Từ lâu dừa đã là nguồn sống chính cho rất nhiều nông dân Việt Nam, đặc biệt là những người sinh sống tại vùng Đồng bằng sông Cửu Long (ĐBSCL) nói chung và người dân Bến Tre nói riêng. Nhiều công ty chế biến đã được đầu tư và phát triển các thực phẩm, dược phẩm từ dừa ở vùng ĐBSCL như cơm dừa nạo sấy, bột sữa dừa, nước cốt dừa... Nhiều sản phẩm từ dừa được xuất khẩu có giá trị kinh tế cao. Nguyên liệu chủ yếu dùng để chế biến các sản phẩm trên là thịt quả dừa khô được gọt sạch vỏ nâu. Tuy nhiên, việc gọt vỏ nâu cơm dừa hiện tại vẫn còn là quy trình thủ công. Người lao động phải dùng dao hai lưỡi để gọt vỏ nâu nên năng suất vẫn còn rất thấp, tỷ lệ hao hụt cao nếu lớp vỏ nâu bị gọt lấn quá sâu vào phần thịt dừa và phụ thuộc nhiều vào tay nghề của người lao động.

Kế thừa kết quả nghiên cứu đã đạt được trước đó, nhóm nghiên cứu Nguyễn Chánh Nghiệm, Võ Minh Trí (Trường Đại học Cần Thơ) và Bùi Văn Tra (Trường Cao đẳng Nghề Kiên Giang) đã cho ra đời một hệ thống gọt vỏ nâu cơm dừa cải tiến để khắc phục tỉ lệ hao hụt thịt dừa khi gọt lớp vỏ nâu với nguyên lý gọt theo biên dạng gọt xoáy trôn ốc bằng cách di chuyển lưỡi dao trên cung tròn tiếp tuyến với mặt cơm dừa trong khi cơm dừa được quay quanh trục thẳng đứng.

Hình 1: Tổng quan máy gọt vỏ nâu cơm dừa đã thiết kế với các thành phần: Xi-lanh ngắn (1); xi-lanh dài (2); xi-lanh đứng (3); xi-lanh đẩy phương xéo (4); đầu nấm (5); dao gọt (6); xi-lanh đẩy dao gọt (7); Xi-lanh đứng (8); xi-lanh dài (9); xi-lanh đẩy thanh gạt (10); thanh gạt (11); cảm biến quang (12); giá đỡ nhập liệu hình chữ C (13); giá đỡ thoát liệu hình chữ C (14)

Nguyên lý hoạt động

Để có thể gọt được vỏ nâu cơm dừa, hệ thống thực hiện trình tự các công việc như sau:

Nhận liệu cơm dừa thô (cơm dừa chưa gọt): Cơm dừa thô được đưa vào giá đỡ có hình chữ C (13) theo dạng lật úp và được vận chuyển đến vị trí gọt (trên đầu nấm (5) như Hình 2) bằng 2 xi-lanh khí nén (1) và (2) có vị trí đặt vuông góc với nhau. Sau khi cơm dừa được phát hiện đặt đúng vị trí nhờ cảm biến quang (12), xi-lanh (1) sẽ đẩy giá đặt cơm dừa lên phía trên. Xi-lanh (2) sẽ đưa cơm dừa thô chuyển động vào vị trí ngay phía trên đầu nấm. Tại đó xilanh (1) hạ xuống để đặt mặt trong cơm dừa trên bề mặt đầu nấm. Xi-lanh (1) sẽ nâng giá đỡ lên và sau cùng xi-lanh (2) đưa giá đỡ về vị trí ban đầu để chuẩn bị cho quá trình nhận liệu tiếp theo.

Cố định cơm dừa thô cho quá trình gọt vỏ nâu: Bộ phận dùng để cố định cơm dừa thô theo phương thẳng đứng được đẩy chạm với mặt ngoài của cơm dừa bằng xi lanh đứng (3). Sau đó xi-lanh (4) đẩy bốn con lăn áp sát mặt ngoài của cơm dừa nhờ đó giữ cơm dừa cố định trên đầu nấm (5) khi đầu nấm quay cơm dừa quanh trục thẳng đứng trong quá trình gọt vỏ nâu.

