Môn học tự động hóa sản xuất cung cấp cho sinh viên chuyên ngành chế tạo máy nhữngkiến thức về tự động trong máy máy móc cũng như trong nhà máy. Nhờ vào đó, sinh viên sẽcó tư duy về khả năng tự động của máy móc hay quá trình sản xuất.Đồ án môn học tự động hóa sản xuất không những giúp sinh viên tổng kết và trau dồithêm kiến thức của môn học, mà còn giúp sinh viên đối diện với việc thiết kế ra một máy tựđộng hoàn chỉnh, đối diện với những vấn đề khó khăn trong nguyên lý, kết cấu hay quá trìnhđiều khiển. Qua đó mà có thể tăng khả năng, trình độ thiết kế của bản thân. Hơn nữa, sinhviên sẽ có tư duy tổng quan khi thiết kế một chi tiết nhỏ.Không những thế, quá trình thực hiện đồ án còn cho sinh viên hình dung được quátrình thực hiện đề tài luận văn tốt nghiệp. Qua đó chuẩn bị tốt cho đề tài luận văn của mình.
Trang 1MỤC LỤC
LỜI NÓI ĐẦU 2
Chương I: TỔNG QUAN VỀ QUY TRÌNH SẢN XUẤT PHỞ 4
1 giới thiệu về phở 4
2 giới thiệu quy trình công nghệ 13
Chương II: Phân tích và chọn phương án thiết kế 22
1 yêu cầu thiết kế: 22
2 Các phương án thiết kế: 22
CHƯƠNG III: TÍNH TOÁN ĐỘNG HỌC 26
1 Thông số yêu cầu: 26
2 Băng tải, bộ phận cấp liệu 26
3 Nguyên lý hoạt động của con lăn nhiệt 20
TÀI LIỆU THAM KHẢO 33
Trang 2LỜI NÓI ĐẦU
Môn học tự động hóa sản xuất cung cấp cho sinh viên chuyên ngành chế tạo máy những kiến thức về tự động trong máy máy móc cũng như trong nhà máy Nhờ vào đó, sinh viên sẽ
có tư duy về khả năng tự động của máy móc hay quá trình sản xuất.
Đồ án môn học tự động hóa sản xuất không những giúp sinh viên tổng kết và trau dồi thêm kiến thức của môn học, mà còn giúp sinh viên đối diện với việc thiết kế ra một máy tự động hoàn chỉnh, đối diện với những vấn đề khó khăn trong nguyên lý, kết cấu hay quá trình điều khiển Qua đó mà có thể tăng khả năng, trình độ thiết kế của bản thân Hơn nữa, sinh viên sẽ có tư duy tổng quan khi thiết kế một chi tiết nhỏ
Không những thế, quá trình thực hiện đồ án còn cho sinh viên hình dung được quá trình thực hiện đề tài luận văn tốt nghiệp Qua đó chuẩn bị tốt cho đề tài luận văn của mình.
