HƯỚNG tới tự ĐỘNG hóa QUÁ TRÌNH tạo MÀNG MỎNG DẠNG TRÒN từ NGUYÊN LIỆU gạo mì

HƯỚNG TỚI TỰ ĐỘNG HÓA QUÁ TRÌNH TẠO MÀNG MỎNG DẠNG TRÒN TỪ NGUYÊN LIỆU GẠO MÌ Trần Doãn Sơn 1,* , Nguyễn Tuấn Lê Giang 2 , Nguyễn Văn Bắc 3 1 Bộ môn Chế tạo máy, Khoa Cơ khí, Trường Đ

HƯỚNG TỚI TỰ ĐỘNG HÓA QUÁ TRÌNH TẠO MÀNG MỎNG

DẠNG TRÒN TỪ NGUYÊN LIỆU GẠO MÌ Trần Doãn Sơn 1,* , Nguyễn Tuấn Lê Giang 2 , Nguyễn Văn Bắc 3

1 Bộ môn Chế tạo máy, Khoa Cơ khí, Trường Đại học Bách Khoa, ĐHQG TP HCM

268 Lý Thường Kiệt, Quận 10, TP HCM, Việt Nam

2

Công ty TNHH Robert Bosch Engineering and Business Solutions Vietnam Lầu 11, Tòa nhà Etown 2, 364 Cộng Hòa, Quận Tân Bình, TP HCM, Việt Nam

3 NCS tại Trường Đại học Bách Khoa, ĐHQG TP HCM

TÓM TẮT:

Trong nhiều năm qua, bánh tráng gạo được sản

xuất chủ yếu bằng thủ công, do đó năng suất

không cao, chất lượng không đồng đều, không

đảm bảo vệ sinh an toàn thực phẩm, đặc biệt là

không có kế hoạch sản xuất và phụ thuộc vào điều

kiện thời tiết Bánh tráng hiện nay được sản xuất

bằng máy bán tự động ở dạng băng chữ nhật rồi

đem đi cắt tròn, dẫn đến có phụ phẩm (khoảng

35%) nên hiệu quả kinh tế chưa cao Ngoài ra,

bánh tráng sau khi được sản xuất ra phải trải lên

phên tre và đem đi phơi khô ở ngoài trời, do đó bụi

bẩn, vi sinh vật có thể bám vào thành phẩm nên

không đảm bảo tiêu chuẩn vệ sinh

Trong bài viết này, chúng tôi trình bày giải pháp tạo màng mỏng dạng tròn từ nguyên liệu gạo mì theo phương pháp in dập lớp bột lỏng từ trục tạo hình cao su lên bề mặt băng tải vải theo hướng tự động hóa khép kín dây chuyền để áp dụng trong việc sản xuất bánh tráng gạo dạng tròn nhằm đảm bảo yêu cầu vệ sinh thực phẩm, nâng cao hiệu quả kinh tế

Từ khóa: bánh tráng gạo, màng mỏng dạng tròn, in dập, hướng tới tự động hóa

1 GIỚI THIỆU

Việt Nam là nước nông nghiệp và là một trong

những nước xuất khẩu gạo hàng đầu trên thế giới

Các sản phẩm được chế biến từ gạo rất phong

phú, đặc biệt là bánh tráng Bánh tráng được sản

xuất từ nguyên liệu bột gạo (thêm nguyên liệu phụ

là bột năng) có dạng hình tròn hay hình vuông và

mặt bán có vân

Hình 1 Dạng hình học của bánh tráng

Bánh tráng dạng vuông hiện nay được tráng

bằng máy bán tự động, sau đó trải lên phên rồi

đem đi phơi Để thu được bánh tráng tròn, người

ta đem bánh tráng vuông đi cắt tròn, dẫn đến phụ

phẩm nhiều, khoảng 35% nên hiệu quả kinh tế

chưa cao

Hình 2 Phụ phẩm của bánh tráng sau khi cắt tròn Bánh tráng dạng tròn thì vẫn được sản xuất thủ công bằng tay với công nghệ truyền thống Gạo được xay nhuyễn với nước, cộng thêm phụ gia là bột năng thành hỗn hợp dạng sệt Người thợ sẽ phủ một tấm vải mỏng lên nồi nước sôi rồi dùng muỗng múc nguyên liệu và đổ lên tấm vải Tay người thợ sẽ xoay tròn để tạo biên dạng tròn cho bánh tráng rồi đóng nắp nồi lại và giữ trong khoảng 5-10 giây Hơi nóng bốc lên sẽ làm chín bánh Người thợ dùng đũa tách bánh ra khỏi tấm vải và trải lên phên tre rồi đem đi phơi