Thực hiện gọt vỏ nâu cơm dừa: Dao gọt (6) được đưa đến tiếp xúc với bề mặt cơm dừa cần gọt nhờ xi lanh (7). Dao gọt sau đó được điều khiển di chuyển từ đỉnh cơm dừa xuống phía dưới theo một cung tròn. Lò xo đặt phía sau dao gọt sẽ giúp dao gọt luôn tiếp xúc với cơm dừa có độ dày khác nhau trong khoảng cho phép trong quá trình gọt. Vì đầu nấm (6) quay cơm dừa theo phương thẳng đứng, quỹ đạo của dao gọt tạo thành đường gọt xoáy trôn ốc và gọt sạch toàn bộ vỏ nâu cơm dừa với tốc độ chuyển động phù hợp của dao gọt.

Lấy sản phẩm ra ngoài: Khi vỏ nâu được gọt hết, trục đầu nấm (6) ngừng quay. Dao gọt và các con lăn cố định cơm dừa được đưa về vị trí ban đầu. Giá đỡ nhấc cơm dừa được gọt ra thông qua chuyển động phối hợp của ba xi-lanh (8), (9). Cơm dừa đã được gọt vỏ nâu được đẩy ra ngoài nhờ thanh gạt (11) thông qua chuyển động của xi-lanh (10) và kết thúc quá trình gọt vỏ nâu.

Hình 2: Hệ thống gọt vỏ nâu cơm dừa tự động sau khi được chế tạo

Kết quả cho thấy máy gọt được vỏ nâu cơm dừa hiệu quả với độ hao hụt trung bình là 12,92%. Như vậy, độ hao hụt gọt bằng máy đề xuất thấp hơn độ hao hụt khi gọt thủ công bằng dao hai lưỡi được thống kê bởi cơ sở sản xuất cơm dừa tại Bến Tre vào khoảng 13,4% đối với công nhân gọt lành nghề và 26,97% đối với công nhân chưa lành nghề.

Với khối lượng trung bình mỗi miếng cơm dừa là 210 gram và thời gian cấp-gọt của máy là 8 giây/miếng, năng suất trung bình có thể đạt khoảng 450 miếng/giờ hay vào khoảng 94,5 kg/ giờ.

Hình 3: Cơm dừa sau khi gọt vỏ nâu bằng hệ thống đề xuất

Kết quả thử nghiệm cho thấy nguyên lý mới này có thể gọt được vỏ nâu của cơm dừa dạng nửa trái, phù hợp với tập quán cại dừa của người dân Việt Nam. Hệ thống gọt vỏ nâu cơm dừa đề xuất xem như gần đạt năng suất mong muốn là 100 kg/giờ, gấp bốn lần năng suất gọt thủ công theo thống kê tại các cơ sở sản xuất dừa tại Bến Tre. Để có thể nâng cao năng suất gọt vỏ nâu, thời gian di chuyển miếng cơm dừa trong quá trình nhận liệu và lấy sản phẩm ra ngoài có thể được cải thiện giảm hơn thông qua giảm hành trình hoặc tăng tốc độ di chuyển của các xi-lanh trong các quá trình này.

Ngoài ra, hệ thống gọt vỏ nâu cơm dừa tự động đã đề xuất có thể kết hợp với hệ thống phân loại - lật mặt cơm dừa tự động và hệ thống cấp liệu phía trước để tạo thành một hệ thống hoàn chỉnh trong dây chuyền phân loại và gọt vỏ nâu cơm dừa tự động. Với nguyên lý gọt đề xuất, hệ thống chỉ có thể áp dụng cho cơm dừa dạng nửa trái mà không thể áp dụng cho miếng cơm dừa dạng vụn. Vì thế, một hệ thống gọt cơm dừa dạng vụn và hệ thống cấp liệu phù hợp cần được thiết kế để tích hợp vào dây chuyền tự động ngay sau hệ thống phân loại-lật mặt cơm dừa để có thể tự động hóa hoàn toàn việc gọt vỏ nâu cơm dừa, góp phần khai thác tối đa công suất của dây chuyền sản xuất các sản phẩm cơm dừa hiện đang hoạt động dưới công suất thiết kế do sự thiếu hụt nguyên liệu đầu vào.