MỤC LỤC ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP nghiên cứu và chế tạo máy bóc vỏ tỏi bằng khí nén.
LỜI NÓI ĐẦU.. 1
LỜI CẢM ƠN.. 2
NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN.. 3
MỤC LỤC.. 4
Chương1: TỔNG QUAN.. 6
1.1Giới thiệu về tỏi6
1.2 Cấu tạo và thành phân hóa học củatỏi13
1.3 Các phương pháp bóc vỏ tỏi18
1.4 Các nghiên cứu liên quan tới đề tài22
Chương 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT.. 23
2.1 Nguyên lý bóc vỏ tỏi23
2.2 Đặc tính của khí nén. 23
2.3 Phương trình trạng thái khí lý tưởng. 24
2.4 Tốc độ âm thanh. 25
2.5 Xác định thông số đầu vào và đầu ra của vòi phun. 25
2.6 Kết cấu vòi phun. 27
2.7 Lưu lượng dòng khí tiêu thụ của hệ thống.29
2.8 Xác định kích thước định lượng của hệ thống. 30
Chương 3: CHỨC NĂNG VÀ Ý TƯỞNG THIẾT KẾ.. 31
3.1 Chức năng:31
3.2 Ý tưởng thiết kế:31
Chương 4: TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ MÁY.. 41
4.1 Tính toán thiết kế cơ chế bóc vỏ tỏi41
4.2 Thiết kế máy. 45
4.3 Tự động hóa. 52
4.4 Các dụng cụ hỗ trợ của máy bóc vỏ tỏi65
Chương 5: CHẾ TẠO, KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ. 69
5.1 Chế tạo. 69
5.2 Các phương án gia công và công cụ hỗ trợ. 74
5.3 Ảnh chế tạo. 81
5.4 Ảnh hoàn thiện máy. 85
5.5 Hướng dẫn thao tác máy. 87
5.6 Kết luận và kiến nghị88
TÀI LIỆU THAM KHẢO.. 89
Chương1:TỔNG QUAN
1.1 Giới thiệu về tỏi
Tỏi (tên khoa học: Allium sativum) là một loài thực vật thuộc họ Hành, nghĩa là có họ hàng với hành tây, hành ta, hành tím, tỏi tây,… và cũng được con người sử dụng làm gia vị, thuốc, rau như những loài họ hàng của nó .
Phần hay được sử dụng nhất của cây tỏi là củ tỏi. Củ tỏi có nhiều tép từng tép tỏi cũng như cả củ tỏi đều có lớp vỏ mỏng bảo vệ. Tỏi sinh trưởng tốt trong môi trường nóng ẩm.
Tỏi được cho là chất có tính chất kháng sinh và tăng khả năng phòng ngừa ung thư, chống huyết áp cao, mỡ máu ở con người.
Củ tỏi có hình gần giống hình cầu, đường kính 3 – 5 cm, chứa khoảng 8 – 20 tép con. Bao xung quanh củ gồm 2 – 5 lớp là vẩy trắng mỏng, do các bẹ lá trước tạo thành, gắn vào một đế hình tròn dẹt (thân tỏi). Các hành con hình trứng, 3 – 4 mặt, đỉnh nhọn, đế cụt. Mỗi hành con được phủ những lớp lá vẩy trắng và lớp biểu bì màu trắng hồng dễ tách khỏi phần rắn bên trong. Các hành con xếp thành lớp quanh một sợi dài, đường kính 1 – 3mm mọc từ giữa đế. Phần rắn bên trong của các hành con chứa nhiều nước, mùi thơm, vị hăng và bền.
Hình 1.1: Củ tỏi
Thân cây tỏi cao khoảng từ 5 – 150 cm. Các hoa tạo thành dạng hoa tán ở trên đỉnh của thân cây không có lá. Các thân cây có lá đã biến đổi hay các gốc lá dày đặc, trong cách gọi thông thường là củ dao động về kích thước giữa các loài, từ rất nhỏ (đường kính 2 – 3mm) đến rất lớn (8 – 10cm).
