- THIẾT KẾ MÁY CẮT BỘT VÀ TẠO VIÊN TRÂN CHÂU. - Làng nghề truyền thống, máy cắt bột, vi điều khiển, viên trân châu. - Bài báo trình bày một giải pháp thiết kế máy cắt bột tự động cho các làng nghề làm bột gạo nguyên liệu ở Việt Nam. - Để phơi mau khô và tạo tính đồng đều cho bột nguyên liệu, cơ cấu cắt bột tự động được đề xuất. - Từ kinh nghiệm của các hộ sản xuất bột tại các làng nghề và thử nghiệm thực tế, máy nén bột với cơ cấu vít-me được dùng trong nghiên cứu này. - Kết quả thử nghiệm thực tế tại làng nghề huyện Mỹ Tú cho thấy, cơ cấu nén bột dùng vít-me cho bột đầu ra đồng đều và tự nhiên hơn. - Ngoài ra để tạo tính linh hoạt cho máy cắt bột tự động này, một cơ cấu tạo các viên trân châu được tích hợp như một lựa chọn. - Nếu muốn tạo viên trân châu, khung dao tạo khối bột hình trụ được sử dụng. - Khối bột hình trụ này được cắt và tạo viên nhờ vào cơ cấu vo viên tự động sử dụng hai ru-lô quay cùng chiều nhưng khác tốc độ. - Với kết quả đạt được, máy cắt bột tự động nên được đưa vào sử dụng tại các làng nghề làm bột ở Đồng bằng sông Cửu Long nói riêng và ở Việt Nam nói chung.. - Thiết kế máy cắt bột và tạo viên trân châu hỗ trợ các làng nghề sản xuất bột truyền thống. - Để tạo ra nguyên liệu bột gạo, người ta cần thực hiện một số giai đoạn sau: ngâm gạo, xay gạo tạo bột, tách nước từ bột được xay, cắt bột tạo thành các khối nhỏ hoặc lát mỏng và cuối cùng là công đoạn phơi hoặc sấy khô bột. - Tuy nhiên, công đoạn cắt bột thành các khối nhỏ hoặc lát mỏng nhằm phơi nhanh khô vẫn chưa có thiết bị hỗ trợ.. - Ở các làng nghề này, phần nhiều các công đoạn tạo bột nguyên liệu được thực hiện bằng phương pháp thủ công, chưa sử dụng các dây chuyền công nghệ tự động hoặc bán tự động. - Để giải quyết khó khăn trên, máy cắt bột tự động và tạo viên trân châu được đề xuất. - Hơn nữa để tạo tính linh hoạt cho máy cắt bột tự động, một cơ cấu cắt và vo viên trân châu được tích hợp. - Các viên trân châu được vo xong sẽ tròn đều và rớt xuống máng trượt. - Kết quả thực nghiệm cho thấy máy cắt bột tự động và cơ cấu vò viên trân châu hoạt động ổn định và đạt được mục tiêu đề ra.. - 2 THIẾT KẾ MÁY CẮT BỘT VÀ TẠO VIÊN TRÂN CHÂU TỰ ĐỘNG. - 2.1 Khảo sát nhu cầu về máy cắt bột tự động. - Để đánh giá được nhu cầu về việc chuyển từ khâu cắt bột thủ công sang máy cắt bột tự động, một khảo sát đã được tiến hành tại làng nghề làm bột gạo nguyên liệu của huyện Mỹ Tú, tỉnh Sóc Trăng. - Trong đó, 3 trong số 4 hộ có mong muốn chuyển đổi từ phương pháp cắt bột thủ công sang phương pháp tự động hoặc bán tự động.. - 2.2 Lựa chọn và thử nghiệm cơ cấu nén-cắt bột gạo. - Xuất phát từ yêu cầu của người dân sản xuất bột gạo nguyên liệu tại huyện Mỹ Tú, tỉnh Sóc Trăng, họ mong muốn trang bị máy cắt bột tự động để giúp cải thiện năng suất và giảm