Đây là sản phẩm của đề tài nghiên cứu khoa học cấp Thành phố "Nghiên cứu, thiết kế, chế tạo hệ thống dây chuyền cân động điện tử, phân loại trái cây" do Trường Cao đẳng Công Thương TP.HCM chủ trì thực hiện, được Sở Khoa học và Công nghệ TP.HCM nghiệm thu năm 2020.
Theo TS. Đào Văn Phượng (chủ nhiệm đề tài), hiện nay, để phân loại sản phẩm khi đưa ra thị trường (trong nước) hoặc xuất khẩu, công đoạn cân xác định trọng lượng và in dán nhãn/tem lên trái cây chủ yếu vẫn làm thủ công, tốn nhiều thời gian, nhân lực và công lao động. Nếu sử dụng cân động kết hợp hệ thống tự động in và dán nhãn, hệ thống tự động chạy phân loại khối lượng trái cây đến đúng vị trí, sẽ không mất thời gian chờ đặt trái cây lên bàn cân rồi đọc trị số khối lượng sau đó mới bỏ ra để tiếp tục cân trái khác. Mặt khác, hệ thống cân động liên tục hầu như được điều khiển tự động, có thể ứng dụng trong các dây chuyền tự động hóa quá trình sản xuất nhằm nâng cao năng suất, chất lượng phân loại.
Trong nước đã có một số nghiên cứu công bố về cân động sản phẩm có trọng tải lớn, hoặc các sản phẩm là bưu phẩm, dược phẩm, nhưng không phù hợp với dây chuyền cân cho sản phẩm nông nghiệp là trái cây. Hơn nữa cũng chưa có công bố về cân động điện tử kết hợp in dán nhãn tự động để phân loại trái cây.
Nhóm tác giả đã chế tạo được hệ thống thiết bị này, có khả năng cân trong phạm vi từ 0.3 – 10kg, năng suất 20 sản phẩm/phút, sai số khối lượng cân 1%. Hệ thống bao gồm các bộ phận chính: cụm cấp liệu (thùng chứa trái cây cấp liệu); cụm cân động (băng tải cân động); cụm in và dán nhãn (bộ phận chờ in, máy in và dán nhãn); cụm băng tải phân loại; cụm thùng chứa sản phẩm phân loại. Các bộ phận được liên kết nối tiếp nhau và hoạt động đồng bộ liên tục trong hệ thống theo lập trình cụ thể từng khâu.
Hệ thống cân động điện tử phân loại trái cây được chế tạo hoàn chỉnh.
Khi bắt đầu hoạt động, trái cây được di chuyển vào bộ phận chờ cấp liệu. Tại đây sẽ có cơ cấu xi lanh khí nén đẩy trái vào băng tải cân động theo lập trình được cài đặt trước (tín hiệu cân xong trái phía trước mới cho phép đẩy trái tiếp theo vào cân). Sau khi được cân động khối lượng, trái được di chuyển tới bộ phận chờ dán nhãn. Ngay lúc này trái tiếp theo sẽ được cấp vào bộ phận chờ cân. Tại bộ phận chờ dán nhãn, trái sẽ tiếp tục được đẩy tự động vào máy in và dán nhãn bởi cụm xi lanh khí nén bố trí bên dưới. Việc đẩy trái cũng được tự động và chỉ cho phép vào máy in khi trái phía trước đã thoát khỏi máy in (thứ tự này đã được lập trình giám sát bằng các cảm biến hồng ngoại vị trí). Trong lúc trái được di chuyển qua cụm máy in dán nhãn thì xi lanh khí nén tại cụm chờ cân cũng sẽ hoạt động để đẩy trái tiếp theo vào cân động. Sau khi dán nhãn trái sẽ được cụm xi lanh khí nén trong máy in dán nhãn đẩy đến băng tải phân loại. Khi trái đang di chuyển trên băng tải phân loại sẽ được 1 trong 3 xi lanh khí nén đẩy vào thùng chứa sản phẩm cùng loại tương ứng. Quá trình phân loại được thực hiện liên tục và tự động nhờ hệ thống máy tính điều khiển đã được lập trình trên phần mềm.
Sản phẩm dưa hấu và bưởi được cân và dán nhãn phân loại với hệ thống cân động điện tử.
Hệ thống đã được ứng dụng thử nghiệm tại Công ty TNHH VANDA (Bến Tre) để cân và dán nhãn phân loại hai sản phẩm trái cây là bưởi da xanh và dưa hấu dài. Kết quả, khi máy vận hành với tốc độ vận tốc băng tải cân 20m/ph, tốc độ in - dán nhãn 2,5s/sản phẩm, tốc độ băng tải phân loại 20m/phút, thì năng suất hệ thống là 20 sản phẩm/phút (1.200 sản phẩm/giờ) và độ chính xác cân là 1%. Điện năng tiêu thụ của thiết bị là 0,2kWh. Vị trí dán nhãn nằm ở giữa, bề mặt tem dán mịn nhẵn, không có vết nhăn. Máy phân loại chính xác thành 3 nhóm sản phẩm (theo trọng lượng). Cụ thể, đối với bưởi gồm: loại I (trên 1.4kg), loại II (1.2 – 1.4kg), loại III (1 – 1.2kg); đối với dưa hấu dài: trên 3 – 5kg, 2 – 3kg và 1.5 – 2kg.
Theo tính toán của nhóm tác giả, nếu sử dụng lao động thủ công để cân, in và dán nhãn thì tối đa đạt 3 trái/phút, chi phí (tiền công) là 160 đồng/sản phẩm. Khi sử dụng cân động điện tử như hệ thống trên thì chi phí là 38,4 đồng/sản phẩm, giảm hơn 4 lần so với làm thủ công.
Như vậy, nhóm nghiên cứu đã làm chủ được công nghệ tiên tiến trong việc chế tạo và ứng dụng cân động điện tử phục vụ trong các dây chuyền tự động hóa quá trình sản xuất nông nghiệp sau thu hoạch. Hệ thống cân động trái cây tự động hóa các khâu trong quy trình phân loại sản phẩm, giúp doanh nghiệp giảm được nhân công lao động, giảm chi phí, tăng năng suất và chất lượng. Từ đó tăng tính cạnh tranh của sản phẩm trên thị trường, mang lại hiệu quả kinh tế cao cho doanh nghiệp. Nhóm tác giả sẽ tiếp tục nghiên cứu cải thiện thêm để áp dụng cho các loại trái cây khác theo yêu cầu của doanh nghiệp.
Lam Vân (CESTI)