Hình 1.2: Thân cây tỏi
Phần lớn các chồi cây trong các loài thuộc chi hành đều sinh trưởng bằng cách tạo ra các chồi nhỏ hay “mầm cây” xung quanh chồi già, cũng như bằng cách phát tán hạt. Một vài loài có thể tạo ra nhiều củ (quả) nhỏ trong cụm hình đầu ở gốc lá, tạo ra cụm nhỏ gọi là “mắt hành (tỏi)”. Các mắt này có thể phát triển thànhcây.
Từ lâu con người đã biết đến việc sử dụng tỏi làm gia vị cho các món ăn thêm phần hấp dẫn và ngon miệng, ngoài ra nó còn là một vị thuốc chữa bệnh kỳ diệu của thiên nhiên. Thời đại kim tự tháp ở Ai Cập, 15 pounds (7 kg) tỏi sẽ có thể mua được một nô lệ nam khỏe mạnh lực lưỡng.
Thành phần của tỏi chứa nhiều chất kháng sinh allicin giúp chống lại các virus gây bệnh. Tinh dầu từ tỏi giàu glucogen và aliin, fitonxit có công dụng diệt khuẩn, sát trùng, chống viêm nhiễm. Ngoài ra, tỏi còn chứa hàm lượng lớn vitamin A, B, C, D, PP, hidrat cacbon, Polisaccarit, inulin, fitoxterin và các khoáng chất khác cần thiết cho cơ thể như: iot, canxi, photpho, magie, các nguyên tố vi lượng.
Loại gia vị này còn giúp làm giảm lượng cholesterol trong máu, giàu chất chống oxi hóa giúp khôi phục hoạt động của các tế bào trong cơ thể, nâng cao sức đề kháng, giúp cơ thể chống lại rất nhiều bệnh tật, trong đó có ccar bệnh ung thư nguy hiểm.
Tỏi không những được sử dụng làm gia vị khi chế biến các món ăn mà nó còn làm thuốc chữa các bệnh như: đau bụng, cảm cúm, đầy bụng, khó tiêu, gan, tim mạch, thấp khớp, huyết áp, tim mạch, tiểuđường,…
Tỏi là loài cây thân thảo căn hành sống nhiều năm.
Thân tỏi là chồi mọc đầu tiên (tép tỏi), phía dưới mang nhiều rễ phụ, bẹ lá và chồi (tép tỏi) hình thành thân giả, phần bẹ lá và chồi bó thành khối tạo nên củ. Củ tỏi có nhiều tép.Từng tép tỏi cũng như cả củ tỏi đều có lớp vỏ mỏng bảovệ.
Thân thật của tỏi rất ngắn đã thoái hoá chúng là dạng đế dò nằm sát ngay dưới thân giả (thân củ). Trên thân thật có mầm sinh dưỡng và sinh thực, những mầm này được che phủ bởi những bẹ lá dày mọng nước.
Hình 1.3: Thân tỏi
Thân củ cây tỏi bao gồm một số nhánh (ánh, tép) được liên kết với nhau bởi những màng mỏng.
Lá tỏi là phần dưới là bẹ ôm sát chồi bên trong (tép tỏi). Phần phiến lá bên trên cứng, thẳng, dài 15 – 50 cm, rộng 1 – 2,5 cm có rãnh khía, mép lá hơi ráp.
Lá thật đầu tiên của tỏi là một lá mầm, sau khi nảy mầm được 10 - 15 ngày tuỳ theo điều kiện thời tiết mà lá tỏi có dạng hình bản bằng phẳng, trên lá có phủ một lớp sáp. Thời kỳ đầu lá tỏi sinh trưởng rất chậm sau khi nảy mầm chỉ dài vài cm. Tuổi thọ của lá phụ thuộc vào sự sinh trưởng và phát triển của cây, khi lá bắt đầu chết cũng là quá trình tạo củ bắt đầu.