Tp Hồ Chí Minh, ngày 19 tháng 4 năm 2016
Sinh viên thực hiện Nguyễn Trương Quang Bảo
ĐỒ ÁN MÔN HỌC TỰ ĐỘNG HÓA SẢN XUẤT
Sinh viên thực hiện: Nguyễn Trương Quang Bảo MSSV: 21200195
Trang 3Người hướng dẫn : Võ Anh Huy Ký tên:
Ngày bắt đầu: Ngày kết thúc: Ngày bảo vệ:
Hệ thống thiết kế bao gồm:
(1) Hệ thống cấp phôi
(2) Nguyên lý làm việc các bộ phận cơ khí
(3) Thiết kế, tính toán hệ thống truyền động cho các cụm làm việc
(4) Bố trí các biến, vị trí, vận tốc …
(5) Chọn bộ điều khiển (nếu có)
Các thành phần thiết kế cho theo yêu cầu sau:
Dựa trên yêu cầu về sản phẩm, chi tiết cần định hướng hoặc cấp phôi lựa chọn, tínhtoán và thiết kế nguyên lý các cụm máy hoặc thiết bị làm việc theo yêu cầu
KẾT QUẢ YÊU CẦU:
1 01 tập thuyết minh (khổ A4, 30 đến 40 trang)
2 01 đến 02 bản vẽ (A3), sơ đồ nguyên lý và sơ đồ động học
3 01 file *.avi mô phỏng hoạt động
NỘI DUNG THUYẾT MINH VÀ TIẾN ĐỘ THỰC HIỆN
lễ Nội dung thực hiện
1 02-03 1 Tổng quan tìm hiểu về phương án sản xuất được giao
2 04-05 2 Lên phương án và chọn phương án khả thi (lý do chọn)
3 06 3 Thiết kế sơ đồ nguyên lý
Trang 4Phở là một món ăn truyền thống rất đặc sắc và phổ biến của người Việt , cũng có thể xem
là món ăn đặc trưng nhất cho ẩm thực Việt Nam Món phở có mặt từ Nam tới Bắc với nhiều hương vị khác nhau tùy từng vùng miền Phở phổ biến và hấp dẫn người ăn vì nước súp có hương vị rất ngon và bổ dưỡng do được phối hợp từ nhiều loại gia vị và nguyên liệu khác nhau kết hợp với cấu trúc bánh phở vừa mềm vừa dai ăn rất hấp dẫn Phở Việt Nam đã nổi tiếng khắp thế giới và còn được tôn vinh là “di sản Việt Nam”
Thành phần chính của phở là bánh phở và nước dùng (hay nước lèo theo cách gọi ở miền Nam) cùng với các loại thịt bò hoặc gà cắt lát mỏng Ngoài ra còn kèm theo các gia vị như: tương, tiêu, chanh, nước mắm , ớt Những gia vị này được thêm vào tùy theo khẩu vị củ a từng người dùng Phở thông thường dùng làm món ăn điểm tâm, hoặc ăn tối Ở các tỉnh phía Nam Việt Nam , phở được bày biện với những thành phần phụ gọi là rau thơm như hành , giá
và những lá cây rau mùi, rau húng, trong đó ngò gai là loại lá đặc trưng của phở Nước dùngnói chung được làm bằng việc hầm xương bò, thịt dùng cho món phở là thịt bò hoặc gà và gia vị bao gồm quế, hồi , gừng , đinh hương và không thể thiếu các chất phụ gia đặc trưng riêng của phở khác "Bánh phở", theo truyền thống, được làm từ bột gạo, tráng thành tấm mỏng rồi cắt thành sợi
Tuy nguồn gốc của Phở hiện nay vẫn chưa thống nhất, người ta có nhận thấy rằng Phở là cách kết hợp sáng tạo từ món bò hầm của Pháp và mì sợi của Trung Quốc Theo Nguyễn Tùng (nhà
Trang 5nghiên cứu nhân loại học, Paris) và Apple (nhà báo của tờ New York Time), món Phở xuất hiện ở Việt Nam vào khoảng cuối thế kỷ 19 đầu thế kỷ 20 tại Nam Định, nhưng chính Hà Nội lại là nơi làm cho món ăn dân dã này trở nên nổi tiếng như ngày nay Phở từ miền Bắc Việt Nam , xâm nhập vào miền Trung và miền Nam giữa thập niên 1950, sau sự thất bại của Pháp