sức lao động của con người. - Để thiết kế cơ cấu cắt bột tự động với các tiêu chí đã nêu trên, nhiều phương án khác nhau được nghiên cứu và đề xuất như cắt bột dạng khối hình lập phương sử dụng phương pháp nén, sử dụng 4 ru-lô nén bột rồi cắt thành hình lập phương và phương pháp nén bột sử dụng vít-me và dùng khung dao cắt bột với kích thước mong muốn. - Phương pháp thứ nhất là cắt khối bột lớn thành các khối bột hình lập phương nhỏ hơn sử dụng cơ cấu nén được thực hiện như sau: Bột gạo sau khi bồng khô được đưa vào ống hình trụ và được nén bằng động cơ. - Sau khi bột được nén với khoảng cách vừa đủ, một cơ cấu cắt ngang được thực hiện để cắt bột thành khối hình lập phương. - Một cơ cấu cắt bột quay cùng chiều kim đồng hồ và tác động vào 1 ru-lô bên dưới để cắt khối bột dài 2 chiều thành khối. - Tuy nhiên, một nhược điểm lớn nhất của cơ cấu này là bột rất dễ bị dính vào thành của 2 ru-lô bên dưới. - Hình 1: Cơ cấu cắt bột tự động sử dụng 4 ru-lô. - 2.3 Thiết kế máy nén và cắt bột tự động Từ kết quả đánh giá ở Mục 2.2, phương pháp nén và cắt bột tự động bằng vít-me được sử dụng. - Để thiết kế máy nén và cắt bột đạt năng suất xấp xỉ 400 kg/ngày. - Cơ cấu vít me là thành phần quan trọng nhất cần được tính toán để đạt năng suất mong muốn. - Về mặt lý thuyết, cơ cấu nén và cắt bột sử dụng vít-me cho năng suất khoảng 450 kg/ngày. - Hình 3 trình bày sơ đồ khối của cơ cấu nén và cắt bột tự động. - Bột đầu ra của cơ cấu nén bằng vít-me sẽ được đưa qua hệ thống dao cắt để tạo thành những khối bột thành phẩm nhỏ hơn.. - Hình 3: Sơ đồ khối cơ cấu nén và cắt bột tự động. - Hình 4: Các loại khung dao cắt bột: Dao cắt với rãnh 3 mm (a), 5 mm (b) và 7 mm (c). - Hình 5 và Hình 6 trình bày máy cắt bột hoàn chỉnh (chiếu ngang và chiếu dọc tương ứng) sử dụng phương pháp nén bằng vít-me. - Nguyên lý hoạt động của cơ cấu cắt bột tự động sử dụng phương pháp nén vít-me được mô tả như sau: Bột sau khi nghiền được tách nước bằng bồng sẽ được đưa vào phễu (ký hiệu là H) (Hình 5). - Để tránh bột bị vướn trên phễu, một cơ cấu gạt được gắn ngay phía trên phễu. - Cơ cấu gạt cũng được truyền động qua dây đai B2 và pu-li P2 (Hình 6) sử dụng động cơ M. - Kích thước máy cắt bột được thiết kế nhỏ gọn (36 × 62 x 65 mm) và được đặt trên khung F (Hình 6) và 4 bánh xe tự do nhằm tạo tính linh hoạt cho người sử dụng. - Hình 6: Bản vẽ chi tiết máy nén và cắt bột tự động kiểu nén ngang (chiếu dọc, đơn vị đo mm): M là động cơ truyền động 1 pha với công suất 4KW, B1 là dây đai truyền động giữa động cơ M và pu-li P1,. - 2.4 Thiết kế cơ cấu cắt bột và tạo viên trân châu. - Gần đây, nhu cầu của người dân về việc sử dụng trà sữa trân châu tăng cao, đặc biệt là giới trẻ. - Các viên trân châu được tạo từ việc trộn bột với một số phụ gia và được nhào nặn