Hình 1.4: Lá tỏi
Hoa tỏi thuộc hoa đầu trạng, hoa có 6 lá đài, 6 nhị và nhụy. Hoa thụ phấn chéo (phấn hoa thường chín trước vì vậy phải thụ phấn với hoa bên cạnh hoặc trên cây khác). Hoa có màu trắng xám đôi khi phớt tím hoặc hồng. Vòi nhụy rất bé, bầu thượng có 3 ngăn nếu được thụ phấn đủ thì sẽ cho 6 hạt. Cành hoa dài 60-100 mm hình ống, màu xanh, một chùm hoa có từ 250-600 hoa phân bố theo 3 tầng.
Hình 1.5: Hoa tỏi
Củ tỏi có đường kính khoảng 4cm, có vỏ màu trắng. Loài tỏi tía củ nhỏ hơn, đường kính 3,5 – 4 cm, củ chắc và cay, dọc thân gần củ có màu tía. Trong củ tỏi chứa 60- 70 % nước, 35 – 42% chất khô, 6,7 – 8% chất béo, 0,3- 3,2% đường, 0,1% chất sơ hữu cơ, 0,1- 0,5% dầu este, 0,06% mỡ, các chất khoáng Ca, Na, Mn, P, Fe và các Vit- amin C, E, B1, B6, B2.
Hình 1.6 Củ tỏi
Rễ tỏi thuộc loại rễ chùm, phát triển kém tập chung chủ yếu ở lớp đất mặt, khả năng chịu hạn kém. Rễ tỏi có nhiều sợi dài phân nhánh yếu, chúng được bao phủ bởi một số lượng lớn lông hút.
Hình 1.7 Rễ tỏi
1.1.1 Điều kiện sinh trưởng củatỏi
Hành tỏi nói chung có xuất xứ từ các nước Trung Á. Do vậy tỏi ưa nhiệt độ mát và là cây chịu lạnh. Nhiệt độ cần thiết để cây sinh trưởng và phát triển khoảng 18 – 200C, để tạo củ cần nhiệt độ 20 – 220C. Tỏi là cây ưa ánh sáng ngày dài. Số giờ nắng 12 – 13 giờ/ngày kích thích cây hình thành củsớm.
Độ ẩm tùy vào giai đoạn sinh trưởng, phát triển của cây, cần ở mức 70 – 80% cho phát triển lá, 60% cho củ lớn.Thiếu nước, cây phát triển kém, củ nhỏ.Ngược lại, nếu thừa nước cây sẽ phát sinh bệnh thối ướt, thối nhũn, ảnh hưởng tới quá trình bảo quảncủ.
1.1.2 Vùng phân bố cây tỏi
Tỏi có nguồn gốc từ Sibêri, hiện được trồng khắp nơi ở Châu Á, Châu Âu. Ở ViệtNam,tỏiđượctrồngởkhắpmọimiềnnhưngtậpchungnhiềuởhuyệnKimMôn (Hải Dương), Gia Lâm (Hà Nội), Lý Sơn, Ninh Thuận .
Tỏi hoang dã tập trung ở Trung Á (Kyrgyzstan, Tajikistan, Turkmenistan, và Uz- bekistan). Ngoài ra, tỏi hoang dã cũng có thể tìm thấy trong một khu vực từ Trung Quốc sang Ấn Độ đến Ai Cập và Ukraine.
Tỏi thu được từ thị trường
Tỏi thu được từ tự nhiên
Hình1.8: Vùng phân bố tỏi ở Trung Á năm 2000 và 2001
Tỏi là cây trồng rộng rãi cho thị trường trong lành bởi nhiều nhà sản xuất trên quy mô nhỏ cho thị trường địa phương và đặc biệt là ở Mỹ, một vài nhà máy sản xuất quy mô lớn để chế biến và bán hàng tươi. Khoảng một triệu ha (2,5 triệu mẫu Anh) tỏi sản xuất khoảng 10 triệu tấn tỏi trên toàn cầu mỗi năm, theo Tổ chức Lương thực và Nông nghiệp Liên Hợp Quốc.
Hiện nay, Trung Quốc, Hàn Quốc, Ấn Độ, Tây Ban Nha và Hoa Kỳ là một trong các nước sản xuất thương mại hàng đầu của tỏi.
