặc khi cắt đến cuối củ sắn thì phải bỏ đi vì lý do an toàn hoặc nếu cắt được thì cũng gõy lóng phí vê thời gian, củ sắn không được cắt hết phần sắn này thường bỏ đi gõy lóng phí hoặc sử dụng như sắn đã thái làm cho chất lượng sắn lát không đồng đều

- Năng xuất, chất lượng thấp: Đõy là một lý do quan trọng trong hoạt động thái sắn, với những công cụ thủ công kiểu này thì năng xuất thái chỉ khoảng 2 đến 4 tạ/h Giữa năng xuất và chất lượng không thể cùng đảm bảo thậm chí không đạt cả hai yêu cầu trên vì nhiều lý do phụ thuộc vào người lao động

2.2.3.2 Một số mỏy thỏi sắn cơ giới:

Một số mỏy thỏi sắn cơ giới hiện nay hầu hết đều là các máy tự chế do người nông dõn trực tiếp chế tạo phục vụ sản xuất tại địa phương hoặc ngay trong gia đình Các máy thái sắn kiểu này sử dụng động cơ điện hoặc máy nổ để chạy Với các máy như vậy năng xuất là rất cao có thể nõng năng suất so với chặt bằng tay lên hàng chục lần

Tuy nhiờn cỏc mỏy này lại có nhược điểm là phải có một vùng chuyên canh trồng sắn lớn, cỏc mỏy này chủ yếu là hoạt động theo nhu cầu dịch vụ chứ không thể áp dụng cho từng hộ gia đình vì giá thành và quy mô sản xuất chưa thực sự cần thiết Hiện nay cỏc mỏy thỏi sắn của nông dân tự chế tạo là tương đối nhiều nhưng sự tính toán cho nhu cầu của khu vực và ngay cả quy

mô sản xuất trong nông hộ là không sát thực, chủ yếu cỏc mỏy được chế tạo theo nhu cầu của người chế tạo, không có mặt bằng chung về giá thành, chất lượng cũng như quy mô sản xuất Ngoài ra với những loại mỏy thỏi này thì chủ yếu là phục vụ trong công tác chế biến sắn rất lớn hàng chục đến hàng trăm tấn một vụ, chủ yếu là sản xuất hàng hoá lớn phục vụ các nhà máy hay

để xuất khẩu

Hình 9: mỏy thái sắn của ụng Nghiêm Đức Thỏi (Sụng Hinh – Phỳ Yờn)

Máy có 3 phần, máy nổ D8, thõn mỏy và giàn đế có bánh xe để kộo mỏy di chuyển Phần thõn mỏy, gồm 2 bộ phận chính là cối chứa sắn và vòng dao Sắn

củ được đổ vào cối chứa qua cửa lùa rộng khoảng 10cm, gặp ngay vòng dao và cuối cùng thành phẩm là những lát sắn

Nguyờn lí hoạt động của máy Máy nổ kộo dõy đai làm quay vòng dao, trờn vũng dao gắn 2 lưỡi dao đối xứng, ngược chiều nhau qua tâm Điểm mấu chốt là độ vát giữa lưỡi dao và vòng dao, độ vát càng rộng thỡ lỏt sắn càng dày và ngược lại

Mỗi giờ máy có thể cắt được 3 tấn sắn củ thành lát mỏng So với cách xắt lát thủ công bằng tay, dựng mỏy có thể rút ngắn được 48 lần về thời gian Năm người chặt một ngày chỉ được 2,5 tấn sắn với số tiền công lên đến 150.000đồng, trong khi dựng mỏy với khối lượng sắn ấy làm chưa đến 1 giờ, mà giá thành chỉ 35.000đồng/1 giờ

Hình 10: Máy tróc vỏ và thái sắn của ụng Lõm Văn Liêm

(Đèo Gia, Lục Ngạn, Bắc Giang)

