Nâng cao giá trị tôm khô Trà Vinh bằng công nghệ tự động hóa

Nhóm nghiên cứu thiết bị “Máy tách vỏ tôm khô và đóng gói tự động”.

Đối với các phương pháp thủ công không đảm bảo tính vệ sinh thực phẩm vì trong quá trình đập nên bị tiếp xúc với nền đất, xi măng và đa số bao PP dệt dùng đập tôm khô được lấy từ bao đựng gạo đã qua sử dụng, đồng thời cho ra tôm khô bị nát và không sạch vỏ.

Giảm nhân công, tiết kiệm chi phí

Để đảm bảo an toàn thực phẩm, chất lượng tôm khô, bảo quản được lâu hơn từ 06 - 12 tháng, tiết kiệm thời gian, nhân lực và đồng thời đưa ra những xử lý cần thiết đúng lúc, nhóm sinh viên Trường Đại học Trà Vinh đã nghiên cứu thiết kế và chế tạo thiết bị “Máy tách vỏ tôm khô và đóng gói tự động”, góp phần nâng cao giá trị đặc sản tôm khô của tỉnh Trà Vinh.

Thiết bị được kết nối liền kề nhau, từ bể chứa tôm sang cơ cấu đánh vỏ tôm, đến cơ cấu sàng và cuối cùng là cơ cấu đóng gói tự động, người dân có thể điều chỉnh được thời gian của cả quá trình tách vỏ tôm: thời gian đánh vỏ tôm, thời gian sàng và số lượng đóng gói thông qua màn hình HMI. Ngoài ra, máy còn được thiết kế thêm bộ phận giữ lại vỏ tôm nát để tái chế bảo vệ môi trường, hướng đến quản lý máy, điều khiển và truy xuất dữ liệu từ xa.

Nhóm cho ra máy tách vỏ tôm khô và đóng gói tự động có khả năng ứng dụng thực tế cao: máy được thiết kế tự động thực hiện tách vỏ tôm, sàng và đóng gói trên cùng một máy; máy khá nhỏ gọn với kích thước tối đa (khi nâng mâm chứa tôm) dài 02m, rộng 01m, cao 2,4m, tối thiểu (khi hạ mâm chứa tôm) dài 02m, rộng 01m, cao 1,3m. Sau thời gian chạy thử nghiệm cho thấy máy hoạt động tốt và có sự phản hồi tốt từ người dân với năng suất cao, tiết kiệm nhân lực và thời gian, giá thành thấp. Đồng thời sử dụng máy tách vỏ tôm khô tự động làm giảm đi số lần tiếp xúc giữa người và tôm khô.

Thiết bị bao gồm phần thiết kế cơ khí cho máy và phần điều khiển cho hệ thống. Phần cơ khí của máy các bộ phận được kết nối với nhau thành một hệ thống hoàn chỉnh gồm: mâm cấp liệu thuận tiện cho việc cấp tôm khô nguyên vỏ vào mâm chứa, nhóm đã thiết kế mâm chứa tôm có hệ thống xi-lanh điện nâng, hạ mâm chứa tôm khô lên và xuống để thuận tiện cho quá trình cấp liệu. Tại mâm chứa tôm sử dụng động cơ điều tốc để điều chỉnh tốc độ xoay của mâm đảm bảo tôm được đổ hết xuống lồng đánh và dùng cảm biến để thông báo khi đã hết tôm.

Lồng đánh vỏ tôm sử dụng xi-lanh đóng, mở nắp để hứng tôm từ mâm cấp liệu. Ở bộ phận này, động cơ đánh bóc vỏ tôm được điều khiển tốc độ đánh tôm bởi biến tần E800 thông qua cổng Ethernet với PLC Fx5U của Mitsubishi. Trong khi lòng đánh hoạt động, động cơ bước sẽ phụ trợ làm nhiệm vụ xoay lòng đánh liên tục. Sau khi tôm khô được đánh xong lồng đánh xoay và đổ tôm khô xuống cơ cấu sàng.

Hệ thống sàng để tách thịt tôm và vỏ tôm khô nhóm đã thiết kế phần lưới sàng vỏ tôm, bên dưới lưới sàng là thùng chứa đựng vỏ tôm vụn. Mâm định lượng có thiết kế mâm xoay chứa 02 lon định lượng không đáy. Được điều khiển bởi PLC Fx5U của Mitsubishi.