Cây tỏi được trồng trên toàn cầu, nhưng Trung Quốc là nhà sản xuất tỏi lớn nhất, với khoảng 13,5 triệu tấn hàng năm, chiếm hơn 80% sản lượng thế giới. Các nước trồng nhiều tỏi khác là Ấn Độ (4,1%) Hàn Quốc (2%), Ai Cập và Nga (1,6%)…
1.1.3 Các giốngtỏi
Tỏi có nhiều giống, loại khác nhau. Mỗi loại tỏi cũng có các tác dụng khác nhau, có thể kể đến như:
Tỏi ta (tên khoa học: Allium sativum L.) được trồng phổ biến ở Việt Nam có vị cay có tác dụng phòng chống ung thư, phòng chống các bệnh tim mạch, tác dụng giảm đường huyết,…
Tỏi tây (tên khoa học: Allium ampeloprasum thứporrum (L)) có tác dụng bảo vệ mạch máu, cung cấp axit folic, giàu chất chống oxi hóa, ngừa các bệnh viêm mãn tính, giàu vitamin và khoángchất…
Tỏi gấu (tên khoa học: Allium ursinum) là loại thực vật lâu năm chủ yếu mọc hoang dã và có họ hàng gần với hành tăm. Tỏi gấu đặc biệt phổ biến trong ẩm thực của các khu vực như Kavkaz, Siberi, Viễn Đông, Đức, Triều Tiên và miền bắc Trung Quốc
Tỏi voi (tên khoa học: Crinum asiaticum L) còn có tên gọi khác là náng hoa trắng. Có tác dụng làm giảm phì đại lành tính trên tuyến tiền liệt lên tới 35,4%. Có tác dụng chống viêm mạn rất tốt có khả năng làm giảm trọng lượng u hạt tới 25,4%. Khi sử dụng loại tỏi này trong thời gian dài cũng không gây tác dụng phụ hay độc tính .
Tỏi trời hay tỏi rừng (tên khoa học: Lilium L) có tác dụng tăng lưu lượng thông khí phổi, chống hen phế quản, thanh tâm an thần.
Tỏi lào (tỏi đỏ) (tên khoa học: Eleutherine subaphylla Gagnep) có vị ngọt nhạt, tính hơi ấm; có tác dụng tư âm dưỡng huyết, chỉ huyết, chỉ khái.
Ngoài ra còn có tỏi gié, tỏi ngọc, tỏi Pháp, tỏi Trung Quốc…
1.2 Cấu tạo và thành phân hóa học củatỏi
1.2.1 Cấu tạo củtỏi
Củ tỏi có dạng hình tròn bao gồm nhiều tép riêng lẻ được gắn chùm với nhau bởi phần rễ tỏi. Phía ngoài củ tỏi là lớp vỏ mỏng bao quanh bảo vệ các tép tỏi. Chính giữa là thân tỏi được bao bọc bởi các tép tỏi và lớp vỏ bảo vệ (hình 1.9)
Hình 1.9: Cấu tạo củ tỏi
Tép tỏi có dạng hình giọt nước với đầu to là rễ tỏi. Bên ngoài tép tỏi là vỏ mỏng bảo vệ, bên trong tép tỏi là thịt tỏi và mầm dự trữ (hình 1.10). Trong các nách lá nằm bên trong (giữa) tép tỏi có chứa từ 2-5 chồi và khi phát triển sẽ hình thành nên bulbils1.