ở Đông Dương và tình trạng Việt Nam bị phân chia hai miền Người Việt Nam ở phía bắc di
cư vào miền Nam năm 1954 mang theo món phở.Sự xuất ngoạ i để tị nạn chính trị của những người Việt Nam trong thời kỳ hậu Chiến tranh Việt Nam đã làm cho phở được biết đến ở nhiều nơi trên thế giới, đặc biệt là các nước phương Tây
Ngày nay, phở đã có những phương pháp chế biến và hương vị khác nhau Tại Việt Nam, có những tên gọi để phân biệt chúng là: hay phở bắc (ở miền Bắc), phở Huế (ở miền Trung) và phở Sài Gòn (ở miền Nam) Thông thường thì phở miền Bắc đặc trưng bởi vị mặn còn miền Nam thì ngọt Bánh phở ở miền Nam thì lại nhỏ hơn ở miền Bắc
Cùng với sự phát triển mạnh mẽ của thời đại, cuộc sống nhộn nhịp đã khiến cho thời gian nấu nướng không còn nhiều, nhưng người ta vẫn muốn thường xuyên thưởng thức hương vị đặc trưng của món phở truyền thống, vì vậy phở ăn liền ra đời là để đáp ứng nhu cầu ấy Phở ăn liền vừa đại diện cho cuộc sống công nghiệp hiện đại vừa thể hiện nếp sống văn hoá, luôn hướng về cội nguồn, luôn gìn giữ những di sản đặc sắc của dân tộc
Trang 6- Đứng về khía cạnh kinh tế, phở ăn liền lại cực kì tiện dụng và rẻ tiềnKhông cầu kì như món phở tươi, phở ăn liền lại dễ vận chuyển, bảo quản, dễ sử dụng và chế biến : chỉ cần cắt bao gói,chế nước sôi, đợi vài phút và thêm gia vị phù hợp là có thể thưởng thức được Và giá thành của phở ăn liền cũng rất rẻ, chỉ dao động trong khoảng 3000- 5000đ / 1gói
giới thiệu về nguyên liệu
Nguyên liệu chính để sản xuất phở ăn liền là gạo, nguyên liệu phụ là nước Bên cạnh đó còn
có các phụ gia như: nước kiềm, CMC (carboxyl metyl cellulose), Natri phosphat, muối
ăn, bôt màu thực phẩm và muối ăn, đường, dầu cọ tinh luyện, chất điều vị , rau sấy, hành tiêu,
ớt, hải sản, …
GẠO :
a Cấu tạo và thành phần hóa học
Gạo được dùng trong phở là gạo trắng đã qua xay xát, nên không còn lớp vỏ ngoài, lớpaleurone bị vụn nát ra thành cám, nếu cám còn sót lại nhiều trong gạo, trong quá trình bảoquản dễ bị oxy hóa làm cho gạo bị chua (độ acid cao) và ôi khét (do lipid bị oxy hóa)
Hình 1.1: Cây lúa và hạt gạo
Thành phần hóa học của hạt thóc:
Thành phần hạt lúa nói chung bao gồm glucid, protein, cellulose, lipid, vitamin, khoáng vô
cơ, các enzyme và nước Sự phân bố các chất dinh dưỡng trong các phần hạt không giốngnhau tùy theo từng loại gạo nguyên liệu
o Tinh bột
Tinh bột là thành phần chủ yếu của gạo, chiếm 90% của hạt gạo xát Tinh bột tồn tại dưới 2dạng là amylose và amylopectin Tỷ lệ amylose và amylopectin trong gạo thay đổi tùy thuộc
Trang 7nhiều vào từng giống lúa khác nhau Tinh bột quyết định giá trị cảm quan của gạo và hàmlượng amylose trong gạo quyết định độ dẻo của các sản phẩm làm từ gạo.