Máy gồm 2 phần: Phần lồng tróc vỏ cấu tạo từ các thanh gỗ hình chữ V ghép lại, phớa trong nhọn khi lồng quay tiếp súc với vỏ sắn làm vở sắn tự bật ra Trên lồng có cửa để đổ sắn sang máy thái Máy thái gồm có 1 đĩa dao có 2 dao khi quay sẽ thái sắn thành lát mỏng Máy có năng xuất rất cao một ngày có thể tróc vỏ và thái 14 tấn sắn tươi

Hình ảnh máy thái sắn ở trên là hai loại máy thái sắn tiêu biểu do người nông dõn tự chế tạo để tự phục vụ sản xuất Các máy này đáp ứng tương đối đầy

đủ về yêu cầu thái lát sắn tuy nhiên vẫn cũn nhiều những hạn chế sau:

- Chỉ có thể áp dụng cho các vùng sản xuất quy mô lớn với sản lượng từ hàng trăm tấn chở lên Không áp dụng sản suất cho các hộ gia đình trồng sắn nhỏ lẻ chỉ vài tấn đến chục tấn vì chi phí cho một chiếc máy là rất cao

- Không có sự tớnh toán cho nhu cầu chung của nền sản xuất, máy chủ yếu

là tự chế để phục vụ nhu cầu sản xuất ngay tại nông hộ nên khó áp dụng cho nền sản xuất đại trà

Xuất phát từ quá trình tỡm hiểu về một số loại máy thái trên cũng như tỡm hiểu từ thực tế sản xuất đặc biệt là khõu thái lát nông sản trong sản xuất nông nghiệp, ta có thể đưa ra những yêu cầu chớnh về máy thái là:

- Máy phải có tớnh vạn năng: thái được nhiều nông sản

- Điều chỉnh được độ dài ngắn của lát thái

- Tỉ lệ dập nát thấp (5 ữ 7 %)

- Có năng xuất cao (1 ữ 3 tấn/h)

- Chi phí năng lượng riêng thấp (khoảng 1 kWh/tấn)

- Cấu tạo nhỏ gọn dễ tháo lắp sửu chữa

- Có các thiết bị che chắn bảo vệ, bảo đảm an toàn lao động

Hiện nay cũng có một số công cụ và máy móc cải tiến áp dụng cho sản xuất nhỏ trong nông hộ tuy nhiên về cơ bản cỏc mỏy mày có tính ứng dụng không cao, không thể phổ biến trong nhiều hình thức canh tác sắn khác nhau Vậy vấn đề đặt ra hiện nay là phải có được một chiếc mỏy thỏi sắn không những đáp ứng được các đòi hỏi về quy trình thái sắn mà cả khả năng đáp ứng cho mọi quy mô sản xuất sắn Với những yêu cầu của một nền sản xuất sắn còn tương đối nhỏ như một số vùng của Việt Nam hiện nay thì cần thiết phải có máy móc phù hợp với quy mô đó, một chiếc mỏy thỏi sắn áp dụng trong quy mô hộ gia đình và các xưởng sản xuất nhỏ phục vụ ở nông thôn sẽ làm một điều hết sức quan trọng và ý nghĩa trong sản xuất sắn của Việt Nam hiện nay

PHẦN 3 ĐỐI TƯỢNG NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIấN CỨU

3.1 Đối tượng nghiên cứu

- Các phương thức cắt thái hiện nay

- Các loại mỏy thỏi thông dụng trong nông nghiệp

- Dựa trên điều tra, tìm hiểu lựa chọn và thiết kế mỏy thỏi

3.2 Nội dung nghiên cứu

3.2.1 Điều tra

- Điều kiện kinh tế - xã hội của địa phương

- Điều tra tình hình sản xuất nông nghiệp và sản xuất sắn tại địa phương

- Điều tra các loại mỏy thỏi và mỏy thỏi sắn hiện có

- Điều tra tổng thể về nhu cầu sử dụng mỏy thỏi sắn

3.2.2 Thiết kế tổng thể, chi tiết trên bản vẽ

- Nghiên cứu, tham khảo một số mỏy thỏi có tính năng tương tự để chọn phượng án thiết kế hợp lý