Hình 1.10: Cấu tạo tép tỏi
1.2.2 Thành phần hóa học của củtỏi
Thành phần hoá học của củ tỏi bao gồm các chất như: đường, Carbohydrat, Nia- cin, Axit pantothenic, …
Bảng 2.2: Thành phần hoá học của củ tỏi
|
Tỏi tươi |
|
|
Giá trị dinh dưỡng 100 g (3,5 oz) |
|
|
Năng lượng |
623 kJ (149 kcal) |
|
Carbohydrat |
33.06 g |
|
Đường |
1.00g |
|
Chất xơ thực phẩm |
2.1 g |
|
Chất béo |
0.5 g |
|
Protein |
6.39 g |
|
beta-caroten |
5 μg (0%) |
|
Thiamin (Vit. B1) |
0.2 mg (15%) |
|
Riboflavin (Vit. B2) |
0.11 mg (7%) |
|
Niacin (Vit. B3) |
0.7 mg (5%) |
|
Axit pantothenic (Vit. B5) |
0.596 mg (12%) |
|
Vitamin B6 |
1.235 mg (95%) |
|
Axit folic (Vit. B9) |
3 μg (1%) |
|
Vitamin C |
31.2 mg (52%) |
|
Canxi |
181 mg (18%) |
|
Sắt |
1.7 mg (14%) |
|
Magie |
25 mg (7%) |
|
Mangan |
1.672 mg (84%) |
|
Phospho |
153 mg (22%) |
|
Kali |
401 mg (9%) |
|
Natri |
17 mg (1%) |
|
Kẽm |
1.16 mg (12%) |
|
Selen |
14.2 μg |
|
Tỷ lệ phần trăm theo lượng hấp thụ hàng ngày của người lớn |
|
Theo các kết quả phân tích khác:
Thành phần trong củ tỏi khoảng 84,09% nước, 13,38% chất hữu cơ, và các chất vô cơ 1,53%. Trong khi trong lá tỏi là 87,14% nước, 11,27% chất hữu cơ, các chất vô cơ1,59%.
Trong củ tỏi có 3 hoạt chất chính là allicin, liallyl sulfide và ajoene. Allicin là hoạt chất mạnh nhất và quan trọng nhất của tỏi. Allicin không hiện diện sẵn trong tỏi. Tuy nhiên, khi được cắt mỏng hoặc đập dập và dưới sự xúc tác của phân hoá tố anilaza, chất aliin có sẵn trong tỏi biến thành allicin. Do đó, càng cắt nhỏ hoặc càng đập nát, hoạt tính càng cao. Một ký tỏi có thể cho ra từ 1 đến 2 gam allicin. Allicin dễ biến chất sau khi được sản xuất ra. Càng để lâu, càng mất bớt hoạt tính. Đun nấu sẽ đẩy nhanh quá trình mất chất này. Đun qua lò vi sóng sẽ phá huỷ hoàn toàn chất al- licin.
1.2.3 Tỏi ViệtNam
a. Giốngtỏi
Các giống tỏi được trồng phổ biến ở Việt Nam:
Tỏi tía: lá dày, cứng, màu lá xanh nhạt, củ chắc và cay hơn tỏi trắng. Dọc thân gần củ có màu tía. Khi thu hoạch có màu trắng ngà. Đường kính củ 3,5 – 4 cm. Giống này có hương vị đặc biệt nên được trồng nhiều hơn tỏi trắng. Năng suất đạt trung bình 5 – 8 tấn củkhô/ha.
Hình 1.11: Tỏi tía
Tỏi trắng: lá xanh đậm to bản, củ to, đường kính củ 4 – 5 cm. Khi thu hoạch vỏ lụa củ màu trắng. Khả năng bảo quản kém hay bị óp. Năng suất đạt trung bình 5 – 8 tấn củkhô/ha.
Hình 1.12: Tỏi trắng
Tỏi Lý Sơn: ngoài ra còn có tên gọi khác là tỏi một vì mỗi củ tỏi chỉ có một tép duy nhất hay tỏi côđơn.
Hình 1.13: Tỏi Lý Sơn
b. Vùng phân bố tỏi và sảnlượng
Ở Việt Nam cây tỏi được trồng ở khắp cả nước. Diện tích trồng tỏi ngày càng tăng. Những vùng trồng tỏi nổi tiếng gồm có Ninh Thuận, Đảo Lý Sơn (Quảng Ngãi), Hải Dương,...