sao cho trộn đều với nhau. - Các viên bột nhỏ được cho vào nước nóng để tạo viên trân châu (Khoa Học và Phát Triển, 2017). - Trong nghiên cứu này, bột năng được sử dụng để làm nguyên liệu tạo viên trân châu.. - Cho bột đã được trộn đều vào cơ cấu vít-me của máy cắt bột (đã được thiết kế ở Mục 2.3). - Cơ cấu vít-me của máy cắt bột tự động kết hợp với dao cắt dạng tròn để tạo khối bột hình trụ có đường kính 8 mm (Hình 7). - Hình 8 trình bày sơ đồ khối của cơ cấu cắt và vò viên trân châu tự động.. - Hình 8: Sơ đồ khối cơ cấu cắt và vo viên tự động. - Hình 9 trình bày cơ cấu cắt bột và vo viên trân châu được chiếu cạnh. - R1 và R2 là hai ru-lô quay cùng chiều nhưng khác tốc độ nhờ vào cơ cấu truyền động đai của động cơ một chiều 12V (M DC. - Nhờ vào động cơ servo S1, hai ru-lô này được điều khiển để cắt bột ra những đoạn nhỏ 8 mm và cho các viên trân châu thành phẩm rớt xuống máng G sau khi vo viên.. - Hình 9: Cơ cấu cắt và vo viên trân châu (Chiếu cạnh): S1 là động cơ servo dùng để điều khiển 2 ru-lô R1 và R2 nằm khít nhau hoặc tách ra cho. - bột đã vo viên rớt xuống, G là máng để viên trân châu rớt xuống và MDC là động cơ 1 chiều. - Hình 10 trình bày cơ cấu cắt và vo viên trân châu được chiếu mặt. - Hình 10: Cơ cấu cắt và vo viên trân châu (Chiếu mặt). - Bột sau khi ra khỏi dao cắt (của máy nén và cắt bột tự động) sẽ được trượt trên một máng nhờ cơ cấu nén của vít-me. - Máng sẽ tự động mở ra để thanh bột rớt xuống hai ru-lô bên dưới nhờ cơ cấu truyền động của động cơ servo S3. - Tại đây, thanh bột sẽ được cắt thành những đoạn nhỏ 8 mm đều nhau trước khi được vo viên nhờ cơ cấu quay cùng chiều với tốc độ khác nhau của hai ru-lô. - Sau khi các đoạn 8 mm được vo thành viên trân châu, một ru-lô được mở ra nhờ cơ cấu truyền động bằng servo S1 để cho các viên trân châu rớt xuống máng thành phẩm. - 2.5 Thiết kế mạch điều khiển cắt và vo viên trân châu. - Hình 11 trình bày sơ đồ khối của máy vo viên trân châu. - Bộ điều khiển trung tâm là mạch điều khiển Arduino UNO R3, điều khiển toàn bộ hoạt động của cơ cấu cắt và vo viên trân châu. - Động cơ S3 được dùng để mở máng trượt cho thanh bột rớt xuống hai ru-lô nhằm cắt và vo viên trân châu. - Động cơ servo S1 được dùng để tách hai ru-lô ra làm cho các viên trân châu rớt xuống máng thành phẩm.. - Hình 11: Sơ đồ khối mạch điều khiển cơ cấu cắt và vo viên trân châu Giải thuật điều khiển cơ cấu cắt và vo viên trân. - Động cơ M DC kéo hai ru-lô quay cùng chiều và khác tốc độ nhờ cơ cấu truyền động đai. - Hình 12: Lưu đồ giải thuật điều khiển cơ cấu cắt và vo viên trân châu 3 KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN. - Máy cắt bột tự động đã thiết kế thành công và được vận hành thử nghiệm tại huyện Mỹ Tú, tỉnh Sóc Trăng. - Năng suất máy cắt bột tự động đạt xấp