Hệ thống đóng gói PLC Fx5U điều khiển đóng, mở hệ thống xi-lanh để lấy túi hút chân không và mở miệng túi. Mâm định lượng xoay cho tôm rơi vào túi, động cơ bước sẽ đẩy cơ cấu kẹp kết hợp với cảm biến hành trình giúp xác định vị trí của kẹp đã đến miệng túi và dừng lại thực hiện thao tác kẹp để đưa túi vào máy hút chân không, khi kết quy trình băng tải đưa sản phẩm ra ngoài. Những chi tiết tiếp xúc trực tiếp với tôm được làm bằng inox 304 để đảm bảo an toàn vệ sinh.

Chia sẻ về quy trình hoạt động của thiết bị, sinh viên Nguyễn Minh Thành, Trưởng nhóm sáng chế cho biết: khi bắt đầu vận hành máy, mở nguồn và nhấn nút reset để bắt đầu quy trình mới. Sau đó, cài đặt thông số cho mâm cấp liệu, mâm định lượng và chọn tốc độ đánh. Tiếp theo, tôm khô được đưa vào mâm cấp liệu. Khi hoàn thành xong các bước cài đặt, nhấn START để máy bắt đầu làm việc. Mâm cấp liệu được nâng lên đến vị trí làm việc, lồng đánh tôm quay đến vị trí nhận tôm.

Tôm khô được đưa vào lồng đúng số lượng cài đặt, lồng đánh bắt đầu hoạt động. Kết thúc quá trình tách vỏ, tôm khô được đưa xuống sàng rung để loại bỏ vỏ tôm và tôm nguyên sẽ đi xuống mâm định lượng. Sau 03 lần tách vỏ tôm, chu trình đóng gói được kích hoạt làm việc. Hệ thống xi-lanh khí nén hoạt động lấy túi hút chân không và mở miệng túi, kế tiếp mâm định lượng đổ tôm theo số lượng lon đã cài đặt.

Sau khi hoàn thành xi- lanh kẹp, tiến hành kẹp bọc đưa vào cơ cấu hút chân không để tiến hành đóng gói và hàn miệng túi. Cuối cùng, băng tải chạy đưa thành phẩm ra ngoài.

Giải pháp bảo vệ môi trường

Trên thực tế các cơ sở sản xuất tôm khô bằng máy hay bằng phương pháp thủ công, sau khi tôm khô được tách vỏ để lấy thịt thì đa số vỏ tôm nát và tôm vụn bị thải ra môi trường làm tăng nguy cơ ô nhiễm môi trường. Tuy nhiên đối với máy tách vỏ tôm khô tự động đang hướng đến xử lý tôm khô tự động hợp vệ sinh và máy được thiết kế thêm bộ phận giữ lại vỏ tôm nát và tôm vụn thứ mà từ trước đến nay trong quá trình làm tôm khô người dân đã bỏ đi, mục đích của việc thiết kế thêm bộ phận giữ lại vỏ tôm nát và tôm vụn là dùng để tái chế làm nhựa sinh học như: ly, bát, đĩa,…

Chế tạo túi phân hủy sinh học an toàn cho động vật biển khi ăn phải, làm màng composite xử lý rác thải, làm thức ăn trong chăn nuôi và phân bón hữu cơ cho cây trồng là vô cùng có ích cho môi trường, đồng thời góp phần giải quyết được vấn nạn ô nhiễm môi trường ngày nay.

Từ kết quả thực nghiệm cho thấy, khi cho vào máy 02kg tôm khô sẽ cho ra 1,2kg tôm đã sạch vỏ. Tổng tỉ lệ hao hụt là 40% (bao gồm 30% vỏ tôm và 10% tôm nát). So với phương pháp thủ công trong quá trình đập, sàng và gỡ vỏ làm nát nhiều tôm hơn khi đập 02kg tôm khô sẽ cho ra 0,8 - 0,9kg tôm đã sạch vỏ trong khoảng 02 giờ làm tôm, cho thấy trung bình 57,5% vỏ tôm và tôm nát có 27,5% là tôm bị nát.

Đây là ý tưởng gắn liền với nhu cầu thực tế tại tỉnh Trà Vinh và khu vực đồng bằng sông Cửu Long. Sáng chế xuất sắc giành giải Ba chung cuộc cuộc thi Mitsubishi Electric Cup MECA 2023 - một sân chơi uy tín hàng đầu dành cho sinh viên ngành tự động hóa do Công ty Mitsubishi Electric Viet Nam (MEVN) tổ chức. Trong thời gian tới, nhóm nghiên cứu tiếp tục hoàn thiện thiết bị và thương mại hóa sản phẩm ra thị trường.

Bài, ảnh: HOÀNG NAM