Ninh Thuận: Hiện nay diện tích trồng hành tỏi toàn tỉnh là 988 ha, sản lượng hàng năm khoảng 7.817 tấn. Trong đó, vùng chuyên canh gồm có các xã Nhơn Hải, Thanh Hải, Vĩnh Hải huyện Ninh Hải chiếm khoảng 70% diện tích và sản lượng toàn tỉnh.
Đảo Lý Sơn - Quảng Ngãi: Với diện tích 310 ha, sản lượng 2.200tấn/năm.
Hải Dương: Có diện tích trồng hành, tỏi lớn nhất vùng đồng bằng sông Hồng có diện tích 5100 ha. Tổng sản lượng hơn 5100 tấn/năm.
Hàng năm Việt Nam xuất khẩu với sản lượng khoảng 2000 tấn/ năm.
Ngày nay, với quy mô trồng tỏi chuyên canh ở nhiều địa phương trong cả nước, cũng như các loại tỏi được nhập khẩu của các nước với sản lượng rất lớn, đòi hỏi cần có thiết bị máy móc cần thiết để chế biến đạt năng suất cao, giải phóng sức lao động bằng chân tay có năng suất thấp.
Việc chế biến tỏi thành thành phẩm cũng rất đa dạng như tỏi sau khi bóc vỏ được ngâm dấm, ngâm đường, làm trà tỏi, rượu tỏi hoặc làm gia vị tẩm ướp các món ăn,… Do đó, khâu bóc tách vỏ vô cùng quan trọng chiếm thời gian rất lớn trong quá trình chế biến và đây cũng là khâu tốn nhiều nhân công nhất. Để giải quyết vấn đề này, đòi hỏi cần có thiết bị bóc tách vỏ tự động mới có thể đem lại hiệu quảcao.
1.3 Các phương pháp bóc vỏ tỏi
1.3.1 Bóc vỏ tỏi thủcông
Bóc vỏ tỏi thủ công là cách thức bóc vỏ sử dụng sức người và dụng cụ cầm tay để bócvỏ.
a. Bóc vỏ tỏi bằngtay
Quá trình bóc vỏ tỏi bằng tay gồm các bước thực hiện như sau:
2 3 4
Hình 1.14: Quá trình bóc vỏ tỏi bằng tay
Bước 1: Củ tỏi được phơi khô (1)
Bước 2: Tách tỏi thành các tép riêng (2)
Bước 3: Bóc tỏi bằng tay (3) ta thu được tỏi đã bóc vỏ (4).
Nhận xét: Phương pháp bóc này đơn giản, bóc được ở mọi nơi, thích hợp với quy mô hộ gia đình. Tuy nhiên, phương pháp này làm cho tỏi dễ bị trầy xước, năng suất rất thấp, tốn nhiều thời gian, không đảm bảo vệ sinh an toàn thựcphẩm.
b. Bóc vỏ tỏi bằng dụngcụ
Quá trình bóc vỏ tỏi bằng dụng cụ bóc vỏ tỏi gồm các bước thực hiện như sau:
1 2 3 4
Hình 1.15: Quá trình bóc vỏ tỏi bằng dụng cụ
Bước 1: Củ tỏi đã được phơi khô (1)
Bước 2: Tách tỏi thành các tép riêng (2)
Bước 3: Bóc tỏi bằng dụng cụ cầm tay (3) ta thu được tỏi đã được bóc vỏ (4).
Tương tự như phương pháp bóc vỏ tỏi bằng tay phương pháp này đơn giản dễ sử dụng, giá thành rẻ, hợp vệ sinh. Nhưng năng suất thấp, tỏi dễ bị dập phương pháp này phù hợp với hộ gia đình.
1.3.2. Bóc vỏ tỏi bằng máy
a. Phương pháp bóc vỏ tỏikhô
- Phương pháp bóc ma sát: Bóc vỏ được nhờ sự ma sát giữa tỏi với thùng chứa và giữa tỏi với ống trụ mềm.