Hình 3 Làm bánh tráng thủ công

Quá trình phơi bánh tráng thành phẩm ở ngoài

trời nên bụi, vi sinh vật có thể nhiễm vào nên

không đảm bảo tiêu chuẩn vệ sinh an toàn thực

phẩm, không đạt chỉ tiêu xuất khẩu Bên cạnh đó,

quá trình phơi còn phụ thuộc nhiều vào điều kiện

thời tiết nên không có kế hoạch sản xuất cụ thể

Do vậy, cần phải có một giải pháp tự động hóa

quá trình sản xuất bánh tráng gạo dạng tròn để

khắc phục các vấn đề trên

2 NGHIÊN CỨU GIẢI PHÁP TẠO MÀNG

MỎNG TỪ NGUYÊN LIỆU GẠO MÌ

Khi chúng ta cho hai vật thể tiếp xúc với nhau,

một vật thể dạng sệt và một vật thể dạng rắn thì

ảnh hưởng tương tác giữa chúng sẽ xảy ra hiện

tượng in dập hình học của vật thể dạng sệt lỏng

lên vật thể dạng rắn Nguyên lý này được minh

họa bằng hình vẽ sau:

Hình 4 Nguyên lý tạo hình

Ta nhận thấy:

 Khi v1 = v2: in dập không trượt

 Khi v1 ≠ v2: in dập có trượt

Khi vật thể (1) có biên dạng như Hình 5 (tròn )

và v1 = v2 thì hiện tượng in dập không trượt xảy ra,

ta có một lớp bột mỏng là hình tròn trên vật thể

(2)

Hình 5 Biên dạng trục tạo hình màng mỏng hình tròn

Khi v1 ≠ v2 thì hiện tượng in dập có trượt xảy

ra, ta có biên dạng màng mỏng được hình thành trên bề mặt vật thể (2) là dạng elip hoặc băng chữ nhật tùy thuộc sự khác biệt giữa v1 và v2

Nhận xét: Khi vận tốc v1 ≠ v2 điều kiện in dập từ lớp bột sệt (3) lên vật thể (2) sẽ dễ dàng hơn vì ngoài lực dính của hai bề mặt còn xuất hiện lực

ma sát giữa bề mặt (2) và lớp bột (3) Tuy nhiên,

để được biên dạng tròn trên bề mặt vật thể (2), biên dạng của lớp bột trên vật thể (1) sẽ không tròn mà có dạng elip Nếu sự khác giữa v1 và v2

quá lớn, biên dạng in dập lên bề mặt vật thể (2) sẽ

có dạng hình chữ nhật

3 THIẾT LẬP BÀI TOÁN LÝ THUYẾT VÀ THỰC NGHIỆM

Để xảy ra hiện tượng in dập từ lớp bột sệt trên

bề mặt vật thể (1) lên bề mặt vật thể (2) phải thỏa mãn điều kiện:

Lực dính giữa vật thể (2) và lớp bột (3) phải lớn hơn lực liên kết của lớp bột (3) với bề mặt của vật thể (1) Từ đây ta có phương trình:

Fdính (2,3) > Fdính (1,3) [1]

Trong đó:

 Fdính (2,3) - Lực dính giữa bề mặt vật thể (2) và lớp bột (3) Lực dính này phụ thuộc vật liệu và trạng thái bề mặt của vật thể (2) (vải cotton hoặc kim loại), ma sát giữa hai bề mặt khi có vận tốc chuyển động tương đối của hai bề mặt (2) và lớp bột (3)

 Fdính (1,3) – Lực liên kết (lực dính) của lớp bột trên bề mặt vật thể (1) Để giải phương trình [1], ta cần giải quyết những vấn đề sau:

- Quy hoạch thực nghiệm để tìm độ kết dính của bột sệt phụ thuộc vào tỉ lệ các loại bột và nước tham gia vào hỗn hợp

- Xác định lực dính kết của bột phụ thuộc vào trạng thái bề mặt của vật thể 1 và 2 khi độ nhớt của bột là khác nhau

- Xác định điều kiện xảy ra của phương

trình [1]

