Nghiên cứu quy trình chế biến trái ớt và đề xuất nguyên lý hoạt động hệ thống tách cuống trái ớt tươi

- NGHIÊN CỨU QUY TRÌNH CHẾ BIẾN TRÁI ỚT VÀ ĐỀ XUẤT.
- NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG HỆ THỐNG TÁCH CUỐNG TRÁI ỚT TƯƠI Huỳnh Quốc Khanh 1.
- Hệ thống tách cuống ớt, quy trình chế biến ớt, tách cuống trái ớt, trái ớt.
- Quy trình chế biến trái ớt đã được nghiên cứu và đánh giá thông qua quá trình khảo sát quy trình sản xuất, chế biến ớt xuất khẩu tại Thanh Bình, Đồng Tháp và Chợ Gạo, Tiền Giang.
- Tách cuống ớt được xác định là khâu chiếm dụng nhiều lao động nhưng lại rất cần thiết.
- Từ đó, nguyên lý của máy tách cuống trái ớt tươi dạng băng tải được đề xuất, chế tạo và đánh giá sơ bộ bước đầu, để tăng năng suất, chất lượng tách cuống cũng như làm giảm tỉ lệ trái nứt vỡ.
- Kết quả khảo nghiệm cho thấy máy tách cuống ớt làm việc theo nguyên lý này giúp nâng cao năng suất đạt 3 trái/giây và chất lượng tách cuống ớt cao, tỉ lệ ớt bị nứt bể thân trái ở mức 3~5%..
- Nghiên cứu quy trình chế biến trái ớt và đề xuất nguyên lý hoạt động hệ thống tách cuống trái ớt tươi.
- Sản phẩm ớt được tiêu thụ ở thị trường nội địa và xuất khẩu.
- Trong đó, mặt hàng ớt tươi được tách cuống chiếm tỷ lệ rất lớn.
- Ở ĐBSCL, việc tách cuống ớt đa phần được thực hiện bằng tay, chưa có một thiết bị tách cuống ớt hiệu quả được sử dụng..
- Trên thế giới, một số nghiên cứu về máy tách cuống ớt đã được thực hiện, đầu tiên là phương pháp tách cuống ớt theo nguyên lý ép (Park, 2015).
- Trái ớt được ép giữa hai trục con lăn, phần thân trái ớt ở vị trí tiếp giáp với cuống ớt có kích thước lớn nhất nên sẽ bị ép biến dạng nhiều nhất (Hình 1a), do đó cuống ớt sẽ bị tách ra khỏi trái (Hình 1b)..
- Nguyên lý này rất đơn giản nhưng chỉ áp dụng được cho trái ớt tươi và tỷ lệ tách cuống chỉ đạt 80%, ngoài ra trái ớt bị ép quá mạnh sẽ bị nứt, đặc biệt là với các giống ớt ở ĐBSCL thường có nhiều hạt nên sẽ bị dập nát..
- Một máy tách cuống ớt khác hoạt động theo nguyên lý lồng quay được thực hiện bởi T.
- Như trình bày ở Hình 2, trái ớt được rửa trong bồn (Hình 2a) và đưa lên băng chuyền đánh sạch bụi bẩn (Hình 2b), sau khi rửa sạch được cho vào lồng quay (Hình 2c), trên mặt trụ của lồng có nhiều lỗ hướng tâm với đường kính được tính toán để chỉ có cuống có thể chui qua mà thân thì được giữ lại bên trong.
- Khi lồng quay, cuống ớt hướng ra phía ngoài lồng và được dao cắt đi.
- Sản phẩm sau khi cắt vẫn còn ngôi sao ở đầu cuống ớt chưa được cắt (Hình 2d).
- Hình 1: Máy tách cuống ớt kiểu ép và kết quả.
- Hình 2: Máy cắt cuống ớt của hãng Tabanli Makina Ở một mức độ tự động hóa cao hơn, công ty.
- Hình 3: Máy tách cuống ớt dùng công nghệ nhận diện hình ảnh của hãng Prime Tech Manufacturing Phương pháp nhận diện hình ảnh cho phép nhận.
- Máy này sử dụng cơ cấu cắt một sợi dây đai ép vào bánh đai cho phép kẹp chặt cuống ớt, nhưng tạo nên vận tốc tách cuống lớn, gần tương.
- Ở trong nước, các nghiên cứu về máy tách cuống ớt để cải tiến cho phù hợp hơn với hình dạng, kích thước của các loại ớt trồng ở địa phương đã được nghiên cứu.