Quá trình bóc vỏ ma sát:
1 2 3 4
Hình 1.16: Quá trình bóc vỏ tỏi bằng ma sát
Củ tỏi khô được tách thành tép nhỏ và cho vào máy bóc có chuyển động quay làm cho các tép tỏi ma sát với mặt trong thùng bóc vỏ làm vỏ tỏi bong, trócra.
Hình 1.17: Bóc vỏ tỏi bằng nguyên lý bóc vỏ ma sát
Phương pháp bóc vỏ tỏi bằng ma sát có ưu điểm: Bóc vỏ nhanh, gọn nhẹ dễ sử dụng, hợp vệ sinh an toàn thực phẩm các quán ăn.Tỏi được bóc vỏ ít, do ma sát nên tỏi dễ bị dập đồng thời vỏ tỏi không thoát được rangoài.
- Phương pháp bóc vỏ tỏi bằng khí: Dựa trên cơ sở sự va đập của tỏi với thành buồng bóc, giữa những tép tỏi với nhau dưới tác dụng của dòng khí có tốc độ cao.Quá trình bóc vỏ tỏi bằng khí:
Hình1.18: Quá trình bóc vỏ tỏi bằng khí nén
Phương pháp bóc vỏ tỏi bằng khí nén có ưu điểm: Bóc vỏ nhanh, năng suất cao, thích hợp cho sản xuất với quy mô công nghiệp. Tuy nhiên, phương pháp này lại có nhược điểm là giá thành cao và phải tốn thêm chi phí cho nguồn khí nén cung cấp.
Hình 1.19: Nguyên lý bóc vỏ tỏi bằng khí
b. Phương pháp bóc vỏ tỏiướt
Bóc vỏ tỏi ướt là quá trình bóc vỏ nhờ ma sát khi vỏ tỏi được làm mềm nhờ nước và dưới tác dụng của lực ly tâm, tấm chắn đè xuống làm cho các tép tỏi va đập và ma sát lẫn nhau làm vỏ bong tróc ra.
Quá trình bóc vỏ tỏi ướt:
1 2 3 4
Hình1.20: Quá trình bóc vỏ tỏi ướt
Nhận xét: Phương pháp bóc vỏ ướt bóc vỏ nhanh, năng suất cao, thích hợp cho sản xuất với quy mô công nghiệp nhưng phương pháp này có chi phí cao do cần nguồn nước cung cấp lớn và tỏi sau khi bóc phải được sấy khô lại.
Hình 1.21: Nguyên lý bóc vỏ tỏi ướt
1.4 Các nghiên cứu liên quan tới đề tài
1.4.1 Các nghiên cứu nước ngoài
- Máy bóc vỏ tỏi khô hiệu ZHAOQING – FX128 xuất xứ từ Trung Quốc
+ Nguyên lý hoạt động: Loại máy này hoạt động dựa trên nguyên lý khí động lực học. Củ tỏi sau khi đã tách thành từng tép được cho vào buồng bóc có gắn các đầu phun khí, tép tỏi sẽ chịu tác động của dòng khí có tốc độ rất lớn. Tép tỏi sẽ chuyển động xoay tròn và va đập lẫn nhau cũng như va đập giữa các tép tỏi với thành ống buồng bóc.
- Máy bóc vỏ tỏi khô hiệu Maoyuan JH – B1 xuất xứ Trung Quốc
+ Máy bóc vỏ tỏi bằng phương pháp bóc vỏ tỏi khô sử dụng khí nén. Loại máy này có nguyên lý hoạt động giống như máy ZHAOQING – FX128
- Công trình nghiên cứu của Y .J . Cho, C .J .Kim [8] đã tiến hành phân tích hiệu quả của mô hình bóc vỏ tỏi bằng khí nén, từ đó đề xuất phương án thiết kế kết cấu. Bài báo đã phân tích tính năng bóc vỏ và hiệu suất sử dụng năng lượng, mối quan hệ giữa tỉ lệ bóc vỏ với cách bố trí đầu phun, thời gian bóc, lượng tỏi cho vào cũng như cấu tạo đầu phun để hình thành những lý thuyết cơ bản cho việc thiết kế máy bóc vỏ tỏi bằng khí nén tối ưu. Công trình nghiên cứu này chỉ thực hiện trên mô hình thí nghiệm mà chưa đưa ra phương án thiết kế, kết cấu thiết bị.