Do phần mô hình thí nghiệm đang thực hiện,

nên những nội dung trên sẽ được nghiên cứu

bằng thực nghiệm khi mô hình chế tạo hoàn tất

4 ĐỀ XUẤT THIẾT KẾ HƯỚNG TỚI TỰ ĐỘNG

HÓA

Sau đây, chúng tôi trình bày giải pháp thiết kế

hướng tới tự động hóa sản xuất bánh tráng gạo

dạng tròn

Hiện nay, trên thị trường cũng đã xuất hiện

thiết bị chế tạo bánh tráng rế dạng tròn Tuy nhiên

phương pháp này không điều chỉnh được độ dày

bánh và độ dày bánh phụ thuộc chiều dày của

băng tải cao su Trong thực tế, phần lớn đang

phải thực hiện thủ công, do vậy sau đây, chúng tôi

đề xuất một thiết kế giúp cho cơ khí hóa và tự

động hóa thay cho phương pháp thủ công

Nguyên liệu gồm bột gạo, bột sắn, nước, phụ gia ở dạng sệt được cấp vào thùng chứa (2) được trộn đều bởi động cơ khuấy (1) Nguyên liệu sẽ qua hệ thống ống dẫn, van điều chỉnh (3) để vào máng chứa bột (5) Trục tạo hình (4) sẽ cuốn lấy nguyên liệu và in dập lên băng tải (9) Do băng tải (9) với trục tạo hình (4) tiếp xúc với nhau thông qua lớp bột, quá trình in dập sẽ xảy ra Biên dạng của trục tạo hình sẽ được thiết kế sau khi giải phương trình (1), biên dạng tròn của bánh tráng được tạo thành Băng tải (9) sẽ mang bánh vào nồi hấp (10) để hấp chín bánh Cụm dao gạt (8)

sẽ bóc bánh chín ra khỏi băng tải (9) Phên (6) được cấp vào băng tải (7) để lấy bánh tráng ra, đưa vào máy sấy ở công đoạn tiếp theo Ta cũng

có thể thiết kế hệ thống xích ở bên dưới mô hình máy này để sấy nhiều tầng bằng điện trở nhằm đạt được độ ẩm thích hợp

Hình 6 Bản vẽ lắp máy tự động làm bánh tráng dạng tròn

Hình 7 Mô hình 3D máy tự động làm bánh tráng dạng tròn

5 KẾT LUẬN

Việc thiết kế giải pháp hướng tới tự động hóa

quá trình tạo màng mỏng dạng tròn từ nguyên liệu

gạo mì sẽ mở ra một hướng mới trong việc sản

xuất bánh tráng gạo dạng tròn Giải pháp này sẽ

làm tăng năng suất, tăng hiệu quả kinh tế thông

qua giảm lượng phụ phẩm

Nghiên cứu công nghệ và thiết bị theo

hướng tự động hóa và sản xuất đồng bộ theo dây

chuyền còn giúp cho nhà quản lý sản xuất thuận tiện hơn trong việc kiểm soát tiêu chuẩn môi trường và tiêu chuẩn an toàn vệ sinh thực phẩm Sản xuất sạch, không gây ô nhiễm môi trường và khống chế sự tác động của môi trường vào sản phẩm, đạt chỉ tiêu xuất khẩu, góp phần nâng cao hiệu quả kinh tế và an sinh xã hội

LỜI CẢM ƠN

Nghiên cứu này được tài trợ bởi Đại học Quốc gia TP HCM trong khuôn khổ đề tài KH&CN cấp ĐHQG-HCM loại C năm 2015, mã số đề tài: C2015-20-01

TÀI LIỆU THAM KHẢO

1 Karl T Ulrich, Steven D Eppinger, Product

design and development, Second Edition,

McGraw-Hill, 2000

nhiệt thải từ lò bánh tráng để sấy bánh tráng,

Tạp chí Khoa học Công nghệ ĐHĐN, Số

01(86).2015, trang 62, năm 2015

Văn Minh, Nghiên cứu tạo vân lưới bánh

tráng rế trên cơ sở tổ hợp các chuyển động thành phần và mô phỏng quá trình động học bằng hai đầu rót, Tạp chí Phát triển KH&CN,

Tập 12, Số 04-2009

4 Trần Thị Thu Trà, Công nghệ bảo quản và

chế biến lương thực, tập 1 – Bảo quản lương thực, NXB Đại học Quốc gia TP HCM, 2010

TOWARDS AUTOMATION PRODUCTION PROCESS TO CREATE THIN

MEMBRANE FROM RICE FLOUR

ABSTRACT

For many years, rice paper is made by hand

so the productivity is not high; the quality is not

uniform, does not assure the food hygiene,

especially the production schedule depends on the

weather Recently, some topics to mechanize the

rice paper production are researched and applied

successfully so that the productivity and quality of

product is improved However, the rice paper is

produced as a square shape and has to be cut into

a round shape later This step leads too much

remainder of materials (about 35%) so the

economic efficiency is not high During the production, rice paper is spread on a bamboo grill and basked in the sunlight so that the dust or germ may harm the final product and not assure the food hygiene standard

In this article, we introduce the solution to create the thin membrane from rice flour by stamping the liquid material from forming shaft into cloth conveyor towards automation to apply in rice paper production, assure the food hygiene and increase economic efficiency

Keywords: rice paper, thin membrane by round shape, stamping, towards automation