- Tính toán chi tiết, vẽ trờn mỏy

- Sản phẩm là các bản vẽ chi tiết về máy

3.2.3 Gia công chế tạo thử

- Liên hệ chế tạo tại xưởng cơ khí

- Tính toán chi phí và hiệu quả mang lại

3.2.4 Vận hành thử, hiệu chỉnh hoàn thiện sản phẩm

- Kiểm nghiệm, hiệu chỉnh

- Lấy số liệu thực tế

- Hiệu chỉnh hoàn thiện

3.2.5 Hướng dẫn sử dụng

- Xây dựng quy trình vận hành

- Xây dựng nội quy sử dụng

3.3 Địa điểm và thời gian tiến hành

- Xử lý số liệu

- Tham khảo tài liệu

- Tư vấn chuyên gia

- Phương pháp tớnh toán thiết kế

- Phương pháp chế tạo máy

- Phương pháp khảo nghiệm máy

PHẦN 4

KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN

4.1 Kết quả điều tra

4.1.1 Điều kiện tự nhiên và kinh tế xã hội của địa phương

4.1.1.1 Điều kiện tự nhiên

Xó Yờn Lóng là một xã thuộc vùng trung du và miền núi phía bắc, là xã cuối cùng trên quốc lộ 3 từ Thái Nguyên đi Tuyên Quang Phớa bắc giáp với tỉnh Tuyên Quang phớa tõy là vùng tiếp giáp chõn núi Tam Đảo với địa hình chủ yếu là đồi núi chiếm tới 70% diện tích tự nhiên Đất tự nhiên của xã là 3802

ha trong đó diện tích đất lõm nghiệp chiếm phần lớn với trên 1500 ha, cũn lại là đất nông nghiệp và nhà ở Đất nông nghiệp của cả xã phõn bố không đều trên toàn xã, chủ yếu là một vài khu vực bằng phẳng nhỏ hẹp quanh các chõn núi và vùng trung tõm phớa nam của xã, ngoài ra các vùng ven chõn núi và các vùng biệt lập sõu trong núi lại có diện tích đất trồng trọt rất lớn Là vùng chõn núi lên

xã yên lóng cũn là nơi bắt đầu của nhiều các dòng suối cung cấp nước cho canh tác nông nghiệp các xã trong khu vực

Xã Yên Lóng là một xã giàu tài nguyên khoáng sản như sắt, thiếc… trong

đó nhiều nhất là than, xí nghiệp than núi Hồng hình thành và phát triển từ sớm

đã có những đóng góp đáng kể và sự phát triển cả xã

4.1.1.2 Điều kiện kinh tế - xã hội

Xã Yên Lóng là một xã hình thành từ lõu với nền kinh tế ban đầu chủ yếu

là nông nghiệp Hiện nay với dõn số khoảng 1200 người với gần 3000 hộ dõn, hoạt động trong nhiều lĩnh vực kinh tế, trong đó dõn số nông nghiệp chiếm tới 80% dõn số cả xã, cũn lại là công nhõn viên chức và các hoạt động dịch vụ Diện tích trải rộng với nhiều địa hình khác nhau nên dõn cư phõn bố không đồng đều tập chung chủ yếu ở các vùng trũng thấp tạo nên một khu trung tâm đông đúc với hoạt động chủ yếu trong lĩnh vực dich vụ

Hiện nay nền kinh tế của xã đa dạng với nhiều hình thức và quy mô khác nhau từ sản xuất nông lõm nghiệp, khai thác khoáng sản đến các hoạt động dịch

vụ đã hình thành nên một trung tõm thông thương trên con đường từ các tỉnh Việt Bắc về thành phố Thái Nguyên Tuy nhiên hiện nay dõn số hoạt động trong lĩnh vực nông lõm nghiệp vẫn chiếm tỉ lệ lớn Đặc biệt trong lĩnh vực nông nghiệp hàng năm đóng góp tới 60% tổng thu nhập của cả xã