- Trong đó, việc tích hợp cơ cấu cắt cuống ớt với cơ cấu xẻ thân và sàng rung tách hạt ớt, giúp nâng cao năng suất chế biến ớt được thực hiện bởi.
- đặt nối tiếp ở phía sau của cơ cấu tách cuống để cho ra sản phẩm phần thịt trái ớt đã xẻ nhỏ và hạt ớt được tách riêng (Hình 4)..
- Hình 4: Máy tách cuống ớt và xẻ tách hạt ớt.
- Ớt cấp vào là loại đã được tách cuống nhưng vẫn còn lẫn lộn với cuống ở dạng rời, các trái ớt gãy, ớt nhỏ,… Trong lồng quay đặt nằm nghiêng có các lỗ, cho phép cuống ớt rời, các trái ớt gãy, nhỏ chui vào và được lồng quay đưa lên trên, dưới tác dụng của trọng lực, chúng rớt xuống máng hứng và được tách riêng ra thành các trái ớt thứ phẩm, chất lượng kém.
- Trong khi các trái ớt không cuống còn nguyên vẹn thì không chui được vào lỗ trên lồng quay và được đưa xuống phía dưới để tách ra thành nhóm ớt thương phẩm..
- Các kết quả nghiên cứu về máy tách cuống ớt trên đây đều cho thấy những nhược điểm lớn là việc tách cuống không hoàn toàn, ớt sau khi tách bị dập gãy, ảnh hưởng đến chất lượng sản phẩm ớt.
- Trong nghiên cứu này, quy trình sản xuất ớt tại Đồng Tháp được khảo sát và đánh giá, để làm cơ sở đề xuất nguyên lý hoạt động của máy tách cuống ớt tươi, nhằm mục đích tách hoàn toàn cuống ớt để đáp ứng yêu cầu chế biến, giảm tỷ lệ trái bị nứt vỡ khi tách cuống..
- Khảo sát về quy trình chế biến trái ớt tươi được tiến hành ở huyện Thanh Bình, tỉnh Đồng Tháp và huyện Chợ Gạo, tỉnh Tiền Giang, đây là những khu vực trồng ớt tập trung với diện tích trồng và sản lượng chiếm tỷ lệ lớn so với các vùng khác.
- Các chỉ tiêu khảo sát bao gồm: quá trình sản xuất ớt xuất khẩu, đặc điểm hình dáng, kích thước trái ớt tươi trước và sau khi chế biến, chất lượng yêu cầu của ớt thành phẩm..
- 2.2 Phương pháp đánh giá thông số đầu vào Dựa trên quy mô thu mua, chế biến của các vựa ớt và công ty, cũng như chi phí tiền công tách cuống ớt, hệ thống tách cuống trái ớt tươi được đề xuất với các thông số đầu vào như sau:.
- Về năng suất: Tính trung bình mỗi vựa ớt thu mua 4 tấn/ngày, với tỷ lệ ớt cần tách cuống chiếm 50% (2 tấn/ngày).
- Mỗi hệ thống tách cuống được đề xuất năng suất 100 kg/giờ.
- Về tỉ lệ sót cuống: ≤5% ớt sót cuống.
- Đây là những trái không tách cuống được và vẫn còn nguyên vẹn, không bị hư hỏng..
- Hệ thống tách cuống ớt được chế tạo và khảo nghiệm sơ bộ các chức năng hoạt động tại phòng thí nghiệm..
- 3 KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 3.1 Đặc điểm và kích thước trái ớt.
- Theo kết quả khảo sát, có 7 giống ớt trồng nhiều và có nhu cầu tách cuống: Đồng Tiền Vàng, Chỉ Thiên, Sen Hồng 08, Tân Nông, Mũi Tên 207, An Phú Nông và 1102 (Nguyễn Tấn Tài và Trần Khánh Vân, 2014).
- Trong đó, giống ớt được những thương lái có nhu cầu tách cuống nhiều nhất là: Mũi Tên 207 và Chỉ Thiên, do hai giống ớt này có trái đẹp, cứng và ít trái cong, được xuất khẩu nhiều nhất.
- Các đặc điểm chung về trái ớt như sau:.
- Trái ớt được chọn đang trong đợt trái thứ nhất, sau khi bắt đầu thu hoạch trái 10~14 ngày, đây là thời điểm cho trái trung bình lớn so với cả vụ.
- Hình 7 mô tả phương pháp đo kích thước trái ớt với thước thẳng và êke.