Hạt tinh bột từ lúa gạo có hình đa giác đặc trưng, kích thước thay đổi từ 2 ÷ 10 µm Nhiệt
độ hồ hóa của tinh bột gạo trong khoảng 65 – 700C
Trong gạo hàm lượng protein không cao Tùy thuộc vào giống lúa, điều kiện canh tác màhàm lượng protein thay đổi trong một khoảng khá rộng là 4,3 ÷ 18,2% Mức protein trung bình
Vitamin
Gồm vitamin B1, B2, B5, PP, B12… và vitamin E Phần lớn lượng vitamin tập trung ở lớp vỏhạt, lớp aleurone và phôi hạt Phần nội nhũ chứa lượng vitamin rất ít Vitamin là thànhphần dễ mất trong quá trình chế biến Gạo đã qua xay xát chứa rất ít vitamin
Glucid
Trang 8Bao gồm tinh bột, đường, dextrin, cellulose và hemicellulose Hàm lượng glucid là khácnhau ở các phần khác nhau Tinh bột thường tập trung chủ yếu ở nội nhũ
b Chỉ tiêu chất lượng của gạo trắng
- Chỉ tiêu cảm quan phải đặc trưng cho từng giống gạo Tùy theo sự thỏa thuận giữa các bên
mà quy định mức xát cụ thể cho từng loại gạo: xát kỹ hoặc xát bình thường
- Vệ sinh lương thực: dư lượng hóa chất, vi nấm, côn trùng, sâu mọt và các vi khuẩn khôngvượt quá giới hạn như quy định TCVN 4733-89
1.1.1 Gia vị - Phụ gia
a Gia vị
Các gia vị nằm trong gói bột nêm, được pha chế khác nhau tùy theo mục đích của nhà sảnxuất và tùy theo từng loại phở khác nhau, phở bò hay phở gà, phở hải sản Gia vị cho vào làmnên hương vị riêng và làm tăng giá trị cảm quan cho phở ăn liền
- Tỷ lệ muối ảnh hưởng đến:
Độ dai, độ dày của bánh phở, tỷ lệ gãy vụn của bánh phở Sự có mặt của muối giúp chokhung gluten giữ chặt và chắc hơn, do đó làm cho bánh phở trở nên dai, và dày hơn
Ở nồng độ thấp, muối ảnh hưởng không đáng kể đến độ nhớt của hồ tinh bột
Ở nồng độ cao, muối sẽ chiếm lấy các phần tử nước và làm tăng độ nhớt Khi hấp, dịch bột
sẽ trượt làm bề mặt nhăn, sần sùi, vị rất mặn Ngoài ra ở nồng độ cao, khung gluten chắc chắn
sẽ làm cho trong quá trình cán ép tạo hình cho bánh phở khó hơn, làm tăng tỷ lệ gãy vụn củabánh phở
- Qua tham khảo 1 số sản phẩm trên thị trường thì hàm lượng muối cho vào trong bột với
tỷ lệ là 2% tổng khối lượng bột khô là phù hợp
Các yêu cầu kĩ thuật của muối:
Bảng 1.5: Chỉ tiêu cảm quan của muối ( theo TCVN 3974 – 84):
Trang 9Tên chỉ tiêu Thượng hạng Hạng 1 Hạng 2
Màu sắc Trắng trong, trắng Trắng, ánh xám,
ánh vàng, ánh hồng
Trắng xám, trắng nâu
Mùi vị Không mùi
Dung dịch muối 5% có vị mặn thuần khiết, không có vị lạDạng bên ngoài và
cỡ hạt
Khô ráo, sạch
Cỡ hạt 1 – 15 mm
Bảng 1.6: Chỉ tiêu hóa lý của muối (theo TCVN 3974 – 84)
Hàm lượng NaCl, tính theo % khối
Hàm lượng chất không tan trong
nước, tính theo % khối lượng khô,
không lớn hơn
Hàm lượng ẩm, tính theo %, không
Hàm lượng các ion tính theo % khối
lượng khô, không lớn hơn
CMC (carboxyl methyl cellulose)
CMC là chất rắn không màu, không mùi, không vị, dùng làm chất ổn định và chất nhũ hóa,
có tính keo dính, tác dụng ổn định bột khi định hình
CMC được pha trong dung dịch trộn với bột gạo ( thường pha với tỉ lệ 0,5 – 1% so với tổnglượng bột) nhằm tăng độ dai cho sợi phở do làm tăng liên kết hidro
Trang 10Hình 1.2: Công thức cấu tạo của CMC
Natri polyphosphate
- Tạo cấu trúc, tăng khả năng nhũ hóa và khả năng giữ nước trong sợi phở
- Natri polyphosphate được pha trong dung dịch trộn với bột gạo (0,5% so với tổng lượngbột)
Trang 122/ Giải thích quy trình công nghệ
2.1/ Nhào trộn
a Mục đích công nghệ
Chuẩn bị: Nhào trộn có mục đích chính là chuẩn bị khối bột nhào tạo nên khối bột nhào chocác công đoạn tiếp theo Nhào trộn được xem là khâu quan trọng quyết định đến tính chất sảnphẩm, tạo ảnh hưởng rõ rệt lên các khâu tiếp theo và chất lượng sản phẩm