xỉ 400 kg/ngày. - Hình 13 trình bày máy cắt bột tự động đã được thiết kế hoàn chỉnh.. - Hình 13: Máy cắt bột tự động đã được thiết kế hoàn chỉnh (Đang vận hành thử nghiệm tại làng. - Ngày nay, trà sữa trân châu trở nên phổ biến và được nhiều người yêu thích. - Để tạo được những viên trân châu đồng đều nhau thì cần có máy hỗ trợ cắt và vo viên. - Trong nghiên cứu này, một cơ cấu cắt và vo viên được kết hợp với máy cắt bột tự động để tạo ra các viên trân châu đồng đều nhau. - Hình 14 trình bày cơ cấu cắt và vo viên hoàn chỉnh. - Cơ cấu của máy cắt và vo viên trân châu gọn nhẹ. - Thanh bột từ máy cắt bột tự động sẽ đưa vào máy cắt và vo viên trân châu. - Các viên trân châu thành phẩm được trình bày ở Hình 15. - Có thể thấy rằng các viên trân châu thành phẩm khá đồng đều.. - Trong nghiên cứu này, máy cắt bột tự động, máy cắt và vo viên trân châu được thiết kế thành công và chạy thử nghiệm tại làng nghề làm bột gạo nguyên liệu thuộc huyện Mỹ Tú, tỉnh Sóc Trăng. - Bên cạnh những kết quả đạt được rất tốt thì máy cắt bột tự động còn một số hạn chế như: máy không tự động lấy nguyên liệu mà cần phải cấp liệu thủ công. - Để khắc phục nhược điểm này, hướng nghiên cứu tiếp theo của nhóm tác giả sẽ thêm cơ cấu băng tải lấy bột nguyên liệu tự động. - Đồng thời cảm biến loadcell được sử dụng để thiết kế cơ cấu cân và hiển thị bột thành phẩm đầu ra. - Hơn nữa, các viên trân châu được tạo ra từ máy cắt và vo viên đồng đều nhưng chưa thật sự tròn. - Để cải tiến sao cho viên trân châu tròn, cơ cấu dao cắt bột tạo viên sẽ được thiết kế lại sao cho khoảng cách giữa hai khe của ru-lô là nhỏ nhất (0,5 mm, trong nghiên cứu hiện tại là 1 mm) để bột sau khi cắt có thể vo viên dễ dàng trong khe của hai ru-lô nhằm tạo viên trân châu tròn hơn.. - Hình 14: Cơ cấu cắt và vo viên trân châu hoàn chỉnh: S1 là động cơ điều khiển đóng/mở ru-lô, S2 là động cơ cắt thanh bột khi độ dài 180 mm, S3 là động cơ điều khiển đóng/mở máng cho bột sau khi. - Hình 15: Viên trân châu thành phẩm 4 KẾT LUẬN. - Bài báo đã trình bày một giải pháp thiết kế máy cắt bột tự động và cơ cấu cắt và vo viên trân châu.. - Máy cắt bột tự động sau khi thiết kế hoàn chỉnh đã được chạy thử nghiệm tại làng nghề làm bột nguyên liệu tại huyện Mỹ Tú, tỉnh Sóc Trăng. - Để tạo thêm tính phong phú cho sản phẩm đầu ra, máy cắt bột tự động đã được kết hợp với cơ cấu cắt và vo viên trân châu. - Các viên trân châu được tạo ra đồng đều và có thể sử dụng làm nguyên liệu cho các cơ sở sản xuất trà sữa trân châu trên khắp cả nước.. - “Máy cắt bột tự động” (T95-2017).. - Hướng dẫn pha trà sữa trân châu tại nhà vừa ngon lại đảm bảo vệ sinh, truy cập ngày 23/6/2018. - Đề án Tái cơ cấu ngành công nghiệp tỉnh Đồng Tháp đến năm 2020, tầm nhìn đến năm 2030.. - Cách làm trân châu đen bằng bột