- Hình 6: Mô tả kích thước hình dạng trái ớt.
- Hình 7: Đo kích thước trái ớt bằng thước thẳng và êke.
- Bảng 2: Kết quả đo kích thước trung bình trái ớt.
- L: chiều dài toàn phần bao gồm thân và cuống trái ớt;.
- D đt : đường kính đầu lớn của thân trái ớt;.
- c: độ cong của thân trái ớt;.
- L tp : chiều dài toàn phần trái ớt;.
- 3.2 Quy trình xử lý ớt sau khi thu hoạch Các công tác sơ chế ớt chủ yếu là rửa sạch, tách cuống và phơi khô.
- Trong đó, công tác tách cuống và phơi khô chiếm nhiều thời gian và lao động hơn cả, công đoạn rửa sạch chỉ áp dụng cho ớt tươi cần phải tách cuống và xuất khẩu trực tiếp..
- Hình 8: Quy trình xử lý ớt sau khi thu hoạch ở huyện Thanh Bình, tỉnh Đồng Tháp Quy trình thu mua và xử lý trái ớt tươi phục vụ.
- lớn và gồm hai loại là ớt còn cuống và ớt đã tách cuống.
- Ớt sau khi tách cuống có thể đem xuất khẩu ngay khi trái còn tươi, hoặc đem phơi khô để xuất khẩu ớt khô (Hình 10)..
- a) Ớt tươi còn cuống b) Ớt tươi tách cuống c) Ớt khô tách cuống Tùy theo thời điểm, ớt đã tách cuống có giá cao.
- Tuy nhiên, việc tách cuống ớt hiện vẫn được thực hiện bằng thủ công, khó đảm bảo được sản lượng lớn để xuất khẩu..
- Vì vậy, cần có máy móc hỗ trợ tách cuống một lượng lớn ớt để xuất khẩu, giúp tiết kiệm được thời gian và lao động..
- 3.3 Nguyên lý hoạt động của hệ thống tách cuống ớt.
- Bộ phận cấp ớt được thiết kế dạng phễu có cửa ra là máng nghiêng để cấp ớt vào băng tải móc trái ớt.
- Trên băng tải được gắn các rãnh chứa ớt, mỗi rãnh được tính toán để chứa trung bình 1 trái ớt, hai bên rãnh được thiết kế 2 tấm chắn để tránh rơi ớt ra ngoài.
- Truyền động từ động cơ đến rulô dẫn được thiết kế sử dụng bộ truyền xích để giảm lực căng giúp băng tải tự do hơn..
- Hình 11: Nguyên lý hoạt động của hệ thống tách cuống ớt Ngoài ra phía trên băng tải có đặt các thanh gạt.
- Ớt sau khi đưa lên băng tải thứ nhất (băng tải móc ớt), được sắp xếp có phương ngang và nằm trong rãnh, sau đó thả vào băng tải thứ hai (băng tải tách cuống) được đặt ngay phía dưới.
- Trên băng tải tách cuống cũng có các rãnh định vị trái ớt.
- Vận tốc tương đối của băng này được thiết kế nhanh hơn băng tải móc ớt để sau khi thả đảm bảo trong mỗi rãnh chỉ có 1 trái ớt..
- Băng tải tách cuống có thể được chia làm ba đoạn với chức năng khác nhau:.
- Đoạn ổn định: nằm ở ngay vị trí thả ớt từ băng tải móc vào băng tải tách cuống.
- Đoạn này có chiều dài tương đối ngắn, tác dụng chính là ổn định trái ớt sau khi rớt, đưa trái ớt vào rãnh định hướng nằm ngang, vuông góc với phương chuyển động của băng tải.
- Ớt sau khi đi qua đoạn này được sắp xếp có phương nằm ngang trong rãnh, mỗi rãnh có 1 trái, nhưng vị trí của thân và cuống còn lẫn lộn và toàn bộ trái ớt nằm gọn bên trong bề rộng của băng tải..
- Khi trái ớt đi qua, cảm biến nhận dạng, nếu là màu đỏ của thân thì động cơ sẽ gạt để đẩy trái ớt theo chiều sao cho cuống được đưa dư ra khỏi bề rộng băng tải.
- hoạt động, trên mỗi băng tải tách cuống được bố trí 4 mô đun nhận diện, trong đó 2 mô đun gạt ớt về bên trái và 02 mô đun gạt ớt về bên phải.