34
b Các biến đổi
Biến đổi chủ yếu là hóa lý và vật lý, biến đổi hóa học không đáng kể
Hóa lý: trong quá trình nhào trộn, xảy ra sự chuyển pha Từ hai pha rắn (bột gạo) và lỏng(nguyên phụ liệu ở dạng dung dịch) chuyển thành một pha nhão – bột nhào dạng paste Trongkhối bột nhào có cả ba pha: rắn, lỏng, khí phân bố đều vào nhau Pha rắn bao gồm các mànggluten và pentosan không tan bao bọc các hạt tinh bột Pha lỏng là nước chứa các chất tan nhưmuối, đường, protein hòa tan, các pentosan tan, dextrin… Pha khí được tạo nên do sự tích lũycác bọt không khí khi nhào trộn Khi nhào trộn thành khối bột nhào đồng nhất, dẻo, dai và có
độ xốp nhất định Do sản phẩm cần độ dai và không cần độ xốp Do đó, quá trình nhào trộncần nhẹ nhàng để hạn chế tối đa không khí lẫn vào khối nguyên liệu Nếu lượng khí lẫn vào ít,khi gia nhiệt sẽ tránh được hiện tượng rỗ trên bề mặt, giữ được cấu trúc sản phẩm
Vai trò chính trong việc hình thành nên cấu trúc bột nhào là gliadin và glutenin Khi nhàobột, nếu đủ lượng nước thì gliadin và glutenin sẽ hấp phụ nước, tương tác với nhau và với cácthành phần khác trong khối bột nhào tạo ra những sợi chỉ mỏng và màng mỏng dính các hạttinh bột thấm nước lại với nhau tạo thành mạng gluten ướt Trong khi đó ở nhiệt độ nhào trộn
Trang 13thì tinh bột chỉ hút một phần nước và trương nở Thời gian và công thức phối trộn nguyên liệu,
độ ẩm và nhiệt độ là các yếu tố ảnh hưởng đển chất lượng bột nhào
Quá trình nhào trộn với nước là 1 quá trình quan trọng ảnh hưởng đến chất lượng bánh phở
vì nếu nhiều nước thì ở quá trình hồ hóa lúc sau các hạt tinh bột sẽ trương nở quá mức, phá vỡlớp màng, làm bánh phở không dai, không thể cắt sợi, tốn năng lượng cho sấy khô Nếu choquá ít nước, tinh bột không đủ nước để trương nở sẽ làm bánh phở bị khô cứng, trương nởkhông đồng đều, khi phơi khô các hạt tinh bột mất nước không đều nhau sẽ làm bánh phở dễ
bị đứt gãy
Ta thường cho tỷ lệ nước trộn là 30 lít/100 kg bột gạo và trộn đến bột độ ẩm 35%
Vật lý : Lúc mới nhào bột tương đối dính vào thiết bị Sau một thời gian, khi các nguyên liệuliên kết chặt chẽ với nhau thì độ bám dính giảm, đồng thời thể tích của khối bột cũng giảm, độ
ẩm tăng Trong quá trình nhào trộn, do ma sát giữa các phần tử trong nguyên liệu với nhau và
ma sát với thành thiết bị cũng như các phản ứng hóa học xảy ra làm nhiệt độ khối bột nhàotăng Nhiệt độ sẽ ảnh hưởng đến mối liên kết của protein tạo mạng gluten Nhiệt độ cao thìnước và các phân tử protein linh động nên dễ dàng tạo mối liên kết, nhưng lại có khả năng làmbiến tính protein, nên giải pháp đưa ra là trong thiết bị bổ sung thêm bộ phận làm mát để ổnđịnh nhiệt độ
Hóa học: do thực hiện quá trình nhào trộn ở nhiệt độ 37 – 380C (có bộ phận làm mát hayđiều chỉnh nhiệt độ nguyên liệu) nên các phản ứng hóa học xảy ra không đáng kể
Trong quá trình nhào trộn, để làm tăng độ dai và thời gian bảo quản sản phẩm, người tathường bổ sung thêm các phụ gia sau:
Muối: để tăng khả năng giữ nước, tăng độ dai, tạo vị cho phở, hạn chế phần nào hoạtđộng của vi sinh vật trong bột, làm bột lâu chua, ít nổi bọt Lượng thích hợp là 2% khối lượngbột gạo
CMC: làm ổn định bột khi định hình, tăng khả năng nhũ hóa, tăng độ dai cho sợi phở,lượng thích hợp là 0,5% khối lượng bột gạo
Natri polyphosphat: tăng khả năng giữ nước trong sợi phở, lượng sử dụng là 0,5% khốilượng bột gạo
2.2/ Tráng
a Mục đích công nghệ
Trang 14Chuẩn bị: hình thành cấu trúc màng của bột gạo.