Chương 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT
2.1 Nguyên lý bóc vỏ tỏi
- Bóc vỏ tỏi bằng khí nén là do áp lực của dòng khí nén áp suất cao gây nên các va chạm cơ học giữa các tép tỏi với nhau và với thành buồng bóc cũng như do sự chênh lệch vận tốc giữa dòng khí và tép tỏi. Do vậy, dòng khí nénra khỏi vòi phun cần đạt được vận tốc bóc vỏ (lớn hơn vận tốc âm thanh) và đồng thời mật độ dòng khí cũng phải đủ dày.
- Dòng khí trong buồng bóc vỏ tỏi cần có tốc độ cao, xoáy để tác động lên tép tỏi làm cho liên kết giữa vỏ với nhân lỏng lẻo hơn do sự va đập giữa tép tỏi với thành buồng bóc và giữa các tép tỏi với nhau. Qua đó, nhờ sự chênh lệch áp suất khí giữa bên trong và bên ngoài tép tỏi để vỏ tỏi được bóc.
- Quá trình bóc vỏ nhờ dòng khí có vận tốc âm thanh và siêu âm khá phức tạp. Bản chất của quá trình này là tép tỏi chuyển động dưới lực tác động của dòng khí có vận tốc âm thanh hoặc siêu âm gây nên sự va đập giữa tép tỏi với thành buồng bóc và giữa các tép tỏi với nhau.
Kết luận tổng quan: để đạt yêu cầu thiết kế ta cần tính toán các thông số sau
- Vận tốc âm thanh => Áp suất, vận tốc đầu vào, và đầu ra của vòi phun => Tính toán kết cấu vòi phun
-Từ đó tùy vào năng suất và quy mô sản xuất ta thử nghiệm và lựa chọn kích thước buồng bóc.
2.2 Đặc tính của khí nén
Không khí gồm có Nitrogen (78%) và oxygen (21%) với một lượng nhỏ Carbonic và Hydrogen, Argon, Krypton, Xenon, Helium.
Khối lượng riêng ở 0oC: 1,293 kg/m3
Nhiệt độ hóa lỏng: -192oC
Trong không khí có chứa hơi nước, lượng hơi nước chứa trong không khí nhiều hay ít do nhiệt độ môi trường cao hay thấp. Vì vậy trước khi đưa không khí vào sử dụng chúng phải được xử lý trước.
2.3 Phương trình trạng thái khí lý tưởng
Khi thỏa mãn tính liên tục không khí được xem là khí lý tưởng có phương trình trạng thái:
Pabs.V = m.R.T
Hay = RT hay p = ρRT
Trong đó:
Pabs: Áp suất tuyệt đối khối không khí đang xét ( N/m2)
V: Thể tích của khối không khí nén ( m3)
m: Khối lượng khối không khí đang khảo sát ( Kg)
R: Hằng số chất khí ( J/Kg.k) (R = 286,7 J/kg.K)
T: Nhiệt độ Kelvin (K).
= V là thể tích riêng ( )
2.4 Tốc độ âm thanh
Tốc độ âm thanh của không khí là khí lý tưởng được xác định theo biểu thức:
a=
Trong đó:
a : Tốc độ âm thanh
k : Hằng số âm thanh ( k=1,4)
R: Hằng số chất khí ( R =286,7 (J/kg.K))
T : Nhiệt độ Kelvin (K)
2.5 Xác định thông số đầu vào và đầu ra của vòi phun
Để xác định kích thước vòi phun ta cần thực hiện tính toán các bước như sau:
Bước 1: tính toán xác định các thông số đầu vào của vòi phun: áp suất, vận tốc.
Xác định áp suất và nhiệt độ của dòng khí nén từ bình khínén.
Tính toán các thông số đầu vào của vòiphun.
Ta có tỉ số chênh lệch nhiệt độ theo công thức sau.
Từ giá trị của