- Sau khi qua đoạn này, ớt được sắp xếp theo chiều ngang và cuống được đưa dư ra ở cả hai phía ngoài băng tải một lượng từ 30 ~ 35 mm, sẵn sàng để tách cuống..
- Đoạn tách cuống: ở đoạn này có hai cơ cấu hoạt động đồng thời với nhau.
- Ở phía trên băng tải tách cuống có cơ cấu đè giữ trái ớt và hai cạnh bên băng tải có cơ cấu tách cuống đồng tốc.
- Cơ cấu đè giữ trái ớt chế tạo bằng cao su mềm, có hình dạng bánh răng, quay lồng không trên trục, ăn khớp vào rãnh trên băng trải tách cuống và đè, giữ thân trái ớt trên băng..
- Cơ cấu tách cuống bao gồm hai sợi đai tiếp xúc quay cùng chiều, nghiêng 30º về phía dưới so với băng tải tách cuống.
- Cuống ớt đưa ra ngoài được hai sợi đai kẹp chặt và kéo dần xuống phía dưới, sau khi tách khỏi thân và thoát ra khỏi hai sợi đai sẽ rơi tự do xuống phía dưới..
- 3.4 Kết quả khảo nghiệm sơ bộ.
- 3.4.1 Hoạt động của phễu chứa và băng tải móc ớt.
- Kết quả khảo nghiệm được trích lại từ phim như sau:.
- Tỉ lệ lấp đầy các rãnh của băng tải móc ớt: 58%..
- Hình 12: Khảo nghiệm cơ cấu băng tải móc ớt 3.4.2 Kết quả hoạt động của mô đun nhận.
- Vì tốc độ chạy của băng tải khá nhanh nên rất khó dừng lại đúng lúc để kiểm tra, vì vậy khảo nghiệm được thực hiện nhiều lần, mỗi lần thực hiện 10 trái và ghi hình lại để kiểm tra..
- Các trái ớt được sắp xếp trong rãnh nằm ngang trên băng tải với vị trí đặt cuống ớt là ngẫu nhiên.
- Khi cảm biến nhận ra cuống ớt thì sẽ điều khiển cho động cơ quay để gạt, đưa cuống ớt ra phía ngoài.
- 3.4.3 Kết quả hoạt động của cơ cấu cắt đồng tốc dùng hai sợi đai.
- Tỉ lệ trái được tách cuống thành công: 85%..
- Hình 13: Khảo nghiệm cơ cấu tách cuống đồng tốc Kết quả khảo nghiệm cho thấy các trái ớt còn.
- Thân trái ớt vẫn còn nguyên nên hầu như không bị hư hỏng, nhưng vì trái lẫn lộn vào ớt đã tách cuống nên còn gây bất tiện cần phải sàng lọc lại..
- Các trái ớt bị đứt ngang thân là ớt hư hỏng, cần phải loại ra ngay sau khi tách cuống, tránh làm lây lan hư hỏng sang các trái còn lại.
- Ở mức độ khảo nghiệm, cơ cấu tách cuống bằng hai sợi đai cho phép giảm kết quả hư hỏng nứt vỡ thân trái ớt và đạt tỉ lệ hư hỏng trung bình ở mức 3.
- 3.5 Ưu điểm của hệ thống tách cuống ớt Bộ phận nhận dạng sử dụng vi xử lý và cảm biến màu cho kết quả nhanh hơn máy quay kết hợp với thuật toán nhận dạng hình ảnh, do thuật toán nhận dạng hình ảnh đòi hỏi quá trình xử lý phức tạp với nhiều bước khác nhau..
- Ngoài ra, với thiết kế bộ phận nhận diện theo kiểu mô đun, cho phép lắp đặt nhiều mô đun nhận diện trên cùng một băng tải, giúp tăng hiệu suất hoạt động, đặc biệt cần thiết và hữu dụng trong điều kiện xử lý trái ớt có kích thước nhỏ.
- trong khi cơ cấu này vẫn giữ nguyên tốc độ di chuyển băng tải tách cuống, do đó không làm giảm năng suất hoạt động..
- Quá trình chế biến ớt đã được nghiên cứu, khảo sát và đánh giá, khâu tốn nhiều thời gian và lao động là khâu tách cuống ớt.
- Với nguyên lý tách cuống sử dụng cảm biến màu để nhận diện, định hướng trái ớt và cơ cấu tách cuống đồng tốc dùng hai dây đai được đề xuất.
- Nghiên cứu, thiết kế và chế tạo máy tách cuống.
- toán, thiết kế máy tách cuống ớt