b Các biến đổi
Hóa học: Bột gạo sau khi được hòa trộn với nước với một tỷ lệ nhất định, dưới tác dụng củalực cơ học khối tinh bột được dàn phẳng ra, sắp xếp lại và tương tác trực tiếp lại với nhau bằngliên kết hydro hoặc gián tiếp qua các phân tử nước tạo thành cấu trúc màng
Trang 15Ngoài ra các sợi amylose và amylopectin trong hạt tinh bột cũng có thể liên kết với protein
có trong gạo làm tăng cường độ bền chắc của cấu trúc màng
Vật lý: sự thay đổi về hình dạng, có dạng của khuôn tráng (dạng tấm mỏng), độ xốp và độ
ẩm của khối bột giảm do một không khí và nước tự do bị tách ra Nhiệt độ khối bột tăng nhẹ
2.3/ Hấp
a Mục đích công nghệ
Chế biến: làm chín bánh phở
Hoàn thiện: cố định cấu trúc bánh phở và tạo bánh phở có độ nhẵn bóng bề mặt
Bảo quản: nhiệt độ hấp cao làm vô hoạt enzyme trong nguyên liệu và ức chế tiêu diệt visinh vật
Trang 16b Các biến đổi
Vật lý và hóa lý: trong quá trình hấp, dưới tác dụng của nhiệt độ, protein sẽ biến tính, nhảnước và liên kết lại với nhau tạo thành mạng vững chắc Tinh bột sẽ sử dụng lượng nước tự dotrong bột nhào, lượng nước do protein nhả ra và hấp thu thêm 1 phần hơi nước để trương nở,
hồ hóa Một số phân tử tinh bột thoát ra khỏi hạt tinh bột và liên kết với khung protein tạo độđặc, chắc cho bánh phở
Nhiệt độ và thời gian hấp là hai yếu tố công nghệ cần điều khiển trong quá trình hấp Nhiệt
độ hấp quá cao hay thời gian hấp quá dài sẽ gây ra phản ứng Maillard làm sậm màu hoặc làmbán thành phẩm bị nhão (hấp phụ quá nhiều nước) Ngược lại nhiệt độ thấp hay thời gian quángắn thì giai đoạn hồ hóa tinh bột chưa đạt, enzyme chưa bị vô hoạt sẽ xúc tác phản ứng thủyphân tinh bột làm giảm độ dai cho sản phẩm, vi sinh chưa bị tiêu diệt hết Nhiệt độ hấp thường
từ 95 – 1000C, áp suất hơi nước bão hòa là 0,4 – 0,6 kg/cm2, thời gian hấp từ 2 – 3 phút, độ
ẩm bán thành phẩm sau khi hấp từ 30 – 50%
Hóa học: Xảy ra phản ứng Maillard giữa đường khử và nhóm amin
Hóa sinh: Enzyme bị vô hoạt dưới tác dụng của nhiệt độ
Sinh học: Vi sinh vật bị ức chế và tiêu diệt
Vật lý: nhiệt độ giảm, do có sự tách nước mà tỉ trọng thay đổi
Hóa lý: có sự chuyển pha thành dạng rắn
Sử dụng thiết bị sấy băng tải ở nhiệt độ 55 – 650C trong 5 – 10 phút
2.5/ Cắt tấm
a M ục đích công nghệ
Chuẩn bị: giảm kích thước bán thành phẩm giúp các quá trình sau được thực hiện dễ dànghơn